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[rust.git] / compiler / rustc_middle / src / ty / sty.rs
1 //! This module contains `TyKind` and its major components.
2
3 #![allow(rustc::usage_of_ty_tykind)]
4
5 use self::TyKind::*;
6
7 use crate::infer::canonical::Canonical;
8 use crate::ty::fold::ValidateBoundVars;
9 use crate::ty::subst::{GenericArg, InternalSubsts, Subst, SubstsRef};
10 use crate::ty::InferTy::{self, *};
11 use crate::ty::{
12     self, AdtDef, DefIdTree, Discr, Ty, TyCtxt, TypeFlags, TypeFoldable, WithConstness,
13 };
14 use crate::ty::{DelaySpanBugEmitted, List, ParamEnv, TyS};
15 use polonius_engine::Atom;
16 use rustc_data_structures::captures::Captures;
17 use rustc_hir as hir;
18 use rustc_hir::def_id::DefId;
19 use rustc_index::vec::Idx;
20 use rustc_macros::HashStable;
21 use rustc_span::symbol::{kw, Symbol};
22 use rustc_target::abi::VariantIdx;
23 use rustc_target::spec::abi;
24 use std::borrow::Cow;
25 use std::cmp::Ordering;
26 use std::marker::PhantomData;
27 use std::ops::Range;
28 use ty::util::IntTypeExt;
29
30 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
31 #[derive(HashStable, TypeFoldable, Lift)]
32 pub struct TypeAndMut<'tcx> {
33     pub ty: Ty<'tcx>,
34     pub mutbl: hir::Mutability,
35 }
36
37 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
38 #[derive(HashStable)]
39 /// A "free" region `fr` can be interpreted as "some region
40 /// at least as big as the scope `fr.scope`".
41 pub struct FreeRegion {
42     pub scope: DefId,
43     pub bound_region: BoundRegionKind,
44 }
45
46 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
47 #[derive(HashStable)]
48 pub enum BoundRegionKind {
49     /// An anonymous region parameter for a given fn (&T)
50     BrAnon(u32),
51
52     /// Named region parameters for functions (a in &'a T)
53     ///
54     /// The `DefId` is needed to distinguish free regions in
55     /// the event of shadowing.
56     BrNamed(DefId, Symbol),
57
58     /// Anonymous region for the implicit env pointer parameter
59     /// to a closure
60     BrEnv,
61 }
62
63 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialOrd, Ord)]
64 #[derive(HashStable)]
65 pub struct BoundRegion {
66     pub var: BoundVar,
67     pub kind: BoundRegionKind,
68 }
69
70 impl BoundRegionKind {
71     pub fn is_named(&self) -> bool {
72         match *self {
73             BoundRegionKind::BrNamed(_, name) => name != kw::UnderscoreLifetime,
74             _ => false,
75         }
76     }
77 }
78
79 /// Defines the kinds of types.
80 ///
81 /// N.B., if you change this, you'll probably want to change the corresponding
82 /// AST structure in `rustc_ast/src/ast.rs` as well.
83 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug)]
84 #[derive(HashStable)]
85 #[rustc_diagnostic_item = "TyKind"]
86 pub enum TyKind<'tcx> {
87     /// The primitive boolean type. Written as `bool`.
88     Bool,
89
90     /// The primitive character type; holds a Unicode scalar value
91     /// (a non-surrogate code point). Written as `char`.
92     Char,
93
94     /// A primitive signed integer type. For example, `i32`.
95     Int(ty::IntTy),
96
97     /// A primitive unsigned integer type. For example, `u32`.
98     Uint(ty::UintTy),
99
100     /// A primitive floating-point type. For example, `f64`.
101     Float(ty::FloatTy),
102
103     /// Algebraic data types (ADT). For example: structures, enumerations and unions.
104     ///
105     /// InternalSubsts here, possibly against intuition, *may* contain `Param`s.
106     /// That is, even after substitution it is possible that there are type
107     /// variables. This happens when the `Adt` corresponds to an ADT
108     /// definition and not a concrete use of it.
109     Adt(&'tcx AdtDef, SubstsRef<'tcx>),
110
111     /// An unsized FFI type that is opaque to Rust. Written as `extern type T`.
112     Foreign(DefId),
113
114     /// The pointee of a string slice. Written as `str`.
115     Str,
116
117     /// An array with the given length. Written as `[T; n]`.
118     Array(Ty<'tcx>, &'tcx ty::Const<'tcx>),
119
120     /// The pointee of an array slice. Written as `[T]`.
121     Slice(Ty<'tcx>),
122
123     /// A raw pointer. Written as `*mut T` or `*const T`
124     RawPtr(TypeAndMut<'tcx>),
125
126     /// A reference; a pointer with an associated lifetime. Written as
127     /// `&'a mut T` or `&'a T`.
128     Ref(Region<'tcx>, Ty<'tcx>, hir::Mutability),
129
130     /// The anonymous type of a function declaration/definition. Each
131     /// function has a unique type, which is output (for a function
132     /// named `foo` returning an `i32`) as `fn() -> i32 {foo}`.
133     ///
134     /// For example the type of `bar` here:
135     ///
136     /// ```rust
137     /// fn foo() -> i32 { 1 }
138     /// let bar = foo; // bar: fn() -> i32 {foo}
139     /// ```
140     FnDef(DefId, SubstsRef<'tcx>),
141
142     /// A pointer to a function. Written as `fn() -> i32`.
143     ///
144     /// For example the type of `bar` here:
145     ///
146     /// ```rust
147     /// fn foo() -> i32 { 1 }
148     /// let bar: fn() -> i32 = foo;
149     /// ```
150     FnPtr(PolyFnSig<'tcx>),
151
152     /// A trait object. Written as `dyn for<'b> Trait<'b, Assoc = u32> + Send + 'a`.
153     Dynamic(&'tcx List<Binder<'tcx, ExistentialPredicate<'tcx>>>, ty::Region<'tcx>),
154
155     /// The anonymous type of a closure. Used to represent the type of
156     /// `|a| a`.
157     Closure(DefId, SubstsRef<'tcx>),
158
159     /// The anonymous type of a generator. Used to represent the type of
160     /// `|a| yield a`.
161     Generator(DefId, SubstsRef<'tcx>, hir::Movability),
162
163     /// A type representing the types stored inside a generator.
164     /// This should only appear in GeneratorInteriors.
165     GeneratorWitness(Binder<'tcx, &'tcx List<Ty<'tcx>>>),
166
167     /// The never type `!`.
168     Never,
169
170     /// A tuple type. For example, `(i32, bool)`.
171     /// Use `TyS::tuple_fields` to iterate over the field types.
172     Tuple(SubstsRef<'tcx>),
173
174     /// The projection of an associated type. For example,
175     /// `<T as Trait<..>>::N`.
176     Projection(ProjectionTy<'tcx>),
177
178     /// Opaque (`impl Trait`) type found in a return type.
179     /// The `DefId` comes either from
180     /// * the `impl Trait` ast::Ty node,
181     /// * or the `type Foo = impl Trait` declaration
182     /// The substitutions are for the generics of the function in question.
183     /// After typeck, the concrete type can be found in the `types` map.
184     Opaque(DefId, SubstsRef<'tcx>),
185
186     /// A type parameter; for example, `T` in `fn f<T>(x: T) {}`.
187     Param(ParamTy),
188
189     /// Bound type variable, used only when preparing a trait query.
190     Bound(ty::DebruijnIndex, BoundTy),
191
192     /// A placeholder type - universally quantified higher-ranked type.
193     Placeholder(ty::PlaceholderType),
194
195     /// A type variable used during type checking.
196     Infer(InferTy),
197
198     /// A placeholder for a type which could not be computed; this is
199     /// propagated to avoid useless error messages.
200     Error(DelaySpanBugEmitted),
201 }
202
203 impl TyKind<'tcx> {
204     #[inline]
205     pub fn is_primitive(&self) -> bool {
206         matches!(self, Bool | Char | Int(_) | Uint(_) | Float(_))
207     }
208
209     /// Get the article ("a" or "an") to use with this type.
210     pub fn article(&self) -> &'static str {
211         match self {
212             Int(_) | Float(_) | Array(_, _) => "an",
213             Adt(def, _) if def.is_enum() => "an",
214             // This should never happen, but ICEing and causing the user's code
215             // to not compile felt too harsh.
216             Error(_) => "a",
217             _ => "a",
218         }
219     }
220 }
221
222 // `TyKind` is used a lot. Make sure it doesn't unintentionally get bigger.
223 #[cfg(all(target_arch = "x86_64", target_pointer_width = "64"))]
224 static_assert_size!(TyKind<'_>, 32);
225
226 /// A closure can be modeled as a struct that looks like:
227 ///
228 ///     struct Closure<'l0...'li, T0...Tj, CK, CS, U>(...U);
229 ///
230 /// where:
231 ///
232 /// - 'l0...'li and T0...Tj are the generic parameters
233 ///   in scope on the function that defined the closure,
234 /// - CK represents the *closure kind* (Fn vs FnMut vs FnOnce). This
235 ///   is rather hackily encoded via a scalar type. See
236 ///   `TyS::to_opt_closure_kind` for details.
237 /// - CS represents the *closure signature*, representing as a `fn()`
238 ///   type. For example, `fn(u32, u32) -> u32` would mean that the closure
239 ///   implements `CK<(u32, u32), Output = u32>`, where `CK` is the trait
240 ///   specified above.
241 /// - U is a type parameter representing the types of its upvars, tupled up
242 ///   (borrowed, if appropriate; that is, if a U field represents a by-ref upvar,
243 ///    and the up-var has the type `Foo`, then that field of U will be `&Foo`).
244 ///
245 /// So, for example, given this function:
246 ///
247 ///     fn foo<'a, T>(data: &'a mut T) {
248 ///          do(|| data.count += 1)
249 ///     }
250 ///
251 /// the type of the closure would be something like:
252 ///
253 ///     struct Closure<'a, T, U>(...U);
254 ///
255 /// Note that the type of the upvar is not specified in the struct.
256 /// You may wonder how the impl would then be able to use the upvar,
257 /// if it doesn't know it's type? The answer is that the impl is
258 /// (conceptually) not fully generic over Closure but rather tied to
259 /// instances with the expected upvar types:
260 ///
261 ///     impl<'b, 'a, T> FnMut() for Closure<'a, T, (&'b mut &'a mut T,)> {
262 ///         ...
263 ///     }
264 ///
265 /// You can see that the *impl* fully specified the type of the upvar
266 /// and thus knows full well that `data` has type `&'b mut &'a mut T`.
267 /// (Here, I am assuming that `data` is mut-borrowed.)
268 ///
269 /// Now, the last question you may ask is: Why include the upvar types
270 /// in an extra type parameter? The reason for this design is that the
271 /// upvar types can reference lifetimes that are internal to the
272 /// creating function. In my example above, for example, the lifetime
273 /// `'b` represents the scope of the closure itself; this is some
274 /// subset of `foo`, probably just the scope of the call to the to
275 /// `do()`. If we just had the lifetime/type parameters from the
276 /// enclosing function, we couldn't name this lifetime `'b`. Note that
277 /// there can also be lifetimes in the types of the upvars themselves,
278 /// if one of them happens to be a reference to something that the
279 /// creating fn owns.
280 ///
281 /// OK, you say, so why not create a more minimal set of parameters
282 /// that just includes the extra lifetime parameters? The answer is
283 /// primarily that it would be hard --- we don't know at the time when
284 /// we create the closure type what the full types of the upvars are,
285 /// nor do we know which are borrowed and which are not. In this
286 /// design, we can just supply a fresh type parameter and figure that
287 /// out later.
288 ///
289 /// All right, you say, but why include the type parameters from the
290 /// original function then? The answer is that codegen may need them
291 /// when monomorphizing, and they may not appear in the upvars. A
292 /// closure could capture no variables but still make use of some
293 /// in-scope type parameter with a bound (e.g., if our example above
294 /// had an extra `U: Default`, and the closure called `U::default()`).
295 ///
296 /// There is another reason. This design (implicitly) prohibits
297 /// closures from capturing themselves (except via a trait
298 /// object). This simplifies closure inference considerably, since it
299 /// means that when we infer the kind of a closure or its upvars, we
300 /// don't have to handle cycles where the decisions we make for
301 /// closure C wind up influencing the decisions we ought to make for
302 /// closure C (which would then require fixed point iteration to
303 /// handle). Plus it fixes an ICE. :P
304 ///
305 /// ## Generators
306 ///
307 /// Generators are handled similarly in `GeneratorSubsts`.  The set of
308 /// type parameters is similar, but `CK` and `CS` are replaced by the
309 /// following type parameters:
310 ///
311 /// * `GS`: The generator's "resume type", which is the type of the
312 ///   argument passed to `resume`, and the type of `yield` expressions
313 ///   inside the generator.
314 /// * `GY`: The "yield type", which is the type of values passed to
315 ///   `yield` inside the generator.
316 /// * `GR`: The "return type", which is the type of value returned upon
317 ///   completion of the generator.
318 /// * `GW`: The "generator witness".
319 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
320 pub struct ClosureSubsts<'tcx> {
321     /// Lifetime and type parameters from the enclosing function,
322     /// concatenated with a tuple containing the types of the upvars.
323     ///
324     /// These are separated out because codegen wants to pass them around
325     /// when monomorphizing.
326     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
327 }
328
329 /// Struct returned by `split()`.
330 pub struct ClosureSubstsParts<'tcx, T> {
331     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
332     pub closure_kind_ty: T,
333     pub closure_sig_as_fn_ptr_ty: T,
334     pub tupled_upvars_ty: T,
335 }
336
337 impl<'tcx> ClosureSubsts<'tcx> {
338     /// Construct `ClosureSubsts` from `ClosureSubstsParts`, containing `Substs`
339     /// for the closure parent, alongside additional closure-specific components.
340     pub fn new(
341         tcx: TyCtxt<'tcx>,
342         parts: ClosureSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
343     ) -> ClosureSubsts<'tcx> {
344         ClosureSubsts {
345             substs: tcx.mk_substs(
346                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
347                     [parts.closure_kind_ty, parts.closure_sig_as_fn_ptr_ty, parts.tupled_upvars_ty]
348                         .iter()
349                         .map(|&ty| ty.into()),
350                 ),
351             ),
352         }
353     }
354
355     /// Divides the closure substs into their respective components.
356     /// The ordering assumed here must match that used by `ClosureSubsts::new` above.
357     fn split(self) -> ClosureSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
358         match self.substs[..] {
359             [
360                 ref parent_substs @ ..,
361                 closure_kind_ty,
362                 closure_sig_as_fn_ptr_ty,
363                 tupled_upvars_ty,
364             ] => ClosureSubstsParts {
365                 parent_substs,
366                 closure_kind_ty,
367                 closure_sig_as_fn_ptr_ty,
368                 tupled_upvars_ty,
369             },
370             _ => bug!("closure substs missing synthetics"),
371         }
372     }
373
374     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
375     /// allow using all of the methods on `ClosureSubsts` without panicking.
376     ///
377     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle closure
378     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
379     pub fn is_valid(self) -> bool {
380         self.substs.len() >= 3
381             && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind(), Tuple(_))
382     }
383
384     /// Returns the substitutions of the closure's parent.
385     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
386         self.split().parent_substs
387     }
388
389     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the closure.
390     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
391     /// empty iterator is returned.
392     #[inline]
393     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
394         match self.tupled_upvars_ty().kind() {
395             TyKind::Error(_) => None,
396             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
397             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
398             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
399         }
400         .into_iter()
401         .flatten()
402     }
403
404     /// Returns the tuple type representing the upvars for this closure.
405     #[inline]
406     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
407         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
408     }
409
410     /// Returns the closure kind for this closure; may return a type
411     /// variable during inference. To get the closure kind during
412     /// inference, use `infcx.closure_kind(substs)`.
413     pub fn kind_ty(self) -> Ty<'tcx> {
414         self.split().closure_kind_ty.expect_ty()
415     }
416
417     /// Returns the `fn` pointer type representing the closure signature for this
418     /// closure.
419     // FIXME(eddyb) this should be unnecessary, as the shallowly resolved
420     // type is known at the time of the creation of `ClosureSubsts`,
421     // see `rustc_typeck::check::closure`.
422     pub fn sig_as_fn_ptr_ty(self) -> Ty<'tcx> {
423         self.split().closure_sig_as_fn_ptr_ty.expect_ty()
424     }
425
426     /// Returns the closure kind for this closure; only usable outside
427     /// of an inference context, because in that context we know that
428     /// there are no type variables.
429     ///
430     /// If you have an inference context, use `infcx.closure_kind()`.
431     pub fn kind(self) -> ty::ClosureKind {
432         self.kind_ty().to_opt_closure_kind().unwrap()
433     }
434
435     /// Extracts the signature from the closure.
436     pub fn sig(self) -> ty::PolyFnSig<'tcx> {
437         let ty = self.sig_as_fn_ptr_ty();
438         match ty.kind() {
439             ty::FnPtr(sig) => *sig,
440             _ => bug!("closure_sig_as_fn_ptr_ty is not a fn-ptr: {:?}", ty.kind()),
441         }
442     }
443 }
444
445 /// Similar to `ClosureSubsts`; see the above documentation for more.
446 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
447 pub struct GeneratorSubsts<'tcx> {
448     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
449 }
450
451 pub struct GeneratorSubstsParts<'tcx, T> {
452     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
453     pub resume_ty: T,
454     pub yield_ty: T,
455     pub return_ty: T,
456     pub witness: T,
457     pub tupled_upvars_ty: T,
458 }
459
460 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
461     /// Construct `GeneratorSubsts` from `GeneratorSubstsParts`, containing `Substs`
462     /// for the generator parent, alongside additional generator-specific components.
463     pub fn new(
464         tcx: TyCtxt<'tcx>,
465         parts: GeneratorSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
466     ) -> GeneratorSubsts<'tcx> {
467         GeneratorSubsts {
468             substs: tcx.mk_substs(
469                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
470                     [
471                         parts.resume_ty,
472                         parts.yield_ty,
473                         parts.return_ty,
474                         parts.witness,
475                         parts.tupled_upvars_ty,
476                     ]
477                     .iter()
478                     .map(|&ty| ty.into()),
479                 ),
480             ),
481         }
482     }
483
484     /// Divides the generator substs into their respective components.
485     /// The ordering assumed here must match that used by `GeneratorSubsts::new` above.
486     fn split(self) -> GeneratorSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
487         match self.substs[..] {
488             [ref parent_substs @ .., resume_ty, yield_ty, return_ty, witness, tupled_upvars_ty] => {
489                 GeneratorSubstsParts {
490                     parent_substs,
491                     resume_ty,
492                     yield_ty,
493                     return_ty,
494                     witness,
495                     tupled_upvars_ty,
496                 }
497             }
498             _ => bug!("generator substs missing synthetics"),
499         }
500     }
501
502     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
503     /// allow using all of the methods on `GeneratorSubsts` without panicking.
504     ///
505     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle generator
506     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
507     pub fn is_valid(self) -> bool {
508         self.substs.len() >= 5
509             && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind(), Tuple(_))
510     }
511
512     /// Returns the substitutions of the generator's parent.
513     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
514         self.split().parent_substs
515     }
516
517     /// This describes the types that can be contained in a generator.
518     /// It will be a type variable initially and unified in the last stages of typeck of a body.
519     /// It contains a tuple of all the types that could end up on a generator frame.
520     /// The state transformation MIR pass may only produce layouts which mention types
521     /// in this tuple. Upvars are not counted here.
522     pub fn witness(self) -> Ty<'tcx> {
523         self.split().witness.expect_ty()
524     }
525
526     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the generator.
527     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
528     /// empty iterator is returned.
529     #[inline]
530     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
531         match self.tupled_upvars_ty().kind() {
532             TyKind::Error(_) => None,
533             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
534             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
535             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
536         }
537         .into_iter()
538         .flatten()
539     }
540
541     /// Returns the tuple type representing the upvars for this generator.
542     #[inline]
543     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
544         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
545     }
546
547     /// Returns the type representing the resume type of the generator.
548     pub fn resume_ty(self) -> Ty<'tcx> {
549         self.split().resume_ty.expect_ty()
550     }
551
552     /// Returns the type representing the yield type of the generator.
553     pub fn yield_ty(self) -> Ty<'tcx> {
554         self.split().yield_ty.expect_ty()
555     }
556
557     /// Returns the type representing the return type of the generator.
558     pub fn return_ty(self) -> Ty<'tcx> {
559         self.split().return_ty.expect_ty()
560     }
561
562     /// Returns the "generator signature", which consists of its yield
563     /// and return types.
564     ///
565     /// N.B., some bits of the code prefers to see this wrapped in a
566     /// binder, but it never contains bound regions. Probably this
567     /// function should be removed.
568     pub fn poly_sig(self) -> PolyGenSig<'tcx> {
569         ty::Binder::dummy(self.sig())
570     }
571
572     /// Returns the "generator signature", which consists of its resume, yield
573     /// and return types.
574     pub fn sig(self) -> GenSig<'tcx> {
575         ty::GenSig {
576             resume_ty: self.resume_ty(),
577             yield_ty: self.yield_ty(),
578             return_ty: self.return_ty(),
579         }
580     }
581 }
582
583 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
584     /// Generator has not been resumed yet.
585     pub const UNRESUMED: usize = 0;
586     /// Generator has returned or is completed.
587     pub const RETURNED: usize = 1;
588     /// Generator has been poisoned.
589     pub const POISONED: usize = 2;
590
591     const UNRESUMED_NAME: &'static str = "Unresumed";
592     const RETURNED_NAME: &'static str = "Returned";
593     const POISONED_NAME: &'static str = "Panicked";
594
595     /// The valid variant indices of this generator.
596     #[inline]
597     pub fn variant_range(&self, def_id: DefId, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Range<VariantIdx> {
598         // FIXME requires optimized MIR
599         let num_variants = tcx.generator_layout(def_id).unwrap().variant_fields.len();
600         VariantIdx::new(0)..VariantIdx::new(num_variants)
601     }
602
603     /// The discriminant for the given variant. Panics if the `variant_index` is
604     /// out of range.
605     #[inline]
606     pub fn discriminant_for_variant(
607         &self,
608         def_id: DefId,
609         tcx: TyCtxt<'tcx>,
610         variant_index: VariantIdx,
611     ) -> Discr<'tcx> {
612         // Generators don't support explicit discriminant values, so they are
613         // the same as the variant index.
614         assert!(self.variant_range(def_id, tcx).contains(&variant_index));
615         Discr { val: variant_index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) }
616     }
617
618     /// The set of all discriminants for the generator, enumerated with their
619     /// variant indices.
620     #[inline]
621     pub fn discriminants(
622         self,
623         def_id: DefId,
624         tcx: TyCtxt<'tcx>,
625     ) -> impl Iterator<Item = (VariantIdx, Discr<'tcx>)> + Captures<'tcx> {
626         self.variant_range(def_id, tcx).map(move |index| {
627             (index, Discr { val: index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) })
628         })
629     }
630
631     /// Calls `f` with a reference to the name of the enumerator for the given
632     /// variant `v`.
633     pub fn variant_name(v: VariantIdx) -> Cow<'static, str> {
634         match v.as_usize() {
635             Self::UNRESUMED => Cow::from(Self::UNRESUMED_NAME),
636             Self::RETURNED => Cow::from(Self::RETURNED_NAME),
637             Self::POISONED => Cow::from(Self::POISONED_NAME),
638             _ => Cow::from(format!("Suspend{}", v.as_usize() - 3)),
639         }
640     }
641
642     /// The type of the state discriminant used in the generator type.
643     #[inline]
644     pub fn discr_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
645         tcx.types.u32
646     }
647
648     /// This returns the types of the MIR locals which had to be stored across suspension points.
649     /// It is calculated in rustc_const_eval::transform::generator::StateTransform.
650     /// All the types here must be in the tuple in GeneratorInterior.
651     ///
652     /// The locals are grouped by their variant number. Note that some locals may
653     /// be repeated in multiple variants.
654     #[inline]
655     pub fn state_tys(
656         self,
657         def_id: DefId,
658         tcx: TyCtxt<'tcx>,
659     ) -> impl Iterator<Item = impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + Captures<'tcx>> {
660         let layout = tcx.generator_layout(def_id).unwrap();
661         layout.variant_fields.iter().map(move |variant| {
662             variant.iter().map(move |field| layout.field_tys[*field].subst(tcx, self.substs))
663         })
664     }
665
666     /// This is the types of the fields of a generator which are not stored in a
667     /// variant.
668     #[inline]
669     pub fn prefix_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> {
670         self.upvar_tys()
671     }
672 }
673
674 #[derive(Debug, Copy, Clone, HashStable)]
675 pub enum UpvarSubsts<'tcx> {
676     Closure(SubstsRef<'tcx>),
677     Generator(SubstsRef<'tcx>),
678 }
679
680 impl<'tcx> UpvarSubsts<'tcx> {
681     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the closure/generator.
682     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
683     /// empty iterator is returned.
684     #[inline]
685     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
686         let tupled_tys = match self {
687             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().tupled_upvars_ty(),
688             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().tupled_upvars_ty(),
689         };
690
691         match tupled_tys.kind() {
692             TyKind::Error(_) => None,
693             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
694             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
695             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
696         }
697         .into_iter()
698         .flatten()
699     }
700
701     #[inline]
702     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
703         match self {
704             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().tupled_upvars_ty(),
705             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().tupled_upvars_ty(),
706         }
707     }
708 }
709
710 /// An inline const is modeled like
711 ///
712 ///     const InlineConst<'l0...'li, T0...Tj, R>: R;
713 ///
714 /// where:
715 ///
716 /// - 'l0...'li and T0...Tj are the generic parameters
717 ///   inherited from the item that defined the inline const,
718 /// - R represents the type of the constant.
719 ///
720 /// When the inline const is instantiated, `R` is substituted as the actual inferred
721 /// type of the constant. The reason that `R` is represented as an extra type parameter
722 /// is the same reason that [`ClosureSubsts`] have `CS` and `U` as type parameters:
723 /// inline const can reference lifetimes that are internal to the creating function.
724 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
725 pub struct InlineConstSubsts<'tcx> {
726     /// Generic parameters from the enclosing item,
727     /// concatenated with the inferred type of the constant.
728     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
729 }
730
731 /// Struct returned by `split()`.
732 pub struct InlineConstSubstsParts<'tcx, T> {
733     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
734     pub ty: T,
735 }
736
737 impl<'tcx> InlineConstSubsts<'tcx> {
738     /// Construct `InlineConstSubsts` from `InlineConstSubstsParts`.
739     pub fn new(
740         tcx: TyCtxt<'tcx>,
741         parts: InlineConstSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
742     ) -> InlineConstSubsts<'tcx> {
743         InlineConstSubsts {
744             substs: tcx.mk_substs(
745                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(std::iter::once(parts.ty.into())),
746             ),
747         }
748     }
749
750     /// Divides the inline const substs into their respective components.
751     /// The ordering assumed here must match that used by `InlineConstSubsts::new` above.
752     fn split(self) -> InlineConstSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
753         match self.substs[..] {
754             [ref parent_substs @ .., ty] => InlineConstSubstsParts { parent_substs, ty },
755             _ => bug!("inline const substs missing synthetics"),
756         }
757     }
758
759     /// Returns the substitutions of the inline const's parent.
760     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
761         self.split().parent_substs
762     }
763
764     /// Returns the type of this inline const.
765     pub fn ty(self) -> Ty<'tcx> {
766         self.split().ty.expect_ty()
767     }
768 }
769
770 #[derive(Debug, Copy, Clone, PartialEq, PartialOrd, Ord, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
771 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
772 pub enum ExistentialPredicate<'tcx> {
773     /// E.g., `Iterator`.
774     Trait(ExistentialTraitRef<'tcx>),
775     /// E.g., `Iterator::Item = T`.
776     Projection(ExistentialProjection<'tcx>),
777     /// E.g., `Send`.
778     AutoTrait(DefId),
779 }
780
781 impl<'tcx> ExistentialPredicate<'tcx> {
782     /// Compares via an ordering that will not change if modules are reordered or other changes are
783     /// made to the tree. In particular, this ordering is preserved across incremental compilations.
784     pub fn stable_cmp(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, other: &Self) -> Ordering {
785         use self::ExistentialPredicate::*;
786         match (*self, *other) {
787             (Trait(_), Trait(_)) => Ordering::Equal,
788             (Projection(ref a), Projection(ref b)) => {
789                 tcx.def_path_hash(a.item_def_id).cmp(&tcx.def_path_hash(b.item_def_id))
790             }
791             (AutoTrait(ref a), AutoTrait(ref b)) => {
792                 tcx.trait_def(*a).def_path_hash.cmp(&tcx.trait_def(*b).def_path_hash)
793             }
794             (Trait(_), _) => Ordering::Less,
795             (Projection(_), Trait(_)) => Ordering::Greater,
796             (Projection(_), _) => Ordering::Less,
797             (AutoTrait(_), _) => Ordering::Greater,
798         }
799     }
800 }
801
802 impl<'tcx> Binder<'tcx, ExistentialPredicate<'tcx>> {
803     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::Predicate<'tcx> {
804         use crate::ty::ToPredicate;
805         match self.skip_binder() {
806             ExistentialPredicate::Trait(tr) => {
807                 self.rebind(tr).with_self_ty(tcx, self_ty).without_const().to_predicate(tcx)
808             }
809             ExistentialPredicate::Projection(p) => {
810                 self.rebind(p.with_self_ty(tcx, self_ty)).to_predicate(tcx)
811             }
812             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => {
813                 let trait_ref = self.rebind(ty::TraitRef {
814                     def_id: did,
815                     substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, &[]),
816                 });
817                 trait_ref.without_const().to_predicate(tcx)
818             }
819         }
820     }
821 }
822
823 impl<'tcx> List<ty::Binder<'tcx, ExistentialPredicate<'tcx>>> {
824     /// Returns the "principal `DefId`" of this set of existential predicates.
825     ///
826     /// A Rust trait object type consists (in addition to a lifetime bound)
827     /// of a set of trait bounds, which are separated into any number
828     /// of auto-trait bounds, and at most one non-auto-trait bound. The
829     /// non-auto-trait bound is called the "principal" of the trait
830     /// object.
831     ///
832     /// Only the principal can have methods or type parameters (because
833     /// auto traits can have neither of them). This is important, because
834     /// it means the auto traits can be treated as an unordered set (methods
835     /// would force an order for the vtable, while relating traits with
836     /// type parameters without knowing the order to relate them in is
837     /// a rather non-trivial task).
838     ///
839     /// For example, in the trait object `dyn fmt::Debug + Sync`, the
840     /// principal bound is `Some(fmt::Debug)`, while the auto-trait bounds
841     /// are the set `{Sync}`.
842     ///
843     /// It is also possible to have a "trivial" trait object that
844     /// consists only of auto traits, with no principal - for example,
845     /// `dyn Send + Sync`. In that case, the set of auto-trait bounds
846     /// is `{Send, Sync}`, while there is no principal. These trait objects
847     /// have a "trivial" vtable consisting of just the size, alignment,
848     /// and destructor.
849     pub fn principal(&self) -> Option<ty::Binder<'tcx, ExistentialTraitRef<'tcx>>> {
850         self[0]
851             .map_bound(|this| match this {
852                 ExistentialPredicate::Trait(tr) => Some(tr),
853                 _ => None,
854             })
855             .transpose()
856     }
857
858     pub fn principal_def_id(&self) -> Option<DefId> {
859         self.principal().map(|trait_ref| trait_ref.skip_binder().def_id)
860     }
861
862     #[inline]
863     pub fn projection_bounds<'a>(
864         &'a self,
865     ) -> impl Iterator<Item = ty::Binder<'tcx, ExistentialProjection<'tcx>>> + 'a {
866         self.iter().filter_map(|predicate| {
867             predicate
868                 .map_bound(|pred| match pred {
869                     ExistentialPredicate::Projection(projection) => Some(projection),
870                     _ => None,
871                 })
872                 .transpose()
873         })
874     }
875
876     #[inline]
877     pub fn auto_traits<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = DefId> + 'a {
878         self.iter().filter_map(|predicate| match predicate.skip_binder() {
879             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => Some(did),
880             _ => None,
881         })
882     }
883 }
884
885 /// A complete reference to a trait. These take numerous guises in syntax,
886 /// but perhaps the most recognizable form is in a where-clause:
887 ///
888 ///     T: Foo<U>
889 ///
890 /// This would be represented by a trait-reference where the `DefId` is the
891 /// `DefId` for the trait `Foo` and the substs define `T` as parameter 0,
892 /// and `U` as parameter 1.
893 ///
894 /// Trait references also appear in object types like `Foo<U>`, but in
895 /// that case the `Self` parameter is absent from the substitutions.
896 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
897 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
898 pub struct TraitRef<'tcx> {
899     pub def_id: DefId,
900     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
901 }
902
903 impl<'tcx> TraitRef<'tcx> {
904     pub fn new(def_id: DefId, substs: SubstsRef<'tcx>) -> TraitRef<'tcx> {
905         TraitRef { def_id, substs }
906     }
907
908     /// Returns a `TraitRef` of the form `P0: Foo<P1..Pn>` where `Pi`
909     /// are the parameters defined on trait.
910     pub fn identity(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId) -> Binder<'tcx, TraitRef<'tcx>> {
911         ty::Binder::dummy(TraitRef {
912             def_id,
913             substs: InternalSubsts::identity_for_item(tcx, def_id),
914         })
915     }
916
917     #[inline]
918     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
919         self.substs.type_at(0)
920     }
921
922     pub fn from_method(
923         tcx: TyCtxt<'tcx>,
924         trait_id: DefId,
925         substs: SubstsRef<'tcx>,
926     ) -> ty::TraitRef<'tcx> {
927         let defs = tcx.generics_of(trait_id);
928
929         ty::TraitRef { def_id: trait_id, substs: tcx.intern_substs(&substs[..defs.params.len()]) }
930     }
931 }
932
933 pub type PolyTraitRef<'tcx> = Binder<'tcx, TraitRef<'tcx>>;
934
935 impl<'tcx> PolyTraitRef<'tcx> {
936     pub fn self_ty(&self) -> Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
937         self.map_bound_ref(|tr| tr.self_ty())
938     }
939
940     pub fn def_id(&self) -> DefId {
941         self.skip_binder().def_id
942     }
943
944     pub fn to_poly_trait_predicate(&self) -> ty::PolyTraitPredicate<'tcx> {
945         self.map_bound(|trait_ref| ty::TraitPredicate {
946             trait_ref,
947             constness: ty::BoundConstness::NotConst,
948             polarity: ty::ImplPolarity::Positive,
949         })
950     }
951 }
952
953 /// An existential reference to a trait, where `Self` is erased.
954 /// For example, the trait object `Trait<'a, 'b, X, Y>` is:
955 ///
956 ///     exists T. T: Trait<'a, 'b, X, Y>
957 ///
958 /// The substitutions don't include the erased `Self`, only trait
959 /// type and lifetime parameters (`[X, Y]` and `['a, 'b]` above).
960 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
961 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
962 pub struct ExistentialTraitRef<'tcx> {
963     pub def_id: DefId,
964     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
965 }
966
967 impl<'tcx> ExistentialTraitRef<'tcx> {
968     pub fn erase_self_ty(
969         tcx: TyCtxt<'tcx>,
970         trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
971     ) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
972         // Assert there is a Self.
973         trait_ref.substs.type_at(0);
974
975         ty::ExistentialTraitRef {
976             def_id: trait_ref.def_id,
977             substs: tcx.intern_substs(&trait_ref.substs[1..]),
978         }
979     }
980
981     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
982     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
983     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
984     /// or some placeholder type.
985     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
986         // otherwise the escaping vars would be captured by the binder
987         // debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
988
989         ty::TraitRef { def_id: self.def_id, substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs) }
990     }
991 }
992
993 pub type PolyExistentialTraitRef<'tcx> = Binder<'tcx, ExistentialTraitRef<'tcx>>;
994
995 impl<'tcx> PolyExistentialTraitRef<'tcx> {
996     pub fn def_id(&self) -> DefId {
997         self.skip_binder().def_id
998     }
999
1000     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
1001     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
1002     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
1003     /// or some placeholder type.
1004     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::PolyTraitRef<'tcx> {
1005         self.map_bound(|trait_ref| trait_ref.with_self_ty(tcx, self_ty))
1006     }
1007 }
1008
1009 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1010 #[derive(HashStable)]
1011 pub enum BoundVariableKind {
1012     Ty(BoundTyKind),
1013     Region(BoundRegionKind),
1014     Const,
1015 }
1016
1017 /// Binder is a binder for higher-ranked lifetimes or types. It is part of the
1018 /// compiler's representation for things like `for<'a> Fn(&'a isize)`
1019 /// (which would be represented by the type `PolyTraitRef ==
1020 /// Binder<'tcx, TraitRef>`). Note that when we instantiate,
1021 /// erase, or otherwise "discharge" these bound vars, we change the
1022 /// type from `Binder<'tcx, T>` to just `T` (see
1023 /// e.g., `liberate_late_bound_regions`).
1024 ///
1025 /// `Decodable` and `Encodable` are implemented for `Binder<T>` using the `impl_binder_encode_decode!` macro.
1026 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug)]
1027 pub struct Binder<'tcx, T>(T, &'tcx List<BoundVariableKind>);
1028
1029 impl<'tcx, T> Binder<'tcx, T>
1030 where
1031     T: TypeFoldable<'tcx>,
1032 {
1033     /// Wraps `value` in a binder, asserting that `value` does not
1034     /// contain any bound vars that would be bound by the
1035     /// binder. This is commonly used to 'inject' a value T into a
1036     /// different binding level.
1037     pub fn dummy(value: T) -> Binder<'tcx, T> {
1038         assert!(!value.has_escaping_bound_vars());
1039         Binder(value, ty::List::empty())
1040     }
1041
1042     pub fn bind_with_vars(value: T, vars: &'tcx List<BoundVariableKind>) -> Binder<'tcx, T> {
1043         if cfg!(debug_assertions) {
1044             let mut validator = ValidateBoundVars::new(vars);
1045             value.visit_with(&mut validator);
1046         }
1047         Binder(value, vars)
1048     }
1049 }
1050
1051 impl<'tcx, T> Binder<'tcx, T> {
1052     /// Skips the binder and returns the "bound" value. This is a
1053     /// risky thing to do because it's easy to get confused about
1054     /// De Bruijn indices and the like. It is usually better to
1055     /// discharge the binder using `no_bound_vars` or
1056     /// `replace_late_bound_regions` or something like
1057     /// that. `skip_binder` is only valid when you are either
1058     /// extracting data that has nothing to do with bound vars, you
1059     /// are doing some sort of test that does not involve bound
1060     /// regions, or you are being very careful about your depth
1061     /// accounting.
1062     ///
1063     /// Some examples where `skip_binder` is reasonable:
1064     ///
1065     /// - extracting the `DefId` from a PolyTraitRef;
1066     /// - comparing the self type of a PolyTraitRef to see if it is equal to
1067     ///   a type parameter `X`, since the type `X` does not reference any regions
1068     pub fn skip_binder(self) -> T {
1069         self.0
1070     }
1071
1072     pub fn bound_vars(&self) -> &'tcx List<BoundVariableKind> {
1073         self.1
1074     }
1075
1076     pub fn as_ref(&self) -> Binder<'tcx, &T> {
1077         Binder(&self.0, self.1)
1078     }
1079
1080     pub fn map_bound_ref_unchecked<F, U>(&self, f: F) -> Binder<'tcx, U>
1081     where
1082         F: FnOnce(&T) -> U,
1083     {
1084         let value = f(&self.0);
1085         Binder(value, self.1)
1086     }
1087
1088     pub fn map_bound_ref<F, U: TypeFoldable<'tcx>>(&self, f: F) -> Binder<'tcx, U>
1089     where
1090         F: FnOnce(&T) -> U,
1091     {
1092         self.as_ref().map_bound(f)
1093     }
1094
1095     pub fn map_bound<F, U: TypeFoldable<'tcx>>(self, f: F) -> Binder<'tcx, U>
1096     where
1097         F: FnOnce(T) -> U,
1098     {
1099         let value = f(self.0);
1100         if cfg!(debug_assertions) {
1101             let mut validator = ValidateBoundVars::new(self.1);
1102             value.visit_with(&mut validator);
1103         }
1104         Binder(value, self.1)
1105     }
1106
1107     pub fn try_map_bound<F, U: TypeFoldable<'tcx>, E>(self, f: F) -> Result<Binder<'tcx, U>, E>
1108     where
1109         F: FnOnce(T) -> Result<U, E>,
1110     {
1111         let value = f(self.0)?;
1112         if cfg!(debug_assertions) {
1113             let mut validator = ValidateBoundVars::new(self.1);
1114             value.visit_with(&mut validator);
1115         }
1116         Ok(Binder(value, self.1))
1117     }
1118
1119     /// Wraps a `value` in a binder, using the same bound variables as the
1120     /// current `Binder`. This should not be used if the new value *changes*
1121     /// the bound variables. Note: the (old or new) value itself does not
1122     /// necessarily need to *name* all the bound variables.
1123     ///
1124     /// This currently doesn't do anything different than `bind`, because we
1125     /// don't actually track bound vars. However, semantically, it is different
1126     /// because bound vars aren't allowed to change here, whereas they are
1127     /// in `bind`. This may be (debug) asserted in the future.
1128     pub fn rebind<U>(&self, value: U) -> Binder<'tcx, U>
1129     where
1130         U: TypeFoldable<'tcx>,
1131     {
1132         if cfg!(debug_assertions) {
1133             let mut validator = ValidateBoundVars::new(self.bound_vars());
1134             value.visit_with(&mut validator);
1135         }
1136         Binder(value, self.1)
1137     }
1138
1139     /// Unwraps and returns the value within, but only if it contains
1140     /// no bound vars at all. (In other words, if this binder --
1141     /// and indeed any enclosing binder -- doesn't bind anything at
1142     /// all.) Otherwise, returns `None`.
1143     ///
1144     /// (One could imagine having a method that just unwraps a single
1145     /// binder, but permits late-bound vars bound by enclosing
1146     /// binders, but that would require adjusting the debruijn
1147     /// indices, and given the shallow binding structure we often use,
1148     /// would not be that useful.)
1149     pub fn no_bound_vars(self) -> Option<T>
1150     where
1151         T: TypeFoldable<'tcx>,
1152     {
1153         if self.0.has_escaping_bound_vars() { None } else { Some(self.skip_binder()) }
1154     }
1155
1156     /// Splits the contents into two things that share the same binder
1157     /// level as the original, returning two distinct binders.
1158     ///
1159     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
1160     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
1161     /// bound in the resulting return values.
1162     pub fn split<U, V, F>(self, f: F) -> (Binder<'tcx, U>, Binder<'tcx, V>)
1163     where
1164         F: FnOnce(T) -> (U, V),
1165     {
1166         let (u, v) = f(self.0);
1167         (Binder(u, self.1), Binder(v, self.1))
1168     }
1169 }
1170
1171 impl<'tcx, T> Binder<'tcx, Option<T>> {
1172     pub fn transpose(self) -> Option<Binder<'tcx, T>> {
1173         let bound_vars = self.1;
1174         self.0.map(|v| Binder(v, bound_vars))
1175     }
1176 }
1177
1178 /// Represents the projection of an associated type. In explicit UFCS
1179 /// form this would be written `<T as Trait<..>>::N`.
1180 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1181 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1182 pub struct ProjectionTy<'tcx> {
1183     /// The parameters of the associated item.
1184     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1185
1186     /// The `DefId` of the `TraitItem` for the associated type `N`.
1187     ///
1188     /// Note that this is not the `DefId` of the `TraitRef` containing this
1189     /// associated type, which is in `tcx.associated_item(item_def_id).container`.
1190     pub item_def_id: DefId,
1191 }
1192
1193 impl<'tcx> ProjectionTy<'tcx> {
1194     pub fn trait_def_id(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> DefId {
1195         tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id()
1196     }
1197
1198     /// Extracts the underlying trait reference and own substs from this projection.
1199     /// For example, if this is a projection of `<T as StreamingIterator>::Item<'a>`,
1200     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference and `['a]` as the own substs
1201     pub fn trait_ref_and_own_substs(
1202         &self,
1203         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1204     ) -> (ty::TraitRef<'tcx>, &'tcx [ty::GenericArg<'tcx>]) {
1205         let def_id = tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id();
1206         let trait_generics = tcx.generics_of(def_id);
1207         (
1208             ty::TraitRef { def_id, substs: self.substs.truncate_to(tcx, trait_generics) },
1209             &self.substs[trait_generics.count()..],
1210         )
1211     }
1212
1213     /// Extracts the underlying trait reference from this projection.
1214     /// For example, if this is a projection of `<T as Iterator>::Item`,
1215     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference.
1216     ///
1217     /// WARNING: This will drop the substs for generic associated types
1218     /// consider calling [Self::trait_ref_and_own_substs] to get those
1219     /// as well.
1220     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
1221         let def_id = self.trait_def_id(tcx);
1222         ty::TraitRef { def_id, substs: self.substs.truncate_to(tcx, tcx.generics_of(def_id)) }
1223     }
1224
1225     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1226         self.substs.type_at(0)
1227     }
1228 }
1229
1230 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
1231 pub struct GenSig<'tcx> {
1232     pub resume_ty: Ty<'tcx>,
1233     pub yield_ty: Ty<'tcx>,
1234     pub return_ty: Ty<'tcx>,
1235 }
1236
1237 pub type PolyGenSig<'tcx> = Binder<'tcx, GenSig<'tcx>>;
1238
1239 /// Signature of a function type, which we have arbitrarily
1240 /// decided to use to refer to the input/output types.
1241 ///
1242 /// - `inputs`: is the list of arguments and their modes.
1243 /// - `output`: is the return type.
1244 /// - `c_variadic`: indicates whether this is a C-variadic function.
1245 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1246 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1247 pub struct FnSig<'tcx> {
1248     pub inputs_and_output: &'tcx List<Ty<'tcx>>,
1249     pub c_variadic: bool,
1250     pub unsafety: hir::Unsafety,
1251     pub abi: abi::Abi,
1252 }
1253
1254 impl<'tcx> FnSig<'tcx> {
1255     pub fn inputs(&self) -> &'tcx [Ty<'tcx>] {
1256         &self.inputs_and_output[..self.inputs_and_output.len() - 1]
1257     }
1258
1259     pub fn output(&self) -> Ty<'tcx> {
1260         self.inputs_and_output[self.inputs_and_output.len() - 1]
1261     }
1262
1263     // Creates a minimal `FnSig` to be used when encountering a `TyKind::Error` in a fallible
1264     // method.
1265     fn fake() -> FnSig<'tcx> {
1266         FnSig {
1267             inputs_and_output: List::empty(),
1268             c_variadic: false,
1269             unsafety: hir::Unsafety::Normal,
1270             abi: abi::Abi::Rust,
1271         }
1272     }
1273 }
1274
1275 pub type PolyFnSig<'tcx> = Binder<'tcx, FnSig<'tcx>>;
1276
1277 impl<'tcx> PolyFnSig<'tcx> {
1278     #[inline]
1279     pub fn inputs(&self) -> Binder<'tcx, &'tcx [Ty<'tcx>]> {
1280         self.map_bound_ref_unchecked(|fn_sig| fn_sig.inputs())
1281     }
1282     #[inline]
1283     pub fn input(&self, index: usize) -> ty::Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
1284         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs()[index])
1285     }
1286     pub fn inputs_and_output(&self) -> ty::Binder<'tcx, &'tcx List<Ty<'tcx>>> {
1287         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs_and_output)
1288     }
1289     #[inline]
1290     pub fn output(&self) -> ty::Binder<'tcx, Ty<'tcx>> {
1291         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.output())
1292     }
1293     pub fn c_variadic(&self) -> bool {
1294         self.skip_binder().c_variadic
1295     }
1296     pub fn unsafety(&self) -> hir::Unsafety {
1297         self.skip_binder().unsafety
1298     }
1299     pub fn abi(&self) -> abi::Abi {
1300         self.skip_binder().abi
1301     }
1302 }
1303
1304 pub type CanonicalPolyFnSig<'tcx> = Canonical<'tcx, Binder<'tcx, FnSig<'tcx>>>;
1305
1306 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1307 #[derive(HashStable)]
1308 pub struct ParamTy {
1309     pub index: u32,
1310     pub name: Symbol,
1311 }
1312
1313 impl<'tcx> ParamTy {
1314     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamTy {
1315         ParamTy { index, name }
1316     }
1317
1318     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamTy {
1319         ParamTy::new(def.index, def.name)
1320     }
1321
1322     #[inline]
1323     pub fn to_ty(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1324         tcx.mk_ty_param(self.index, self.name)
1325     }
1326 }
1327
1328 #[derive(Copy, Clone, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd)]
1329 #[derive(HashStable)]
1330 pub struct ParamConst {
1331     pub index: u32,
1332     pub name: Symbol,
1333 }
1334
1335 impl ParamConst {
1336     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamConst {
1337         ParamConst { index, name }
1338     }
1339
1340     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamConst {
1341         ParamConst::new(def.index, def.name)
1342     }
1343 }
1344
1345 pub type Region<'tcx> = &'tcx RegionKind;
1346
1347 /// Representation of regions. Note that the NLL checker uses a distinct
1348 /// representation of regions. For this reason, it internally replaces all the
1349 /// regions with inference variables -- the index of the variable is then used
1350 /// to index into internal NLL data structures. See `rustc_const_eval::borrow_check`
1351 /// module for more information.
1352 ///
1353 /// ## The Region lattice within a given function
1354 ///
1355 /// In general, the region lattice looks like
1356 ///
1357 /// ```
1358 /// static ----------+-----...------+       (greatest)
1359 /// |                |              |
1360 /// early-bound and  |              |
1361 /// free regions     |              |
1362 /// |                |              |
1363 /// |                |              |
1364 /// empty(root)   placeholder(U1)   |
1365 /// |            /                  |
1366 /// |           /         placeholder(Un)
1367 /// empty(U1) --         /
1368 /// |                   /
1369 /// ...                /
1370 /// |                 /
1371 /// empty(Un) --------                      (smallest)
1372 /// ```
1373 ///
1374 /// Early-bound/free regions are the named lifetimes in scope from the
1375 /// function declaration. They have relationships to one another
1376 /// determined based on the declared relationships from the
1377 /// function.
1378 ///
1379 /// Note that inference variables and bound regions are not included
1380 /// in this diagram. In the case of inference variables, they should
1381 /// be inferred to some other region from the diagram.  In the case of
1382 /// bound regions, they are excluded because they don't make sense to
1383 /// include -- the diagram indicates the relationship between free
1384 /// regions.
1385 ///
1386 /// ## Inference variables
1387 ///
1388 /// During region inference, we sometimes create inference variables,
1389 /// represented as `ReVar`. These will be inferred by the code in
1390 /// `infer::lexical_region_resolve` to some free region from the
1391 /// lattice above (the minimal region that meets the
1392 /// constraints).
1393 ///
1394 /// During NLL checking, where regions are defined differently, we
1395 /// also use `ReVar` -- in that case, the index is used to index into
1396 /// the NLL region checker's data structures. The variable may in fact
1397 /// represent either a free region or an inference variable, in that
1398 /// case.
1399 ///
1400 /// ## Bound Regions
1401 ///
1402 /// These are regions that are stored behind a binder and must be substituted
1403 /// with some concrete region before being used. There are two kind of
1404 /// bound regions: early-bound, which are bound in an item's `Generics`,
1405 /// and are substituted by an `InternalSubsts`, and late-bound, which are part of
1406 /// higher-ranked types (e.g., `for<'a> fn(&'a ())`), and are substituted by
1407 /// the likes of `liberate_late_bound_regions`. The distinction exists
1408 /// because higher-ranked lifetimes aren't supported in all places. See [1][2].
1409 ///
1410 /// Unlike `Param`s, bound regions are not supposed to exist "in the wild"
1411 /// outside their binder, e.g., in types passed to type inference, and
1412 /// should first be substituted (by placeholder regions, free regions,
1413 /// or region variables).
1414 ///
1415 /// ## Placeholder and Free Regions
1416 ///
1417 /// One often wants to work with bound regions without knowing their precise
1418 /// identity. For example, when checking a function, the lifetime of a borrow
1419 /// can end up being assigned to some region parameter. In these cases,
1420 /// it must be ensured that bounds on the region can't be accidentally
1421 /// assumed without being checked.
1422 ///
1423 /// To do this, we replace the bound regions with placeholder markers,
1424 /// which don't satisfy any relation not explicitly provided.
1425 ///
1426 /// There are two kinds of placeholder regions in rustc: `ReFree` and
1427 /// `RePlaceholder`. When checking an item's body, `ReFree` is supposed
1428 /// to be used. These also support explicit bounds: both the internally-stored
1429 /// *scope*, which the region is assumed to outlive, as well as other
1430 /// relations stored in the `FreeRegionMap`. Note that these relations
1431 /// aren't checked when you `make_subregion` (or `eq_types`), only by
1432 /// `resolve_regions_and_report_errors`.
1433 ///
1434 /// When working with higher-ranked types, some region relations aren't
1435 /// yet known, so you can't just call `resolve_regions_and_report_errors`.
1436 /// `RePlaceholder` is designed for this purpose. In these contexts,
1437 /// there's also the risk that some inference variable laying around will
1438 /// get unified with your placeholder region: if you want to check whether
1439 /// `for<'a> Foo<'_>: 'a`, and you substitute your bound region `'a`
1440 /// with a placeholder region `'%a`, the variable `'_` would just be
1441 /// instantiated to the placeholder region `'%a`, which is wrong because
1442 /// the inference variable is supposed to satisfy the relation
1443 /// *for every value of the placeholder region*. To ensure that doesn't
1444 /// happen, you can use `leak_check`. This is more clearly explained
1445 /// by the [rustc dev guide].
1446 ///
1447 /// [1]: https://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2013/10/29/intermingled-parameter-lists/
1448 /// [2]: https://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2013/11/04/intermingled-parameter-lists/
1449 /// [rustc dev guide]: https://rustc-dev-guide.rust-lang.org/traits/hrtb.html
1450 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Hash, Copy, TyEncodable, TyDecodable, PartialOrd, Ord)]
1451 pub enum RegionKind {
1452     /// Region bound in a type or fn declaration which will be
1453     /// substituted 'early' -- that is, at the same time when type
1454     /// parameters are substituted.
1455     ReEarlyBound(EarlyBoundRegion),
1456
1457     /// Region bound in a function scope, which will be substituted when the
1458     /// function is called.
1459     ReLateBound(ty::DebruijnIndex, BoundRegion),
1460
1461     /// When checking a function body, the types of all arguments and so forth
1462     /// that refer to bound region parameters are modified to refer to free
1463     /// region parameters.
1464     ReFree(FreeRegion),
1465
1466     /// Static data that has an "infinite" lifetime. Top in the region lattice.
1467     ReStatic,
1468
1469     /// A region variable. Should not exist after typeck.
1470     ReVar(RegionVid),
1471
1472     /// A placeholder region -- basically, the higher-ranked version of `ReFree`.
1473     /// Should not exist after typeck.
1474     RePlaceholder(ty::PlaceholderRegion),
1475
1476     /// Empty lifetime is for data that is never accessed.  We tag the
1477     /// empty lifetime with a universe -- the idea is that we don't
1478     /// want `exists<'a> { forall<'b> { 'b: 'a } }` to be satisfiable.
1479     /// Therefore, the `'empty` in a universe `U` is less than all
1480     /// regions visible from `U`, but not less than regions not visible
1481     /// from `U`.
1482     ReEmpty(ty::UniverseIndex),
1483
1484     /// Erased region, used by trait selection, in MIR and during codegen.
1485     ReErased,
1486 }
1487
1488 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialOrd, Ord)]
1489 pub struct EarlyBoundRegion {
1490     pub def_id: DefId,
1491     pub index: u32,
1492     pub name: Symbol,
1493 }
1494
1495 /// A **`const`** **v**ariable **ID**.
1496 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1497 pub struct ConstVid<'tcx> {
1498     pub index: u32,
1499     pub phantom: PhantomData<&'tcx ()>,
1500 }
1501
1502 rustc_index::newtype_index! {
1503     /// A **region** (lifetime) **v**ariable **ID**.
1504     pub struct RegionVid {
1505         DEBUG_FORMAT = custom,
1506     }
1507 }
1508
1509 impl Atom for RegionVid {
1510     fn index(self) -> usize {
1511         Idx::index(self)
1512     }
1513 }
1514
1515 rustc_index::newtype_index! {
1516     pub struct BoundVar { .. }
1517 }
1518
1519 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1520 #[derive(HashStable)]
1521 pub struct BoundTy {
1522     pub var: BoundVar,
1523     pub kind: BoundTyKind,
1524 }
1525
1526 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1527 #[derive(HashStable)]
1528 pub enum BoundTyKind {
1529     Anon,
1530     Param(Symbol),
1531 }
1532
1533 impl From<BoundVar> for BoundTy {
1534     fn from(var: BoundVar) -> Self {
1535         BoundTy { var, kind: BoundTyKind::Anon }
1536     }
1537 }
1538
1539 /// A `ProjectionPredicate` for an `ExistentialTraitRef`.
1540 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1541 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1542 pub struct ExistentialProjection<'tcx> {
1543     pub item_def_id: DefId,
1544     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1545     pub ty: Ty<'tcx>,
1546 }
1547
1548 pub type PolyExistentialProjection<'tcx> = Binder<'tcx, ExistentialProjection<'tcx>>;
1549
1550 impl<'tcx> ExistentialProjection<'tcx> {
1551     /// Extracts the underlying existential trait reference from this projection.
1552     /// For example, if this is a projection of `exists T. <T as Iterator>::Item == X`,
1553     /// then this function would return an `exists T. T: Iterator` existential trait
1554     /// reference.
1555     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
1556         let def_id = tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id();
1557         let subst_count = tcx.generics_of(def_id).count() - 1;
1558         let substs = tcx.intern_substs(&self.substs[..subst_count]);
1559         ty::ExistentialTraitRef { def_id, substs }
1560     }
1561
1562     pub fn with_self_ty(
1563         &self,
1564         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1565         self_ty: Ty<'tcx>,
1566     ) -> ty::ProjectionPredicate<'tcx> {
1567         // otherwise the escaping regions would be captured by the binders
1568         debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
1569
1570         ty::ProjectionPredicate {
1571             projection_ty: ty::ProjectionTy {
1572                 item_def_id: self.item_def_id,
1573                 substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs),
1574             },
1575             ty: self.ty,
1576         }
1577     }
1578
1579     pub fn erase_self_ty(
1580         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1581         projection_predicate: ty::ProjectionPredicate<'tcx>,
1582     ) -> Self {
1583         // Assert there is a Self.
1584         projection_predicate.projection_ty.substs.type_at(0);
1585
1586         Self {
1587             item_def_id: projection_predicate.projection_ty.item_def_id,
1588             substs: tcx.intern_substs(&projection_predicate.projection_ty.substs[1..]),
1589             ty: projection_predicate.ty,
1590         }
1591     }
1592 }
1593
1594 impl<'tcx> PolyExistentialProjection<'tcx> {
1595     pub fn with_self_ty(
1596         &self,
1597         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1598         self_ty: Ty<'tcx>,
1599     ) -> ty::PolyProjectionPredicate<'tcx> {
1600         self.map_bound(|p| p.with_self_ty(tcx, self_ty))
1601     }
1602
1603     pub fn item_def_id(&self) -> DefId {
1604         self.skip_binder().item_def_id
1605     }
1606 }
1607
1608 /// Region utilities
1609 impl RegionKind {
1610     /// Is this region named by the user?
1611     pub fn has_name(&self) -> bool {
1612         match *self {
1613             RegionKind::ReEarlyBound(ebr) => ebr.has_name(),
1614             RegionKind::ReLateBound(_, br) => br.kind.is_named(),
1615             RegionKind::ReFree(fr) => fr.bound_region.is_named(),
1616             RegionKind::ReStatic => true,
1617             RegionKind::ReVar(..) => false,
1618             RegionKind::RePlaceholder(placeholder) => placeholder.name.is_named(),
1619             RegionKind::ReEmpty(_) => false,
1620             RegionKind::ReErased => false,
1621         }
1622     }
1623
1624     #[inline]
1625     pub fn is_late_bound(&self) -> bool {
1626         matches!(*self, ty::ReLateBound(..))
1627     }
1628
1629     #[inline]
1630     pub fn is_placeholder(&self) -> bool {
1631         matches!(*self, ty::RePlaceholder(..))
1632     }
1633
1634     #[inline]
1635     pub fn bound_at_or_above_binder(&self, index: ty::DebruijnIndex) -> bool {
1636         match *self {
1637             ty::ReLateBound(debruijn, _) => debruijn >= index,
1638             _ => false,
1639         }
1640     }
1641
1642     pub fn type_flags(&self) -> TypeFlags {
1643         let mut flags = TypeFlags::empty();
1644
1645         match *self {
1646             ty::ReVar(..) => {
1647                 flags = flags | TypeFlags::HAS_KNOWN_FREE_REGIONS;
1648                 flags = flags | TypeFlags::HAS_KNOWN_FREE_LOCAL_REGIONS;
1649                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_INFER;
1650             }
1651             ty::RePlaceholder(..) => {
1652                 flags = flags | TypeFlags::HAS_KNOWN_FREE_REGIONS;
1653                 flags = flags | TypeFlags::HAS_KNOWN_FREE_LOCAL_REGIONS;
1654                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PLACEHOLDER;
1655             }
1656             ty::ReEarlyBound(..) => {
1657                 flags = flags | TypeFlags::HAS_KNOWN_FREE_REGIONS;
1658                 flags = flags | TypeFlags::HAS_KNOWN_FREE_LOCAL_REGIONS;
1659                 flags = flags | TypeFlags::HAS_KNOWN_RE_PARAM;
1660             }
1661             ty::ReFree { .. } => {
1662                 flags = flags | TypeFlags::HAS_KNOWN_FREE_REGIONS;
1663                 flags = flags | TypeFlags::HAS_KNOWN_FREE_LOCAL_REGIONS;
1664             }
1665             ty::ReEmpty(_) | ty::ReStatic => {
1666                 flags = flags | TypeFlags::HAS_KNOWN_FREE_REGIONS;
1667             }
1668             ty::ReLateBound(..) => {
1669                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_LATE_BOUND;
1670             }
1671             ty::ReErased => {
1672                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_ERASED;
1673             }
1674         }
1675
1676         debug!("type_flags({:?}) = {:?}", self, flags);
1677
1678         flags
1679     }
1680
1681     /// Given an early-bound or free region, returns the `DefId` where it was bound.
1682     /// For example, consider the regions in this snippet of code:
1683     ///
1684     /// ```
1685     /// impl<'a> Foo {
1686     ///      ^^ -- early bound, declared on an impl
1687     ///
1688     ///     fn bar<'b, 'c>(x: &self, y: &'b u32, z: &'c u64) where 'static: 'c
1689     ///            ^^  ^^     ^ anonymous, late-bound
1690     ///            |   early-bound, appears in where-clauses
1691     ///            late-bound, appears only in fn args
1692     ///     {..}
1693     /// }
1694     /// ```
1695     ///
1696     /// Here, `free_region_binding_scope('a)` would return the `DefId`
1697     /// of the impl, and for all the other highlighted regions, it
1698     /// would return the `DefId` of the function. In other cases (not shown), this
1699     /// function might return the `DefId` of a closure.
1700     pub fn free_region_binding_scope(&self, tcx: TyCtxt<'_>) -> DefId {
1701         match self {
1702             ty::ReEarlyBound(br) => tcx.parent(br.def_id).unwrap(),
1703             ty::ReFree(fr) => fr.scope,
1704             _ => bug!("free_region_binding_scope invoked on inappropriate region: {:?}", self),
1705         }
1706     }
1707 }
1708
1709 /// Type utilities
1710 impl<'tcx> TyS<'tcx> {
1711     #[inline(always)]
1712     pub fn kind(&self) -> &TyKind<'tcx> {
1713         &self.kind
1714     }
1715
1716     #[inline(always)]
1717     pub fn flags(&self) -> TypeFlags {
1718         self.flags
1719     }
1720
1721     #[inline]
1722     pub fn is_unit(&self) -> bool {
1723         match self.kind() {
1724             Tuple(ref tys) => tys.is_empty(),
1725             _ => false,
1726         }
1727     }
1728
1729     #[inline]
1730     pub fn is_never(&self) -> bool {
1731         matches!(self.kind(), Never)
1732     }
1733
1734     #[inline]
1735     pub fn is_primitive(&self) -> bool {
1736         self.kind().is_primitive()
1737     }
1738
1739     #[inline]
1740     pub fn is_adt(&self) -> bool {
1741         matches!(self.kind(), Adt(..))
1742     }
1743
1744     #[inline]
1745     pub fn is_ref(&self) -> bool {
1746         matches!(self.kind(), Ref(..))
1747     }
1748
1749     #[inline]
1750     pub fn is_ty_var(&self) -> bool {
1751         matches!(self.kind(), Infer(TyVar(_)))
1752     }
1753
1754     #[inline]
1755     pub fn ty_vid(&self) -> Option<ty::TyVid> {
1756         match self.kind() {
1757             &Infer(TyVar(vid)) => Some(vid),
1758             _ => None,
1759         }
1760     }
1761
1762     #[inline]
1763     pub fn is_ty_infer(&self) -> bool {
1764         matches!(self.kind(), Infer(_))
1765     }
1766
1767     #[inline]
1768     pub fn is_phantom_data(&self) -> bool {
1769         if let Adt(def, _) = self.kind() { def.is_phantom_data() } else { false }
1770     }
1771
1772     #[inline]
1773     pub fn is_bool(&self) -> bool {
1774         *self.kind() == Bool
1775     }
1776
1777     /// Returns `true` if this type is a `str`.
1778     #[inline]
1779     pub fn is_str(&self) -> bool {
1780         *self.kind() == Str
1781     }
1782
1783     #[inline]
1784     pub fn is_param(&self, index: u32) -> bool {
1785         match self.kind() {
1786             ty::Param(ref data) => data.index == index,
1787             _ => false,
1788         }
1789     }
1790
1791     #[inline]
1792     pub fn is_slice(&self) -> bool {
1793         match self.kind() {
1794             RawPtr(TypeAndMut { ty, .. }) | Ref(_, ty, _) => matches!(ty.kind(), Slice(_) | Str),
1795             _ => false,
1796         }
1797     }
1798
1799     #[inline]
1800     pub fn is_array(&self) -> bool {
1801         matches!(self.kind(), Array(..))
1802     }
1803
1804     #[inline]
1805     pub fn is_simd(&self) -> bool {
1806         match self.kind() {
1807             Adt(def, _) => def.repr.simd(),
1808             _ => false,
1809         }
1810     }
1811
1812     pub fn sequence_element_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1813         match self.kind() {
1814             Array(ty, _) | Slice(ty) => ty,
1815             Str => tcx.mk_mach_uint(ty::UintTy::U8),
1816             _ => bug!("`sequence_element_type` called on non-sequence value: {}", self),
1817         }
1818     }
1819
1820     pub fn simd_size_and_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> (u64, Ty<'tcx>) {
1821         match self.kind() {
1822             Adt(def, substs) => {
1823                 assert!(def.repr.simd(), "`simd_size_and_type` called on non-SIMD type");
1824                 let variant = def.non_enum_variant();
1825                 let f0_ty = variant.fields[0].ty(tcx, substs);
1826
1827                 match f0_ty.kind() {
1828                     // If the first field is an array, we assume it is the only field and its
1829                     // elements are the SIMD components.
1830                     Array(f0_elem_ty, f0_len) => {
1831                         // FIXME(repr_simd): https://github.com/rust-lang/rust/pull/78863#discussion_r522784112
1832                         // The way we evaluate the `N` in `[T; N]` here only works since we use
1833                         // `simd_size_and_type` post-monomorphization. It will probably start to ICE
1834                         // if we use it in generic code. See the `simd-array-trait` ui test.
1835                         (f0_len.eval_usize(tcx, ParamEnv::empty()) as u64, f0_elem_ty)
1836                     }
1837                     // Otherwise, the fields of this Adt are the SIMD components (and we assume they
1838                     // all have the same type).
1839                     _ => (variant.fields.len() as u64, f0_ty),
1840                 }
1841             }
1842             _ => bug!("`simd_size_and_type` called on invalid type"),
1843         }
1844     }
1845
1846     #[inline]
1847     pub fn is_region_ptr(&self) -> bool {
1848         matches!(self.kind(), Ref(..))
1849     }
1850
1851     #[inline]
1852     pub fn is_mutable_ptr(&self) -> bool {
1853         matches!(
1854             self.kind(),
1855             RawPtr(TypeAndMut { mutbl: hir::Mutability::Mut, .. })
1856                 | Ref(_, _, hir::Mutability::Mut)
1857         )
1858     }
1859
1860     /// Get the mutability of the reference or `None` when not a reference
1861     #[inline]
1862     pub fn ref_mutability(&self) -> Option<hir::Mutability> {
1863         match self.kind() {
1864             Ref(_, _, mutability) => Some(*mutability),
1865             _ => None,
1866         }
1867     }
1868
1869     #[inline]
1870     pub fn is_unsafe_ptr(&self) -> bool {
1871         matches!(self.kind(), RawPtr(_))
1872     }
1873
1874     /// Tests if this is any kind of primitive pointer type (reference, raw pointer, fn pointer).
1875     #[inline]
1876     pub fn is_any_ptr(&self) -> bool {
1877         self.is_region_ptr() || self.is_unsafe_ptr() || self.is_fn_ptr()
1878     }
1879
1880     #[inline]
1881     pub fn is_box(&self) -> bool {
1882         match self.kind() {
1883             Adt(def, _) => def.is_box(),
1884             _ => false,
1885         }
1886     }
1887
1888     /// Panics if called on any type other than `Box<T>`.
1889     pub fn boxed_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1890         match self.kind() {
1891             Adt(def, substs) if def.is_box() => substs.type_at(0),
1892             _ => bug!("`boxed_ty` is called on non-box type {:?}", self),
1893         }
1894     }
1895
1896     /// A scalar type is one that denotes an atomic datum, with no sub-components.
1897     /// (A RawPtr is scalar because it represents a non-managed pointer, so its
1898     /// contents are abstract to rustc.)
1899     #[inline]
1900     pub fn is_scalar(&self) -> bool {
1901         matches!(
1902             self.kind(),
1903             Bool | Char
1904                 | Int(_)
1905                 | Float(_)
1906                 | Uint(_)
1907                 | FnDef(..)
1908                 | FnPtr(_)
1909                 | RawPtr(_)
1910                 | Infer(IntVar(_) | FloatVar(_))
1911         )
1912     }
1913
1914     /// Returns `true` if this type is a floating point type.
1915     #[inline]
1916     pub fn is_floating_point(&self) -> bool {
1917         matches!(self.kind(), Float(_) | Infer(FloatVar(_)))
1918     }
1919
1920     #[inline]
1921     pub fn is_trait(&self) -> bool {
1922         matches!(self.kind(), Dynamic(..))
1923     }
1924
1925     #[inline]
1926     pub fn is_enum(&self) -> bool {
1927         matches!(self.kind(), Adt(adt_def, _) if adt_def.is_enum())
1928     }
1929
1930     #[inline]
1931     pub fn is_union(&self) -> bool {
1932         matches!(self.kind(), Adt(adt_def, _) if adt_def.is_union())
1933     }
1934
1935     #[inline]
1936     pub fn is_closure(&self) -> bool {
1937         matches!(self.kind(), Closure(..))
1938     }
1939
1940     #[inline]
1941     pub fn is_generator(&self) -> bool {
1942         matches!(self.kind(), Generator(..))
1943     }
1944
1945     #[inline]
1946     pub fn is_integral(&self) -> bool {
1947         matches!(self.kind(), Infer(IntVar(_)) | Int(_) | Uint(_))
1948     }
1949
1950     #[inline]
1951     pub fn is_fresh_ty(&self) -> bool {
1952         matches!(self.kind(), Infer(FreshTy(_)))
1953     }
1954
1955     #[inline]
1956     pub fn is_fresh(&self) -> bool {
1957         matches!(self.kind(), Infer(FreshTy(_) | FreshIntTy(_) | FreshFloatTy(_)))
1958     }
1959
1960     #[inline]
1961     pub fn is_char(&self) -> bool {
1962         matches!(self.kind(), Char)
1963     }
1964
1965     #[inline]
1966     pub fn is_numeric(&self) -> bool {
1967         self.is_integral() || self.is_floating_point()
1968     }
1969
1970     #[inline]
1971     pub fn is_signed(&self) -> bool {
1972         matches!(self.kind(), Int(_))
1973     }
1974
1975     #[inline]
1976     pub fn is_ptr_sized_integral(&self) -> bool {
1977         matches!(self.kind(), Int(ty::IntTy::Isize) | Uint(ty::UintTy::Usize))
1978     }
1979
1980     #[inline]
1981     pub fn has_concrete_skeleton(&self) -> bool {
1982         !matches!(self.kind(), Param(_) | Infer(_) | Error(_))
1983     }
1984
1985     /// Returns the type and mutability of `*ty`.
1986     ///
1987     /// The parameter `explicit` indicates if this is an *explicit* dereference.
1988     /// Some types -- notably unsafe ptrs -- can only be dereferenced explicitly.
1989     pub fn builtin_deref(&self, explicit: bool) -> Option<TypeAndMut<'tcx>> {
1990         match self.kind() {
1991             Adt(def, _) if def.is_box() => {
1992                 Some(TypeAndMut { ty: self.boxed_ty(), mutbl: hir::Mutability::Not })
1993             }
1994             Ref(_, ty, mutbl) => Some(TypeAndMut { ty, mutbl: *mutbl }),
1995             RawPtr(mt) if explicit => Some(*mt),
1996             _ => None,
1997         }
1998     }
1999
2000     /// Returns the type of `ty[i]`.
2001     pub fn builtin_index(&self) -> Option<Ty<'tcx>> {
2002         match self.kind() {
2003             Array(ty, _) | Slice(ty) => Some(ty),
2004             _ => None,
2005         }
2006     }
2007
2008     pub fn fn_sig(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> PolyFnSig<'tcx> {
2009         match self.kind() {
2010             FnDef(def_id, substs) => tcx.fn_sig(*def_id).subst(tcx, substs),
2011             FnPtr(f) => *f,
2012             Error(_) => {
2013                 // ignore errors (#54954)
2014                 ty::Binder::dummy(FnSig::fake())
2015             }
2016             Closure(..) => bug!(
2017                 "to get the signature of a closure, use `substs.as_closure().sig()` not `fn_sig()`",
2018             ),
2019             _ => bug!("Ty::fn_sig() called on non-fn type: {:?}", self),
2020         }
2021     }
2022
2023     #[inline]
2024     pub fn is_fn(&self) -> bool {
2025         matches!(self.kind(), FnDef(..) | FnPtr(_))
2026     }
2027
2028     #[inline]
2029     pub fn is_fn_ptr(&self) -> bool {
2030         matches!(self.kind(), FnPtr(_))
2031     }
2032
2033     #[inline]
2034     pub fn is_impl_trait(&self) -> bool {
2035         matches!(self.kind(), Opaque(..))
2036     }
2037
2038     #[inline]
2039     pub fn ty_adt_def(&self) -> Option<&'tcx AdtDef> {
2040         match self.kind() {
2041             Adt(adt, _) => Some(adt),
2042             _ => None,
2043         }
2044     }
2045
2046     /// Iterates over tuple fields.
2047     /// Panics when called on anything but a tuple.
2048     pub fn tuple_fields(&self) -> impl DoubleEndedIterator<Item = Ty<'tcx>> {
2049         match self.kind() {
2050             Tuple(substs) => substs.iter().map(|field| field.expect_ty()),
2051             _ => bug!("tuple_fields called on non-tuple"),
2052         }
2053     }
2054
2055     /// Get the `i`-th element of a tuple.
2056     /// Panics when called on anything but a tuple.
2057     pub fn tuple_element_ty(&self, i: usize) -> Option<Ty<'tcx>> {
2058         match self.kind() {
2059             Tuple(substs) => substs.iter().nth(i).map(|field| field.expect_ty()),
2060             _ => bug!("tuple_fields called on non-tuple"),
2061         }
2062     }
2063
2064     /// If the type contains variants, returns the valid range of variant indices.
2065     //
2066     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2067     #[inline]
2068     pub fn variant_range(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<Range<VariantIdx>> {
2069         match self.kind() {
2070             TyKind::Adt(adt, _) => Some(adt.variant_range()),
2071             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2072                 Some(substs.as_generator().variant_range(*def_id, tcx))
2073             }
2074             _ => None,
2075         }
2076     }
2077
2078     /// If the type contains variants, returns the variant for `variant_index`.
2079     /// Panics if `variant_index` is out of range.
2080     //
2081     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2082     #[inline]
2083     pub fn discriminant_for_variant(
2084         &self,
2085         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2086         variant_index: VariantIdx,
2087     ) -> Option<Discr<'tcx>> {
2088         match self.kind() {
2089             TyKind::Adt(adt, _) if adt.variants.is_empty() => {
2090                 // This can actually happen during CTFE, see
2091                 // https://github.com/rust-lang/rust/issues/89765.
2092                 None
2093             }
2094             TyKind::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => {
2095                 Some(adt.discriminant_for_variant(tcx, variant_index))
2096             }
2097             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2098                 Some(substs.as_generator().discriminant_for_variant(*def_id, tcx, variant_index))
2099             }
2100             _ => None,
2101         }
2102     }
2103
2104     /// Returns the type of the discriminant of this type.
2105     pub fn discriminant_ty(&'tcx self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
2106         match self.kind() {
2107             ty::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => adt.repr.discr_type().to_ty(tcx),
2108             ty::Generator(_, substs, _) => substs.as_generator().discr_ty(tcx),
2109
2110             ty::Param(_) | ty::Projection(_) | ty::Opaque(..) | ty::Infer(ty::TyVar(_)) => {
2111                 let assoc_items = tcx.associated_item_def_ids(
2112                     tcx.require_lang_item(hir::LangItem::DiscriminantKind, None),
2113                 );
2114                 tcx.mk_projection(assoc_items[0], tcx.intern_substs(&[self.into()]))
2115             }
2116
2117             ty::Bool
2118             | ty::Char
2119             | ty::Int(_)
2120             | ty::Uint(_)
2121             | ty::Float(_)
2122             | ty::Adt(..)
2123             | ty::Foreign(_)
2124             | ty::Str
2125             | ty::Array(..)
2126             | ty::Slice(_)
2127             | ty::RawPtr(_)
2128             | ty::Ref(..)
2129             | ty::FnDef(..)
2130             | ty::FnPtr(..)
2131             | ty::Dynamic(..)
2132             | ty::Closure(..)
2133             | ty::GeneratorWitness(..)
2134             | ty::Never
2135             | ty::Tuple(_)
2136             | ty::Error(_)
2137             | ty::Infer(IntVar(_) | FloatVar(_)) => tcx.types.u8,
2138
2139             ty::Bound(..)
2140             | ty::Placeholder(_)
2141             | ty::Infer(FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2142                 bug!("`discriminant_ty` applied to unexpected type: {:?}", self)
2143             }
2144         }
2145     }
2146
2147     /// Returns the type of metadata for (potentially fat) pointers to this type.
2148     pub fn ptr_metadata_ty(&'tcx self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
2149         // FIXME: should this normalize?
2150         let tail = tcx.struct_tail_without_normalization(self);
2151         match tail.kind() {
2152             // Sized types
2153             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2154             | ty::Uint(_)
2155             | ty::Int(_)
2156             | ty::Bool
2157             | ty::Float(_)
2158             | ty::FnDef(..)
2159             | ty::FnPtr(_)
2160             | ty::RawPtr(..)
2161             | ty::Char
2162             | ty::Ref(..)
2163             | ty::Generator(..)
2164             | ty::GeneratorWitness(..)
2165             | ty::Array(..)
2166             | ty::Closure(..)
2167             | ty::Never
2168             | ty::Error(_)
2169             | ty::Foreign(..)
2170             // If returned by `struct_tail_without_normalization` this is a unit struct
2171             // without any fields, or not a struct, and therefore is Sized.
2172             | ty::Adt(..)
2173             // If returned by `struct_tail_without_normalization` this is the empty tuple,
2174             // a.k.a. unit type, which is Sized
2175             | ty::Tuple(..) => tcx.types.unit,
2176
2177             ty::Str | ty::Slice(_) => tcx.types.usize,
2178             ty::Dynamic(..) => {
2179                 let dyn_metadata = tcx.lang_items().dyn_metadata().unwrap();
2180                 tcx.type_of(dyn_metadata).subst(tcx, &[tail.into()])
2181             },
2182
2183             ty::Projection(_)
2184             | ty::Param(_)
2185             | ty::Opaque(..)
2186             | ty::Infer(ty::TyVar(_))
2187             | ty::Bound(..)
2188             | ty::Placeholder(..)
2189             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2190                 bug!("`ptr_metadata_ty` applied to unexpected type: {:?}", tail)
2191             }
2192         }
2193     }
2194
2195     /// When we create a closure, we record its kind (i.e., what trait
2196     /// it implements) into its `ClosureSubsts` using a type
2197     /// parameter. This is kind of a phantom type, except that the
2198     /// most convenient thing for us to are the integral types. This
2199     /// function converts such a special type into the closure
2200     /// kind. To go the other way, use
2201     /// `tcx.closure_kind_ty(closure_kind)`.
2202     ///
2203     /// Note that during type checking, we use an inference variable
2204     /// to represent the closure kind, because it has not yet been
2205     /// inferred. Once upvar inference (in `rustc_typeck/src/check/upvar.rs`)
2206     /// is complete, that type variable will be unified.
2207     pub fn to_opt_closure_kind(&self) -> Option<ty::ClosureKind> {
2208         match self.kind() {
2209             Int(int_ty) => match int_ty {
2210                 ty::IntTy::I8 => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2211                 ty::IntTy::I16 => Some(ty::ClosureKind::FnMut),
2212                 ty::IntTy::I32 => Some(ty::ClosureKind::FnOnce),
2213                 _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2214             },
2215
2216             // "Bound" types appear in canonical queries when the
2217             // closure type is not yet known
2218             Bound(..) | Infer(_) => None,
2219
2220             Error(_) => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2221
2222             _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2223         }
2224     }
2225
2226     /// Fast path helper for testing if a type is `Sized`.
2227     ///
2228     /// Returning true means the type is known to be sized. Returning
2229     /// `false` means nothing -- could be sized, might not be.
2230     ///
2231     /// Note that we could never rely on the fact that a type such as `[_]` is
2232     /// trivially `!Sized` because we could be in a type environment with a
2233     /// bound such as `[_]: Copy`. A function with such a bound obviously never
2234     /// can be called, but that doesn't mean it shouldn't typecheck. This is why
2235     /// this method doesn't return `Option<bool>`.
2236     pub fn is_trivially_sized(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
2237         match self.kind() {
2238             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2239             | ty::Uint(_)
2240             | ty::Int(_)
2241             | ty::Bool
2242             | ty::Float(_)
2243             | ty::FnDef(..)
2244             | ty::FnPtr(_)
2245             | ty::RawPtr(..)
2246             | ty::Char
2247             | ty::Ref(..)
2248             | ty::Generator(..)
2249             | ty::GeneratorWitness(..)
2250             | ty::Array(..)
2251             | ty::Closure(..)
2252             | ty::Never
2253             | ty::Error(_) => true,
2254
2255             ty::Str | ty::Slice(_) | ty::Dynamic(..) | ty::Foreign(..) => false,
2256
2257             ty::Tuple(tys) => tys.iter().all(|ty| ty.expect_ty().is_trivially_sized(tcx)),
2258
2259             ty::Adt(def, _substs) => def.sized_constraint(tcx).is_empty(),
2260
2261             ty::Projection(_) | ty::Param(_) | ty::Opaque(..) => false,
2262
2263             ty::Infer(ty::TyVar(_)) => false,
2264
2265             ty::Bound(..)
2266             | ty::Placeholder(..)
2267             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2268                 bug!("`is_trivially_sized` applied to unexpected type: {:?}", self)
2269             }
2270         }
2271     }
2272 }
2273
2274 /// Extra information about why we ended up with a particular variance.
2275 /// This is only used to add more information to error messages, and
2276 /// has no effect on soundness. While choosing the 'wrong' `VarianceDiagInfo`
2277 /// may lead to confusing notes in error messages, it will never cause
2278 /// a miscompilation or unsoundness.
2279 ///
2280 /// When in doubt, use `VarianceDiagInfo::default()`
2281 #[derive(Copy, Clone, Debug, Default, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)]
2282 pub enum VarianceDiagInfo<'tcx> {
2283     /// No additional information - this is the default.
2284     /// We will not add any additional information to error messages.
2285     #[default]
2286     None,
2287     /// We switched our variance because a type occurs inside
2288     /// the generic argument of a mutable reference or pointer
2289     /// (`*mut T` or `&mut T`). In either case, our variance
2290     /// will always be `Invariant`.
2291     Mut {
2292         /// Tracks whether we had a mutable pointer or reference,
2293         /// for better error messages
2294         kind: VarianceDiagMutKind,
2295         /// The type parameter of the mutable pointer/reference
2296         /// (the `T` in `&mut T` or `*mut T`).
2297         ty: Ty<'tcx>,
2298     },
2299 }
2300
2301 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)]
2302 pub enum VarianceDiagMutKind {
2303     /// A mutable raw pointer (`*mut T`)
2304     RawPtr,
2305     /// A mutable reference (`&mut T`)
2306     Ref,
2307 }
2308
2309 impl<'tcx> VarianceDiagInfo<'tcx> {
2310     /// Mirrors `Variance::xform` - used to 'combine' the existing
2311     /// and new `VarianceDiagInfo`s when our variance changes.
2312     pub fn xform(self, other: VarianceDiagInfo<'tcx>) -> VarianceDiagInfo<'tcx> {
2313         // For now, just use the first `VarianceDiagInfo::Mut` that we see
2314         match self {
2315             VarianceDiagInfo::None => other,
2316             VarianceDiagInfo::Mut { .. } => self,
2317         }
2318     }
2319 }