compiler/rustc_middle/src/ty/subst.rs

   1 // Type substitutions.
   2
   3 use crate::mir;
   4 use crate::ty::codec::{TyDecoder, TyEncoder};
   5 use crate::ty::fold::{FallibleTypeFolder, TypeFoldable, TypeFolder, TypeVisitor};
   6 use crate::ty::sty::{ClosureSubsts, GeneratorSubsts, InlineConstSubsts};
   7 use crate::ty::{self, Lift, List, ParamConst, Ty, TyCtxt};
   8
   9 use rustc_hir::def_id::DefId;
  10 use rustc_macros::HashStable;
  11 use rustc_serialize::{self, Decodable, Encodable};
  12 use rustc_span::{Span, DUMMY_SP};
  13 use smallvec::SmallVec;
  14
  15 use core::intrinsics;
  16 use std::cmp::Ordering;
  17 use std::fmt;
  18 use std::marker::PhantomData;
  19 use std::mem;
  20 use std::num::NonZeroUsize;
  21 use std::ops::ControlFlow;
  22
  23 /// An entity in the Rust type system, which can be one of
  24 /// several kinds (types, lifetimes, and consts).
  25 /// To reduce memory usage, a `GenericArg` is an interned pointer,
  26 /// with the lowest 2 bits being reserved for a tag to
  27 /// indicate the type (`Ty`, `Region`, or `Const`) it points to.
  28 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash)]
  29 pub struct GenericArg<'tcx> {
  30     ptr: NonZeroUsize,
  31     marker: PhantomData<(Ty<'tcx>, ty::Region<'tcx>, &'tcx ty::Const<'tcx>)>,
  32 }
  33
  34 const TAG_MASK: usize = 0b11;
  35 const TYPE_TAG: usize = 0b00;
  36 const REGION_TAG: usize = 0b01;
  37 const CONST_TAG: usize = 0b10;
  38
  39 #[derive(Debug, TyEncodable, TyDecodable, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, HashStable)]
  40 pub enum GenericArgKind<'tcx> {
  41     Lifetime(ty::Region<'tcx>),
  42     Type(Ty<'tcx>),
  43     Const(&'tcx ty::Const<'tcx>),
  44 }
  45
  46 impl<'tcx> GenericArgKind<'tcx> {
  47     fn pack(self) -> GenericArg<'tcx> {
  48         let (tag, ptr) = match self {
  49             GenericArgKind::Lifetime(lt) => {
  50                 // Ensure we can use the tag bits.
  51                 assert_eq!(mem::align_of_val(lt) & TAG_MASK, 0);
  52                 (REGION_TAG, lt as *const _ as usize)
  53             }
  54             GenericArgKind::Type(ty) => {
  55                 // Ensure we can use the tag bits.
  56                 assert_eq!(mem::align_of_val(ty) & TAG_MASK, 0);
  57                 (TYPE_TAG, ty as *const _ as usize)
  58             }
  59             GenericArgKind::Const(ct) => {
  60                 // Ensure we can use the tag bits.
  61                 assert_eq!(mem::align_of_val(ct) & TAG_MASK, 0);
  62                 (CONST_TAG, ct as *const _ as usize)
  63             }
  64         };
  65
  66         GenericArg { ptr: unsafe { NonZeroUsize::new_unchecked(ptr | tag) }, marker: PhantomData }
  67     }
  68 }
  69
  70 impl<'tcx> fmt::Debug for GenericArg<'tcx> {
  71     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
  72         match self.unpack() {
  73             GenericArgKind::Lifetime(lt) => lt.fmt(f),
  74             GenericArgKind::Type(ty) => ty.fmt(f),
  75             GenericArgKind::Const(ct) => ct.fmt(f),
  76         }
  77     }
  78 }
  79
  80 impl<'tcx> Ord for GenericArg<'tcx> {
  81     fn cmp(&self, other: &GenericArg<'_>) -> Ordering {
  82         self.unpack().cmp(&other.unpack())
  83     }
  84 }
  85
  86 impl<'tcx> PartialOrd for GenericArg<'tcx> {
  87     fn partial_cmp(&self, other: &GenericArg<'_>) -> Option<Ordering> {
  88         Some(self.cmp(&other))
  89     }
  90 }
  91
  92 impl<'tcx> From<ty::Region<'tcx>> for GenericArg<'tcx> {
  93     fn from(r: ty::Region<'tcx>) -> GenericArg<'tcx> {
  94         GenericArgKind::Lifetime(r).pack()
  95     }
  96 }
  97
  98 impl<'tcx> From<Ty<'tcx>> for GenericArg<'tcx> {
  99     fn from(ty: Ty<'tcx>) -> GenericArg<'tcx> {
 100         GenericArgKind::Type(ty).pack()
 101     }
 102 }
 103
 104 impl<'tcx> From<&'tcx ty::Const<'tcx>> for GenericArg<'tcx> {
 105     fn from(c: &'tcx ty::Const<'tcx>) -> GenericArg<'tcx> {
 106         GenericArgKind::Const(c).pack()
 107     }
 108 }
 109
 110 impl<'tcx> GenericArg<'tcx> {
 111     #[inline]
 112     pub fn unpack(self) -> GenericArgKind<'tcx> {
 113         let ptr = self.ptr.get();
 114         unsafe {
 115             match ptr & TAG_MASK {
 116                 REGION_TAG => GenericArgKind::Lifetime(&*((ptr & !TAG_MASK) as *const _)),
 117                 TYPE_TAG => GenericArgKind::Type(&*((ptr & !TAG_MASK) as *const _)),
 118                 CONST_TAG => GenericArgKind::Const(&*((ptr & !TAG_MASK) as *const _)),
 119                 _ => intrinsics::unreachable(),
 120             }
 121         }
 122     }
 123
 124     /// Unpack the `GenericArg` as a type when it is known certainly to be a type.
 125     /// This is true in cases where `Substs` is used in places where the kinds are known
 126     /// to be limited (e.g. in tuples, where the only parameters are type parameters).
 127     pub fn expect_ty(self) -> Ty<'tcx> {
 128         match self.unpack() {
 129             GenericArgKind::Type(ty) => ty,
 130             _ => bug!("expected a type, but found another kind"),
 131         }
 132     }
 133
 134     /// Unpack the `GenericArg` as a const when it is known certainly to be a const.
 135     pub fn expect_const(self) -> &'tcx ty::Const<'tcx> {
 136         match self.unpack() {
 137             GenericArgKind::Const(c) => c,
 138             _ => bug!("expected a const, but found another kind"),
 139         }
 140     }
 141 }
 142
 143 impl<'a, 'tcx> Lift<'tcx> for GenericArg<'a> {
 144     type Lifted = GenericArg<'tcx>;
 145
 146     fn lift_to_tcx(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<Self::Lifted> {
 147         match self.unpack() {
 148             GenericArgKind::Lifetime(lt) => tcx.lift(lt).map(|lt| lt.into()),
 149             GenericArgKind::Type(ty) => tcx.lift(ty).map(|ty| ty.into()),
 150             GenericArgKind::Const(ct) => tcx.lift(ct).map(|ct| ct.into()),
 151         }
 152     }
 153 }
 154
 155 impl<'tcx> TypeFoldable<'tcx> for GenericArg<'tcx> {
 156     fn try_super_fold_with<F: FallibleTypeFolder<'tcx>>(
 157         self,
 158         folder: &mut F,
 159     ) -> Result<Self, F::Error> {
 160         match self.unpack() {
 161             GenericArgKind::Lifetime(lt) => lt.try_fold_with(folder).map(Into::into),
 162             GenericArgKind::Type(ty) => ty.try_fold_with(folder).map(Into::into),
 163             GenericArgKind::Const(ct) => ct.try_fold_with(folder).map(Into::into),
 164         }
 165     }
 166
 167     fn super_visit_with<V: TypeVisitor<'tcx>>(&self, visitor: &mut V) -> ControlFlow<V::BreakTy> {
 168         match self.unpack() {
 169             GenericArgKind::Lifetime(lt) => lt.visit_with(visitor),
 170             GenericArgKind::Type(ty) => ty.visit_with(visitor),
 171             GenericArgKind::Const(ct) => ct.visit_with(visitor),
 172         }
 173     }
 174 }
 175
 176 impl<'tcx, E: TyEncoder<'tcx>> Encodable<E> for GenericArg<'tcx> {
 177     fn encode(&self, e: &mut E) -> Result<(), E::Error> {
 178         self.unpack().encode(e)
 179     }
 180 }
 181
 182 impl<'tcx, D: TyDecoder<'tcx>> Decodable<D> for GenericArg<'tcx> {
 183     fn decode(d: &mut D) -> GenericArg<'tcx> {
 184         GenericArgKind::decode(d).pack()
 185     }
 186 }
 187
 188 /// A substitution mapping generic parameters to new values.
 189 pub type InternalSubsts<'tcx> = List<GenericArg<'tcx>>;
 190
 191 pub type SubstsRef<'tcx> = &'tcx InternalSubsts<'tcx>;
 192
 193 impl<'a, 'tcx> InternalSubsts<'tcx> {
 194     /// Interpret these substitutions as the substitutions of a closure type.
 195     /// Closure substitutions have a particular structure controlled by the
 196     /// compiler that encodes information like the signature and closure kind;
 197     /// see `ty::ClosureSubsts` struct for more comments.
 198     pub fn as_closure(&'a self) -> ClosureSubsts<'a> {
 199         ClosureSubsts { substs: self }
 200     }
 201
 202     /// Interpret these substitutions as the substitutions of a generator type.
 203     /// Generator substitutions have a particular structure controlled by the
 204     /// compiler that encodes information like the signature and generator kind;
 205     /// see `ty::GeneratorSubsts` struct for more comments.
 206     pub fn as_generator(&'tcx self) -> GeneratorSubsts<'tcx> {
 207         GeneratorSubsts { substs: self }
 208     }
 209
 210     /// Interpret these substitutions as the substitutions of an inline const.
 211     /// Inline const substitutions have a particular structure controlled by the
 212     /// compiler that encodes information like the inferred type;
 213     /// see `ty::InlineConstSubsts` struct for more comments.
 214     pub fn as_inline_const(&'tcx self) -> InlineConstSubsts<'tcx> {
 215         InlineConstSubsts { substs: self }
 216     }
 217
 218     /// Creates an `InternalSubsts` that maps each generic parameter to itself.
 219     pub fn identity_for_item(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId) -> SubstsRef<'tcx> {
 220         Self::for_item(tcx, def_id, |param, _| tcx.mk_param_from_def(param))
 221     }
 222
 223     /// Creates an `InternalSubsts` for generic parameter definitions,
 224     /// by calling closures to obtain each kind.
 225     /// The closures get to observe the `InternalSubsts` as they're
 226     /// being built, which can be used to correctly
 227     /// substitute defaults of generic parameters.
 228     pub fn for_item<F>(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId, mut mk_kind: F) -> SubstsRef<'tcx>
 229     where
 230         F: FnMut(&ty::GenericParamDef, &[GenericArg<'tcx>]) -> GenericArg<'tcx>,
 231     {
 232         let defs = tcx.generics_of(def_id);
 233         let count = defs.count();
 234         let mut substs = SmallVec::with_capacity(count);
 235         Self::fill_item(&mut substs, tcx, defs, &mut mk_kind);
 236         tcx.intern_substs(&substs)
 237     }
 238
 239     pub fn extend_to<F>(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId, mut mk_kind: F) -> SubstsRef<'tcx>
 240     where
 241         F: FnMut(&ty::GenericParamDef, &[GenericArg<'tcx>]) -> GenericArg<'tcx>,
 242     {
 243         Self::for_item(tcx, def_id, |param, substs| {
 244             self.get(param.index as usize).cloned().unwrap_or_else(|| mk_kind(param, substs))
 245         })
 246     }
 247
 248     pub fn fill_item<F>(
 249         substs: &mut SmallVec<[GenericArg<'tcx>; 8]>,
 250         tcx: TyCtxt<'tcx>,
 251         defs: &ty::Generics,
 252         mk_kind: &mut F,
 253     ) where
 254         F: FnMut(&ty::GenericParamDef, &[GenericArg<'tcx>]) -> GenericArg<'tcx>,
 255     {
 256         if let Some(def_id) = defs.parent {
 257             let parent_defs = tcx.generics_of(def_id);
 258             Self::fill_item(substs, tcx, parent_defs, mk_kind);
 259         }
 260         Self::fill_single(substs, defs, mk_kind)
 261     }
 262
 263     pub fn fill_single<F>(
 264         substs: &mut SmallVec<[GenericArg<'tcx>; 8]>,
 265         defs: &ty::Generics,
 266         mk_kind: &mut F,
 267     ) where
 268         F: FnMut(&ty::GenericParamDef, &[GenericArg<'tcx>]) -> GenericArg<'tcx>,
 269     {
 270         substs.reserve(defs.params.len());
 271         for param in &defs.params {
 272             let kind = mk_kind(param, substs);
 273             assert_eq!(param.index as usize, substs.len());
 274             substs.push(kind);
 275         }
 276     }
 277
 278     #[inline]
 279     pub fn types(&'a self) -> impl DoubleEndedIterator<Item = Ty<'tcx>> + 'a {
 280         self.iter()
 281             .filter_map(|k| if let GenericArgKind::Type(ty) = k.unpack() { Some(ty) } else { None })
 282     }
 283
 284     #[inline]
 285     pub fn regions(&'a self) -> impl DoubleEndedIterator<Item = ty::Region<'tcx>> + 'a {
 286         self.iter().filter_map(|k| {
 287             if let GenericArgKind::Lifetime(lt) = k.unpack() { Some(lt) } else { None }
 288         })
 289     }
 290
 291     #[inline]
 292     pub fn consts(&'a self) -> impl DoubleEndedIterator<Item = &'tcx ty::Const<'tcx>> + 'a {
 293         self.iter().filter_map(|k| {
 294             if let GenericArgKind::Const(ct) = k.unpack() { Some(ct) } else { None }
 295         })
 296     }
 297
 298     #[inline]
 299     pub fn non_erasable_generics(
 300         &'a self,
 301     ) -> impl DoubleEndedIterator<Item = GenericArgKind<'tcx>> + 'a {
 302         self.iter().filter_map(|k| match k.unpack() {
 303             GenericArgKind::Lifetime(_) => None,
 304             generic => Some(generic),
 305         })
 306     }
 307
 308     #[inline]
 309     pub fn type_at(&self, i: usize) -> Ty<'tcx> {
 310         if let GenericArgKind::Type(ty) = self[i].unpack() {
 311             ty
 312         } else {
 313             bug!("expected type for param #{} in {:?}", i, self);
 314         }
 315     }
 316
 317     #[inline]
 318     pub fn region_at(&self, i: usize) -> ty::Region<'tcx> {
 319         if let GenericArgKind::Lifetime(lt) = self[i].unpack() {
 320             lt
 321         } else {
 322             bug!("expected region for param #{} in {:?}", i, self);
 323         }
 324     }
 325
 326     #[inline]
 327     pub fn const_at(&self, i: usize) -> &'tcx ty::Const<'tcx> {
 328         if let GenericArgKind::Const(ct) = self[i].unpack() {
 329             ct
 330         } else {
 331             bug!("expected const for param #{} in {:?}", i, self);
 332         }
 333     }
 334
 335     #[inline]
 336     pub fn type_for_def(&self, def: &ty::GenericParamDef) -> GenericArg<'tcx> {
 337         self.type_at(def.index as usize).into()
 338     }
 339
 340     /// Transform from substitutions for a child of `source_ancestor`
 341     /// (e.g., a trait or impl) to substitutions for the same child
 342     /// in a different item, with `target_substs` as the base for
 343     /// the target impl/trait, with the source child-specific
 344     /// parameters (e.g., method parameters) on top of that base.
 345     ///
 346     /// For example given:
 347     ///
 348     /// ```no_run
 349     /// trait X<S> { fn f<T>(); }
 350     /// impl<U> X<U> for U { fn f<V>() {} }
 351     /// ```
 352     ///
 353     /// * If `self` is `[Self, S, T]`: the identity substs of `f` in the trait.
 354     /// * If `source_ancestor` is the def_id of the trait.
 355     /// * If `target_substs` is `[U]`, the substs for the impl.
 356     /// * Then we will return `[U, T]`, the subst for `f` in the impl that
 357     ///   are needed for it to match the trait.
 358     pub fn rebase_onto(
 359         &self,
 360         tcx: TyCtxt<'tcx>,
 361         source_ancestor: DefId,
 362         target_substs: SubstsRef<'tcx>,
 363     ) -> SubstsRef<'tcx> {
 364         let defs = tcx.generics_of(source_ancestor);
 365         tcx.mk_substs(target_substs.iter().chain(self.iter().skip(defs.params.len())))
 366     }
 367
 368     pub fn truncate_to(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, generics: &ty::Generics) -> SubstsRef<'tcx> {
 369         tcx.mk_substs(self.iter().take(generics.count()))
 370     }
 371 }
 372
 373 impl<'tcx> TypeFoldable<'tcx> for SubstsRef<'tcx> {
 374     fn try_super_fold_with<F: FallibleTypeFolder<'tcx>>(
 375         self,
 376         folder: &mut F,
 377     ) -> Result<Self, F::Error> {
 378         // This code is hot enough that it's worth specializing for the most
 379         // common length lists, to avoid the overhead of `SmallVec` creation.
 380         // The match arms are in order of frequency. The 1, 2, and 0 cases are
 381         // typically hit in 90--99.99% of cases. When folding doesn't change
 382         // the substs, it's faster to reuse the existing substs rather than
 383         // calling `intern_substs`.
 384         match self.len() {
 385             1 => {
 386                 let param0 = self[0].try_fold_with(folder)?;
 387                 if param0 == self[0] { Ok(self) } else { Ok(folder.tcx().intern_substs(&[param0])) }
 388             }
 389             2 => {
 390                 let param0 = self[0].try_fold_with(folder)?;
 391                 let param1 = self[1].try_fold_with(folder)?;
 392                 if param0 == self[0] && param1 == self[1] {
 393                     Ok(self)
 394                 } else {
 395                     Ok(folder.tcx().intern_substs(&[param0, param1]))
 396                 }
 397             }
 398             0 => Ok(self),
 399             _ => {
 400                 let params: SmallVec<[_; 8]> =
 401                     self.iter().map(|k| k.try_fold_with(folder)).collect::<Result<_, _>>()?;
 402                 if params[..] == self[..] {
 403                     Ok(self)
 404                 } else {
 405                     Ok(folder.tcx().intern_substs(&params))
 406                 }
 407             }
 408         }
 409     }
 410
 411     fn super_visit_with<V: TypeVisitor<'tcx>>(&self, visitor: &mut V) -> ControlFlow<V::BreakTy> {
 412         self.iter().try_for_each(|t| t.visit_with(visitor))
 413     }
 414 }
 415
 416 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 417 // Public trait `Subst`
 418 //
 419 // Just call `foo.subst(tcx, substs)` to perform a substitution across
 420 // `foo`. Or use `foo.subst_spanned(tcx, substs, Some(span))` when
 421 // there is more information available (for better errors).
 422
 423 pub trait Subst<'tcx>: Sized {
 424     fn subst(self, tcx: TyCtxt<'tcx>, substs: &[GenericArg<'tcx>]) -> Self {
 425         self.subst_spanned(tcx, substs, None)
 426     }
 427
 428     fn subst_spanned(
 429         self,
 430         tcx: TyCtxt<'tcx>,
 431         substs: &[GenericArg<'tcx>],
 432         span: Option<Span>,
 433     ) -> Self;
 434 }
 435
 436 impl<'tcx, T: TypeFoldable<'tcx>> Subst<'tcx> for T {
 437     fn subst_spanned(
 438         self,
 439         tcx: TyCtxt<'tcx>,
 440         substs: &[GenericArg<'tcx>],
 441         span: Option<Span>,
 442     ) -> T {
 443         let mut folder = SubstFolder { tcx, substs, span, binders_passed: 0 };
 444         self.fold_with(&mut folder)
 445     }
 446 }
 447
 448 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 449 // The actual substitution engine itself is a type folder.
 450
 451 struct SubstFolder<'a, 'tcx> {
 452     tcx: TyCtxt<'tcx>,
 453     substs: &'a [GenericArg<'tcx>],
 454
 455     /// The location for which the substitution is performed, if available.
 456     span: Option<Span>,
 457
 458     /// Number of region binders we have passed through while doing the substitution
 459     binders_passed: u32,
 460 }
 461
 462 impl<'a, 'tcx> TypeFolder<'tcx> for SubstFolder<'a, 'tcx> {
 463     fn tcx<'b>(&'b self) -> TyCtxt<'tcx> {
 464         self.tcx
 465     }
 466
 467     fn fold_binder<T: TypeFoldable<'tcx>>(
 468         &mut self,
 469         t: ty::Binder<'tcx, T>,
 470     ) -> ty::Binder<'tcx, T> {
 471         self.binders_passed += 1;
 472         let t = t.super_fold_with(self);
 473         self.binders_passed -= 1;
 474         t
 475     }
 476
 477     fn fold_region(&mut self, r: ty::Region<'tcx>) -> ty::Region<'tcx> {
 478         // Note: This routine only handles regions that are bound on
 479         // type declarations and other outer declarations, not those
 480         // bound in *fn types*. Region substitution of the bound
 481         // regions that appear in a function signature is done using
 482         // the specialized routine `ty::replace_late_regions()`.
 483         match *r {
 484             ty::ReEarlyBound(data) => {
 485                 let rk = self.substs.get(data.index as usize).map(|k| k.unpack());
 486                 match rk {
 487                     Some(GenericArgKind::Lifetime(lt)) => self.shift_region_through_binders(lt),
 488                     _ => {
 489                         let span = self.span.unwrap_or(DUMMY_SP);
 490                         let msg = format!(
 491                             "Region parameter out of range \
 492                              when substituting in region {} (index={})",
 493                             data.name, data.index
 494                         );
 495                         span_bug!(span, "{}", msg);
 496                     }
 497                 }
 498             }
 499             _ => r,
 500         }
 501     }
 502
 503     fn fold_ty(&mut self, t: Ty<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
 504         if !t.needs_subst() {
 505             return t;
 506         }
 507
 508         match *t.kind() {
 509             ty::Param(p) => self.ty_for_param(p, t),
 510             _ => t.super_fold_with(self),
 511         }
 512     }
 513
 514     fn fold_const(&mut self, c: &'tcx ty::Const<'tcx>) -> &'tcx ty::Const<'tcx> {
 515         if let ty::ConstKind::Param(p) = c.val {
 516             self.const_for_param(p, c)
 517         } else {
 518             c.super_fold_with(self)
 519         }
 520     }
 521
 522     #[inline]
 523     fn fold_mir_const(&mut self, c: mir::ConstantKind<'tcx>) -> mir::ConstantKind<'tcx> {
 524         c.super_fold_with(self)
 525     }
 526 }
 527
 528 impl<'a, 'tcx> SubstFolder<'a, 'tcx> {
 529     fn ty_for_param(&self, p: ty::ParamTy, source_ty: Ty<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
 530         // Look up the type in the substitutions. It really should be in there.
 531         let opt_ty = self.substs.get(p.index as usize).map(|k| k.unpack());
 532         let ty = match opt_ty {
 533             Some(GenericArgKind::Type(ty)) => ty,
 534             Some(kind) => {
 535                 let span = self.span.unwrap_or(DUMMY_SP);
 536                 span_bug!(
 537                     span,
 538                     "expected type for `{:?}` ({:?}/{}) but found {:?} \
 539                      when substituting, substs={:?}",
 540                     p,
 541                     source_ty,
 542                     p.index,
 543                     kind,
 544                     self.substs,
 545                 );
 546             }
 547             None => {
 548                 let span = self.span.unwrap_or(DUMMY_SP);
 549                 span_bug!(
 550                     span,
 551                     "type parameter `{:?}` ({:?}/{}) out of range \
 552                      when substituting, substs={:?}",
 553                     p,
 554                     source_ty,
 555                     p.index,
 556                     self.substs,
 557                 );
 558             }
 559         };
 560
 561         self.shift_vars_through_binders(ty)
 562     }
 563
 564     fn const_for_param(
 565         &self,
 566         p: ParamConst,
 567         source_ct: &'tcx ty::Const<'tcx>,
 568     ) -> &'tcx ty::Const<'tcx> {
 569         // Look up the const in the substitutions. It really should be in there.
 570         let opt_ct = self.substs.get(p.index as usize).map(|k| k.unpack());
 571         let ct = match opt_ct {
 572             Some(GenericArgKind::Const(ct)) => ct,
 573             Some(kind) => {
 574                 let span = self.span.unwrap_or(DUMMY_SP);
 575                 span_bug!(
 576                     span,
 577                     "expected const for `{:?}` ({:?}/{}) but found {:?} \
 578                      when substituting substs={:?}",
 579                     p,
 580                     source_ct,
 581                     p.index,
 582                     kind,
 583                     self.substs,
 584                 );
 585             }
 586             None => {
 587                 let span = self.span.unwrap_or(DUMMY_SP);
 588                 span_bug!(
 589                     span,
 590                     "const parameter `{:?}` ({:?}/{}) out of range \
 591                      when substituting substs={:?}",
 592                     p,
 593                     source_ct,
 594                     p.index,
 595                     self.substs,
 596                 );
 597             }
 598         };
 599
 600         self.shift_vars_through_binders(ct)
 601     }
 602
 603     /// It is sometimes necessary to adjust the De Bruijn indices during substitution. This occurs
 604     /// when we are substituting a type with escaping bound vars into a context where we have
 605     /// passed through binders. That's quite a mouthful. Let's see an example:
 606     ///
 607     /// ```
 608     /// type Func<A> = fn(A);
 609     /// type MetaFunc = for<'a> fn(Func<&'a i32>)
 610     /// ```
 611     ///
 612     /// The type `MetaFunc`, when fully expanded, will be
 613     ///
 614     ///     for<'a> fn(fn(&'a i32))
 615     ///             ^~ ^~ ^~~
 616     ///             |  |  |
 617     ///             |  |  DebruijnIndex of 2
 618     ///             Binders
 619     ///
 620     /// Here the `'a` lifetime is bound in the outer function, but appears as an argument of the
 621     /// inner one. Therefore, that appearance will have a DebruijnIndex of 2, because we must skip
 622     /// over the inner binder (remember that we count De Bruijn indices from 1). However, in the
 623     /// definition of `MetaFunc`, the binder is not visible, so the type `&'a i32` will have a
 624     /// De Bruijn index of 1. It's only during the substitution that we can see we must increase the
 625     /// depth by 1 to account for the binder that we passed through.
 626     ///
 627     /// As a second example, consider this twist:
 628     ///
 629     /// ```
 630     /// type FuncTuple<A> = (A,fn(A));
 631     /// type MetaFuncTuple = for<'a> fn(FuncTuple<&'a i32>)
 632     /// ```
 633     ///
 634     /// Here the final type will be:
 635     ///
 636     ///     for<'a> fn((&'a i32, fn(&'a i32)))
 637     ///                 ^~~         ^~~
 638     ///                 |           |
 639     ///          DebruijnIndex of 1 |
 640     ///                      DebruijnIndex of 2
 641     ///
 642     /// As indicated in the diagram, here the same type `&'a i32` is substituted once, but in the
 643     /// first case we do not increase the De Bruijn index and in the second case we do. The reason
 644     /// is that only in the second case have we passed through a fn binder.
 645     fn shift_vars_through_binders<T: TypeFoldable<'tcx>>(&self, val: T) -> T {
 646         debug!(
 647             "shift_vars(val={:?}, binders_passed={:?}, has_escaping_bound_vars={:?})",
 648             val,
 649             self.binders_passed,
 650             val.has_escaping_bound_vars()
 651         );
 652
 653         if self.binders_passed == 0 || !val.has_escaping_bound_vars() {
 654             return val;
 655         }
 656
 657         let result = ty::fold::shift_vars(self.tcx(), val, self.binders_passed);
 658         debug!("shift_vars: shifted result = {:?}", result);
 659
 660         result
 661     }
 662
 663     fn shift_region_through_binders(&self, region: ty::Region<'tcx>) -> ty::Region<'tcx> {
 664         if self.binders_passed == 0 || !region.has_escaping_bound_vars() {
 665             return region;
 666         }
 667         ty::fold::shift_region(self.tcx, region, self.binders_passed)
 668     }
 669 }
 670
 671 /// Stores the user-given substs to reach some fully qualified path
 672 /// (e.g., `<T>::Item` or `<T as Trait>::Item`).
 673 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
 674 #[derive(HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 675 pub struct UserSubsts<'tcx> {
 676     /// The substitutions for the item as given by the user.
 677     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
 678
 679     /// The self type, in the case of a `<T>::Item` path (when applied
 680     /// to an inherent impl). See `UserSelfTy` below.
 681     pub user_self_ty: Option<UserSelfTy<'tcx>>,
 682 }
 683
 684 /// Specifies the user-given self type. In the case of a path that
 685 /// refers to a member in an inherent impl, this self type is
 686 /// sometimes needed to constrain the type parameters on the impl. For
 687 /// example, in this code:
 688 ///
 689 /// ```
 690 /// struct Foo<T> { }
 691 /// impl<A> Foo<A> { fn method() { } }
 692 /// ```
 693 ///
 694 /// when you then have a path like `<Foo<&'static u32>>::method`,
 695 /// this struct would carry the `DefId` of the impl along with the
 696 /// self type `Foo<u32>`. Then we can instantiate the parameters of
 697 /// the impl (with the substs from `UserSubsts`) and apply those to
 698 /// the self type, giving `Foo<?A>`. Finally, we unify that with
 699 /// the self type here, which contains `?A` to be `&'static u32`
 700 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
 701 #[derive(HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 702 pub struct UserSelfTy<'tcx> {
 703     pub impl_def_id: DefId,
 704     pub self_ty: Ty<'tcx>,
 705 }