]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_mir/src/monomorphize/collector.rs
Rollup merge of #85274 - luqmana:linker-is-gnu-gc-sections, r=petrochenkov
[rust.git] / compiler / rustc_mir / src / monomorphize / collector.rs
1 //! Mono Item Collection
2 //! ====================
3 //!
4 //! This module is responsible for discovering all items that will contribute
5 //! to code generation of the crate. The important part here is that it not only
6 //! needs to find syntax-level items (functions, structs, etc) but also all
7 //! their monomorphized instantiations. Every non-generic, non-const function
8 //! maps to one LLVM artifact. Every generic function can produce
9 //! from zero to N artifacts, depending on the sets of type arguments it
10 //! is instantiated with.
11 //! This also applies to generic items from other crates: A generic definition
12 //! in crate X might produce monomorphizations that are compiled into crate Y.
13 //! We also have to collect these here.
14 //!
15 //! The following kinds of "mono items" are handled here:
16 //!
17 //! - Functions
18 //! - Methods
19 //! - Closures
20 //! - Statics
21 //! - Drop glue
22 //!
23 //! The following things also result in LLVM artifacts, but are not collected
24 //! here, since we instantiate them locally on demand when needed in a given
25 //! codegen unit:
26 //!
27 //! - Constants
28 //! - Vtables
29 //! - Object Shims
30 //!
31 //!
32 //! General Algorithm
33 //! -----------------
34 //! Let's define some terms first:
35 //!
36 //! - A "mono item" is something that results in a function or global in
37 //!   the LLVM IR of a codegen unit. Mono items do not stand on their
38 //!   own, they can reference other mono items. For example, if function
39 //!   `foo()` calls function `bar()` then the mono item for `foo()`
40 //!   references the mono item for function `bar()`. In general, the
41 //!   definition for mono item A referencing a mono item B is that
42 //!   the LLVM artifact produced for A references the LLVM artifact produced
43 //!   for B.
44 //!
45 //! - Mono items and the references between them form a directed graph,
46 //!   where the mono items are the nodes and references form the edges.
47 //!   Let's call this graph the "mono item graph".
48 //!
49 //! - The mono item graph for a program contains all mono items
50 //!   that are needed in order to produce the complete LLVM IR of the program.
51 //!
52 //! The purpose of the algorithm implemented in this module is to build the
53 //! mono item graph for the current crate. It runs in two phases:
54 //!
55 //! 1. Discover the roots of the graph by traversing the HIR of the crate.
56 //! 2. Starting from the roots, find neighboring nodes by inspecting the MIR
57 //!    representation of the item corresponding to a given node, until no more
58 //!    new nodes are found.
59 //!
60 //! ### Discovering roots
61 //!
62 //! The roots of the mono item graph correspond to the public non-generic
63 //! syntactic items in the source code. We find them by walking the HIR of the
64 //! crate, and whenever we hit upon a public function, method, or static item,
65 //! we create a mono item consisting of the items DefId and, since we only
66 //! consider non-generic items, an empty type-substitution set. (In eager
67 //! collection mode, during incremental compilation, all non-generic functions
68 //! are considered as roots, as well as when the `-Clink-dead-code` option is
69 //! specified. Functions marked `#[no_mangle]` and functions called by inlinable
70 //! functions also always act as roots.)
71 //!
72 //! ### Finding neighbor nodes
73 //! Given a mono item node, we can discover neighbors by inspecting its
74 //! MIR. We walk the MIR and any time we hit upon something that signifies a
75 //! reference to another mono item, we have found a neighbor. Since the
76 //! mono item we are currently at is always monomorphic, we also know the
77 //! concrete type arguments of its neighbors, and so all neighbors again will be
78 //! monomorphic. The specific forms a reference to a neighboring node can take
79 //! in MIR are quite diverse. Here is an overview:
80 //!
81 //! #### Calling Functions/Methods
82 //! The most obvious form of one mono item referencing another is a
83 //! function or method call (represented by a CALL terminator in MIR). But
84 //! calls are not the only thing that might introduce a reference between two
85 //! function mono items, and as we will see below, they are just a
86 //! specialization of the form described next, and consequently will not get any
87 //! special treatment in the algorithm.
88 //!
89 //! #### Taking a reference to a function or method
90 //! A function does not need to actually be called in order to be a neighbor of
91 //! another function. It suffices to just take a reference in order to introduce
92 //! an edge. Consider the following example:
93 //!
94 //! ```rust
95 //! fn print_val<T: Display>(x: T) {
96 //!     println!("{}", x);
97 //! }
98 //!
99 //! fn call_fn(f: &Fn(i32), x: i32) {
100 //!     f(x);
101 //! }
102 //!
103 //! fn main() {
104 //!     let print_i32 = print_val::<i32>;
105 //!     call_fn(&print_i32, 0);
106 //! }
107 //! ```
108 //! The MIR of none of these functions will contain an explicit call to
109 //! `print_val::<i32>`. Nonetheless, in order to mono this program, we need
110 //! an instance of this function. Thus, whenever we encounter a function or
111 //! method in operand position, we treat it as a neighbor of the current
112 //! mono item. Calls are just a special case of that.
113 //!
114 //! #### Closures
115 //! In a way, closures are a simple case. Since every closure object needs to be
116 //! constructed somewhere, we can reliably discover them by observing
117 //! `RValue::Aggregate` expressions with `AggregateKind::Closure`. This is also
118 //! true for closures inlined from other crates.
119 //!
120 //! #### Drop glue
121 //! Drop glue mono items are introduced by MIR drop-statements. The
122 //! generated mono item will again have drop-glue item neighbors if the
123 //! type to be dropped contains nested values that also need to be dropped. It
124 //! might also have a function item neighbor for the explicit `Drop::drop`
125 //! implementation of its type.
126 //!
127 //! #### Unsizing Casts
128 //! A subtle way of introducing neighbor edges is by casting to a trait object.
129 //! Since the resulting fat-pointer contains a reference to a vtable, we need to
130 //! instantiate all object-save methods of the trait, as we need to store
131 //! pointers to these functions even if they never get called anywhere. This can
132 //! be seen as a special case of taking a function reference.
133 //!
134 //! #### Boxes
135 //! Since `Box` expression have special compiler support, no explicit calls to
136 //! `exchange_malloc()` and `box_free()` may show up in MIR, even if the
137 //! compiler will generate them. We have to observe `Rvalue::Box` expressions
138 //! and Box-typed drop-statements for that purpose.
139 //!
140 //!
141 //! Interaction with Cross-Crate Inlining
142 //! -------------------------------------
143 //! The binary of a crate will not only contain machine code for the items
144 //! defined in the source code of that crate. It will also contain monomorphic
145 //! instantiations of any extern generic functions and of functions marked with
146 //! `#[inline]`.
147 //! The collection algorithm handles this more or less mono. If it is
148 //! about to create a mono item for something with an external `DefId`,
149 //! it will take a look if the MIR for that item is available, and if so just
150 //! proceed normally. If the MIR is not available, it assumes that the item is
151 //! just linked to and no node is created; which is exactly what we want, since
152 //! no machine code should be generated in the current crate for such an item.
153 //!
154 //! Eager and Lazy Collection Mode
155 //! ------------------------------
156 //! Mono item collection can be performed in one of two modes:
157 //!
158 //! - Lazy mode means that items will only be instantiated when actually
159 //!   referenced. The goal is to produce the least amount of machine code
160 //!   possible.
161 //!
162 //! - Eager mode is meant to be used in conjunction with incremental compilation
163 //!   where a stable set of mono items is more important than a minimal
164 //!   one. Thus, eager mode will instantiate drop-glue for every drop-able type
165 //!   in the crate, even if no drop call for that type exists (yet). It will
166 //!   also instantiate default implementations of trait methods, something that
167 //!   otherwise is only done on demand.
168 //!
169 //!
170 //! Open Issues
171 //! -----------
172 //! Some things are not yet fully implemented in the current version of this
173 //! module.
174 //!
175 //! ### Const Fns
176 //! Ideally, no mono item should be generated for const fns unless there
177 //! is a call to them that cannot be evaluated at compile time. At the moment
178 //! this is not implemented however: a mono item will be produced
179 //! regardless of whether it is actually needed or not.
180
181 use crate::monomorphize;
182
183 use rustc_data_structures::fx::{FxHashMap, FxHashSet};
184 use rustc_data_structures::sync::{par_iter, MTLock, MTRef, ParallelIterator};
185 use rustc_errors::{ErrorReported, FatalError};
186 use rustc_hir as hir;
187 use rustc_hir::def_id::{DefId, DefIdMap, LocalDefId};
188 use rustc_hir::itemlikevisit::ItemLikeVisitor;
189 use rustc_hir::lang_items::LangItem;
190 use rustc_index::bit_set::GrowableBitSet;
191 use rustc_middle::mir::interpret::{AllocId, ConstValue};
192 use rustc_middle::mir::interpret::{ErrorHandled, GlobalAlloc, Scalar};
193 use rustc_middle::mir::mono::{InstantiationMode, MonoItem};
194 use rustc_middle::mir::visit::Visitor as MirVisitor;
195 use rustc_middle::mir::{self, Local, Location};
196 use rustc_middle::ty::adjustment::{CustomCoerceUnsized, PointerCast};
197 use rustc_middle::ty::subst::{GenericArgKind, InternalSubsts};
198 use rustc_middle::ty::{self, GenericParamDefKind, Instance, Ty, TyCtxt, TypeFoldable};
199 use rustc_middle::{middle::codegen_fn_attrs::CodegenFnAttrFlags, mir::visit::TyContext};
200 use rustc_session::config::EntryFnType;
201 use rustc_session::lint::builtin::LARGE_ASSIGNMENTS;
202 use rustc_span::source_map::{dummy_spanned, respan, Span, Spanned, DUMMY_SP};
203 use rustc_target::abi::Size;
204 use smallvec::SmallVec;
205 use std::iter;
206 use std::ops::Range;
207 use std::path::PathBuf;
208
209 #[derive(PartialEq)]
210 pub enum MonoItemCollectionMode {
211     Eager,
212     Lazy,
213 }
214
215 /// Maps every mono item to all mono items it references in its
216 /// body.
217 pub struct InliningMap<'tcx> {
218     // Maps a source mono item to the range of mono items
219     // accessed by it.
220     // The range selects elements within the `targets` vecs.
221     index: FxHashMap<MonoItem<'tcx>, Range<usize>>,
222     targets: Vec<MonoItem<'tcx>>,
223
224     // Contains one bit per mono item in the `targets` field. That bit
225     // is true if that mono item needs to be inlined into every CGU.
226     inlines: GrowableBitSet<usize>,
227 }
228
229 impl<'tcx> InliningMap<'tcx> {
230     fn new() -> InliningMap<'tcx> {
231         InliningMap {
232             index: FxHashMap::default(),
233             targets: Vec::new(),
234             inlines: GrowableBitSet::with_capacity(1024),
235         }
236     }
237
238     fn record_accesses(&mut self, source: MonoItem<'tcx>, new_targets: &[(MonoItem<'tcx>, bool)]) {
239         let start_index = self.targets.len();
240         let new_items_count = new_targets.len();
241         let new_items_count_total = new_items_count + self.targets.len();
242
243         self.targets.reserve(new_items_count);
244         self.inlines.ensure(new_items_count_total);
245
246         for (i, (target, inline)) in new_targets.iter().enumerate() {
247             self.targets.push(*target);
248             if *inline {
249                 self.inlines.insert(i + start_index);
250             }
251         }
252
253         let end_index = self.targets.len();
254         assert!(self.index.insert(source, start_index..end_index).is_none());
255     }
256
257     // Internally iterate over all items referenced by `source` which will be
258     // made available for inlining.
259     pub fn with_inlining_candidates<F>(&self, source: MonoItem<'tcx>, mut f: F)
260     where
261         F: FnMut(MonoItem<'tcx>),
262     {
263         if let Some(range) = self.index.get(&source) {
264             for (i, candidate) in self.targets[range.clone()].iter().enumerate() {
265                 if self.inlines.contains(range.start + i) {
266                     f(*candidate);
267                 }
268             }
269         }
270     }
271
272     // Internally iterate over all items and the things each accesses.
273     pub fn iter_accesses<F>(&self, mut f: F)
274     where
275         F: FnMut(MonoItem<'tcx>, &[MonoItem<'tcx>]),
276     {
277         for (&accessor, range) in &self.index {
278             f(accessor, &self.targets[range.clone()])
279         }
280     }
281 }
282
283 pub fn collect_crate_mono_items(
284     tcx: TyCtxt<'_>,
285     mode: MonoItemCollectionMode,
286 ) -> (FxHashSet<MonoItem<'_>>, InliningMap<'_>) {
287     let _prof_timer = tcx.prof.generic_activity("monomorphization_collector");
288
289     let roots =
290         tcx.sess.time("monomorphization_collector_root_collections", || collect_roots(tcx, mode));
291
292     debug!("building mono item graph, beginning at roots");
293
294     let mut visited = MTLock::new(FxHashSet::default());
295     let mut inlining_map = MTLock::new(InliningMap::new());
296
297     {
298         let visited: MTRef<'_, _> = &mut visited;
299         let inlining_map: MTRef<'_, _> = &mut inlining_map;
300
301         tcx.sess.time("monomorphization_collector_graph_walk", || {
302             par_iter(roots).for_each(|root| {
303                 let mut recursion_depths = DefIdMap::default();
304                 collect_items_rec(
305                     tcx,
306                     dummy_spanned(root),
307                     visited,
308                     &mut recursion_depths,
309                     inlining_map,
310                 );
311             });
312         });
313     }
314
315     (visited.into_inner(), inlining_map.into_inner())
316 }
317
318 // Find all non-generic items by walking the HIR. These items serve as roots to
319 // start monomorphizing from.
320 fn collect_roots(tcx: TyCtxt<'_>, mode: MonoItemCollectionMode) -> Vec<MonoItem<'_>> {
321     debug!("collecting roots");
322     let mut roots = Vec::new();
323
324     {
325         let entry_fn = tcx.entry_fn(());
326
327         debug!("collect_roots: entry_fn = {:?}", entry_fn);
328
329         let mut visitor = RootCollector { tcx, mode, entry_fn, output: &mut roots };
330
331         tcx.hir().krate().visit_all_item_likes(&mut visitor);
332
333         visitor.push_extra_entry_roots();
334     }
335
336     // We can only codegen items that are instantiable - items all of
337     // whose predicates hold. Luckily, items that aren't instantiable
338     // can't actually be used, so we can just skip codegenning them.
339     roots
340         .into_iter()
341         .filter_map(|root| root.node.is_instantiable(tcx).then_some(root.node))
342         .collect()
343 }
344
345 // Collect all monomorphized items reachable from `starting_point`
346 fn collect_items_rec<'tcx>(
347     tcx: TyCtxt<'tcx>,
348     starting_point: Spanned<MonoItem<'tcx>>,
349     visited: MTRef<'_, MTLock<FxHashSet<MonoItem<'tcx>>>>,
350     recursion_depths: &mut DefIdMap<usize>,
351     inlining_map: MTRef<'_, MTLock<InliningMap<'tcx>>>,
352 ) {
353     if !visited.lock_mut().insert(starting_point.node) {
354         // We've been here already, no need to search again.
355         return;
356     }
357     debug!("BEGIN collect_items_rec({})", starting_point.node);
358
359     let mut neighbors = Vec::new();
360     let recursion_depth_reset;
361
362     match starting_point.node {
363         MonoItem::Static(def_id) => {
364             let instance = Instance::mono(tcx, def_id);
365
366             // Sanity check whether this ended up being collected accidentally
367             debug_assert!(should_codegen_locally(tcx, &instance));
368
369             let ty = instance.ty(tcx, ty::ParamEnv::reveal_all());
370             visit_drop_use(tcx, ty, true, starting_point.span, &mut neighbors);
371
372             recursion_depth_reset = None;
373
374             if let Ok(alloc) = tcx.eval_static_initializer(def_id) {
375                 for &((), id) in alloc.relocations().values() {
376                     collect_miri(tcx, id, &mut neighbors);
377                 }
378             }
379         }
380         MonoItem::Fn(instance) => {
381             // Sanity check whether this ended up being collected accidentally
382             debug_assert!(should_codegen_locally(tcx, &instance));
383
384             // Keep track of the monomorphization recursion depth
385             recursion_depth_reset =
386                 Some(check_recursion_limit(tcx, instance, starting_point.span, recursion_depths));
387             check_type_length_limit(tcx, instance);
388
389             rustc_data_structures::stack::ensure_sufficient_stack(|| {
390                 collect_neighbours(tcx, instance, &mut neighbors);
391             });
392         }
393         MonoItem::GlobalAsm(item_id) => {
394             recursion_depth_reset = None;
395
396             let item = tcx.hir().item(item_id);
397             if let hir::ItemKind::GlobalAsm(asm) = item.kind {
398                 for (op, op_sp) in asm.operands {
399                     match op {
400                         hir::InlineAsmOperand::Const { .. } => {
401                             // Only constants which resolve to a plain integer
402                             // are supported. Therefore the value should not
403                             // depend on any other items.
404                         }
405                         _ => span_bug!(*op_sp, "invalid operand type for global_asm!"),
406                     }
407                 }
408             } else {
409                 span_bug!(item.span, "Mismatch between hir::Item type and MonoItem type")
410             }
411         }
412     }
413
414     record_accesses(tcx, starting_point.node, neighbors.iter().map(|i| &i.node), inlining_map);
415
416     for neighbour in neighbors {
417         collect_items_rec(tcx, neighbour, visited, recursion_depths, inlining_map);
418     }
419
420     if let Some((def_id, depth)) = recursion_depth_reset {
421         recursion_depths.insert(def_id, depth);
422     }
423
424     debug!("END collect_items_rec({})", starting_point.node);
425 }
426
427 fn record_accesses<'a, 'tcx: 'a>(
428     tcx: TyCtxt<'tcx>,
429     caller: MonoItem<'tcx>,
430     callees: impl Iterator<Item = &'a MonoItem<'tcx>>,
431     inlining_map: MTRef<'_, MTLock<InliningMap<'tcx>>>,
432 ) {
433     let is_inlining_candidate = |mono_item: &MonoItem<'tcx>| {
434         mono_item.instantiation_mode(tcx) == InstantiationMode::LocalCopy
435     };
436
437     // We collect this into a `SmallVec` to avoid calling `is_inlining_candidate` in the lock.
438     // FIXME: Call `is_inlining_candidate` when pushing to `neighbors` in `collect_items_rec`
439     // instead to avoid creating this `SmallVec`.
440     let accesses: SmallVec<[_; 128]> =
441         callees.map(|mono_item| (*mono_item, is_inlining_candidate(mono_item))).collect();
442
443     inlining_map.lock_mut().record_accesses(caller, &accesses);
444 }
445
446 /// Format instance name that is already known to be too long for rustc.
447 /// Show only the first and last 32 characters to avoid blasting
448 /// the user's terminal with thousands of lines of type-name.
449 ///
450 /// If the type name is longer than before+after, it will be written to a file.
451 fn shrunk_instance_name(
452     tcx: TyCtxt<'tcx>,
453     instance: &Instance<'tcx>,
454     before: usize,
455     after: usize,
456 ) -> (String, Option<PathBuf>) {
457     let s = instance.to_string();
458
459     // Only use the shrunk version if it's really shorter.
460     // This also avoids the case where before and after slices overlap.
461     if s.chars().nth(before + after + 1).is_some() {
462         // An iterator of all byte positions including the end of the string.
463         let positions = || s.char_indices().map(|(i, _)| i).chain(iter::once(s.len()));
464
465         let shrunk = format!(
466             "{before}...{after}",
467             before = &s[..positions().nth(before).unwrap_or(s.len())],
468             after = &s[positions().rev().nth(after).unwrap_or(0)..],
469         );
470
471         let path = tcx.output_filenames(()).temp_path_ext("long-type.txt", None);
472         let written_to_path = std::fs::write(&path, s).ok().map(|_| path);
473
474         (shrunk, written_to_path)
475     } else {
476         (s, None)
477     }
478 }
479
480 fn check_recursion_limit<'tcx>(
481     tcx: TyCtxt<'tcx>,
482     instance: Instance<'tcx>,
483     span: Span,
484     recursion_depths: &mut DefIdMap<usize>,
485 ) -> (DefId, usize) {
486     let def_id = instance.def_id();
487     let recursion_depth = recursion_depths.get(&def_id).cloned().unwrap_or(0);
488     debug!(" => recursion depth={}", recursion_depth);
489
490     let adjusted_recursion_depth = if Some(def_id) == tcx.lang_items().drop_in_place_fn() {
491         // HACK: drop_in_place creates tight monomorphization loops. Give
492         // it more margin.
493         recursion_depth / 4
494     } else {
495         recursion_depth
496     };
497
498     // Code that needs to instantiate the same function recursively
499     // more than the recursion limit is assumed to be causing an
500     // infinite expansion.
501     if !tcx.sess.recursion_limit().value_within_limit(adjusted_recursion_depth) {
502         let (shrunk, written_to_path) = shrunk_instance_name(tcx, &instance, 32, 32);
503         let error = format!("reached the recursion limit while instantiating `{}`", shrunk);
504         let mut err = tcx.sess.struct_span_fatal(span, &error);
505         err.span_note(
506             tcx.def_span(def_id),
507             &format!("`{}` defined here", tcx.def_path_str(def_id)),
508         );
509         if let Some(path) = written_to_path {
510             err.note(&format!("the full type name has been written to '{}'", path.display()));
511         }
512         err.emit();
513         FatalError.raise();
514     }
515
516     recursion_depths.insert(def_id, recursion_depth + 1);
517
518     (def_id, recursion_depth)
519 }
520
521 fn check_type_length_limit<'tcx>(tcx: TyCtxt<'tcx>, instance: Instance<'tcx>) {
522     let type_length = instance
523         .substs
524         .iter()
525         .flat_map(|arg| arg.walk())
526         .filter(|arg| match arg.unpack() {
527             GenericArgKind::Type(_) | GenericArgKind::Const(_) => true,
528             GenericArgKind::Lifetime(_) => false,
529         })
530         .count();
531     debug!(" => type length={}", type_length);
532
533     // Rust code can easily create exponentially-long types using only a
534     // polynomial recursion depth. Even with the default recursion
535     // depth, you can easily get cases that take >2^60 steps to run,
536     // which means that rustc basically hangs.
537     //
538     // Bail out in these cases to avoid that bad user experience.
539     if !tcx.sess.type_length_limit().value_within_limit(type_length) {
540         let (shrunk, written_to_path) = shrunk_instance_name(tcx, &instance, 32, 32);
541         let msg = format!("reached the type-length limit while instantiating `{}`", shrunk);
542         let mut diag = tcx.sess.struct_span_fatal(tcx.def_span(instance.def_id()), &msg);
543         if let Some(path) = written_to_path {
544             diag.note(&format!("the full type name has been written to '{}'", path.display()));
545         }
546         diag.help(&format!(
547             "consider adding a `#![type_length_limit=\"{}\"]` attribute to your crate",
548             type_length
549         ));
550         diag.emit();
551         tcx.sess.abort_if_errors();
552     }
553 }
554
555 struct MirNeighborCollector<'a, 'tcx> {
556     tcx: TyCtxt<'tcx>,
557     body: &'a mir::Body<'tcx>,
558     output: &'a mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
559     instance: Instance<'tcx>,
560 }
561
562 impl<'a, 'tcx> MirNeighborCollector<'a, 'tcx> {
563     pub fn monomorphize<T>(&self, value: T) -> T
564     where
565         T: TypeFoldable<'tcx>,
566     {
567         debug!("monomorphize: self.instance={:?}", self.instance);
568         self.instance.subst_mir_and_normalize_erasing_regions(
569             self.tcx,
570             ty::ParamEnv::reveal_all(),
571             value,
572         )
573     }
574 }
575
576 impl<'a, 'tcx> MirVisitor<'tcx> for MirNeighborCollector<'a, 'tcx> {
577     fn visit_rvalue(&mut self, rvalue: &mir::Rvalue<'tcx>, location: Location) {
578         debug!("visiting rvalue {:?}", *rvalue);
579
580         let span = self.body.source_info(location).span;
581
582         match *rvalue {
583             // When doing an cast from a regular pointer to a fat pointer, we
584             // have to instantiate all methods of the trait being cast to, so we
585             // can build the appropriate vtable.
586             mir::Rvalue::Cast(
587                 mir::CastKind::Pointer(PointerCast::Unsize),
588                 ref operand,
589                 target_ty,
590             ) => {
591                 let target_ty = self.monomorphize(target_ty);
592                 let source_ty = operand.ty(self.body, self.tcx);
593                 let source_ty = self.monomorphize(source_ty);
594                 let (source_ty, target_ty) =
595                     find_vtable_types_for_unsizing(self.tcx, source_ty, target_ty);
596                 // This could also be a different Unsize instruction, like
597                 // from a fixed sized array to a slice. But we are only
598                 // interested in things that produce a vtable.
599                 if target_ty.is_trait() && !source_ty.is_trait() {
600                     create_mono_items_for_vtable_methods(
601                         self.tcx,
602                         target_ty,
603                         source_ty,
604                         span,
605                         self.output,
606                     );
607                 }
608             }
609             mir::Rvalue::Cast(
610                 mir::CastKind::Pointer(PointerCast::ReifyFnPointer),
611                 ref operand,
612                 _,
613             ) => {
614                 let fn_ty = operand.ty(self.body, self.tcx);
615                 let fn_ty = self.monomorphize(fn_ty);
616                 visit_fn_use(self.tcx, fn_ty, false, span, &mut self.output);
617             }
618             mir::Rvalue::Cast(
619                 mir::CastKind::Pointer(PointerCast::ClosureFnPointer(_)),
620                 ref operand,
621                 _,
622             ) => {
623                 let source_ty = operand.ty(self.body, self.tcx);
624                 let source_ty = self.monomorphize(source_ty);
625                 match *source_ty.kind() {
626                     ty::Closure(def_id, substs) => {
627                         let instance = Instance::resolve_closure(
628                             self.tcx,
629                             def_id,
630                             substs,
631                             ty::ClosureKind::FnOnce,
632                         );
633                         if should_codegen_locally(self.tcx, &instance) {
634                             self.output.push(create_fn_mono_item(self.tcx, instance, span));
635                         }
636                     }
637                     _ => bug!(),
638                 }
639             }
640             mir::Rvalue::NullaryOp(mir::NullOp::Box, _) => {
641                 let tcx = self.tcx;
642                 let exchange_malloc_fn_def_id =
643                     tcx.require_lang_item(LangItem::ExchangeMalloc, None);
644                 let instance = Instance::mono(tcx, exchange_malloc_fn_def_id);
645                 if should_codegen_locally(tcx, &instance) {
646                     self.output.push(create_fn_mono_item(self.tcx, instance, span));
647                 }
648             }
649             mir::Rvalue::ThreadLocalRef(def_id) => {
650                 assert!(self.tcx.is_thread_local_static(def_id));
651                 let instance = Instance::mono(self.tcx, def_id);
652                 if should_codegen_locally(self.tcx, &instance) {
653                     trace!("collecting thread-local static {:?}", def_id);
654                     self.output.push(respan(span, MonoItem::Static(def_id)));
655                 }
656             }
657             _ => { /* not interesting */ }
658         }
659
660         self.super_rvalue(rvalue, location);
661     }
662
663     /// This does not walk the constant, as it has been handled entirely here and trying
664     /// to walk it would attempt to evaluate the `ty::Const` inside, which doesn't necessarily
665     /// work, as some constants cannot be represented in the type system.
666     fn visit_constant(&mut self, constant: &mir::Constant<'tcx>, location: Location) {
667         let literal = self.monomorphize(constant.literal);
668         let val = match literal {
669             mir::ConstantKind::Val(val, _) => val,
670             mir::ConstantKind::Ty(ct) => match ct.val {
671                 ty::ConstKind::Value(val) => val,
672                 ty::ConstKind::Unevaluated(ct) => {
673                     let param_env = ty::ParamEnv::reveal_all();
674                     match self.tcx.const_eval_resolve(param_env, ct, None) {
675                         // The `monomorphize` call should have evaluated that constant already.
676                         Ok(val) => val,
677                         Err(ErrorHandled::Reported(ErrorReported) | ErrorHandled::Linted) => return,
678                         Err(ErrorHandled::TooGeneric) => span_bug!(
679                             self.body.source_info(location).span,
680                             "collection encountered polymorphic constant: {:?}",
681                             literal
682                         ),
683                     }
684                 }
685                 _ => return,
686             },
687         };
688         collect_const_value(self.tcx, val, self.output);
689         self.visit_ty(literal.ty(), TyContext::Location(location));
690     }
691
692     fn visit_const(&mut self, constant: &&'tcx ty::Const<'tcx>, location: Location) {
693         debug!("visiting const {:?} @ {:?}", *constant, location);
694
695         let substituted_constant = self.monomorphize(*constant);
696         let param_env = ty::ParamEnv::reveal_all();
697
698         match substituted_constant.val {
699             ty::ConstKind::Value(val) => collect_const_value(self.tcx, val, self.output),
700             ty::ConstKind::Unevaluated(unevaluated) => {
701                 match self.tcx.const_eval_resolve(param_env, unevaluated, None) {
702                     // The `monomorphize` call should have evaluated that constant already.
703                     Ok(val) => span_bug!(
704                         self.body.source_info(location).span,
705                         "collection encountered the unevaluated constant {} which evaluated to {:?}",
706                         substituted_constant,
707                         val
708                     ),
709                     Err(ErrorHandled::Reported(ErrorReported) | ErrorHandled::Linted) => {}
710                     Err(ErrorHandled::TooGeneric) => span_bug!(
711                         self.body.source_info(location).span,
712                         "collection encountered polymorphic constant: {}",
713                         substituted_constant
714                     ),
715                 }
716             }
717             _ => {}
718         }
719
720         self.super_const(constant);
721     }
722
723     fn visit_terminator(&mut self, terminator: &mir::Terminator<'tcx>, location: Location) {
724         debug!("visiting terminator {:?} @ {:?}", terminator, location);
725         let source = self.body.source_info(location).span;
726
727         let tcx = self.tcx;
728         match terminator.kind {
729             mir::TerminatorKind::Call { ref func, .. } => {
730                 let callee_ty = func.ty(self.body, tcx);
731                 let callee_ty = self.monomorphize(callee_ty);
732                 visit_fn_use(self.tcx, callee_ty, true, source, &mut self.output);
733             }
734             mir::TerminatorKind::Drop { ref place, .. }
735             | mir::TerminatorKind::DropAndReplace { ref place, .. } => {
736                 let ty = place.ty(self.body, self.tcx).ty;
737                 let ty = self.monomorphize(ty);
738                 visit_drop_use(self.tcx, ty, true, source, self.output);
739             }
740             mir::TerminatorKind::InlineAsm { ref operands, .. } => {
741                 for op in operands {
742                     match *op {
743                         mir::InlineAsmOperand::SymFn { ref value } => {
744                             let fn_ty = self.monomorphize(value.literal.ty());
745                             visit_fn_use(self.tcx, fn_ty, false, source, &mut self.output);
746                         }
747                         mir::InlineAsmOperand::SymStatic { def_id } => {
748                             let instance = Instance::mono(self.tcx, def_id);
749                             if should_codegen_locally(self.tcx, &instance) {
750                                 trace!("collecting asm sym static {:?}", def_id);
751                                 self.output.push(respan(source, MonoItem::Static(def_id)));
752                             }
753                         }
754                         _ => {}
755                     }
756                 }
757             }
758             mir::TerminatorKind::Goto { .. }
759             | mir::TerminatorKind::SwitchInt { .. }
760             | mir::TerminatorKind::Resume
761             | mir::TerminatorKind::Abort
762             | mir::TerminatorKind::Return
763             | mir::TerminatorKind::Unreachable
764             | mir::TerminatorKind::Assert { .. } => {}
765             mir::TerminatorKind::GeneratorDrop
766             | mir::TerminatorKind::Yield { .. }
767             | mir::TerminatorKind::FalseEdge { .. }
768             | mir::TerminatorKind::FalseUnwind { .. } => bug!(),
769         }
770
771         self.super_terminator(terminator, location);
772     }
773
774     fn visit_operand(&mut self, operand: &mir::Operand<'tcx>, location: Location) {
775         self.super_operand(operand, location);
776         let limit = self.tcx.sess.move_size_limit();
777         if limit == 0 {
778             return;
779         }
780         let limit = Size::from_bytes(limit);
781         let ty = operand.ty(self.body, self.tcx);
782         let ty = self.monomorphize(ty);
783         let layout = self.tcx.layout_of(ty::ParamEnv::reveal_all().and(ty));
784         if let Ok(layout) = layout {
785             if layout.size > limit {
786                 debug!(?layout);
787                 let source_info = self.body.source_info(location);
788                 debug!(?source_info);
789                 let lint_root = source_info.scope.lint_root(&self.body.source_scopes);
790                 debug!(?lint_root);
791                 let lint_root = match lint_root {
792                     Some(lint_root) => lint_root,
793                     // This happens when the issue is in a function from a foreign crate that
794                     // we monomorphized in the current crate. We can't get a `HirId` for things
795                     // in other crates.
796                     // FIXME: Find out where to report the lint on. Maybe simply crate-level lint root
797                     // but correct span? This would make the lint at least accept crate-level lint attributes.
798                     None => return,
799                 };
800                 self.tcx.struct_span_lint_hir(
801                     LARGE_ASSIGNMENTS,
802                     lint_root,
803                     source_info.span,
804                     |lint| {
805                         let mut err = lint.build(&format!("moving {} bytes", layout.size.bytes()));
806                         err.span_label(source_info.span, "value moved from here");
807                         err.emit()
808                     },
809                 );
810             }
811         }
812     }
813
814     fn visit_local(
815         &mut self,
816         _place_local: &Local,
817         _context: mir::visit::PlaceContext,
818         _location: Location,
819     ) {
820     }
821 }
822
823 fn visit_drop_use<'tcx>(
824     tcx: TyCtxt<'tcx>,
825     ty: Ty<'tcx>,
826     is_direct_call: bool,
827     source: Span,
828     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
829 ) {
830     let instance = Instance::resolve_drop_in_place(tcx, ty);
831     visit_instance_use(tcx, instance, is_direct_call, source, output);
832 }
833
834 fn visit_fn_use<'tcx>(
835     tcx: TyCtxt<'tcx>,
836     ty: Ty<'tcx>,
837     is_direct_call: bool,
838     source: Span,
839     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
840 ) {
841     if let ty::FnDef(def_id, substs) = *ty.kind() {
842         let instance = if is_direct_call {
843             ty::Instance::resolve(tcx, ty::ParamEnv::reveal_all(), def_id, substs).unwrap().unwrap()
844         } else {
845             ty::Instance::resolve_for_fn_ptr(tcx, ty::ParamEnv::reveal_all(), def_id, substs)
846                 .unwrap()
847         };
848         visit_instance_use(tcx, instance, is_direct_call, source, output);
849     }
850 }
851
852 fn visit_instance_use<'tcx>(
853     tcx: TyCtxt<'tcx>,
854     instance: ty::Instance<'tcx>,
855     is_direct_call: bool,
856     source: Span,
857     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
858 ) {
859     debug!("visit_item_use({:?}, is_direct_call={:?})", instance, is_direct_call);
860     if !should_codegen_locally(tcx, &instance) {
861         return;
862     }
863
864     match instance.def {
865         ty::InstanceDef::Virtual(..) | ty::InstanceDef::Intrinsic(_) => {
866             if !is_direct_call {
867                 bug!("{:?} being reified", instance);
868             }
869         }
870         ty::InstanceDef::DropGlue(_, None) => {
871             // Don't need to emit noop drop glue if we are calling directly.
872             if !is_direct_call {
873                 output.push(create_fn_mono_item(tcx, instance, source));
874             }
875         }
876         ty::InstanceDef::DropGlue(_, Some(_))
877         | ty::InstanceDef::VtableShim(..)
878         | ty::InstanceDef::ReifyShim(..)
879         | ty::InstanceDef::ClosureOnceShim { .. }
880         | ty::InstanceDef::Item(..)
881         | ty::InstanceDef::FnPtrShim(..)
882         | ty::InstanceDef::CloneShim(..) => {
883             output.push(create_fn_mono_item(tcx, instance, source));
884         }
885     }
886 }
887
888 // Returns `true` if we should codegen an instance in the local crate.
889 // Returns `false` if we can just link to the upstream crate and therefore don't
890 // need a mono item.
891 fn should_codegen_locally<'tcx>(tcx: TyCtxt<'tcx>, instance: &Instance<'tcx>) -> bool {
892     let def_id = match instance.def {
893         ty::InstanceDef::Item(def) => def.did,
894         ty::InstanceDef::DropGlue(def_id, Some(_)) => def_id,
895         ty::InstanceDef::VtableShim(..)
896         | ty::InstanceDef::ReifyShim(..)
897         | ty::InstanceDef::ClosureOnceShim { .. }
898         | ty::InstanceDef::Virtual(..)
899         | ty::InstanceDef::FnPtrShim(..)
900         | ty::InstanceDef::DropGlue(..)
901         | ty::InstanceDef::Intrinsic(_)
902         | ty::InstanceDef::CloneShim(..) => return true,
903     };
904
905     if tcx.is_foreign_item(def_id) {
906         // Foreign items are always linked against, there's no way of instantiating them.
907         return false;
908     }
909
910     if def_id.is_local() {
911         // Local items cannot be referred to locally without monomorphizing them locally.
912         return true;
913     }
914
915     if tcx.is_reachable_non_generic(def_id)
916         || instance.polymorphize(tcx).upstream_monomorphization(tcx).is_some()
917     {
918         // We can link to the item in question, no instance needed in this crate.
919         return false;
920     }
921
922     if !tcx.is_mir_available(def_id) {
923         bug!("no MIR available for {:?}", def_id);
924     }
925
926     true
927 }
928
929 /// For a given pair of source and target type that occur in an unsizing coercion,
930 /// this function finds the pair of types that determines the vtable linking
931 /// them.
932 ///
933 /// For example, the source type might be `&SomeStruct` and the target type\
934 /// might be `&SomeTrait` in a cast like:
935 ///
936 /// let src: &SomeStruct = ...;
937 /// let target = src as &SomeTrait;
938 ///
939 /// Then the output of this function would be (SomeStruct, SomeTrait) since for
940 /// constructing the `target` fat-pointer we need the vtable for that pair.
941 ///
942 /// Things can get more complicated though because there's also the case where
943 /// the unsized type occurs as a field:
944 ///
945 /// ```rust
946 /// struct ComplexStruct<T: ?Sized> {
947 ///    a: u32,
948 ///    b: f64,
949 ///    c: T
950 /// }
951 /// ```
952 ///
953 /// In this case, if `T` is sized, `&ComplexStruct<T>` is a thin pointer. If `T`
954 /// is unsized, `&SomeStruct` is a fat pointer, and the vtable it points to is
955 /// for the pair of `T` (which is a trait) and the concrete type that `T` was
956 /// originally coerced from:
957 ///
958 /// let src: &ComplexStruct<SomeStruct> = ...;
959 /// let target = src as &ComplexStruct<SomeTrait>;
960 ///
961 /// Again, we want this `find_vtable_types_for_unsizing()` to provide the pair
962 /// `(SomeStruct, SomeTrait)`.
963 ///
964 /// Finally, there is also the case of custom unsizing coercions, e.g., for
965 /// smart pointers such as `Rc` and `Arc`.
966 fn find_vtable_types_for_unsizing<'tcx>(
967     tcx: TyCtxt<'tcx>,
968     source_ty: Ty<'tcx>,
969     target_ty: Ty<'tcx>,
970 ) -> (Ty<'tcx>, Ty<'tcx>) {
971     let ptr_vtable = |inner_source: Ty<'tcx>, inner_target: Ty<'tcx>| {
972         let param_env = ty::ParamEnv::reveal_all();
973         let type_has_metadata = |ty: Ty<'tcx>| -> bool {
974             if ty.is_sized(tcx.at(DUMMY_SP), param_env) {
975                 return false;
976             }
977             let tail = tcx.struct_tail_erasing_lifetimes(ty, param_env);
978             match tail.kind() {
979                 ty::Foreign(..) => false,
980                 ty::Str | ty::Slice(..) | ty::Dynamic(..) => true,
981                 _ => bug!("unexpected unsized tail: {:?}", tail),
982             }
983         };
984         if type_has_metadata(inner_source) {
985             (inner_source, inner_target)
986         } else {
987             tcx.struct_lockstep_tails_erasing_lifetimes(inner_source, inner_target, param_env)
988         }
989     };
990
991     match (&source_ty.kind(), &target_ty.kind()) {
992         (&ty::Ref(_, a, _), &ty::Ref(_, b, _) | &ty::RawPtr(ty::TypeAndMut { ty: b, .. }))
993         | (&ty::RawPtr(ty::TypeAndMut { ty: a, .. }), &ty::RawPtr(ty::TypeAndMut { ty: b, .. })) => {
994             ptr_vtable(a, b)
995         }
996         (&ty::Adt(def_a, _), &ty::Adt(def_b, _)) if def_a.is_box() && def_b.is_box() => {
997             ptr_vtable(source_ty.boxed_ty(), target_ty.boxed_ty())
998         }
999
1000         (&ty::Adt(source_adt_def, source_substs), &ty::Adt(target_adt_def, target_substs)) => {
1001             assert_eq!(source_adt_def, target_adt_def);
1002
1003             let CustomCoerceUnsized::Struct(coerce_index) =
1004                 monomorphize::custom_coerce_unsize_info(tcx, source_ty, target_ty);
1005
1006             let source_fields = &source_adt_def.non_enum_variant().fields;
1007             let target_fields = &target_adt_def.non_enum_variant().fields;
1008
1009             assert!(
1010                 coerce_index < source_fields.len() && source_fields.len() == target_fields.len()
1011             );
1012
1013             find_vtable_types_for_unsizing(
1014                 tcx,
1015                 source_fields[coerce_index].ty(tcx, source_substs),
1016                 target_fields[coerce_index].ty(tcx, target_substs),
1017             )
1018         }
1019         _ => bug!(
1020             "find_vtable_types_for_unsizing: invalid coercion {:?} -> {:?}",
1021             source_ty,
1022             target_ty
1023         ),
1024     }
1025 }
1026
1027 fn create_fn_mono_item<'tcx>(
1028     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1029     instance: Instance<'tcx>,
1030     source: Span,
1031 ) -> Spanned<MonoItem<'tcx>> {
1032     debug!("create_fn_mono_item(instance={})", instance);
1033     respan(source, MonoItem::Fn(instance.polymorphize(tcx)))
1034 }
1035
1036 /// Creates a `MonoItem` for each method that is referenced by the vtable for
1037 /// the given trait/impl pair.
1038 fn create_mono_items_for_vtable_methods<'tcx>(
1039     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1040     trait_ty: Ty<'tcx>,
1041     impl_ty: Ty<'tcx>,
1042     source: Span,
1043     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
1044 ) {
1045     assert!(!trait_ty.has_escaping_bound_vars() && !impl_ty.has_escaping_bound_vars());
1046
1047     if let ty::Dynamic(ref trait_ty, ..) = trait_ty.kind() {
1048         if let Some(principal) = trait_ty.principal() {
1049             let poly_trait_ref = principal.with_self_ty(tcx, impl_ty);
1050             assert!(!poly_trait_ref.has_escaping_bound_vars());
1051
1052             // Walk all methods of the trait, including those of its supertraits
1053             let methods = tcx.vtable_methods(poly_trait_ref);
1054             let methods = methods
1055                 .iter()
1056                 .cloned()
1057                 .filter_map(|method| method)
1058                 .map(|(def_id, substs)| {
1059                     ty::Instance::resolve_for_vtable(
1060                         tcx,
1061                         ty::ParamEnv::reveal_all(),
1062                         def_id,
1063                         substs,
1064                     )
1065                     .unwrap()
1066                 })
1067                 .filter(|&instance| should_codegen_locally(tcx, &instance))
1068                 .map(|item| create_fn_mono_item(tcx, item, source));
1069             output.extend(methods);
1070         }
1071
1072         // Also add the destructor.
1073         visit_drop_use(tcx, impl_ty, false, source, output);
1074     }
1075 }
1076
1077 //=-----------------------------------------------------------------------------
1078 // Root Collection
1079 //=-----------------------------------------------------------------------------
1080
1081 struct RootCollector<'a, 'tcx> {
1082     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1083     mode: MonoItemCollectionMode,
1084     output: &'a mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
1085     entry_fn: Option<(DefId, EntryFnType)>,
1086 }
1087
1088 impl ItemLikeVisitor<'v> for RootCollector<'_, 'v> {
1089     fn visit_item(&mut self, item: &'v hir::Item<'v>) {
1090         match item.kind {
1091             hir::ItemKind::ExternCrate(..)
1092             | hir::ItemKind::Use(..)
1093             | hir::ItemKind::ForeignMod { .. }
1094             | hir::ItemKind::TyAlias(..)
1095             | hir::ItemKind::Trait(..)
1096             | hir::ItemKind::TraitAlias(..)
1097             | hir::ItemKind::OpaqueTy(..)
1098             | hir::ItemKind::Mod(..) => {
1099                 // Nothing to do, just keep recursing.
1100             }
1101
1102             hir::ItemKind::Impl { .. } => {
1103                 if self.mode == MonoItemCollectionMode::Eager {
1104                     create_mono_items_for_default_impls(self.tcx, item, self.output);
1105                 }
1106             }
1107
1108             hir::ItemKind::Enum(_, ref generics)
1109             | hir::ItemKind::Struct(_, ref generics)
1110             | hir::ItemKind::Union(_, ref generics) => {
1111                 if generics.params.is_empty() {
1112                     if self.mode == MonoItemCollectionMode::Eager {
1113                         debug!(
1114                             "RootCollector: ADT drop-glue for {}",
1115                             self.tcx.def_path_str(item.def_id.to_def_id())
1116                         );
1117
1118                         let ty = Instance::new(item.def_id.to_def_id(), InternalSubsts::empty())
1119                             .ty(self.tcx, ty::ParamEnv::reveal_all());
1120                         visit_drop_use(self.tcx, ty, true, DUMMY_SP, self.output);
1121                     }
1122                 }
1123             }
1124             hir::ItemKind::GlobalAsm(..) => {
1125                 debug!(
1126                     "RootCollector: ItemKind::GlobalAsm({})",
1127                     self.tcx.def_path_str(item.def_id.to_def_id())
1128                 );
1129                 self.output.push(dummy_spanned(MonoItem::GlobalAsm(item.item_id())));
1130             }
1131             hir::ItemKind::Static(..) => {
1132                 debug!(
1133                     "RootCollector: ItemKind::Static({})",
1134                     self.tcx.def_path_str(item.def_id.to_def_id())
1135                 );
1136                 self.output.push(dummy_spanned(MonoItem::Static(item.def_id.to_def_id())));
1137             }
1138             hir::ItemKind::Const(..) => {
1139                 // const items only generate mono items if they are
1140                 // actually used somewhere. Just declaring them is insufficient.
1141
1142                 // but even just declaring them must collect the items they refer to
1143                 if let Ok(val) = self.tcx.const_eval_poly(item.def_id.to_def_id()) {
1144                     collect_const_value(self.tcx, val, &mut self.output);
1145                 }
1146             }
1147             hir::ItemKind::Fn(..) => {
1148                 self.push_if_root(item.def_id);
1149             }
1150         }
1151     }
1152
1153     fn visit_trait_item(&mut self, _: &'v hir::TraitItem<'v>) {
1154         // Even if there's a default body with no explicit generics,
1155         // it's still generic over some `Self: Trait`, so not a root.
1156     }
1157
1158     fn visit_impl_item(&mut self, ii: &'v hir::ImplItem<'v>) {
1159         if let hir::ImplItemKind::Fn(hir::FnSig { .. }, _) = ii.kind {
1160             self.push_if_root(ii.def_id);
1161         }
1162     }
1163
1164     fn visit_foreign_item(&mut self, _foreign_item: &'v hir::ForeignItem<'v>) {}
1165 }
1166
1167 impl RootCollector<'_, 'v> {
1168     fn is_root(&self, def_id: LocalDefId) -> bool {
1169         !item_requires_monomorphization(self.tcx, def_id)
1170             && match self.mode {
1171                 MonoItemCollectionMode::Eager => true,
1172                 MonoItemCollectionMode::Lazy => {
1173                     self.entry_fn.and_then(|(id, _)| id.as_local()) == Some(def_id)
1174                         || self.tcx.is_reachable_non_generic(def_id)
1175                         || self
1176                             .tcx
1177                             .codegen_fn_attrs(def_id)
1178                             .flags
1179                             .contains(CodegenFnAttrFlags::RUSTC_STD_INTERNAL_SYMBOL)
1180                 }
1181             }
1182     }
1183
1184     /// If `def_id` represents a root, pushes it onto the list of
1185     /// outputs. (Note that all roots must be monomorphic.)
1186     fn push_if_root(&mut self, def_id: LocalDefId) {
1187         if self.is_root(def_id) {
1188             debug!("RootCollector::push_if_root: found root def_id={:?}", def_id);
1189
1190             let instance = Instance::mono(self.tcx, def_id.to_def_id());
1191             self.output.push(create_fn_mono_item(self.tcx, instance, DUMMY_SP));
1192         }
1193     }
1194
1195     /// As a special case, when/if we encounter the
1196     /// `main()` function, we also have to generate a
1197     /// monomorphized copy of the start lang item based on
1198     /// the return type of `main`. This is not needed when
1199     /// the user writes their own `start` manually.
1200     fn push_extra_entry_roots(&mut self) {
1201         let main_def_id = match self.entry_fn {
1202             Some((def_id, EntryFnType::Main)) => def_id,
1203             _ => return,
1204         };
1205
1206         let start_def_id = match self.tcx.lang_items().require(LangItem::Start) {
1207             Ok(s) => s,
1208             Err(err) => self.tcx.sess.fatal(&err),
1209         };
1210         let main_ret_ty = self.tcx.fn_sig(main_def_id).output();
1211
1212         // Given that `main()` has no arguments,
1213         // then its return type cannot have
1214         // late-bound regions, since late-bound
1215         // regions must appear in the argument
1216         // listing.
1217         let main_ret_ty = self.tcx.erase_regions(main_ret_ty.no_bound_vars().unwrap());
1218
1219         let start_instance = Instance::resolve(
1220             self.tcx,
1221             ty::ParamEnv::reveal_all(),
1222             start_def_id,
1223             self.tcx.intern_substs(&[main_ret_ty.into()]),
1224         )
1225         .unwrap()
1226         .unwrap();
1227
1228         self.output.push(create_fn_mono_item(self.tcx, start_instance, DUMMY_SP));
1229     }
1230 }
1231
1232 fn item_requires_monomorphization(tcx: TyCtxt<'_>, def_id: LocalDefId) -> bool {
1233     let generics = tcx.generics_of(def_id);
1234     generics.requires_monomorphization(tcx)
1235 }
1236
1237 fn create_mono_items_for_default_impls<'tcx>(
1238     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1239     item: &'tcx hir::Item<'tcx>,
1240     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
1241 ) {
1242     match item.kind {
1243         hir::ItemKind::Impl(ref impl_) => {
1244             for param in impl_.generics.params {
1245                 match param.kind {
1246                     hir::GenericParamKind::Lifetime { .. } => {}
1247                     hir::GenericParamKind::Type { .. } | hir::GenericParamKind::Const { .. } => {
1248                         return;
1249                     }
1250                 }
1251             }
1252
1253             debug!(
1254                 "create_mono_items_for_default_impls(item={})",
1255                 tcx.def_path_str(item.def_id.to_def_id())
1256             );
1257
1258             if let Some(trait_ref) = tcx.impl_trait_ref(item.def_id) {
1259                 let param_env = ty::ParamEnv::reveal_all();
1260                 let trait_ref = tcx.normalize_erasing_regions(param_env, trait_ref);
1261                 let overridden_methods: FxHashSet<_> =
1262                     impl_.items.iter().map(|iiref| iiref.ident.normalize_to_macros_2_0()).collect();
1263                 for method in tcx.provided_trait_methods(trait_ref.def_id) {
1264                     if overridden_methods.contains(&method.ident.normalize_to_macros_2_0()) {
1265                         continue;
1266                     }
1267
1268                     if tcx.generics_of(method.def_id).own_requires_monomorphization() {
1269                         continue;
1270                     }
1271
1272                     let substs =
1273                         InternalSubsts::for_item(tcx, method.def_id, |param, _| match param.kind {
1274                             GenericParamDefKind::Lifetime => tcx.lifetimes.re_erased.into(),
1275                             GenericParamDefKind::Type { .. }
1276                             | GenericParamDefKind::Const { .. } => {
1277                                 trait_ref.substs[param.index as usize]
1278                             }
1279                         });
1280                     let instance = ty::Instance::resolve(tcx, param_env, method.def_id, substs)
1281                         .unwrap()
1282                         .unwrap();
1283
1284                     let mono_item = create_fn_mono_item(tcx, instance, DUMMY_SP);
1285                     if mono_item.node.is_instantiable(tcx) && should_codegen_locally(tcx, &instance)
1286                     {
1287                         output.push(mono_item);
1288                     }
1289                 }
1290             }
1291         }
1292         _ => bug!(),
1293     }
1294 }
1295
1296 /// Scans the miri alloc in order to find function calls, closures, and drop-glue.
1297 fn collect_miri<'tcx>(
1298     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1299     alloc_id: AllocId,
1300     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
1301 ) {
1302     match tcx.global_alloc(alloc_id) {
1303         GlobalAlloc::Static(def_id) => {
1304             assert!(!tcx.is_thread_local_static(def_id));
1305             let instance = Instance::mono(tcx, def_id);
1306             if should_codegen_locally(tcx, &instance) {
1307                 trace!("collecting static {:?}", def_id);
1308                 output.push(dummy_spanned(MonoItem::Static(def_id)));
1309             }
1310         }
1311         GlobalAlloc::Memory(alloc) => {
1312             trace!("collecting {:?} with {:#?}", alloc_id, alloc);
1313             for &((), inner) in alloc.relocations().values() {
1314                 rustc_data_structures::stack::ensure_sufficient_stack(|| {
1315                     collect_miri(tcx, inner, output);
1316                 });
1317             }
1318         }
1319         GlobalAlloc::Function(fn_instance) => {
1320             if should_codegen_locally(tcx, &fn_instance) {
1321                 trace!("collecting {:?} with {:#?}", alloc_id, fn_instance);
1322                 output.push(create_fn_mono_item(tcx, fn_instance, DUMMY_SP));
1323             }
1324         }
1325     }
1326 }
1327
1328 /// Scans the MIR in order to find function calls, closures, and drop-glue.
1329 fn collect_neighbours<'tcx>(
1330     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1331     instance: Instance<'tcx>,
1332     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
1333 ) {
1334     debug!("collect_neighbours: {:?}", instance.def_id());
1335     let body = tcx.instance_mir(instance.def);
1336
1337     MirNeighborCollector { tcx, body: &body, output, instance }.visit_body(&body);
1338 }
1339
1340 fn collect_const_value<'tcx>(
1341     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1342     value: ConstValue<'tcx>,
1343     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
1344 ) {
1345     match value {
1346         ConstValue::Scalar(Scalar::Ptr(ptr)) => collect_miri(tcx, ptr.alloc_id, output),
1347         ConstValue::Slice { data: alloc, start: _, end: _ } | ConstValue::ByRef { alloc, .. } => {
1348             for &((), id) in alloc.relocations().values() {
1349                 collect_miri(tcx, id, output);
1350             }
1351         }
1352         _ => {}
1353     }
1354 }