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Move binder for dyn to each list item
[rust.git] / compiler / rustc_middle / src / ty / sty.rs
1 //! This module contains `TyKind` and its major components.
2
3 #![allow(rustc::usage_of_ty_tykind)]
4
5 use self::InferTy::*;
6 use self::TyKind::*;
7
8 use crate::infer::canonical::Canonical;
9 use crate::ty::subst::{GenericArg, InternalSubsts, Subst, SubstsRef};
10 use crate::ty::{
11     self, AdtDef, DefIdTree, Discr, Ty, TyCtxt, TypeFlags, TypeFoldable, WithConstness,
12 };
13 use crate::ty::{DelaySpanBugEmitted, List, ParamEnv, TyS};
14 use polonius_engine::Atom;
15 use rustc_ast as ast;
16 use rustc_data_structures::captures::Captures;
17 use rustc_hir as hir;
18 use rustc_hir::def_id::DefId;
19 use rustc_index::vec::Idx;
20 use rustc_macros::HashStable;
21 use rustc_span::symbol::{kw, Ident, Symbol};
22 use rustc_target::abi::VariantIdx;
23 use rustc_target::spec::abi;
24 use std::borrow::Cow;
25 use std::cmp::Ordering;
26 use std::marker::PhantomData;
27 use std::ops::Range;
28 use ty::util::IntTypeExt;
29
30 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
31 #[derive(HashStable, TypeFoldable, Lift)]
32 pub struct TypeAndMut<'tcx> {
33     pub ty: Ty<'tcx>,
34     pub mutbl: hir::Mutability,
35 }
36
37 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
38 #[derive(HashStable)]
39 /// A "free" region `fr` can be interpreted as "some region
40 /// at least as big as the scope `fr.scope`".
41 pub struct FreeRegion {
42     pub scope: DefId,
43     pub bound_region: BoundRegion,
44 }
45
46 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
47 #[derive(HashStable)]
48 pub enum BoundRegion {
49     /// An anonymous region parameter for a given fn (&T)
50     BrAnon(u32),
51
52     /// Named region parameters for functions (a in &'a T)
53     ///
54     /// The `DefId` is needed to distinguish free regions in
55     /// the event of shadowing.
56     BrNamed(DefId, Symbol),
57
58     /// Anonymous region for the implicit env pointer parameter
59     /// to a closure
60     BrEnv,
61 }
62
63 impl BoundRegion {
64     pub fn is_named(&self) -> bool {
65         match *self {
66             BoundRegion::BrNamed(_, name) => name != kw::UnderscoreLifetime,
67             _ => false,
68         }
69     }
70
71     /// When canonicalizing, we replace unbound inference variables and free
72     /// regions with anonymous late bound regions. This method asserts that
73     /// we have an anonymous late bound region, which hence may refer to
74     /// a canonical variable.
75     pub fn assert_bound_var(&self) -> BoundVar {
76         match *self {
77             BoundRegion::BrAnon(var) => BoundVar::from_u32(var),
78             _ => bug!("bound region is not anonymous"),
79         }
80     }
81 }
82
83 /// N.B., if you change this, you'll probably want to change the corresponding
84 /// AST structure in `librustc_ast/ast.rs` as well.
85 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug)]
86 #[derive(HashStable)]
87 #[rustc_diagnostic_item = "TyKind"]
88 pub enum TyKind<'tcx> {
89     /// The primitive boolean type. Written as `bool`.
90     Bool,
91
92     /// The primitive character type; holds a Unicode scalar value
93     /// (a non-surrogate code point). Written as `char`.
94     Char,
95
96     /// A primitive signed integer type. For example, `i32`.
97     Int(ast::IntTy),
98
99     /// A primitive unsigned integer type. For example, `u32`.
100     Uint(ast::UintTy),
101
102     /// A primitive floating-point type. For example, `f64`.
103     Float(ast::FloatTy),
104
105     /// Structures, enumerations and unions.
106     ///
107     /// InternalSubsts here, possibly against intuition, *may* contain `Param`s.
108     /// That is, even after substitution it is possible that there are type
109     /// variables. This happens when the `Adt` corresponds to an ADT
110     /// definition and not a concrete use of it.
111     Adt(&'tcx AdtDef, SubstsRef<'tcx>),
112
113     /// An unsized FFI type that is opaque to Rust. Written as `extern type T`.
114     Foreign(DefId),
115
116     /// The pointee of a string slice. Written as `str`.
117     Str,
118
119     /// An array with the given length. Written as `[T; n]`.
120     Array(Ty<'tcx>, &'tcx ty::Const<'tcx>),
121
122     /// The pointee of an array slice. Written as `[T]`.
123     Slice(Ty<'tcx>),
124
125     /// A raw pointer. Written as `*mut T` or `*const T`
126     RawPtr(TypeAndMut<'tcx>),
127
128     /// A reference; a pointer with an associated lifetime. Written as
129     /// `&'a mut T` or `&'a T`.
130     Ref(Region<'tcx>, Ty<'tcx>, hir::Mutability),
131
132     /// The anonymous type of a function declaration/definition. Each
133     /// function has a unique type, which is output (for a function
134     /// named `foo` returning an `i32`) as `fn() -> i32 {foo}`.
135     ///
136     /// For example the type of `bar` here:
137     ///
138     /// ```rust
139     /// fn foo() -> i32 { 1 }
140     /// let bar = foo; // bar: fn() -> i32 {foo}
141     /// ```
142     FnDef(DefId, SubstsRef<'tcx>),
143
144     /// A pointer to a function. Written as `fn() -> i32`.
145     ///
146     /// For example the type of `bar` here:
147     ///
148     /// ```rust
149     /// fn foo() -> i32 { 1 }
150     /// let bar: fn() -> i32 = foo;
151     /// ```
152     FnPtr(PolyFnSig<'tcx>),
153
154     /// A trait, defined with `trait`.
155     Dynamic(&'tcx List<Binder<ExistentialPredicate<'tcx>>>, ty::Region<'tcx>),
156
157     /// The anonymous type of a closure. Used to represent the type of
158     /// `|a| a`.
159     Closure(DefId, SubstsRef<'tcx>),
160
161     /// The anonymous type of a generator. Used to represent the type of
162     /// `|a| yield a`.
163     Generator(DefId, SubstsRef<'tcx>, hir::Movability),
164
165     /// A type representin the types stored inside a generator.
166     /// This should only appear in GeneratorInteriors.
167     GeneratorWitness(Binder<&'tcx List<Ty<'tcx>>>),
168
169     /// The never type `!`
170     Never,
171
172     /// A tuple type. For example, `(i32, bool)`.
173     /// Use `TyS::tuple_fields` to iterate over the field types.
174     Tuple(SubstsRef<'tcx>),
175
176     /// The projection of an associated type. For example,
177     /// `<T as Trait<..>>::N`.
178     Projection(ProjectionTy<'tcx>),
179
180     /// Opaque (`impl Trait`) type found in a return type.
181     /// The `DefId` comes either from
182     /// * the `impl Trait` ast::Ty node,
183     /// * or the `type Foo = impl Trait` declaration
184     /// The substitutions are for the generics of the function in question.
185     /// After typeck, the concrete type can be found in the `types` map.
186     Opaque(DefId, SubstsRef<'tcx>),
187
188     /// A type parameter; for example, `T` in `fn f<T>(x: T) {}`.
189     Param(ParamTy),
190
191     /// Bound type variable, used only when preparing a trait query.
192     Bound(ty::DebruijnIndex, BoundTy),
193
194     /// A placeholder type - universally quantified higher-ranked type.
195     Placeholder(ty::PlaceholderType),
196
197     /// A type variable used during type checking.
198     Infer(InferTy),
199
200     /// A placeholder for a type which could not be computed; this is
201     /// propagated to avoid useless error messages.
202     Error(DelaySpanBugEmitted),
203 }
204
205 impl TyKind<'tcx> {
206     #[inline]
207     pub fn is_primitive(&self) -> bool {
208         match self {
209             Bool | Char | Int(_) | Uint(_) | Float(_) => true,
210             _ => false,
211         }
212     }
213
214     /// Get the article ("a" or "an") to use with this type.
215     pub fn article(&self) -> &'static str {
216         match self {
217             Int(_) | Float(_) | Array(_, _) => "an",
218             Adt(def, _) if def.is_enum() => "an",
219             // This should never happen, but ICEing and causing the user's code
220             // to not compile felt too harsh.
221             Error(_) => "a",
222             _ => "a",
223         }
224     }
225 }
226
227 // `TyKind` is used a lot. Make sure it doesn't unintentionally get bigger.
228 #[cfg(target_arch = "x86_64")]
229 static_assert_size!(TyKind<'_>, 24);
230
231 /// A closure can be modeled as a struct that looks like:
232 ///
233 ///     struct Closure<'l0...'li, T0...Tj, CK, CS, U>(...U);
234 ///
235 /// where:
236 ///
237 /// - 'l0...'li and T0...Tj are the generic parameters
238 ///   in scope on the function that defined the closure,
239 /// - CK represents the *closure kind* (Fn vs FnMut vs FnOnce). This
240 ///   is rather hackily encoded via a scalar type. See
241 ///   `TyS::to_opt_closure_kind` for details.
242 /// - CS represents the *closure signature*, representing as a `fn()`
243 ///   type. For example, `fn(u32, u32) -> u32` would mean that the closure
244 ///   implements `CK<(u32, u32), Output = u32>`, where `CK` is the trait
245 ///   specified above.
246 /// - U is a type parameter representing the types of its upvars, tupled up
247 ///   (borrowed, if appropriate; that is, if an U field represents a by-ref upvar,
248 ///    and the up-var has the type `Foo`, then that field of U will be `&Foo`).
249 ///
250 /// So, for example, given this function:
251 ///
252 ///     fn foo<'a, T>(data: &'a mut T) {
253 ///          do(|| data.count += 1)
254 ///     }
255 ///
256 /// the type of the closure would be something like:
257 ///
258 ///     struct Closure<'a, T, U>(...U);
259 ///
260 /// Note that the type of the upvar is not specified in the struct.
261 /// You may wonder how the impl would then be able to use the upvar,
262 /// if it doesn't know it's type? The answer is that the impl is
263 /// (conceptually) not fully generic over Closure but rather tied to
264 /// instances with the expected upvar types:
265 ///
266 ///     impl<'b, 'a, T> FnMut() for Closure<'a, T, (&'b mut &'a mut T,)> {
267 ///         ...
268 ///     }
269 ///
270 /// You can see that the *impl* fully specified the type of the upvar
271 /// and thus knows full well that `data` has type `&'b mut &'a mut T`.
272 /// (Here, I am assuming that `data` is mut-borrowed.)
273 ///
274 /// Now, the last question you may ask is: Why include the upvar types
275 /// in an extra type parameter? The reason for this design is that the
276 /// upvar types can reference lifetimes that are internal to the
277 /// creating function. In my example above, for example, the lifetime
278 /// `'b` represents the scope of the closure itself; this is some
279 /// subset of `foo`, probably just the scope of the call to the to
280 /// `do()`. If we just had the lifetime/type parameters from the
281 /// enclosing function, we couldn't name this lifetime `'b`. Note that
282 /// there can also be lifetimes in the types of the upvars themselves,
283 /// if one of them happens to be a reference to something that the
284 /// creating fn owns.
285 ///
286 /// OK, you say, so why not create a more minimal set of parameters
287 /// that just includes the extra lifetime parameters? The answer is
288 /// primarily that it would be hard --- we don't know at the time when
289 /// we create the closure type what the full types of the upvars are,
290 /// nor do we know which are borrowed and which are not. In this
291 /// design, we can just supply a fresh type parameter and figure that
292 /// out later.
293 ///
294 /// All right, you say, but why include the type parameters from the
295 /// original function then? The answer is that codegen may need them
296 /// when monomorphizing, and they may not appear in the upvars. A
297 /// closure could capture no variables but still make use of some
298 /// in-scope type parameter with a bound (e.g., if our example above
299 /// had an extra `U: Default`, and the closure called `U::default()`).
300 ///
301 /// There is another reason. This design (implicitly) prohibits
302 /// closures from capturing themselves (except via a trait
303 /// object). This simplifies closure inference considerably, since it
304 /// means that when we infer the kind of a closure or its upvars, we
305 /// don't have to handle cycles where the decisions we make for
306 /// closure C wind up influencing the decisions we ought to make for
307 /// closure C (which would then require fixed point iteration to
308 /// handle). Plus it fixes an ICE. :P
309 ///
310 /// ## Generators
311 ///
312 /// Generators are handled similarly in `GeneratorSubsts`.  The set of
313 /// type parameters is similar, but `CK` and `CS` are replaced by the
314 /// following type parameters:
315 ///
316 /// * `GS`: The generator's "resume type", which is the type of the
317 ///   argument passed to `resume`, and the type of `yield` expressions
318 ///   inside the generator.
319 /// * `GY`: The "yield type", which is the type of values passed to
320 ///   `yield` inside the generator.
321 /// * `GR`: The "return type", which is the type of value returned upon
322 ///   completion of the generator.
323 /// * `GW`: The "generator witness".
324 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
325 pub struct ClosureSubsts<'tcx> {
326     /// Lifetime and type parameters from the enclosing function,
327     /// concatenated with a tuple containing the types of the upvars.
328     ///
329     /// These are separated out because codegen wants to pass them around
330     /// when monomorphizing.
331     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
332 }
333
334 /// Struct returned by `split()`.
335 pub struct ClosureSubstsParts<'tcx, T> {
336     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
337     pub closure_kind_ty: T,
338     pub closure_sig_as_fn_ptr_ty: T,
339     pub tupled_upvars_ty: T,
340 }
341
342 impl<'tcx> ClosureSubsts<'tcx> {
343     /// Construct `ClosureSubsts` from `ClosureSubstsParts`, containing `Substs`
344     /// for the closure parent, alongside additional closure-specific components.
345     pub fn new(
346         tcx: TyCtxt<'tcx>,
347         parts: ClosureSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
348     ) -> ClosureSubsts<'tcx> {
349         ClosureSubsts {
350             substs: tcx.mk_substs(
351                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
352                     [parts.closure_kind_ty, parts.closure_sig_as_fn_ptr_ty, parts.tupled_upvars_ty]
353                         .iter()
354                         .map(|&ty| ty.into()),
355                 ),
356             ),
357         }
358     }
359
360     /// Divides the closure substs into their respective components.
361     /// The ordering assumed here must match that used by `ClosureSubsts::new` above.
362     fn split(self) -> ClosureSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
363         match self.substs[..] {
364             [ref parent_substs @ .., closure_kind_ty, closure_sig_as_fn_ptr_ty, tupled_upvars_ty] => {
365                 ClosureSubstsParts {
366                     parent_substs,
367                     closure_kind_ty,
368                     closure_sig_as_fn_ptr_ty,
369                     tupled_upvars_ty,
370                 }
371             }
372             _ => bug!("closure substs missing synthetics"),
373         }
374     }
375
376     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
377     /// allow using all of the methods on `ClosureSubsts` without panicking.
378     ///
379     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle closure
380     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
381     pub fn is_valid(self) -> bool {
382         self.substs.len() >= 3
383             && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind(), Tuple(_))
384     }
385
386     /// Returns the substitutions of the closure's parent.
387     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
388         self.split().parent_substs
389     }
390
391     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the closure.
392     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
393     /// empty iterator is returned.
394     #[inline]
395     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
396         match self.tupled_upvars_ty().kind() {
397             TyKind::Error(_) => None,
398             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
399             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
400             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
401         }
402         .into_iter()
403         .flatten()
404     }
405
406     /// Returns the tuple type representing the upvars for this closure.
407     #[inline]
408     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
409         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
410     }
411
412     /// Returns the closure kind for this closure; may return a type
413     /// variable during inference. To get the closure kind during
414     /// inference, use `infcx.closure_kind(substs)`.
415     pub fn kind_ty(self) -> Ty<'tcx> {
416         self.split().closure_kind_ty.expect_ty()
417     }
418
419     /// Returns the `fn` pointer type representing the closure signature for this
420     /// closure.
421     // FIXME(eddyb) this should be unnecessary, as the shallowly resolved
422     // type is known at the time of the creation of `ClosureSubsts`,
423     // see `rustc_typeck::check::closure`.
424     pub fn sig_as_fn_ptr_ty(self) -> Ty<'tcx> {
425         self.split().closure_sig_as_fn_ptr_ty.expect_ty()
426     }
427
428     /// Returns the closure kind for this closure; only usable outside
429     /// of an inference context, because in that context we know that
430     /// there are no type variables.
431     ///
432     /// If you have an inference context, use `infcx.closure_kind()`.
433     pub fn kind(self) -> ty::ClosureKind {
434         self.kind_ty().to_opt_closure_kind().unwrap()
435     }
436
437     /// Extracts the signature from the closure.
438     pub fn sig(self) -> ty::PolyFnSig<'tcx> {
439         let ty = self.sig_as_fn_ptr_ty();
440         match ty.kind() {
441             ty::FnPtr(sig) => *sig,
442             _ => bug!("closure_sig_as_fn_ptr_ty is not a fn-ptr: {:?}", ty.kind()),
443         }
444     }
445 }
446
447 /// Similar to `ClosureSubsts`; see the above documentation for more.
448 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
449 pub struct GeneratorSubsts<'tcx> {
450     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
451 }
452
453 pub struct GeneratorSubstsParts<'tcx, T> {
454     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
455     pub resume_ty: T,
456     pub yield_ty: T,
457     pub return_ty: T,
458     pub witness: T,
459     pub tupled_upvars_ty: T,
460 }
461
462 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
463     /// Construct `GeneratorSubsts` from `GeneratorSubstsParts`, containing `Substs`
464     /// for the generator parent, alongside additional generator-specific components.
465     pub fn new(
466         tcx: TyCtxt<'tcx>,
467         parts: GeneratorSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
468     ) -> GeneratorSubsts<'tcx> {
469         GeneratorSubsts {
470             substs: tcx.mk_substs(
471                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
472                     [
473                         parts.resume_ty,
474                         parts.yield_ty,
475                         parts.return_ty,
476                         parts.witness,
477                         parts.tupled_upvars_ty,
478                     ]
479                     .iter()
480                     .map(|&ty| ty.into()),
481                 ),
482             ),
483         }
484     }
485
486     /// Divides the generator substs into their respective components.
487     /// The ordering assumed here must match that used by `GeneratorSubsts::new` above.
488     fn split(self) -> GeneratorSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
489         match self.substs[..] {
490             [ref parent_substs @ .., resume_ty, yield_ty, return_ty, witness, tupled_upvars_ty] => {
491                 GeneratorSubstsParts {
492                     parent_substs,
493                     resume_ty,
494                     yield_ty,
495                     return_ty,
496                     witness,
497                     tupled_upvars_ty,
498                 }
499             }
500             _ => bug!("generator substs missing synthetics"),
501         }
502     }
503
504     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
505     /// allow using all of the methods on `GeneratorSubsts` without panicking.
506     ///
507     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle generator
508     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
509     pub fn is_valid(self) -> bool {
510         self.substs.len() >= 5
511             && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind(), Tuple(_))
512     }
513
514     /// Returns the substitutions of the generator's parent.
515     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
516         self.split().parent_substs
517     }
518
519     /// This describes the types that can be contained in a generator.
520     /// It will be a type variable initially and unified in the last stages of typeck of a body.
521     /// It contains a tuple of all the types that could end up on a generator frame.
522     /// The state transformation MIR pass may only produce layouts which mention types
523     /// in this tuple. Upvars are not counted here.
524     pub fn witness(self) -> Ty<'tcx> {
525         self.split().witness.expect_ty()
526     }
527
528     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the generator.
529     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
530     /// empty iterator is returned.
531     #[inline]
532     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
533         match self.tupled_upvars_ty().kind() {
534             TyKind::Error(_) => None,
535             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
536             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
537             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
538         }
539         .into_iter()
540         .flatten()
541     }
542
543     /// Returns the tuple type representing the upvars for this generator.
544     #[inline]
545     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
546         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
547     }
548
549     /// Returns the type representing the resume type of the generator.
550     pub fn resume_ty(self) -> Ty<'tcx> {
551         self.split().resume_ty.expect_ty()
552     }
553
554     /// Returns the type representing the yield type of the generator.
555     pub fn yield_ty(self) -> Ty<'tcx> {
556         self.split().yield_ty.expect_ty()
557     }
558
559     /// Returns the type representing the return type of the generator.
560     pub fn return_ty(self) -> Ty<'tcx> {
561         self.split().return_ty.expect_ty()
562     }
563
564     /// Returns the "generator signature", which consists of its yield
565     /// and return types.
566     ///
567     /// N.B., some bits of the code prefers to see this wrapped in a
568     /// binder, but it never contains bound regions. Probably this
569     /// function should be removed.
570     pub fn poly_sig(self) -> PolyGenSig<'tcx> {
571         ty::Binder::dummy(self.sig())
572     }
573
574     /// Returns the "generator signature", which consists of its resume, yield
575     /// and return types.
576     pub fn sig(self) -> GenSig<'tcx> {
577         ty::GenSig {
578             resume_ty: self.resume_ty(),
579             yield_ty: self.yield_ty(),
580             return_ty: self.return_ty(),
581         }
582     }
583 }
584
585 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
586     /// Generator has not been resumed yet.
587     pub const UNRESUMED: usize = 0;
588     /// Generator has returned or is completed.
589     pub const RETURNED: usize = 1;
590     /// Generator has been poisoned.
591     pub const POISONED: usize = 2;
592
593     const UNRESUMED_NAME: &'static str = "Unresumed";
594     const RETURNED_NAME: &'static str = "Returned";
595     const POISONED_NAME: &'static str = "Panicked";
596
597     /// The valid variant indices of this generator.
598     #[inline]
599     pub fn variant_range(&self, def_id: DefId, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Range<VariantIdx> {
600         // FIXME requires optimized MIR
601         let num_variants = tcx.generator_layout(def_id).variant_fields.len();
602         VariantIdx::new(0)..VariantIdx::new(num_variants)
603     }
604
605     /// The discriminant for the given variant. Panics if the `variant_index` is
606     /// out of range.
607     #[inline]
608     pub fn discriminant_for_variant(
609         &self,
610         def_id: DefId,
611         tcx: TyCtxt<'tcx>,
612         variant_index: VariantIdx,
613     ) -> Discr<'tcx> {
614         // Generators don't support explicit discriminant values, so they are
615         // the same as the variant index.
616         assert!(self.variant_range(def_id, tcx).contains(&variant_index));
617         Discr { val: variant_index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) }
618     }
619
620     /// The set of all discriminants for the generator, enumerated with their
621     /// variant indices.
622     #[inline]
623     pub fn discriminants(
624         self,
625         def_id: DefId,
626         tcx: TyCtxt<'tcx>,
627     ) -> impl Iterator<Item = (VariantIdx, Discr<'tcx>)> + Captures<'tcx> {
628         self.variant_range(def_id, tcx).map(move |index| {
629             (index, Discr { val: index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) })
630         })
631     }
632
633     /// Calls `f` with a reference to the name of the enumerator for the given
634     /// variant `v`.
635     pub fn variant_name(v: VariantIdx) -> Cow<'static, str> {
636         match v.as_usize() {
637             Self::UNRESUMED => Cow::from(Self::UNRESUMED_NAME),
638             Self::RETURNED => Cow::from(Self::RETURNED_NAME),
639             Self::POISONED => Cow::from(Self::POISONED_NAME),
640             _ => Cow::from(format!("Suspend{}", v.as_usize() - 3)),
641         }
642     }
643
644     /// The type of the state discriminant used in the generator type.
645     #[inline]
646     pub fn discr_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
647         tcx.types.u32
648     }
649
650     /// This returns the types of the MIR locals which had to be stored across suspension points.
651     /// It is calculated in rustc_mir::transform::generator::StateTransform.
652     /// All the types here must be in the tuple in GeneratorInterior.
653     ///
654     /// The locals are grouped by their variant number. Note that some locals may
655     /// be repeated in multiple variants.
656     #[inline]
657     pub fn state_tys(
658         self,
659         def_id: DefId,
660         tcx: TyCtxt<'tcx>,
661     ) -> impl Iterator<Item = impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + Captures<'tcx>> {
662         let layout = tcx.generator_layout(def_id);
663         layout.variant_fields.iter().map(move |variant| {
664             variant.iter().map(move |field| layout.field_tys[*field].subst(tcx, self.substs))
665         })
666     }
667
668     /// This is the types of the fields of a generator which are not stored in a
669     /// variant.
670     #[inline]
671     pub fn prefix_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> {
672         self.upvar_tys()
673     }
674 }
675
676 #[derive(Debug, Copy, Clone)]
677 pub enum UpvarSubsts<'tcx> {
678     Closure(SubstsRef<'tcx>),
679     Generator(SubstsRef<'tcx>),
680 }
681
682 impl<'tcx> UpvarSubsts<'tcx> {
683     /// Returns an iterator over the list of types of captured paths by the closure/generator.
684     /// In case there was a type error in figuring out the types of the captured path, an
685     /// empty iterator is returned.
686     #[inline]
687     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
688         let tupled_tys = match self {
689             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().tupled_upvars_ty(),
690             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().tupled_upvars_ty(),
691         };
692
693         match tupled_tys.kind() {
694             TyKind::Error(_) => None,
695             TyKind::Tuple(..) => Some(self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()),
696             TyKind::Infer(_) => bug!("upvar_tys called before capture types are inferred"),
697             ty => bug!("Unexpected representation of upvar types tuple {:?}", ty),
698         }
699         .into_iter()
700         .flatten()
701     }
702
703     #[inline]
704     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
705         match self {
706             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().tupled_upvars_ty(),
707             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().tupled_upvars_ty(),
708         }
709     }
710 }
711
712 #[derive(Debug, Copy, Clone, PartialEq, PartialOrd, Ord, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
713 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
714 pub enum ExistentialPredicate<'tcx> {
715     /// E.g., `Iterator`.
716     Trait(ExistentialTraitRef<'tcx>),
717     /// E.g., `Iterator::Item = T`.
718     Projection(ExistentialProjection<'tcx>),
719     /// E.g., `Send`.
720     AutoTrait(DefId),
721 }
722
723 impl<'tcx> ExistentialPredicate<'tcx> {
724     /// Compares via an ordering that will not change if modules are reordered or other changes are
725     /// made to the tree. In particular, this ordering is preserved across incremental compilations.
726     pub fn stable_cmp(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, other: &Self) -> Ordering {
727         use self::ExistentialPredicate::*;
728         match (*self, *other) {
729             (Trait(_), Trait(_)) => Ordering::Equal,
730             (Projection(ref a), Projection(ref b)) => {
731                 tcx.def_path_hash(a.item_def_id).cmp(&tcx.def_path_hash(b.item_def_id))
732             }
733             (AutoTrait(ref a), AutoTrait(ref b)) => {
734                 tcx.trait_def(*a).def_path_hash.cmp(&tcx.trait_def(*b).def_path_hash)
735             }
736             (Trait(_), _) => Ordering::Less,
737             (Projection(_), Trait(_)) => Ordering::Greater,
738             (Projection(_), _) => Ordering::Less,
739             (AutoTrait(_), _) => Ordering::Greater,
740         }
741     }
742 }
743
744 impl<'tcx> Binder<ExistentialPredicate<'tcx>> {
745     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::Predicate<'tcx> {
746         use crate::ty::ToPredicate;
747         match self.skip_binder() {
748             ExistentialPredicate::Trait(tr) => {
749                 self.rebind(tr).with_self_ty(tcx, self_ty).without_const().to_predicate(tcx)
750             }
751             ExistentialPredicate::Projection(p) => {
752                 self.rebind(p.with_self_ty(tcx, self_ty)).to_predicate(tcx)
753             }
754             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => {
755                 let trait_ref = self.rebind(ty::TraitRef {
756                     def_id: did,
757                     substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, &[]),
758                 });
759                 trait_ref.without_const().to_predicate(tcx)
760             }
761         }
762     }
763 }
764
765 impl<'tcx> List<ty::Binder<ExistentialPredicate<'tcx>>> {
766     /// Returns the "principal `DefId`" of this set of existential predicates.
767     ///
768     /// A Rust trait object type consists (in addition to a lifetime bound)
769     /// of a set of trait bounds, which are separated into any number
770     /// of auto-trait bounds, and at most one non-auto-trait bound. The
771     /// non-auto-trait bound is called the "principal" of the trait
772     /// object.
773     ///
774     /// Only the principal can have methods or type parameters (because
775     /// auto traits can have neither of them). This is important, because
776     /// it means the auto traits can be treated as an unordered set (methods
777     /// would force an order for the vtable, while relating traits with
778     /// type parameters without knowing the order to relate them in is
779     /// a rather non-trivial task).
780     ///
781     /// For example, in the trait object `dyn fmt::Debug + Sync`, the
782     /// principal bound is `Some(fmt::Debug)`, while the auto-trait bounds
783     /// are the set `{Sync}`.
784     ///
785     /// It is also possible to have a "trivial" trait object that
786     /// consists only of auto traits, with no principal - for example,
787     /// `dyn Send + Sync`. In that case, the set of auto-trait bounds
788     /// is `{Send, Sync}`, while there is no principal. These trait objects
789     /// have a "trivial" vtable consisting of just the size, alignment,
790     /// and destructor.
791     pub fn principal(&self) -> Option<ty::Binder<ExistentialTraitRef<'tcx>>> {
792         self[0]
793             .map_bound(|this| match this {
794                 ExistentialPredicate::Trait(tr) => Some(tr),
795                 _ => None,
796             })
797             .transpose()
798     }
799
800     pub fn principal_def_id(&self) -> Option<DefId> {
801         self.principal().map(|trait_ref| trait_ref.skip_binder().def_id)
802     }
803
804     #[inline]
805     pub fn projection_bounds<'a>(
806         &'a self,
807     ) -> impl Iterator<Item = ty::Binder<ExistentialProjection<'tcx>>> + 'a {
808         self.iter().filter_map(|predicate| {
809             predicate
810                 .map_bound(|pred| match pred {
811                     ExistentialPredicate::Projection(projection) => Some(projection),
812                     _ => None,
813                 })
814                 .transpose()
815         })
816     }
817
818     #[inline]
819     pub fn auto_traits<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = DefId> + 'a {
820         self.iter().filter_map(|predicate| match predicate.skip_binder() {
821             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => Some(did),
822             _ => None,
823         })
824     }
825 }
826
827 /// A complete reference to a trait. These take numerous guises in syntax,
828 /// but perhaps the most recognizable form is in a where-clause:
829 ///
830 ///     T: Foo<U>
831 ///
832 /// This would be represented by a trait-reference where the `DefId` is the
833 /// `DefId` for the trait `Foo` and the substs define `T` as parameter 0,
834 /// and `U` as parameter 1.
835 ///
836 /// Trait references also appear in object types like `Foo<U>`, but in
837 /// that case the `Self` parameter is absent from the substitutions.
838 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
839 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
840 pub struct TraitRef<'tcx> {
841     pub def_id: DefId,
842     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
843 }
844
845 impl<'tcx> TraitRef<'tcx> {
846     pub fn new(def_id: DefId, substs: SubstsRef<'tcx>) -> TraitRef<'tcx> {
847         TraitRef { def_id, substs }
848     }
849
850     /// Returns a `TraitRef` of the form `P0: Foo<P1..Pn>` where `Pi`
851     /// are the parameters defined on trait.
852     pub fn identity(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId) -> TraitRef<'tcx> {
853         TraitRef { def_id, substs: InternalSubsts::identity_for_item(tcx, def_id) }
854     }
855
856     #[inline]
857     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
858         self.substs.type_at(0)
859     }
860
861     pub fn from_method(
862         tcx: TyCtxt<'tcx>,
863         trait_id: DefId,
864         substs: SubstsRef<'tcx>,
865     ) -> ty::TraitRef<'tcx> {
866         let defs = tcx.generics_of(trait_id);
867
868         ty::TraitRef { def_id: trait_id, substs: tcx.intern_substs(&substs[..defs.params.len()]) }
869     }
870 }
871
872 pub type PolyTraitRef<'tcx> = Binder<TraitRef<'tcx>>;
873
874 impl<'tcx> PolyTraitRef<'tcx> {
875     pub fn self_ty(&self) -> Binder<Ty<'tcx>> {
876         self.map_bound_ref(|tr| tr.self_ty())
877     }
878
879     pub fn def_id(&self) -> DefId {
880         self.skip_binder().def_id
881     }
882
883     pub fn to_poly_trait_predicate(&self) -> ty::PolyTraitPredicate<'tcx> {
884         self.map_bound(|trait_ref| ty::TraitPredicate { trait_ref })
885     }
886 }
887
888 /// An existential reference to a trait, where `Self` is erased.
889 /// For example, the trait object `Trait<'a, 'b, X, Y>` is:
890 ///
891 ///     exists T. T: Trait<'a, 'b, X, Y>
892 ///
893 /// The substitutions don't include the erased `Self`, only trait
894 /// type and lifetime parameters (`[X, Y]` and `['a, 'b]` above).
895 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
896 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
897 pub struct ExistentialTraitRef<'tcx> {
898     pub def_id: DefId,
899     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
900 }
901
902 impl<'tcx> ExistentialTraitRef<'tcx> {
903     pub fn erase_self_ty(
904         tcx: TyCtxt<'tcx>,
905         trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
906     ) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
907         // Assert there is a Self.
908         trait_ref.substs.type_at(0);
909
910         ty::ExistentialTraitRef {
911             def_id: trait_ref.def_id,
912             substs: tcx.intern_substs(&trait_ref.substs[1..]),
913         }
914     }
915
916     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
917     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
918     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
919     /// or some placeholder type.
920     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
921         // otherwise the escaping vars would be captured by the binder
922         // debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
923
924         ty::TraitRef { def_id: self.def_id, substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs) }
925     }
926 }
927
928 pub type PolyExistentialTraitRef<'tcx> = Binder<ExistentialTraitRef<'tcx>>;
929
930 impl<'tcx> PolyExistentialTraitRef<'tcx> {
931     pub fn def_id(&self) -> DefId {
932         self.skip_binder().def_id
933     }
934
935     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
936     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
937     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
938     /// or some placeholder type.
939     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::PolyTraitRef<'tcx> {
940         self.map_bound(|trait_ref| trait_ref.with_self_ty(tcx, self_ty))
941     }
942 }
943
944 /// Binder is a binder for higher-ranked lifetimes or types. It is part of the
945 /// compiler's representation for things like `for<'a> Fn(&'a isize)`
946 /// (which would be represented by the type `PolyTraitRef ==
947 /// Binder<TraitRef>`). Note that when we instantiate,
948 /// erase, or otherwise "discharge" these bound vars, we change the
949 /// type from `Binder<T>` to just `T` (see
950 /// e.g., `liberate_late_bound_regions`).
951 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
952 pub struct Binder<T>(T);
953
954 impl<T> Binder<T> {
955     /// Wraps `value` in a binder, asserting that `value` does not
956     /// contain any bound vars that would be bound by the
957     /// binder. This is commonly used to 'inject' a value T into a
958     /// different binding level.
959     pub fn dummy<'tcx>(value: T) -> Binder<T>
960     where
961         T: TypeFoldable<'tcx>,
962     {
963         debug_assert!(!value.has_escaping_bound_vars());
964         Binder(value)
965     }
966
967     /// Wraps `value` in a binder, binding higher-ranked vars (if any).
968     pub fn bind(value: T) -> Binder<T> {
969         Binder(value)
970     }
971
972     /// Wraps `value` in a binder without actually binding any currently
973     /// unbound variables.
974     ///
975     /// Note that this will shift all debrujin indices of escaping bound variables
976     /// by 1 to avoid accidential captures.
977     pub fn wrap_nonbinding(tcx: TyCtxt<'tcx>, value: T) -> Binder<T>
978     where
979         T: TypeFoldable<'tcx>,
980     {
981         if value.has_escaping_bound_vars() {
982             Binder::bind(super::fold::shift_vars(tcx, value, 1))
983         } else {
984             Binder::dummy(value)
985         }
986     }
987
988     /// Skips the binder and returns the "bound" value. This is a
989     /// risky thing to do because it's easy to get confused about
990     /// De Bruijn indices and the like. It is usually better to
991     /// discharge the binder using `no_bound_vars` or
992     /// `replace_late_bound_regions` or something like
993     /// that. `skip_binder` is only valid when you are either
994     /// extracting data that has nothing to do with bound vars, you
995     /// are doing some sort of test that does not involve bound
996     /// regions, or you are being very careful about your depth
997     /// accounting.
998     ///
999     /// Some examples where `skip_binder` is reasonable:
1000     ///
1001     /// - extracting the `DefId` from a PolyTraitRef;
1002     /// - comparing the self type of a PolyTraitRef to see if it is equal to
1003     ///   a type parameter `X`, since the type `X` does not reference any regions
1004     pub fn skip_binder(self) -> T {
1005         self.0
1006     }
1007
1008     pub fn as_ref(&self) -> Binder<&T> {
1009         Binder(&self.0)
1010     }
1011
1012     pub fn map_bound_ref<F, U>(&self, f: F) -> Binder<U>
1013     where
1014         F: FnOnce(&T) -> U,
1015     {
1016         self.as_ref().map_bound(f)
1017     }
1018
1019     pub fn map_bound<F, U>(self, f: F) -> Binder<U>
1020     where
1021         F: FnOnce(T) -> U,
1022     {
1023         Binder(f(self.0))
1024     }
1025
1026     /// Wraps a `value` in a binder, using the same bound variables as the
1027     /// current `Binder`. This should not be used if the new value *changes*
1028     /// the bound variables. Note: the (old or new) value itself does not
1029     /// necessarily need to *name* all the bound variables.
1030     ///
1031     /// This currently doesn't do anything different than `bind`, because we
1032     /// don't actually track bound vars. However, semantically, it is different
1033     /// because bound vars aren't allowed to change here, whereas they are
1034     /// in `bind`. This may be (debug) asserted in the future.
1035     pub fn rebind<U>(&self, value: U) -> Binder<U> {
1036         Binder(value)
1037     }
1038
1039     /// Unwraps and returns the value within, but only if it contains
1040     /// no bound vars at all. (In other words, if this binder --
1041     /// and indeed any enclosing binder -- doesn't bind anything at
1042     /// all.) Otherwise, returns `None`.
1043     ///
1044     /// (One could imagine having a method that just unwraps a single
1045     /// binder, but permits late-bound vars bound by enclosing
1046     /// binders, but that would require adjusting the debruijn
1047     /// indices, and given the shallow binding structure we often use,
1048     /// would not be that useful.)
1049     pub fn no_bound_vars<'tcx>(self) -> Option<T>
1050     where
1051         T: TypeFoldable<'tcx>,
1052     {
1053         if self.0.has_escaping_bound_vars() { None } else { Some(self.skip_binder()) }
1054     }
1055
1056     /// Given two things that have the same binder level,
1057     /// and an operation that wraps on their contents, executes the operation
1058     /// and then wraps its result.
1059     ///
1060     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
1061     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
1062     /// bound in the resulting return value.
1063     pub fn fuse<U, F, R>(self, u: Binder<U>, f: F) -> Binder<R>
1064     where
1065         F: FnOnce(T, U) -> R,
1066     {
1067         Binder(f(self.0, u.0))
1068     }
1069
1070     /// Splits the contents into two things that share the same binder
1071     /// level as the original, returning two distinct binders.
1072     ///
1073     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
1074     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
1075     /// bound in the resulting return values.
1076     pub fn split<U, V, F>(self, f: F) -> (Binder<U>, Binder<V>)
1077     where
1078         F: FnOnce(T) -> (U, V),
1079     {
1080         let (u, v) = f(self.0);
1081         (Binder(u), Binder(v))
1082     }
1083 }
1084
1085 impl<T> Binder<Option<T>> {
1086     pub fn transpose(self) -> Option<Binder<T>> {
1087         self.0.map(Binder)
1088     }
1089 }
1090
1091 /// Represents the projection of an associated type. In explicit UFCS
1092 /// form this would be written `<T as Trait<..>>::N`.
1093 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1094 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1095 pub struct ProjectionTy<'tcx> {
1096     /// The parameters of the associated item.
1097     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1098
1099     /// The `DefId` of the `TraitItem` for the associated type `N`.
1100     ///
1101     /// Note that this is not the `DefId` of the `TraitRef` containing this
1102     /// associated type, which is in `tcx.associated_item(item_def_id).container`.
1103     pub item_def_id: DefId,
1104 }
1105
1106 impl<'tcx> ProjectionTy<'tcx> {
1107     /// Construct a `ProjectionTy` by searching the trait from `trait_ref` for the
1108     /// associated item named `item_name`.
1109     pub fn from_ref_and_name(
1110         tcx: TyCtxt<'_>,
1111         trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
1112         item_name: Ident,
1113     ) -> ProjectionTy<'tcx> {
1114         let item_def_id = tcx
1115             .associated_items(trait_ref.def_id)
1116             .find_by_name_and_kind(tcx, item_name, ty::AssocKind::Type, trait_ref.def_id)
1117             .unwrap()
1118             .def_id;
1119
1120         ProjectionTy { substs: trait_ref.substs, item_def_id }
1121     }
1122
1123     /// Extracts the underlying trait reference from this projection.
1124     /// For example, if this is a projection of `<T as Iterator>::Item`,
1125     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference.
1126     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
1127         let def_id = tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id();
1128         ty::TraitRef { def_id, substs: self.substs.truncate_to(tcx, tcx.generics_of(def_id)) }
1129     }
1130
1131     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1132         self.substs.type_at(0)
1133     }
1134 }
1135
1136 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
1137 pub struct GenSig<'tcx> {
1138     pub resume_ty: Ty<'tcx>,
1139     pub yield_ty: Ty<'tcx>,
1140     pub return_ty: Ty<'tcx>,
1141 }
1142
1143 pub type PolyGenSig<'tcx> = Binder<GenSig<'tcx>>;
1144
1145 impl<'tcx> PolyGenSig<'tcx> {
1146     pub fn resume_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1147         self.map_bound_ref(|sig| sig.resume_ty)
1148     }
1149     pub fn yield_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1150         self.map_bound_ref(|sig| sig.yield_ty)
1151     }
1152     pub fn return_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1153         self.map_bound_ref(|sig| sig.return_ty)
1154     }
1155 }
1156
1157 /// Signature of a function type, which we have arbitrarily
1158 /// decided to use to refer to the input/output types.
1159 ///
1160 /// - `inputs`: is the list of arguments and their modes.
1161 /// - `output`: is the return type.
1162 /// - `c_variadic`: indicates whether this is a C-variadic function.
1163 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1164 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1165 pub struct FnSig<'tcx> {
1166     pub inputs_and_output: &'tcx List<Ty<'tcx>>,
1167     pub c_variadic: bool,
1168     pub unsafety: hir::Unsafety,
1169     pub abi: abi::Abi,
1170 }
1171
1172 impl<'tcx> FnSig<'tcx> {
1173     pub fn inputs(&self) -> &'tcx [Ty<'tcx>] {
1174         &self.inputs_and_output[..self.inputs_and_output.len() - 1]
1175     }
1176
1177     pub fn output(&self) -> Ty<'tcx> {
1178         self.inputs_and_output[self.inputs_and_output.len() - 1]
1179     }
1180
1181     // Creates a minimal `FnSig` to be used when encountering a `TyKind::Error` in a fallible
1182     // method.
1183     fn fake() -> FnSig<'tcx> {
1184         FnSig {
1185             inputs_and_output: List::empty(),
1186             c_variadic: false,
1187             unsafety: hir::Unsafety::Normal,
1188             abi: abi::Abi::Rust,
1189         }
1190     }
1191 }
1192
1193 pub type PolyFnSig<'tcx> = Binder<FnSig<'tcx>>;
1194
1195 impl<'tcx> PolyFnSig<'tcx> {
1196     #[inline]
1197     pub fn inputs(&self) -> Binder<&'tcx [Ty<'tcx>]> {
1198         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs())
1199     }
1200     #[inline]
1201     pub fn input(&self, index: usize) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1202         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs()[index])
1203     }
1204     pub fn inputs_and_output(&self) -> ty::Binder<&'tcx List<Ty<'tcx>>> {
1205         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs_and_output)
1206     }
1207     #[inline]
1208     pub fn output(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1209         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.output())
1210     }
1211     pub fn c_variadic(&self) -> bool {
1212         self.skip_binder().c_variadic
1213     }
1214     pub fn unsafety(&self) -> hir::Unsafety {
1215         self.skip_binder().unsafety
1216     }
1217     pub fn abi(&self) -> abi::Abi {
1218         self.skip_binder().abi
1219     }
1220 }
1221
1222 pub type CanonicalPolyFnSig<'tcx> = Canonical<'tcx, Binder<FnSig<'tcx>>>;
1223
1224 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1225 #[derive(HashStable)]
1226 pub struct ParamTy {
1227     pub index: u32,
1228     pub name: Symbol,
1229 }
1230
1231 impl<'tcx> ParamTy {
1232     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamTy {
1233         ParamTy { index, name }
1234     }
1235
1236     pub fn for_self() -> ParamTy {
1237         ParamTy::new(0, kw::SelfUpper)
1238     }
1239
1240     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamTy {
1241         ParamTy::new(def.index, def.name)
1242     }
1243
1244     pub fn to_ty(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1245         tcx.mk_ty_param(self.index, self.name)
1246     }
1247 }
1248
1249 #[derive(Copy, Clone, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd)]
1250 #[derive(HashStable)]
1251 pub struct ParamConst {
1252     pub index: u32,
1253     pub name: Symbol,
1254 }
1255
1256 impl<'tcx> ParamConst {
1257     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamConst {
1258         ParamConst { index, name }
1259     }
1260
1261     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamConst {
1262         ParamConst::new(def.index, def.name)
1263     }
1264
1265     pub fn to_const(self, tcx: TyCtxt<'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> &'tcx ty::Const<'tcx> {
1266         tcx.mk_const_param(self.index, self.name, ty)
1267     }
1268 }
1269
1270 rustc_index::newtype_index! {
1271     /// A [De Bruijn index][dbi] is a standard means of representing
1272     /// regions (and perhaps later types) in a higher-ranked setting. In
1273     /// particular, imagine a type like this:
1274     ///
1275     ///     for<'a> fn(for<'b> fn(&'b isize, &'a isize), &'a char)
1276     ///     ^          ^            |          |           |
1277     ///     |          |            |          |           |
1278     ///     |          +------------+ 0        |           |
1279     ///     |                                  |           |
1280     ///     +----------------------------------+ 1         |
1281     ///     |                                              |
1282     ///     +----------------------------------------------+ 0
1283     ///
1284     /// In this type, there are two binders (the outer fn and the inner
1285     /// fn). We need to be able to determine, for any given region, which
1286     /// fn type it is bound by, the inner or the outer one. There are
1287     /// various ways you can do this, but a De Bruijn index is one of the
1288     /// more convenient and has some nice properties. The basic idea is to
1289     /// count the number of binders, inside out. Some examples should help
1290     /// clarify what I mean.
1291     ///
1292     /// Let's start with the reference type `&'b isize` that is the first
1293     /// argument to the inner function. This region `'b` is assigned a De
1294     /// Bruijn index of 0, meaning "the innermost binder" (in this case, a
1295     /// fn). The region `'a` that appears in the second argument type (`&'a
1296     /// isize`) would then be assigned a De Bruijn index of 1, meaning "the
1297     /// second-innermost binder". (These indices are written on the arrays
1298     /// in the diagram).
1299     ///
1300     /// What is interesting is that De Bruijn index attached to a particular
1301     /// variable will vary depending on where it appears. For example,
1302     /// the final type `&'a char` also refers to the region `'a` declared on
1303     /// the outermost fn. But this time, this reference is not nested within
1304     /// any other binders (i.e., it is not an argument to the inner fn, but
1305     /// rather the outer one). Therefore, in this case, it is assigned a
1306     /// De Bruijn index of 0, because the innermost binder in that location
1307     /// is the outer fn.
1308     ///
1309     /// [dbi]: https://en.wikipedia.org/wiki/De_Bruijn_index
1310     #[derive(HashStable)]
1311     pub struct DebruijnIndex {
1312         DEBUG_FORMAT = "DebruijnIndex({})",
1313         const INNERMOST = 0,
1314     }
1315 }
1316
1317 pub type Region<'tcx> = &'tcx RegionKind;
1318
1319 /// Representation of regions. Note that the NLL checker uses a distinct
1320 /// representation of regions. For this reason, it internally replaces all the
1321 /// regions with inference variables -- the index of the variable is then used
1322 /// to index into internal NLL data structures. See `rustc_mir::borrow_check`
1323 /// module for more information.
1324 ///
1325 /// ## The Region lattice within a given function
1326 ///
1327 /// In general, the region lattice looks like
1328 ///
1329 /// ```
1330 /// static ----------+-----...------+       (greatest)
1331 /// |                |              |
1332 /// early-bound and  |              |
1333 /// free regions     |              |
1334 /// |                |              |
1335 /// |                |              |
1336 /// empty(root)   placeholder(U1)   |
1337 /// |            /                  |
1338 /// |           /         placeholder(Un)
1339 /// empty(U1) --         /
1340 /// |                   /
1341 /// ...                /
1342 /// |                 /
1343 /// empty(Un) --------                      (smallest)
1344 /// ```
1345 ///
1346 /// Early-bound/free regions are the named lifetimes in scope from the
1347 /// function declaration. They have relationships to one another
1348 /// determined based on the declared relationships from the
1349 /// function.
1350 ///
1351 /// Note that inference variables and bound regions are not included
1352 /// in this diagram. In the case of inference variables, they should
1353 /// be inferred to some other region from the diagram.  In the case of
1354 /// bound regions, they are excluded because they don't make sense to
1355 /// include -- the diagram indicates the relationship between free
1356 /// regions.
1357 ///
1358 /// ## Inference variables
1359 ///
1360 /// During region inference, we sometimes create inference variables,
1361 /// represented as `ReVar`. These will be inferred by the code in
1362 /// `infer::lexical_region_resolve` to some free region from the
1363 /// lattice above (the minimal region that meets the
1364 /// constraints).
1365 ///
1366 /// During NLL checking, where regions are defined differently, we
1367 /// also use `ReVar` -- in that case, the index is used to index into
1368 /// the NLL region checker's data structures. The variable may in fact
1369 /// represent either a free region or an inference variable, in that
1370 /// case.
1371 ///
1372 /// ## Bound Regions
1373 ///
1374 /// These are regions that are stored behind a binder and must be substituted
1375 /// with some concrete region before being used. There are two kind of
1376 /// bound regions: early-bound, which are bound in an item's `Generics`,
1377 /// and are substituted by a `InternalSubsts`, and late-bound, which are part of
1378 /// higher-ranked types (e.g., `for<'a> fn(&'a ())`), and are substituted by
1379 /// the likes of `liberate_late_bound_regions`. The distinction exists
1380 /// because higher-ranked lifetimes aren't supported in all places. See [1][2].
1381 ///
1382 /// Unlike `Param`s, bound regions are not supposed to exist "in the wild"
1383 /// outside their binder, e.g., in types passed to type inference, and
1384 /// should first be substituted (by placeholder regions, free regions,
1385 /// or region variables).
1386 ///
1387 /// ## Placeholder and Free Regions
1388 ///
1389 /// One often wants to work with bound regions without knowing their precise
1390 /// identity. For example, when checking a function, the lifetime of a borrow
1391 /// can end up being assigned to some region parameter. In these cases,
1392 /// it must be ensured that bounds on the region can't be accidentally
1393 /// assumed without being checked.
1394 ///
1395 /// To do this, we replace the bound regions with placeholder markers,
1396 /// which don't satisfy any relation not explicitly provided.
1397 ///
1398 /// There are two kinds of placeholder regions in rustc: `ReFree` and
1399 /// `RePlaceholder`. When checking an item's body, `ReFree` is supposed
1400 /// to be used. These also support explicit bounds: both the internally-stored
1401 /// *scope*, which the region is assumed to outlive, as well as other
1402 /// relations stored in the `FreeRegionMap`. Note that these relations
1403 /// aren't checked when you `make_subregion` (or `eq_types`), only by
1404 /// `resolve_regions_and_report_errors`.
1405 ///
1406 /// When working with higher-ranked types, some region relations aren't
1407 /// yet known, so you can't just call `resolve_regions_and_report_errors`.
1408 /// `RePlaceholder` is designed for this purpose. In these contexts,
1409 /// there's also the risk that some inference variable laying around will
1410 /// get unified with your placeholder region: if you want to check whether
1411 /// `for<'a> Foo<'_>: 'a`, and you substitute your bound region `'a`
1412 /// with a placeholder region `'%a`, the variable `'_` would just be
1413 /// instantiated to the placeholder region `'%a`, which is wrong because
1414 /// the inference variable is supposed to satisfy the relation
1415 /// *for every value of the placeholder region*. To ensure that doesn't
1416 /// happen, you can use `leak_check`. This is more clearly explained
1417 /// by the [rustc dev guide].
1418 ///
1419 /// [1]: http://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2013/10/29/intermingled-parameter-lists/
1420 /// [2]: http://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2013/11/04/intermingled-parameter-lists/
1421 /// [rustc dev guide]: https://rustc-dev-guide.rust-lang.org/traits/hrtb.html
1422 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Hash, Copy, TyEncodable, TyDecodable, PartialOrd, Ord)]
1423 pub enum RegionKind {
1424     /// Region bound in a type or fn declaration which will be
1425     /// substituted 'early' -- that is, at the same time when type
1426     /// parameters are substituted.
1427     ReEarlyBound(EarlyBoundRegion),
1428
1429     /// Region bound in a function scope, which will be substituted when the
1430     /// function is called.
1431     ReLateBound(DebruijnIndex, BoundRegion),
1432
1433     /// When checking a function body, the types of all arguments and so forth
1434     /// that refer to bound region parameters are modified to refer to free
1435     /// region parameters.
1436     ReFree(FreeRegion),
1437
1438     /// Static data that has an "infinite" lifetime. Top in the region lattice.
1439     ReStatic,
1440
1441     /// A region variable. Should not exist after typeck.
1442     ReVar(RegionVid),
1443
1444     /// A placeholder region -- basically, the higher-ranked version of `ReFree`.
1445     /// Should not exist after typeck.
1446     RePlaceholder(ty::PlaceholderRegion),
1447
1448     /// Empty lifetime is for data that is never accessed.  We tag the
1449     /// empty lifetime with a universe -- the idea is that we don't
1450     /// want `exists<'a> { forall<'b> { 'b: 'a } }` to be satisfiable.
1451     /// Therefore, the `'empty` in a universe `U` is less than all
1452     /// regions visible from `U`, but not less than regions not visible
1453     /// from `U`.
1454     ReEmpty(ty::UniverseIndex),
1455
1456     /// Erased region, used by trait selection, in MIR and during codegen.
1457     ReErased,
1458 }
1459
1460 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialOrd, Ord)]
1461 pub struct EarlyBoundRegion {
1462     pub def_id: DefId,
1463     pub index: u32,
1464     pub name: Symbol,
1465 }
1466
1467 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1468 pub struct TyVid {
1469     pub index: u32,
1470 }
1471
1472 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1473 pub struct ConstVid<'tcx> {
1474     pub index: u32,
1475     pub phantom: PhantomData<&'tcx ()>,
1476 }
1477
1478 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1479 pub struct IntVid {
1480     pub index: u32,
1481 }
1482
1483 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1484 pub struct FloatVid {
1485     pub index: u32,
1486 }
1487
1488 rustc_index::newtype_index! {
1489     pub struct RegionVid {
1490         DEBUG_FORMAT = custom,
1491     }
1492 }
1493
1494 impl Atom for RegionVid {
1495     fn index(self) -> usize {
1496         Idx::index(self)
1497     }
1498 }
1499
1500 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1501 #[derive(HashStable)]
1502 pub enum InferTy {
1503     TyVar(TyVid),
1504     IntVar(IntVid),
1505     FloatVar(FloatVid),
1506
1507     /// A `FreshTy` is one that is generated as a replacement for an
1508     /// unbound type variable. This is convenient for caching etc. See
1509     /// `infer::freshen` for more details.
1510     FreshTy(u32),
1511     FreshIntTy(u32),
1512     FreshFloatTy(u32),
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<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 a `exists T. T: Iterator` existential trait
1554     /// reference.
1555     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'_>) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
1556         // FIXME(generic_associated_types): substs is the substs of the
1557         // associated type, which should be truncated to get the correct substs
1558         // for the trait.
1559         let def_id = tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id();
1560         ty::ExistentialTraitRef { def_id, substs: self.substs }
1561     }
1562
1563     pub fn with_self_ty(
1564         &self,
1565         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1566         self_ty: Ty<'tcx>,
1567     ) -> ty::ProjectionPredicate<'tcx> {
1568         // otherwise the escaping regions would be captured by the binders
1569         debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
1570
1571         ty::ProjectionPredicate {
1572             projection_ty: ty::ProjectionTy {
1573                 item_def_id: self.item_def_id,
1574                 substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs),
1575             },
1576             ty: self.ty,
1577         }
1578     }
1579 }
1580
1581 impl<'tcx> PolyExistentialProjection<'tcx> {
1582     pub fn with_self_ty(
1583         &self,
1584         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1585         self_ty: Ty<'tcx>,
1586     ) -> ty::PolyProjectionPredicate<'tcx> {
1587         self.map_bound(|p| p.with_self_ty(tcx, self_ty))
1588     }
1589
1590     pub fn item_def_id(&self) -> DefId {
1591         self.skip_binder().item_def_id
1592     }
1593 }
1594
1595 impl DebruijnIndex {
1596     /// Returns the resulting index when this value is moved into
1597     /// `amount` number of new binders. So, e.g., if you had
1598     ///
1599     ///    for<'a> fn(&'a x)
1600     ///
1601     /// and you wanted to change it to
1602     ///
1603     ///    for<'a> fn(for<'b> fn(&'a x))
1604     ///
1605     /// you would need to shift the index for `'a` into a new binder.
1606     #[must_use]
1607     pub fn shifted_in(self, amount: u32) -> DebruijnIndex {
1608         DebruijnIndex::from_u32(self.as_u32() + amount)
1609     }
1610
1611     /// Update this index in place by shifting it "in" through
1612     /// `amount` number of binders.
1613     pub fn shift_in(&mut self, amount: u32) {
1614         *self = self.shifted_in(amount);
1615     }
1616
1617     /// Returns the resulting index when this value is moved out from
1618     /// `amount` number of new binders.
1619     #[must_use]
1620     pub fn shifted_out(self, amount: u32) -> DebruijnIndex {
1621         DebruijnIndex::from_u32(self.as_u32() - amount)
1622     }
1623
1624     /// Update in place by shifting out from `amount` binders.
1625     pub fn shift_out(&mut self, amount: u32) {
1626         *self = self.shifted_out(amount);
1627     }
1628
1629     /// Adjusts any De Bruijn indices so as to make `to_binder` the
1630     /// innermost binder. That is, if we have something bound at `to_binder`,
1631     /// it will now be bound at INNERMOST. This is an appropriate thing to do
1632     /// when moving a region out from inside binders:
1633     ///
1634     /// ```
1635     ///             for<'a>   fn(for<'b>   for<'c>   fn(&'a u32), _)
1636     /// // Binder:  D3           D2        D1            ^^
1637     /// ```
1638     ///
1639     /// Here, the region `'a` would have the De Bruijn index D3,
1640     /// because it is the bound 3 binders out. However, if we wanted
1641     /// to refer to that region `'a` in the second argument (the `_`),
1642     /// those two binders would not be in scope. In that case, we
1643     /// might invoke `shift_out_to_binder(D3)`. This would adjust the
1644     /// De Bruijn index of `'a` to D1 (the innermost binder).
1645     ///
1646     /// If we invoke `shift_out_to_binder` and the region is in fact
1647     /// bound by one of the binders we are shifting out of, that is an
1648     /// error (and should fail an assertion failure).
1649     pub fn shifted_out_to_binder(self, to_binder: DebruijnIndex) -> Self {
1650         self.shifted_out(to_binder.as_u32() - INNERMOST.as_u32())
1651     }
1652 }
1653
1654 /// Region utilities
1655 impl RegionKind {
1656     /// Is this region named by the user?
1657     pub fn has_name(&self) -> bool {
1658         match *self {
1659             RegionKind::ReEarlyBound(ebr) => ebr.has_name(),
1660             RegionKind::ReLateBound(_, br) => br.is_named(),
1661             RegionKind::ReFree(fr) => fr.bound_region.is_named(),
1662             RegionKind::ReStatic => true,
1663             RegionKind::ReVar(..) => false,
1664             RegionKind::RePlaceholder(placeholder) => placeholder.name.is_named(),
1665             RegionKind::ReEmpty(_) => false,
1666             RegionKind::ReErased => false,
1667         }
1668     }
1669
1670     pub fn is_late_bound(&self) -> bool {
1671         match *self {
1672             ty::ReLateBound(..) => true,
1673             _ => false,
1674         }
1675     }
1676
1677     pub fn is_placeholder(&self) -> bool {
1678         match *self {
1679             ty::RePlaceholder(..) => true,
1680             _ => false,
1681         }
1682     }
1683
1684     pub fn bound_at_or_above_binder(&self, index: DebruijnIndex) -> bool {
1685         match *self {
1686             ty::ReLateBound(debruijn, _) => debruijn >= index,
1687             _ => false,
1688         }
1689     }
1690
1691     /// Adjusts any De Bruijn indices so as to make `to_binder` the
1692     /// innermost binder. That is, if we have something bound at `to_binder`,
1693     /// it will now be bound at INNERMOST. This is an appropriate thing to do
1694     /// when moving a region out from inside binders:
1695     ///
1696     /// ```
1697     ///             for<'a>   fn(for<'b>   for<'c>   fn(&'a u32), _)
1698     /// // Binder:  D3           D2        D1            ^^
1699     /// ```
1700     ///
1701     /// Here, the region `'a` would have the De Bruijn index D3,
1702     /// because it is the bound 3 binders out. However, if we wanted
1703     /// to refer to that region `'a` in the second argument (the `_`),
1704     /// those two binders would not be in scope. In that case, we
1705     /// might invoke `shift_out_to_binder(D3)`. This would adjust the
1706     /// De Bruijn index of `'a` to D1 (the innermost binder).
1707     ///
1708     /// If we invoke `shift_out_to_binder` and the region is in fact
1709     /// bound by one of the binders we are shifting out of, that is an
1710     /// error (and should fail an assertion failure).
1711     pub fn shifted_out_to_binder(&self, to_binder: ty::DebruijnIndex) -> RegionKind {
1712         match *self {
1713             ty::ReLateBound(debruijn, r) => {
1714                 ty::ReLateBound(debruijn.shifted_out_to_binder(to_binder), r)
1715             }
1716             r => r,
1717         }
1718     }
1719
1720     pub fn type_flags(&self) -> TypeFlags {
1721         let mut flags = TypeFlags::empty();
1722
1723         match *self {
1724             ty::ReVar(..) => {
1725                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1726                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1727                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_INFER;
1728             }
1729             ty::RePlaceholder(..) => {
1730                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1731                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1732                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PLACEHOLDER;
1733             }
1734             ty::ReEarlyBound(..) => {
1735                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1736                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1737                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PARAM;
1738             }
1739             ty::ReFree { .. } => {
1740                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1741                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1742             }
1743             ty::ReEmpty(_) | ty::ReStatic => {
1744                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1745             }
1746             ty::ReLateBound(..) => {
1747                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_LATE_BOUND;
1748             }
1749             ty::ReErased => {
1750                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_ERASED;
1751             }
1752         }
1753
1754         debug!("type_flags({:?}) = {:?}", self, flags);
1755
1756         flags
1757     }
1758
1759     /// Given an early-bound or free region, returns the `DefId` where it was bound.
1760     /// For example, consider the regions in this snippet of code:
1761     ///
1762     /// ```
1763     /// impl<'a> Foo {
1764     ///      ^^ -- early bound, declared on an impl
1765     ///
1766     ///     fn bar<'b, 'c>(x: &self, y: &'b u32, z: &'c u64) where 'static: 'c
1767     ///            ^^  ^^     ^ anonymous, late-bound
1768     ///            |   early-bound, appears in where-clauses
1769     ///            late-bound, appears only in fn args
1770     ///     {..}
1771     /// }
1772     /// ```
1773     ///
1774     /// Here, `free_region_binding_scope('a)` would return the `DefId`
1775     /// of the impl, and for all the other highlighted regions, it
1776     /// would return the `DefId` of the function. In other cases (not shown), this
1777     /// function might return the `DefId` of a closure.
1778     pub fn free_region_binding_scope(&self, tcx: TyCtxt<'_>) -> DefId {
1779         match self {
1780             ty::ReEarlyBound(br) => tcx.parent(br.def_id).unwrap(),
1781             ty::ReFree(fr) => fr.scope,
1782             _ => bug!("free_region_binding_scope invoked on inappropriate region: {:?}", self),
1783         }
1784     }
1785 }
1786
1787 /// Type utilities
1788 impl<'tcx> TyS<'tcx> {
1789     #[inline(always)]
1790     pub fn kind(&self) -> &TyKind<'tcx> {
1791         &self.kind
1792     }
1793
1794     #[inline(always)]
1795     pub fn flags(&self) -> TypeFlags {
1796         self.flags
1797     }
1798
1799     #[inline]
1800     pub fn is_unit(&self) -> bool {
1801         match self.kind() {
1802             Tuple(ref tys) => tys.is_empty(),
1803             _ => false,
1804         }
1805     }
1806
1807     #[inline]
1808     pub fn is_never(&self) -> bool {
1809         matches!(self.kind(), Never)
1810     }
1811
1812     /// Checks whether a type is definitely uninhabited. This is
1813     /// conservative: for some types that are uninhabited we return `false`,
1814     /// but we only return `true` for types that are definitely uninhabited.
1815     /// `ty.conservative_is_privately_uninhabited` implies that any value of type `ty`
1816     /// will be `Abi::Uninhabited`. (Note that uninhabited types may have nonzero
1817     /// size, to account for partial initialisation. See #49298 for details.)
1818     pub fn conservative_is_privately_uninhabited(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
1819         // FIXME(varkor): we can make this less conversative by substituting concrete
1820         // type arguments.
1821         match self.kind() {
1822             ty::Never => true,
1823             ty::Adt(def, _) if def.is_union() => {
1824                 // For now, `union`s are never considered uninhabited.
1825                 false
1826             }
1827             ty::Adt(def, _) => {
1828                 // Any ADT is uninhabited if either:
1829                 // (a) It has no variants (i.e. an empty `enum`);
1830                 // (b) Each of its variants (a single one in the case of a `struct`) has at least
1831                 //     one uninhabited field.
1832                 def.variants.iter().all(|var| {
1833                     var.fields.iter().any(|field| {
1834                         tcx.type_of(field.did).conservative_is_privately_uninhabited(tcx)
1835                     })
1836                 })
1837             }
1838             ty::Tuple(..) => {
1839                 self.tuple_fields().any(|ty| ty.conservative_is_privately_uninhabited(tcx))
1840             }
1841             ty::Array(ty, len) => {
1842                 match len.try_eval_usize(tcx, ParamEnv::empty()) {
1843                     Some(0) | None => false,
1844                     // If the array is definitely non-empty, it's uninhabited if
1845                     // the type of its elements is uninhabited.
1846                     Some(1..) => ty.conservative_is_privately_uninhabited(tcx),
1847                 }
1848             }
1849             ty::Ref(..) => {
1850                 // References to uninitialised memory is valid for any type, including
1851                 // uninhabited types, in unsafe code, so we treat all references as
1852                 // inhabited.
1853                 false
1854             }
1855             _ => false,
1856         }
1857     }
1858
1859     #[inline]
1860     pub fn is_primitive(&self) -> bool {
1861         self.kind().is_primitive()
1862     }
1863
1864     #[inline]
1865     pub fn is_adt(&self) -> bool {
1866         matches!(self.kind(), Adt(..))
1867     }
1868
1869     #[inline]
1870     pub fn is_ref(&self) -> bool {
1871         matches!(self.kind(), Ref(..))
1872     }
1873
1874     #[inline]
1875     pub fn is_ty_var(&self) -> bool {
1876         matches!(self.kind(), Infer(TyVar(_)))
1877     }
1878
1879     #[inline]
1880     pub fn is_ty_infer(&self) -> bool {
1881         matches!(self.kind(), Infer(_))
1882     }
1883
1884     #[inline]
1885     pub fn is_phantom_data(&self) -> bool {
1886         if let Adt(def, _) = self.kind() { def.is_phantom_data() } else { false }
1887     }
1888
1889     #[inline]
1890     pub fn is_bool(&self) -> bool {
1891         *self.kind() == Bool
1892     }
1893
1894     /// Returns `true` if this type is a `str`.
1895     #[inline]
1896     pub fn is_str(&self) -> bool {
1897         *self.kind() == Str
1898     }
1899
1900     #[inline]
1901     pub fn is_param(&self, index: u32) -> bool {
1902         match self.kind() {
1903             ty::Param(ref data) => data.index == index,
1904             _ => false,
1905         }
1906     }
1907
1908     #[inline]
1909     pub fn is_slice(&self) -> bool {
1910         match self.kind() {
1911             RawPtr(TypeAndMut { ty, .. }) | Ref(_, ty, _) => matches!(ty.kind(), Slice(_) | Str),
1912             _ => false,
1913         }
1914     }
1915
1916     #[inline]
1917     pub fn is_array(&self) -> bool {
1918         matches!(self.kind(), Array(..))
1919     }
1920
1921     #[inline]
1922     pub fn is_simd(&self) -> bool {
1923         match self.kind() {
1924             Adt(def, _) => def.repr.simd(),
1925             _ => false,
1926         }
1927     }
1928
1929     pub fn sequence_element_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1930         match self.kind() {
1931             Array(ty, _) | Slice(ty) => ty,
1932             Str => tcx.mk_mach_uint(ast::UintTy::U8),
1933             _ => bug!("`sequence_element_type` called on non-sequence value: {}", self),
1934         }
1935     }
1936
1937     pub fn simd_size_and_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> (u64, Ty<'tcx>) {
1938         match self.kind() {
1939             Adt(def, substs) => {
1940                 let variant = def.non_enum_variant();
1941                 let f0_ty = variant.fields[0].ty(tcx, substs);
1942
1943                 match f0_ty.kind() {
1944                     Array(f0_elem_ty, f0_len) => {
1945                         // FIXME(repr_simd): https://github.com/rust-lang/rust/pull/78863#discussion_r522784112
1946                         // The way we evaluate the `N` in `[T; N]` here only works since we use
1947                         // `simd_size_and_type` post-monomorphization. It will probably start to ICE
1948                         // if we use it in generic code. See the `simd-array-trait` ui test.
1949                         (f0_len.eval_usize(tcx, ParamEnv::empty()) as u64, f0_elem_ty)
1950                     }
1951                     _ => (variant.fields.len() as u64, f0_ty),
1952                 }
1953             }
1954             _ => bug!("`simd_size_and_type` called on invalid type"),
1955         }
1956     }
1957
1958     #[inline]
1959     pub fn is_region_ptr(&self) -> bool {
1960         matches!(self.kind(), Ref(..))
1961     }
1962
1963     #[inline]
1964     pub fn is_mutable_ptr(&self) -> bool {
1965         matches!(
1966             self.kind(),
1967             RawPtr(TypeAndMut { mutbl: hir::Mutability::Mut, .. })
1968                 | Ref(_, _, hir::Mutability::Mut)
1969         )
1970     }
1971
1972     #[inline]
1973     pub fn is_unsafe_ptr(&self) -> bool {
1974         matches!(self.kind(), RawPtr(_))
1975     }
1976
1977     /// Tests if this is any kind of primitive pointer type (reference, raw pointer, fn pointer).
1978     #[inline]
1979     pub fn is_any_ptr(&self) -> bool {
1980         self.is_region_ptr() || self.is_unsafe_ptr() || self.is_fn_ptr()
1981     }
1982
1983     #[inline]
1984     pub fn is_box(&self) -> bool {
1985         match self.kind() {
1986             Adt(def, _) => def.is_box(),
1987             _ => false,
1988         }
1989     }
1990
1991     /// Panics if called on any type other than `Box<T>`.
1992     pub fn boxed_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1993         match self.kind() {
1994             Adt(def, substs) if def.is_box() => substs.type_at(0),
1995             _ => bug!("`boxed_ty` is called on non-box type {:?}", self),
1996         }
1997     }
1998
1999     /// A scalar type is one that denotes an atomic datum, with no sub-components.
2000     /// (A RawPtr is scalar because it represents a non-managed pointer, so its
2001     /// contents are abstract to rustc.)
2002     #[inline]
2003     pub fn is_scalar(&self) -> bool {
2004         matches!(
2005             self.kind(),
2006             Bool | Char | Int(_) | Float(_) | Uint(_) | FnDef(..) | FnPtr(_) | RawPtr(_)
2007             | Infer(IntVar(_) | FloatVar(_))
2008         )
2009     }
2010
2011     /// Returns `true` if this type is a floating point type.
2012     #[inline]
2013     pub fn is_floating_point(&self) -> bool {
2014         matches!(self.kind(), Float(_) | Infer(FloatVar(_)))
2015     }
2016
2017     #[inline]
2018     pub fn is_trait(&self) -> bool {
2019         matches!(self.kind(), Dynamic(..))
2020     }
2021
2022     #[inline]
2023     pub fn is_enum(&self) -> bool {
2024         match self.kind() {
2025             Adt(adt_def, _) => adt_def.is_enum(),
2026             _ => false,
2027         }
2028     }
2029
2030     #[inline]
2031     pub fn is_closure(&self) -> bool {
2032         matches!(self.kind(), Closure(..))
2033     }
2034
2035     #[inline]
2036     pub fn is_generator(&self) -> bool {
2037         matches!(self.kind(), Generator(..))
2038     }
2039
2040     #[inline]
2041     pub fn is_integral(&self) -> bool {
2042         matches!(self.kind(), Infer(IntVar(_)) | Int(_) | Uint(_))
2043     }
2044
2045     #[inline]
2046     pub fn is_fresh_ty(&self) -> bool {
2047         matches!(self.kind(), Infer(FreshTy(_)))
2048     }
2049
2050     #[inline]
2051     pub fn is_fresh(&self) -> bool {
2052         matches!(self.kind(), Infer(FreshTy(_) | FreshIntTy(_) | FreshFloatTy(_)))
2053     }
2054
2055     #[inline]
2056     pub fn is_char(&self) -> bool {
2057         matches!(self.kind(), Char)
2058     }
2059
2060     #[inline]
2061     pub fn is_numeric(&self) -> bool {
2062         self.is_integral() || self.is_floating_point()
2063     }
2064
2065     #[inline]
2066     pub fn is_signed(&self) -> bool {
2067         matches!(self.kind(), Int(_))
2068     }
2069
2070     #[inline]
2071     pub fn is_ptr_sized_integral(&self) -> bool {
2072         matches!(self.kind(), Int(ast::IntTy::Isize) | Uint(ast::UintTy::Usize))
2073     }
2074
2075     #[inline]
2076     pub fn is_machine(&self) -> bool {
2077         matches!(self.kind(), Int(..) | Uint(..) | Float(..))
2078     }
2079
2080     #[inline]
2081     pub fn has_concrete_skeleton(&self) -> bool {
2082         !matches!(self.kind(), Param(_) | Infer(_) | Error(_))
2083     }
2084
2085     /// Returns the type and mutability of `*ty`.
2086     ///
2087     /// The parameter `explicit` indicates if this is an *explicit* dereference.
2088     /// Some types -- notably unsafe ptrs -- can only be dereferenced explicitly.
2089     pub fn builtin_deref(&self, explicit: bool) -> Option<TypeAndMut<'tcx>> {
2090         match self.kind() {
2091             Adt(def, _) if def.is_box() => {
2092                 Some(TypeAndMut { ty: self.boxed_ty(), mutbl: hir::Mutability::Not })
2093             }
2094             Ref(_, ty, mutbl) => Some(TypeAndMut { ty, mutbl: *mutbl }),
2095             RawPtr(mt) if explicit => Some(*mt),
2096             _ => None,
2097         }
2098     }
2099
2100     /// Returns the type of `ty[i]`.
2101     pub fn builtin_index(&self) -> Option<Ty<'tcx>> {
2102         match self.kind() {
2103             Array(ty, _) | Slice(ty) => Some(ty),
2104             _ => None,
2105         }
2106     }
2107
2108     pub fn fn_sig(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> PolyFnSig<'tcx> {
2109         match self.kind() {
2110             FnDef(def_id, substs) => tcx.fn_sig(*def_id).subst(tcx, substs),
2111             FnPtr(f) => *f,
2112             Error(_) => {
2113                 // ignore errors (#54954)
2114                 ty::Binder::dummy(FnSig::fake())
2115             }
2116             Closure(..) => bug!(
2117                 "to get the signature of a closure, use `substs.as_closure().sig()` not `fn_sig()`",
2118             ),
2119             _ => bug!("Ty::fn_sig() called on non-fn type: {:?}", self),
2120         }
2121     }
2122
2123     #[inline]
2124     pub fn is_fn(&self) -> bool {
2125         matches!(self.kind(), FnDef(..) | FnPtr(_))
2126     }
2127
2128     #[inline]
2129     pub fn is_fn_ptr(&self) -> bool {
2130         matches!(self.kind(), FnPtr(_))
2131     }
2132
2133     #[inline]
2134     pub fn is_impl_trait(&self) -> bool {
2135         matches!(self.kind(), Opaque(..))
2136     }
2137
2138     #[inline]
2139     pub fn ty_adt_def(&self) -> Option<&'tcx AdtDef> {
2140         match self.kind() {
2141             Adt(adt, _) => Some(adt),
2142             _ => None,
2143         }
2144     }
2145
2146     /// Iterates over tuple fields.
2147     /// Panics when called on anything but a tuple.
2148     pub fn tuple_fields(&self) -> impl DoubleEndedIterator<Item = Ty<'tcx>> {
2149         match self.kind() {
2150             Tuple(substs) => substs.iter().map(|field| field.expect_ty()),
2151             _ => bug!("tuple_fields called on non-tuple"),
2152         }
2153     }
2154
2155     /// If the type contains variants, returns the valid range of variant indices.
2156     //
2157     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2158     #[inline]
2159     pub fn variant_range(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<Range<VariantIdx>> {
2160         match self.kind() {
2161             TyKind::Adt(adt, _) => Some(adt.variant_range()),
2162             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2163                 Some(substs.as_generator().variant_range(*def_id, tcx))
2164             }
2165             _ => None,
2166         }
2167     }
2168
2169     /// If the type contains variants, returns the variant for `variant_index`.
2170     /// Panics if `variant_index` is out of range.
2171     //
2172     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2173     #[inline]
2174     pub fn discriminant_for_variant(
2175         &self,
2176         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2177         variant_index: VariantIdx,
2178     ) -> Option<Discr<'tcx>> {
2179         match self.kind() {
2180             TyKind::Adt(adt, _) if adt.variants.is_empty() => {
2181                 bug!("discriminant_for_variant called on zero variant enum");
2182             }
2183             TyKind::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => {
2184                 Some(adt.discriminant_for_variant(tcx, variant_index))
2185             }
2186             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2187                 Some(substs.as_generator().discriminant_for_variant(*def_id, tcx, variant_index))
2188             }
2189             _ => None,
2190         }
2191     }
2192
2193     /// Returns the type of the discriminant of this type.
2194     pub fn discriminant_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
2195         match self.kind() {
2196             ty::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => adt.repr.discr_type().to_ty(tcx),
2197             ty::Generator(_, substs, _) => substs.as_generator().discr_ty(tcx),
2198             _ => {
2199                 // This can only be `0`, for now, so `u8` will suffice.
2200                 tcx.types.u8
2201             }
2202         }
2203     }
2204
2205     /// When we create a closure, we record its kind (i.e., what trait
2206     /// it implements) into its `ClosureSubsts` using a type
2207     /// parameter. This is kind of a phantom type, except that the
2208     /// most convenient thing for us to are the integral types. This
2209     /// function converts such a special type into the closure
2210     /// kind. To go the other way, use
2211     /// `tcx.closure_kind_ty(closure_kind)`.
2212     ///
2213     /// Note that during type checking, we use an inference variable
2214     /// to represent the closure kind, because it has not yet been
2215     /// inferred. Once upvar inference (in `src/librustc_typeck/check/upvar.rs`)
2216     /// is complete, that type variable will be unified.
2217     pub fn to_opt_closure_kind(&self) -> Option<ty::ClosureKind> {
2218         match self.kind() {
2219             Int(int_ty) => match int_ty {
2220                 ast::IntTy::I8 => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2221                 ast::IntTy::I16 => Some(ty::ClosureKind::FnMut),
2222                 ast::IntTy::I32 => Some(ty::ClosureKind::FnOnce),
2223                 _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2224             },
2225
2226             // "Bound" types appear in canonical queries when the
2227             // closure type is not yet known
2228             Bound(..) | Infer(_) => None,
2229
2230             Error(_) => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2231
2232             _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2233         }
2234     }
2235
2236     /// Fast path helper for testing if a type is `Sized`.
2237     ///
2238     /// Returning true means the type is known to be sized. Returning
2239     /// `false` means nothing -- could be sized, might not be.
2240     ///
2241     /// Note that we could never rely on the fact that a type such as `[_]` is
2242     /// trivially `!Sized` because we could be in a type environment with a
2243     /// bound such as `[_]: Copy`. A function with such a bound obviously never
2244     /// can be called, but that doesn't mean it shouldn't typecheck. This is why
2245     /// this method doesn't return `Option<bool>`.
2246     pub fn is_trivially_sized(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
2247         match self.kind() {
2248             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2249             | ty::Uint(_)
2250             | ty::Int(_)
2251             | ty::Bool
2252             | ty::Float(_)
2253             | ty::FnDef(..)
2254             | ty::FnPtr(_)
2255             | ty::RawPtr(..)
2256             | ty::Char
2257             | ty::Ref(..)
2258             | ty::Generator(..)
2259             | ty::GeneratorWitness(..)
2260             | ty::Array(..)
2261             | ty::Closure(..)
2262             | ty::Never
2263             | ty::Error(_) => true,
2264
2265             ty::Str | ty::Slice(_) | ty::Dynamic(..) | ty::Foreign(..) => false,
2266
2267             ty::Tuple(tys) => tys.iter().all(|ty| ty.expect_ty().is_trivially_sized(tcx)),
2268
2269             ty::Adt(def, _substs) => def.sized_constraint(tcx).is_empty(),
2270
2271             ty::Projection(_) | ty::Param(_) | ty::Opaque(..) => false,
2272
2273             ty::Infer(ty::TyVar(_)) => false,
2274
2275             ty::Bound(..)
2276             | ty::Placeholder(..)
2277             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2278                 bug!("`is_trivially_sized` applied to unexpected type: {:?}", self)
2279             }
2280         }
2281     }
2282 }