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, TypeSuperFoldable};
   6 use crate::ty::sty::{ClosureSubsts, GeneratorSubsts, InlineConstSubsts};
   7 use crate::ty::visit::{TypeVisitable, TypeVisitor};
   8 use crate::ty::{self, Lift, List, ParamConst, Ty, TyCtxt};
   9
  10 use rustc_data_structures::intern::{Interned, WithStableHash};
  11 use rustc_hir::def_id::DefId;
  12 use rustc_macros::HashStable;
  13 use rustc_serialize::{self, Decodable, Encodable};
  14 use smallvec::SmallVec;
  15
  16 use core::intrinsics;
  17 use std::cmp::Ordering;
  18 use std::fmt;
  19 use std::marker::PhantomData;
  20 use std::mem;
  21 use std::num::NonZeroUsize;
  22 use std::ops::ControlFlow;
  23 use std::slice;
  24
  25 /// An entity in the Rust type system, which can be one of
  26 /// several kinds (types, lifetimes, and consts).
  27 /// To reduce memory usage, a `GenericArg` is an interned pointer,
  28 /// with the lowest 2 bits being reserved for a tag to
  29 /// indicate the type (`Ty`, `Region`, or `Const`) it points to.
  30 ///
  31 /// Note: the `PartialEq`, `Eq` and `Hash` derives are only valid because `Ty`,
  32 /// `Region` and `Const` are all interned.
  33 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash)]
  34 pub struct GenericArg<'tcx> {
  35     ptr: NonZeroUsize,
  36     marker: PhantomData<(Ty<'tcx>, ty::Region<'tcx>, ty::Const<'tcx>)>,
  37 }
  38
  39 const TAG_MASK: usize = 0b11;
  40 const TYPE_TAG: usize = 0b00;
  41 const REGION_TAG: usize = 0b01;
  42 const CONST_TAG: usize = 0b10;
  43
  44 #[derive(Debug, TyEncodable, TyDecodable, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)]
  45 pub enum GenericArgKind<'tcx> {
  46     Lifetime(ty::Region<'tcx>),
  47     Type(Ty<'tcx>),
  48     Const(ty::Const<'tcx>),
  49 }
  50
  51 /// This function goes from `&'a [Ty<'tcx>]` to `&'a [GenericArg<'tcx>]`
  52 ///
  53 /// This is sound as, for types, `GenericArg` is just
  54 /// `NonZeroUsize::new_unchecked(ty as *const _ as usize)` as
  55 /// long as we use `0` for the `TYPE_TAG`.
  56 pub fn ty_slice_as_generic_args<'a, 'tcx>(ts: &'a [Ty<'tcx>]) -> &'a [GenericArg<'tcx>] {
  57     assert_eq!(TYPE_TAG, 0);
  58     // SAFETY: the whole slice is valid and immutable.
  59     // `Ty` and `GenericArg` is explained above.
  60     unsafe { slice::from_raw_parts(ts.as_ptr().cast(), ts.len()) }
  61 }
  62
  63 impl<'tcx> List<Ty<'tcx>> {
  64     /// Allows to freely switch between `List<Ty<'tcx>>` and `List<GenericArg<'tcx>>`.
  65     ///
  66     /// As lists are interned, `List<Ty<'tcx>>` and `List<GenericArg<'tcx>>` have
  67     /// be interned together, see `intern_type_list` for more details.
  68     #[inline]
  69     pub fn as_substs(&'tcx self) -> SubstsRef<'tcx> {
  70         assert_eq!(TYPE_TAG, 0);
  71         // SAFETY: `List<T>` is `#[repr(C)]`. `Ty` and `GenericArg` is explained above.
  72         unsafe { &*(self as *const List<Ty<'tcx>> as *const List<GenericArg<'tcx>>) }
  73     }
  74 }
  75
  76 impl<'tcx> GenericArgKind<'tcx> {
  77     #[inline]
  78     fn pack(self) -> GenericArg<'tcx> {
  79         let (tag, ptr) = match self {
  80             GenericArgKind::Lifetime(lt) => {
  81                 // Ensure we can use the tag bits.
  82                 assert_eq!(mem::align_of_val(&*lt.0.0) & TAG_MASK, 0);
  83                 (REGION_TAG, lt.0.0 as *const ty::RegionKind<'tcx> as usize)
  84             }
  85             GenericArgKind::Type(ty) => {
  86                 // Ensure we can use the tag bits.
  87                 assert_eq!(mem::align_of_val(&*ty.0.0) & TAG_MASK, 0);
  88                 (TYPE_TAG, ty.0.0 as *const WithStableHash<ty::TyS<'tcx>> as usize)
  89             }
  90             GenericArgKind::Const(ct) => {
  91                 // Ensure we can use the tag bits.
  92                 assert_eq!(mem::align_of_val(&*ct.0.0) & TAG_MASK, 0);
  93                 (CONST_TAG, ct.0.0 as *const ty::ConstS<'tcx> as usize)
  94             }
  95         };
  96
  97         GenericArg { ptr: unsafe { NonZeroUsize::new_unchecked(ptr | tag) }, marker: PhantomData }
  98     }
  99 }
 100
 101 impl<'tcx> fmt::Debug for GenericArg<'tcx> {
 102     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
 103         match self.unpack() {
 104             GenericArgKind::Lifetime(lt) => lt.fmt(f),
 105             GenericArgKind::Type(ty) => ty.fmt(f),
 106             GenericArgKind::Const(ct) => ct.fmt(f),
 107         }
 108     }
 109 }
 110
 111 impl<'tcx> Ord for GenericArg<'tcx> {
 112     fn cmp(&self, other: &GenericArg<'tcx>) -> Ordering {
 113         self.unpack().cmp(&other.unpack())
 114     }
 115 }
 116
 117 impl<'tcx> PartialOrd for GenericArg<'tcx> {
 118     fn partial_cmp(&self, other: &GenericArg<'tcx>) -> Option<Ordering> {
 119         Some(self.cmp(&other))
 120     }
 121 }
 122
 123 impl<'tcx> From<ty::Region<'tcx>> for GenericArg<'tcx> {
 124     #[inline]
 125     fn from(r: ty::Region<'tcx>) -> GenericArg<'tcx> {
 126         GenericArgKind::Lifetime(r).pack()
 127     }
 128 }
 129
 130 impl<'tcx> From<Ty<'tcx>> for GenericArg<'tcx> {
 131     #[inline]
 132     fn from(ty: Ty<'tcx>) -> GenericArg<'tcx> {
 133         GenericArgKind::Type(ty).pack()
 134     }
 135 }
 136
 137 impl<'tcx> From<ty::Const<'tcx>> for GenericArg<'tcx> {
 138     #[inline]
 139     fn from(c: ty::Const<'tcx>) -> GenericArg<'tcx> {
 140         GenericArgKind::Const(c).pack()
 141     }
 142 }
 143
 144 impl<'tcx> GenericArg<'tcx> {
 145     #[inline]
 146     pub fn unpack(self) -> GenericArgKind<'tcx> {
 147         let ptr = self.ptr.get();
 148         // SAFETY: use of `Interned::new_unchecked` here is ok because these
 149         // pointers were originally created from `Interned` types in `pack()`,
 150         // and this is just going in the other direction.
 151         unsafe {
 152             match ptr & TAG_MASK {
 153                 REGION_TAG => GenericArgKind::Lifetime(ty::Region(Interned::new_unchecked(
 154                     &*((ptr & !TAG_MASK) as *const ty::RegionKind<'tcx>),
 155                 ))),
 156                 TYPE_TAG => GenericArgKind::Type(Ty(Interned::new_unchecked(
 157                     &*((ptr & !TAG_MASK) as *const WithStableHash<ty::TyS<'tcx>>),
 158                 ))),
 159                 CONST_TAG => GenericArgKind::Const(ty::Const(Interned::new_unchecked(
 160                     &*((ptr & !TAG_MASK) as *const ty::ConstS<'tcx>),
 161                 ))),
 162                 _ => intrinsics::unreachable(),
 163             }
 164         }
 165     }
 166
 167     /// Unpack the `GenericArg` as a region when it is known certainly to be a region.
 168     pub fn expect_region(self) -> ty::Region<'tcx> {
 169         match self.unpack() {
 170             GenericArgKind::Lifetime(lt) => lt,
 171             _ => bug!("expected a region, but found another kind"),
 172         }
 173     }
 174
 175     /// Unpack the `GenericArg` as a type when it is known certainly to be a type.
 176     /// This is true in cases where `Substs` is used in places where the kinds are known
 177     /// to be limited (e.g. in tuples, where the only parameters are type parameters).
 178     pub fn expect_ty(self) -> Ty<'tcx> {
 179         match self.unpack() {
 180             GenericArgKind::Type(ty) => ty,
 181             _ => bug!("expected a type, but found another kind"),
 182         }
 183     }
 184
 185     /// Unpack the `GenericArg` as a const when it is known certainly to be a const.
 186     pub fn expect_const(self) -> ty::Const<'tcx> {
 187         match self.unpack() {
 188             GenericArgKind::Const(c) => c,
 189             _ => bug!("expected a const, but found another kind"),
 190         }
 191     }
 192 }
 193
 194 impl<'a, 'tcx> Lift<'tcx> for GenericArg<'a> {
 195     type Lifted = GenericArg<'tcx>;
 196
 197     fn lift_to_tcx(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<Self::Lifted> {
 198         match self.unpack() {
 199             GenericArgKind::Lifetime(lt) => tcx.lift(lt).map(|lt| lt.into()),
 200             GenericArgKind::Type(ty) => tcx.lift(ty).map(|ty| ty.into()),
 201             GenericArgKind::Const(ct) => tcx.lift(ct).map(|ct| ct.into()),
 202         }
 203     }
 204 }
 205
 206 impl<'tcx> TypeFoldable<'tcx> for GenericArg<'tcx> {
 207     fn try_fold_with<F: FallibleTypeFolder<'tcx>>(self, folder: &mut F) -> Result<Self, F::Error> {
 208         match self.unpack() {
 209             GenericArgKind::Lifetime(lt) => lt.try_fold_with(folder).map(Into::into),
 210             GenericArgKind::Type(ty) => ty.try_fold_with(folder).map(Into::into),
 211             GenericArgKind::Const(ct) => ct.try_fold_with(folder).map(Into::into),
 212         }
 213     }
 214 }
 215
 216 impl<'tcx> TypeVisitable<'tcx> for GenericArg<'tcx> {
 217     fn visit_with<V: TypeVisitor<'tcx>>(&self, visitor: &mut V) -> ControlFlow<V::BreakTy> {
 218         match self.unpack() {
 219             GenericArgKind::Lifetime(lt) => lt.visit_with(visitor),
 220             GenericArgKind::Type(ty) => ty.visit_with(visitor),
 221             GenericArgKind::Const(ct) => ct.visit_with(visitor),
 222         }
 223     }
 224 }
 225
 226 impl<'tcx, E: TyEncoder<I = TyCtxt<'tcx>>> Encodable<E> for GenericArg<'tcx> {
 227     fn encode(&self, e: &mut E) {
 228         self.unpack().encode(e)
 229     }
 230 }
 231
 232 impl<'tcx, D: TyDecoder<I = TyCtxt<'tcx>>> Decodable<D> for GenericArg<'tcx> {
 233     fn decode(d: &mut D) -> GenericArg<'tcx> {
 234         GenericArgKind::decode(d).pack()
 235     }
 236 }
 237
 238 /// A substitution mapping generic parameters to new values.
 239 pub type InternalSubsts<'tcx> = List<GenericArg<'tcx>>;
 240
 241 pub type SubstsRef<'tcx> = &'tcx InternalSubsts<'tcx>;
 242
 243 impl<'tcx> InternalSubsts<'tcx> {
 244     /// Checks whether all elements of this list are types, if so, transmute.
 245     pub fn try_as_type_list(&'tcx self) -> Option<&'tcx List<Ty<'tcx>>> {
 246         if self.iter().all(|arg| matches!(arg.unpack(), GenericArgKind::Type(_))) {
 247             assert_eq!(TYPE_TAG, 0);
 248             // SAFETY: All elements are types, see `List<Ty<'tcx>>::as_substs`.
 249             Some(unsafe { &*(self as *const List<GenericArg<'tcx>> as *const List<Ty<'tcx>>) })
 250         } else {
 251             None
 252         }
 253     }
 254
 255     /// Interpret these substitutions as the substitutions of a closure type.
 256     /// Closure substitutions have a particular structure controlled by the
 257     /// compiler that encodes information like the signature and closure kind;
 258     /// see `ty::ClosureSubsts` struct for more comments.
 259     pub fn as_closure(&'tcx self) -> ClosureSubsts<'tcx> {
 260         ClosureSubsts { substs: self }
 261     }
 262
 263     /// Interpret these substitutions as the substitutions of a generator type.
 264     /// Generator substitutions have a particular structure controlled by the
 265     /// compiler that encodes information like the signature and generator kind;
 266     /// see `ty::GeneratorSubsts` struct for more comments.
 267     pub fn as_generator(&'tcx self) -> GeneratorSubsts<'tcx> {
 268         GeneratorSubsts { substs: self }
 269     }
 270
 271     /// Interpret these substitutions as the substitutions of an inline const.
 272     /// Inline const substitutions have a particular structure controlled by the
 273     /// compiler that encodes information like the inferred type;
 274     /// see `ty::InlineConstSubsts` struct for more comments.
 275     pub fn as_inline_const(&'tcx self) -> InlineConstSubsts<'tcx> {
 276         InlineConstSubsts { substs: self }
 277     }
 278
 279     /// Creates an `InternalSubsts` that maps each generic parameter to itself.
 280     pub fn identity_for_item(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId) -> SubstsRef<'tcx> {
 281         Self::for_item(tcx, def_id, |param, _| tcx.mk_param_from_def(param))
 282     }
 283
 284     /// Creates an `InternalSubsts` for generic parameter definitions,
 285     /// by calling closures to obtain each kind.
 286     /// The closures get to observe the `InternalSubsts` as they're
 287     /// being built, which can be used to correctly
 288     /// substitute defaults of generic parameters.
 289     pub fn for_item<F>(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId, mut mk_kind: F) -> SubstsRef<'tcx>
 290     where
 291         F: FnMut(&ty::GenericParamDef, &[GenericArg<'tcx>]) -> GenericArg<'tcx>,
 292     {
 293         let defs = tcx.generics_of(def_id);
 294         let count = defs.count();
 295         let mut substs = SmallVec::with_capacity(count);
 296         Self::fill_item(&mut substs, tcx, defs, &mut mk_kind);
 297         tcx.intern_substs(&substs)
 298     }
 299
 300     pub fn extend_to<F>(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId, mut mk_kind: F) -> SubstsRef<'tcx>
 301     where
 302         F: FnMut(&ty::GenericParamDef, &[GenericArg<'tcx>]) -> GenericArg<'tcx>,
 303     {
 304         Self::for_item(tcx, def_id, |param, substs| {
 305             self.get(param.index as usize).cloned().unwrap_or_else(|| mk_kind(param, substs))
 306         })
 307     }
 308
 309     pub fn fill_item<F>(
 310         substs: &mut SmallVec<[GenericArg<'tcx>; 8]>,
 311         tcx: TyCtxt<'tcx>,
 312         defs: &ty::Generics,
 313         mk_kind: &mut F,
 314     ) where
 315         F: FnMut(&ty::GenericParamDef, &[GenericArg<'tcx>]) -> GenericArg<'tcx>,
 316     {
 317         if let Some(def_id) = defs.parent {
 318             let parent_defs = tcx.generics_of(def_id);
 319             Self::fill_item(substs, tcx, parent_defs, mk_kind);
 320         }
 321         Self::fill_single(substs, defs, mk_kind)
 322     }
 323
 324     pub fn fill_single<F>(
 325         substs: &mut SmallVec<[GenericArg<'tcx>; 8]>,
 326         defs: &ty::Generics,
 327         mk_kind: &mut F,
 328     ) where
 329         F: FnMut(&ty::GenericParamDef, &[GenericArg<'tcx>]) -> GenericArg<'tcx>,
 330     {
 331         substs.reserve(defs.params.len());
 332         for param in &defs.params {
 333             let kind = mk_kind(param, substs);
 334             assert_eq!(param.index as usize, substs.len());
 335             substs.push(kind);
 336         }
 337     }
 338
 339     #[inline]
 340     pub fn types(&'tcx self) -> impl DoubleEndedIterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
 341         self.iter()
 342             .filter_map(|k| if let GenericArgKind::Type(ty) = k.unpack() { Some(ty) } else { None })
 343     }
 344
 345     #[inline]
 346     pub fn regions(&'tcx self) -> impl DoubleEndedIterator<Item = ty::Region<'tcx>> + 'tcx {
 347         self.iter().filter_map(|k| {
 348             if let GenericArgKind::Lifetime(lt) = k.unpack() { Some(lt) } else { None }
 349         })
 350     }
 351
 352     #[inline]
 353     pub fn consts(&'tcx self) -> impl DoubleEndedIterator<Item = ty::Const<'tcx>> + 'tcx {
 354         self.iter().filter_map(|k| {
 355             if let GenericArgKind::Const(ct) = k.unpack() { Some(ct) } else { None }
 356         })
 357     }
 358
 359     #[inline]
 360     pub fn non_erasable_generics(
 361         &'tcx self,
 362     ) -> impl DoubleEndedIterator<Item = GenericArgKind<'tcx>> + 'tcx {
 363         self.iter().filter_map(|k| match k.unpack() {
 364             GenericArgKind::Lifetime(_) => None,
 365             generic => Some(generic),
 366         })
 367     }
 368
 369     #[inline]
 370     pub fn type_at(&self, i: usize) -> Ty<'tcx> {
 371         if let GenericArgKind::Type(ty) = self[i].unpack() {
 372             ty
 373         } else {
 374             bug!("expected type for param #{} in {:?}", i, self);
 375         }
 376     }
 377
 378     #[inline]
 379     pub fn region_at(&self, i: usize) -> ty::Region<'tcx> {
 380         if let GenericArgKind::Lifetime(lt) = self[i].unpack() {
 381             lt
 382         } else {
 383             bug!("expected region for param #{} in {:?}", i, self);
 384         }
 385     }
 386
 387     #[inline]
 388     pub fn const_at(&self, i: usize) -> ty::Const<'tcx> {
 389         if let GenericArgKind::Const(ct) = self[i].unpack() {
 390             ct
 391         } else {
 392             bug!("expected const for param #{} in {:?}", i, self);
 393         }
 394     }
 395
 396     #[inline]
 397     pub fn type_for_def(&self, def: &ty::GenericParamDef) -> GenericArg<'tcx> {
 398         self.type_at(def.index as usize).into()
 399     }
 400
 401     /// Transform from substitutions for a child of `source_ancestor`
 402     /// (e.g., a trait or impl) to substitutions for the same child
 403     /// in a different item, with `target_substs` as the base for
 404     /// the target impl/trait, with the source child-specific
 405     /// parameters (e.g., method parameters) on top of that base.
 406     ///
 407     /// For example given:
 408     ///
 409     /// ```no_run
 410     /// trait X<S> { fn f<T>(); }
 411     /// impl<U> X<U> for U { fn f<V>() {} }
 412     /// ```
 413     ///
 414     /// * If `self` is `[Self, S, T]`: the identity substs of `f` in the trait.
 415     /// * If `source_ancestor` is the def_id of the trait.
 416     /// * If `target_substs` is `[U]`, the substs for the impl.
 417     /// * Then we will return `[U, T]`, the subst for `f` in the impl that
 418     ///   are needed for it to match the trait.
 419     pub fn rebase_onto(
 420         &self,
 421         tcx: TyCtxt<'tcx>,
 422         source_ancestor: DefId,
 423         target_substs: SubstsRef<'tcx>,
 424     ) -> SubstsRef<'tcx> {
 425         let defs = tcx.generics_of(source_ancestor);
 426         tcx.mk_substs(target_substs.iter().chain(self.iter().skip(defs.params.len())))
 427     }
 428
 429     pub fn truncate_to(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, generics: &ty::Generics) -> SubstsRef<'tcx> {
 430         tcx.mk_substs(self.iter().take(generics.count()))
 431     }
 432 }
 433
 434 impl<'tcx> TypeFoldable<'tcx> for SubstsRef<'tcx> {
 435     fn try_fold_with<F: FallibleTypeFolder<'tcx>>(self, folder: &mut F) -> Result<Self, F::Error> {
 436         // This code is hot enough that it's worth specializing for the most
 437         // common length lists, to avoid the overhead of `SmallVec` creation.
 438         // The match arms are in order of frequency. The 1, 2, and 0 cases are
 439         // typically hit in 90--99.99% of cases. When folding doesn't change
 440         // the substs, it's faster to reuse the existing substs rather than
 441         // calling `intern_substs`.
 442         match self.len() {
 443             1 => {
 444                 let param0 = self[0].try_fold_with(folder)?;
 445                 if param0 == self[0] { Ok(self) } else { Ok(folder.tcx().intern_substs(&[param0])) }
 446             }
 447             2 => {
 448                 let param0 = self[0].try_fold_with(folder)?;
 449                 let param1 = self[1].try_fold_with(folder)?;
 450                 if param0 == self[0] && param1 == self[1] {
 451                     Ok(self)
 452                 } else {
 453                     Ok(folder.tcx().intern_substs(&[param0, param1]))
 454                 }
 455             }
 456             0 => Ok(self),
 457             _ => ty::util::fold_list(self, folder, |tcx, v| tcx.intern_substs(v)),
 458         }
 459     }
 460 }
 461
 462 impl<'tcx> TypeFoldable<'tcx> for &'tcx ty::List<Ty<'tcx>> {
 463     fn try_fold_with<F: FallibleTypeFolder<'tcx>>(self, folder: &mut F) -> Result<Self, F::Error> {
 464         // This code is fairly hot, though not as hot as `SubstsRef`.
 465         //
 466         // When compiling stage 2, I get the following results:
 467         //
 468         // len |   total   |   %
 469         // --- | --------- | -----
 470         //  2  |  15083590 |  48.1
 471         //  3  |   7540067 |  24.0
 472         //  1  |   5300377 |  16.9
 473         //  4  |   1351897 |   4.3
 474         //  0  |   1256849 |   4.0
 475         //
 476         // I've tried it with some private repositories and got
 477         // close to the same result, with 4 and 0 swapping places
 478         // sometimes.
 479         match self.len() {
 480             2 => {
 481                 let param0 = self[0].try_fold_with(folder)?;
 482                 let param1 = self[1].try_fold_with(folder)?;
 483                 if param0 == self[0] && param1 == self[1] {
 484                     Ok(self)
 485                 } else {
 486                     Ok(folder.tcx().intern_type_list(&[param0, param1]))
 487                 }
 488             }
 489             _ => ty::util::fold_list(self, folder, |tcx, v| tcx.intern_type_list(v)),
 490         }
 491     }
 492 }
 493
 494 impl<'tcx, T: TypeVisitable<'tcx>> TypeVisitable<'tcx> for &'tcx ty::List<T> {
 495     fn visit_with<V: TypeVisitor<'tcx>>(&self, visitor: &mut V) -> ControlFlow<V::BreakTy> {
 496         self.iter().try_for_each(|t| t.visit_with(visitor))
 497     }
 498 }
 499
 500 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug)]
 501 #[derive(Encodable, Decodable, HashStable)]
 502 pub struct EarlyBinder<T>(pub T);
 503
 504 /// For early binders, you should first call `subst` before using any visitors.
 505 impl<'tcx, T> !TypeFoldable<'tcx> for ty::EarlyBinder<T> {}
 506 impl<'tcx, T> !TypeVisitable<'tcx> for ty::EarlyBinder<T> {}
 507
 508 impl<T> EarlyBinder<T> {
 509     pub fn as_ref(&self) -> EarlyBinder<&T> {
 510         EarlyBinder(&self.0)
 511     }
 512
 513     pub fn map_bound_ref<F, U>(&self, f: F) -> EarlyBinder<U>
 514     where
 515         F: FnOnce(&T) -> U,
 516     {
 517         self.as_ref().map_bound(f)
 518     }
 519
 520     pub fn map_bound<F, U>(self, f: F) -> EarlyBinder<U>
 521     where
 522         F: FnOnce(T) -> U,
 523     {
 524         let value = f(self.0);
 525         EarlyBinder(value)
 526     }
 527
 528     pub fn try_map_bound<F, U, E>(self, f: F) -> Result<EarlyBinder<U>, E>
 529     where
 530         F: FnOnce(T) -> Result<U, E>,
 531     {
 532         let value = f(self.0)?;
 533         Ok(EarlyBinder(value))
 534     }
 535
 536     pub fn rebind<U>(&self, value: U) -> EarlyBinder<U> {
 537         EarlyBinder(value)
 538     }
 539 }
 540
 541 impl<T> EarlyBinder<Option<T>> {
 542     pub fn transpose(self) -> Option<EarlyBinder<T>> {
 543         self.0.map(|v| EarlyBinder(v))
 544     }
 545 }
 546
 547 impl<T, U> EarlyBinder<(T, U)> {
 548     pub fn transpose_tuple2(self) -> (EarlyBinder<T>, EarlyBinder<U>) {
 549         (EarlyBinder(self.0.0), EarlyBinder(self.0.1))
 550     }
 551 }
 552
 553 pub struct EarlyBinderIter<T> {
 554     t: T,
 555 }
 556
 557 impl<T: IntoIterator> EarlyBinder<T> {
 558     pub fn transpose_iter(self) -> EarlyBinderIter<T::IntoIter> {
 559         EarlyBinderIter { t: self.0.into_iter() }
 560     }
 561 }
 562
 563 impl<T: Iterator> Iterator for EarlyBinderIter<T> {
 564     type Item = EarlyBinder<T::Item>;
 565
 566     fn next(&mut self) -> Option<Self::Item> {
 567         self.t.next().map(|i| EarlyBinder(i))
 568     }
 569 }
 570
 571 impl<'tcx, T: TypeFoldable<'tcx>> ty::EarlyBinder<T> {
 572     pub fn subst(self, tcx: TyCtxt<'tcx>, substs: &[GenericArg<'tcx>]) -> T {
 573         let mut folder = SubstFolder { tcx, substs, binders_passed: 0 };
 574         self.0.fold_with(&mut folder)
 575     }
 576 }
 577
 578 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 579 // The actual substitution engine itself is a type folder.
 580
 581 struct SubstFolder<'a, 'tcx> {
 582     tcx: TyCtxt<'tcx>,
 583     substs: &'a [GenericArg<'tcx>],
 584
 585     /// Number of region binders we have passed through while doing the substitution
 586     binders_passed: u32,
 587 }
 588
 589 impl<'a, 'tcx> TypeFolder<'tcx> for SubstFolder<'a, 'tcx> {
 590     #[inline]
 591     fn tcx<'b>(&'b self) -> TyCtxt<'tcx> {
 592         self.tcx
 593     }
 594
 595     fn fold_binder<T: TypeFoldable<'tcx>>(
 596         &mut self,
 597         t: ty::Binder<'tcx, T>,
 598     ) -> ty::Binder<'tcx, T> {
 599         self.binders_passed += 1;
 600         let t = t.super_fold_with(self);
 601         self.binders_passed -= 1;
 602         t
 603     }
 604
 605     fn fold_region(&mut self, r: ty::Region<'tcx>) -> ty::Region<'tcx> {
 606         #[cold]
 607         #[inline(never)]
 608         fn region_param_out_of_range(data: ty::EarlyBoundRegion) -> ! {
 609             bug!(
 610                 "Region parameter out of range when substituting in region {} (index={})",
 611                 data.name,
 612                 data.index
 613             )
 614         }
 615
 616         // Note: This routine only handles regions that are bound on
 617         // type declarations and other outer declarations, not those
 618         // bound in *fn types*. Region substitution of the bound
 619         // regions that appear in a function signature is done using
 620         // the specialized routine `ty::replace_late_regions()`.
 621         match *r {
 622             ty::ReEarlyBound(data) => {
 623                 let rk = self.substs.get(data.index as usize).map(|k| k.unpack());
 624                 match rk {
 625                     Some(GenericArgKind::Lifetime(lt)) => self.shift_region_through_binders(lt),
 626                     _ => region_param_out_of_range(data),
 627                 }
 628             }
 629             _ => r,
 630         }
 631     }
 632
 633     fn fold_ty(&mut self, t: Ty<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
 634         if !t.needs_subst() {
 635             return t;
 636         }
 637
 638         match *t.kind() {
 639             ty::Param(p) => self.ty_for_param(p, t),
 640             _ => t.super_fold_with(self),
 641         }
 642     }
 643
 644     fn fold_const(&mut self, c: ty::Const<'tcx>) -> ty::Const<'tcx> {
 645         if let ty::ConstKind::Param(p) = c.kind() {
 646             self.const_for_param(p, c)
 647         } else {
 648             c.super_fold_with(self)
 649         }
 650     }
 651
 652     #[inline]
 653     fn fold_mir_const(&mut self, c: mir::ConstantKind<'tcx>) -> mir::ConstantKind<'tcx> {
 654         c.super_fold_with(self)
 655     }
 656 }
 657
 658 impl<'a, 'tcx> SubstFolder<'a, 'tcx> {
 659     fn ty_for_param(&self, p: ty::ParamTy, source_ty: Ty<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
 660         // Look up the type in the substitutions. It really should be in there.
 661         let opt_ty = self.substs.get(p.index as usize).map(|k| k.unpack());
 662         let ty = match opt_ty {
 663             Some(GenericArgKind::Type(ty)) => ty,
 664             Some(kind) => self.type_param_expected(p, source_ty, kind),
 665             None => self.type_param_out_of_range(p, source_ty),
 666         };
 667
 668         self.shift_vars_through_binders(ty)
 669     }
 670
 671     #[cold]
 672     #[inline(never)]
 673     fn type_param_expected(&self, p: ty::ParamTy, ty: Ty<'tcx>, kind: GenericArgKind<'tcx>) -> ! {
 674         bug!(
 675             "expected type for `{:?}` ({:?}/{}) but found {:?} when substituting, substs={:?}",
 676             p,
 677             ty,
 678             p.index,
 679             kind,
 680             self.substs,
 681         )
 682     }
 683
 684     #[cold]
 685     #[inline(never)]
 686     fn type_param_out_of_range(&self, p: ty::ParamTy, ty: Ty<'tcx>) -> ! {
 687         bug!(
 688             "type parameter `{:?}` ({:?}/{}) out of range when substituting, substs={:?}",
 689             p,
 690             ty,
 691             p.index,
 692             self.substs,
 693         )
 694     }
 695
 696     fn const_for_param(&self, p: ParamConst, source_ct: ty::Const<'tcx>) -> ty::Const<'tcx> {
 697         // Look up the const in the substitutions. It really should be in there.
 698         let opt_ct = self.substs.get(p.index as usize).map(|k| k.unpack());
 699         let ct = match opt_ct {
 700             Some(GenericArgKind::Const(ct)) => ct,
 701             Some(kind) => self.const_param_expected(p, source_ct, kind),
 702             None => self.const_param_out_of_range(p, source_ct),
 703         };
 704
 705         self.shift_vars_through_binders(ct)
 706     }
 707
 708     #[cold]
 709     #[inline(never)]
 710     fn const_param_expected(
 711         &self,
 712         p: ty::ParamConst,
 713         ct: ty::Const<'tcx>,
 714         kind: GenericArgKind<'tcx>,
 715     ) -> ! {
 716         bug!(
 717             "expected const for `{:?}` ({:?}/{}) but found {:?} when substituting substs={:?}",
 718             p,
 719             ct,
 720             p.index,
 721             kind,
 722             self.substs,
 723         )
 724     }
 725
 726     #[cold]
 727     #[inline(never)]
 728     fn const_param_out_of_range(&self, p: ty::ParamConst, ct: ty::Const<'tcx>) -> ! {
 729         bug!(
 730             "const parameter `{:?}` ({:?}/{}) out of range when substituting substs={:?}",
 731             p,
 732             ct,
 733             p.index,
 734             self.substs,
 735         )
 736     }
 737
 738     /// It is sometimes necessary to adjust the De Bruijn indices during substitution. This occurs
 739     /// when we are substituting a type with escaping bound vars into a context where we have
 740     /// passed through binders. That's quite a mouthful. Let's see an example:
 741     ///
 742     /// ```
 743     /// type Func<A> = fn(A);
 744     /// type MetaFunc = for<'a> fn(Func<&'a i32>);
 745     /// ```
 746     ///
 747     /// The type `MetaFunc`, when fully expanded, will be
 748     /// ```ignore (illustrative)
 749     /// for<'a> fn(fn(&'a i32))
 750     /// //      ^~ ^~ ^~~
 751     /// //      |  |  |
 752     /// //      |  |  DebruijnIndex of 2
 753     /// //      Binders
 754     /// ```
 755     /// Here the `'a` lifetime is bound in the outer function, but appears as an argument of the
 756     /// inner one. Therefore, that appearance will have a DebruijnIndex of 2, because we must skip
 757     /// over the inner binder (remember that we count De Bruijn indices from 1). However, in the
 758     /// definition of `MetaFunc`, the binder is not visible, so the type `&'a i32` will have a
 759     /// De Bruijn index of 1. It's only during the substitution that we can see we must increase the
 760     /// depth by 1 to account for the binder that we passed through.
 761     ///
 762     /// As a second example, consider this twist:
 763     ///
 764     /// ```
 765     /// type FuncTuple<A> = (A,fn(A));
 766     /// type MetaFuncTuple = for<'a> fn(FuncTuple<&'a i32>);
 767     /// ```
 768     ///
 769     /// Here the final type will be:
 770     /// ```ignore (illustrative)
 771     /// for<'a> fn((&'a i32, fn(&'a i32)))
 772     /// //          ^~~         ^~~
 773     /// //          |           |
 774     /// //   DebruijnIndex of 1 |
 775     /// //               DebruijnIndex of 2
 776     /// ```
 777     /// As indicated in the diagram, here the same type `&'a i32` is substituted once, but in the
 778     /// first case we do not increase the De Bruijn index and in the second case we do. The reason
 779     /// is that only in the second case have we passed through a fn binder.
 780     fn shift_vars_through_binders<T: TypeFoldable<'tcx>>(&self, val: T) -> T {
 781         debug!(
 782             "shift_vars(val={:?}, binders_passed={:?}, has_escaping_bound_vars={:?})",
 783             val,
 784             self.binders_passed,
 785             val.has_escaping_bound_vars()
 786         );
 787
 788         if self.binders_passed == 0 || !val.has_escaping_bound_vars() {
 789             return val;
 790         }
 791
 792         let result = ty::fold::shift_vars(TypeFolder::tcx(self), val, self.binders_passed);
 793         debug!("shift_vars: shifted result = {:?}", result);
 794
 795         result
 796     }
 797
 798     fn shift_region_through_binders(&self, region: ty::Region<'tcx>) -> ty::Region<'tcx> {
 799         if self.binders_passed == 0 || !region.has_escaping_bound_vars() {
 800             return region;
 801         }
 802         ty::fold::shift_region(self.tcx, region, self.binders_passed)
 803     }
 804 }
 805
 806 /// Stores the user-given substs to reach some fully qualified path
 807 /// (e.g., `<T>::Item` or `<T as Trait>::Item`).
 808 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
 809 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
 810 pub struct UserSubsts<'tcx> {
 811     /// The substitutions for the item as given by the user.
 812     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
 813
 814     /// The self type, in the case of a `<T>::Item` path (when applied
 815     /// to an inherent impl). See `UserSelfTy` below.
 816     pub user_self_ty: Option<UserSelfTy<'tcx>>,
 817 }
 818
 819 /// Specifies the user-given self type. In the case of a path that
 820 /// refers to a member in an inherent impl, this self type is
 821 /// sometimes needed to constrain the type parameters on the impl. For
 822 /// example, in this code:
 823 ///
 824 /// ```ignore (illustrative)
 825 /// struct Foo<T> { }
 826 /// impl<A> Foo<A> { fn method() { } }
 827 /// ```
 828 ///
 829 /// when you then have a path like `<Foo<&'static u32>>::method`,
 830 /// this struct would carry the `DefId` of the impl along with the
 831 /// self type `Foo<u32>`. Then we can instantiate the parameters of
 832 /// the impl (with the substs from `UserSubsts`) and apply those to
 833 /// the self type, giving `Foo<?A>`. Finally, we unify that with
 834 /// the self type here, which contains `?A` to be `&'static u32`
 835 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
 836 #[derive(HashStable, TypeFoldable, TypeVisitable, Lift)]
 837 pub struct UserSelfTy<'tcx> {
 838     pub impl_def_id: DefId,
 839     pub self_ty: Ty<'tcx>,
 840 }