]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_mir/src/transform/generator.rs
Rollup merge of #77512 - ecstatic-morse:const-checking-allow-abort, r=RalfJung
[rust.git] / compiler / rustc_mir / src / transform / generator.rs
1 //! This is the implementation of the pass which transforms generators into state machines.
2 //!
3 //! MIR generation for generators creates a function which has a self argument which
4 //! passes by value. This argument is effectively a generator type which only contains upvars and
5 //! is only used for this argument inside the MIR for the generator.
6 //! It is passed by value to enable upvars to be moved out of it. Drop elaboration runs on that
7 //! MIR before this pass and creates drop flags for MIR locals.
8 //! It will also drop the generator argument (which only consists of upvars) if any of the upvars
9 //! are moved out of. This pass elaborates the drops of upvars / generator argument in the case
10 //! that none of the upvars were moved out of. This is because we cannot have any drops of this
11 //! generator in the MIR, since it is used to create the drop glue for the generator. We'd get
12 //! infinite recursion otherwise.
13 //!
14 //! This pass creates the implementation for the Generator::resume function and the drop shim
15 //! for the generator based on the MIR input. It converts the generator argument from Self to
16 //! &mut Self adding derefs in the MIR as needed. It computes the final layout of the generator
17 //! struct which looks like this:
18 //!     First upvars are stored
19 //!     It is followed by the generator state field.
20 //!     Then finally the MIR locals which are live across a suspension point are stored.
21 //!
22 //!     struct Generator {
23 //!         upvars...,
24 //!         state: u32,
25 //!         mir_locals...,
26 //!     }
27 //!
28 //! This pass computes the meaning of the state field and the MIR locals which are live
29 //! across a suspension point. There are however three hardcoded generator states:
30 //!     0 - Generator have not been resumed yet
31 //!     1 - Generator has returned / is completed
32 //!     2 - Generator has been poisoned
33 //!
34 //! It also rewrites `return x` and `yield y` as setting a new generator state and returning
35 //! GeneratorState::Complete(x) and GeneratorState::Yielded(y) respectively.
36 //! MIR locals which are live across a suspension point are moved to the generator struct
37 //! with references to them being updated with references to the generator struct.
38 //!
39 //! The pass creates two functions which have a switch on the generator state giving
40 //! the action to take.
41 //!
42 //! One of them is the implementation of Generator::resume.
43 //! For generators with state 0 (unresumed) it starts the execution of the generator.
44 //! For generators with state 1 (returned) and state 2 (poisoned) it panics.
45 //! Otherwise it continues the execution from the last suspension point.
46 //!
47 //! The other function is the drop glue for the generator.
48 //! For generators with state 0 (unresumed) it drops the upvars of the generator.
49 //! For generators with state 1 (returned) and state 2 (poisoned) it does nothing.
50 //! Otherwise it drops all the values in scope at the last suspension point.
51
52 use crate::dataflow::impls::{
53     MaybeBorrowedLocals, MaybeLiveLocals, MaybeRequiresStorage, MaybeStorageLive,
54 };
55 use crate::dataflow::{self, Analysis};
56 use crate::transform::no_landing_pads::no_landing_pads;
57 use crate::transform::simplify;
58 use crate::transform::MirPass;
59 use crate::util::dump_mir;
60 use crate::util::expand_aggregate;
61 use crate::util::storage;
62 use rustc_data_structures::fx::FxHashMap;
63 use rustc_hir as hir;
64 use rustc_hir::def_id::DefId;
65 use rustc_hir::lang_items::LangItem;
66 use rustc_index::bit_set::{BitMatrix, BitSet};
67 use rustc_index::vec::{Idx, IndexVec};
68 use rustc_middle::mir::visit::{MutVisitor, PlaceContext, Visitor};
69 use rustc_middle::mir::*;
70 use rustc_middle::ty::subst::{Subst, SubstsRef};
71 use rustc_middle::ty::GeneratorSubsts;
72 use rustc_middle::ty::{self, AdtDef, Ty, TyCtxt};
73 use rustc_target::abi::VariantIdx;
74 use rustc_target::spec::PanicStrategy;
75 use std::borrow::Cow;
76 use std::{iter, ops};
77
78 pub struct StateTransform;
79
80 struct RenameLocalVisitor<'tcx> {
81     from: Local,
82     to: Local,
83     tcx: TyCtxt<'tcx>,
84 }
85
86 impl<'tcx> MutVisitor<'tcx> for RenameLocalVisitor<'tcx> {
87     fn tcx(&self) -> TyCtxt<'tcx> {
88         self.tcx
89     }
90
91     fn visit_local(&mut self, local: &mut Local, _: PlaceContext, _: Location) {
92         if *local == self.from {
93             *local = self.to;
94         }
95     }
96
97     fn visit_terminator(&mut self, terminator: &mut Terminator<'tcx>, location: Location) {
98         match terminator.kind {
99             TerminatorKind::Return => {
100                 // Do not replace the implicit `_0` access here, as that's not possible. The
101                 // transform already handles `return` correctly.
102             }
103             _ => self.super_terminator(terminator, location),
104         }
105     }
106 }
107
108 struct DerefArgVisitor<'tcx> {
109     tcx: TyCtxt<'tcx>,
110 }
111
112 impl<'tcx> MutVisitor<'tcx> for DerefArgVisitor<'tcx> {
113     fn tcx(&self) -> TyCtxt<'tcx> {
114         self.tcx
115     }
116
117     fn visit_local(&mut self, local: &mut Local, _: PlaceContext, _: Location) {
118         assert_ne!(*local, SELF_ARG);
119     }
120
121     fn visit_place(&mut self, place: &mut Place<'tcx>, context: PlaceContext, location: Location) {
122         if place.local == SELF_ARG {
123             replace_base(
124                 place,
125                 Place {
126                     local: SELF_ARG,
127                     projection: self.tcx().intern_place_elems(&[ProjectionElem::Deref]),
128                 },
129                 self.tcx,
130             );
131         } else {
132             self.visit_local(&mut place.local, context, location);
133
134             for elem in place.projection.iter() {
135                 if let PlaceElem::Index(local) = elem {
136                     assert_ne!(local, SELF_ARG);
137                 }
138             }
139         }
140     }
141 }
142
143 struct PinArgVisitor<'tcx> {
144     ref_gen_ty: Ty<'tcx>,
145     tcx: TyCtxt<'tcx>,
146 }
147
148 impl<'tcx> MutVisitor<'tcx> for PinArgVisitor<'tcx> {
149     fn tcx(&self) -> TyCtxt<'tcx> {
150         self.tcx
151     }
152
153     fn visit_local(&mut self, local: &mut Local, _: PlaceContext, _: Location) {
154         assert_ne!(*local, SELF_ARG);
155     }
156
157     fn visit_place(&mut self, place: &mut Place<'tcx>, context: PlaceContext, location: Location) {
158         if place.local == SELF_ARG {
159             replace_base(
160                 place,
161                 Place {
162                     local: SELF_ARG,
163                     projection: self.tcx().intern_place_elems(&[ProjectionElem::Field(
164                         Field::new(0),
165                         self.ref_gen_ty,
166                     )]),
167                 },
168                 self.tcx,
169             );
170         } else {
171             self.visit_local(&mut place.local, context, location);
172
173             for elem in place.projection.iter() {
174                 if let PlaceElem::Index(local) = elem {
175                     assert_ne!(local, SELF_ARG);
176                 }
177             }
178         }
179     }
180 }
181
182 fn replace_base<'tcx>(place: &mut Place<'tcx>, new_base: Place<'tcx>, tcx: TyCtxt<'tcx>) {
183     place.local = new_base.local;
184
185     let mut new_projection = new_base.projection.to_vec();
186     new_projection.append(&mut place.projection.to_vec());
187
188     place.projection = tcx.intern_place_elems(&new_projection);
189 }
190
191 const SELF_ARG: Local = Local::from_u32(1);
192
193 /// Generator has not been resumed yet.
194 const UNRESUMED: usize = GeneratorSubsts::UNRESUMED;
195 /// Generator has returned / is completed.
196 const RETURNED: usize = GeneratorSubsts::RETURNED;
197 /// Generator has panicked and is poisoned.
198 const POISONED: usize = GeneratorSubsts::POISONED;
199
200 /// A `yield` point in the generator.
201 struct SuspensionPoint<'tcx> {
202     /// State discriminant used when suspending or resuming at this point.
203     state: usize,
204     /// The block to jump to after resumption.
205     resume: BasicBlock,
206     /// Where to move the resume argument after resumption.
207     resume_arg: Place<'tcx>,
208     /// Which block to jump to if the generator is dropped in this state.
209     drop: Option<BasicBlock>,
210     /// Set of locals that have live storage while at this suspension point.
211     storage_liveness: BitSet<Local>,
212 }
213
214 struct TransformVisitor<'tcx> {
215     tcx: TyCtxt<'tcx>,
216     state_adt_ref: &'tcx AdtDef,
217     state_substs: SubstsRef<'tcx>,
218
219     // The type of the discriminant in the generator struct
220     discr_ty: Ty<'tcx>,
221
222     // Mapping from Local to (type of local, generator struct index)
223     // FIXME(eddyb) This should use `IndexVec<Local, Option<_>>`.
224     remap: FxHashMap<Local, (Ty<'tcx>, VariantIdx, usize)>,
225
226     // A map from a suspension point in a block to the locals which have live storage at that point
227     storage_liveness: IndexVec<BasicBlock, Option<BitSet<Local>>>,
228
229     // A list of suspension points, generated during the transform
230     suspension_points: Vec<SuspensionPoint<'tcx>>,
231
232     // The set of locals that have no `StorageLive`/`StorageDead` annotations.
233     always_live_locals: storage::AlwaysLiveLocals,
234
235     // The original RETURN_PLACE local
236     new_ret_local: Local,
237 }
238
239 impl TransformVisitor<'tcx> {
240     // Make a GeneratorState variant assignment. `core::ops::GeneratorState` only has single
241     // element tuple variants, so we can just write to the downcasted first field and then set the
242     // discriminant to the appropriate variant.
243     fn make_state(
244         &self,
245         idx: VariantIdx,
246         val: Operand<'tcx>,
247         source_info: SourceInfo,
248     ) -> impl Iterator<Item = Statement<'tcx>> {
249         let kind = AggregateKind::Adt(self.state_adt_ref, idx, self.state_substs, None, None);
250         assert_eq!(self.state_adt_ref.variants[idx].fields.len(), 1);
251         let ty = self
252             .tcx
253             .type_of(self.state_adt_ref.variants[idx].fields[0].did)
254             .subst(self.tcx, self.state_substs);
255         expand_aggregate(
256             Place::return_place(),
257             std::iter::once((val, ty)),
258             kind,
259             source_info,
260             self.tcx,
261         )
262     }
263
264     // Create a Place referencing a generator struct field
265     fn make_field(&self, variant_index: VariantIdx, idx: usize, ty: Ty<'tcx>) -> Place<'tcx> {
266         let self_place = Place::from(SELF_ARG);
267         let base = self.tcx.mk_place_downcast_unnamed(self_place, variant_index);
268         let mut projection = base.projection.to_vec();
269         projection.push(ProjectionElem::Field(Field::new(idx), ty));
270
271         Place { local: base.local, projection: self.tcx.intern_place_elems(&projection) }
272     }
273
274     // Create a statement which changes the discriminant
275     fn set_discr(&self, state_disc: VariantIdx, source_info: SourceInfo) -> Statement<'tcx> {
276         let self_place = Place::from(SELF_ARG);
277         Statement {
278             source_info,
279             kind: StatementKind::SetDiscriminant {
280                 place: box self_place,
281                 variant_index: state_disc,
282             },
283         }
284     }
285
286     // Create a statement which reads the discriminant into a temporary
287     fn get_discr(&self, body: &mut Body<'tcx>) -> (Statement<'tcx>, Place<'tcx>) {
288         let temp_decl = LocalDecl::new(self.discr_ty, body.span).internal();
289         let local_decls_len = body.local_decls.push(temp_decl);
290         let temp = Place::from(local_decls_len);
291
292         let self_place = Place::from(SELF_ARG);
293         let assign = Statement {
294             source_info: SourceInfo::outermost(body.span),
295             kind: StatementKind::Assign(box (temp, Rvalue::Discriminant(self_place))),
296         };
297         (assign, temp)
298     }
299 }
300
301 impl MutVisitor<'tcx> for TransformVisitor<'tcx> {
302     fn tcx(&self) -> TyCtxt<'tcx> {
303         self.tcx
304     }
305
306     fn visit_local(&mut self, local: &mut Local, _: PlaceContext, _: Location) {
307         assert_eq!(self.remap.get(local), None);
308     }
309
310     fn visit_place(
311         &mut self,
312         place: &mut Place<'tcx>,
313         _context: PlaceContext,
314         _location: Location,
315     ) {
316         // Replace an Local in the remap with a generator struct access
317         if let Some(&(ty, variant_index, idx)) = self.remap.get(&place.local) {
318             replace_base(place, self.make_field(variant_index, idx, ty), self.tcx);
319         }
320     }
321
322     fn visit_basic_block_data(&mut self, block: BasicBlock, data: &mut BasicBlockData<'tcx>) {
323         // Remove StorageLive and StorageDead statements for remapped locals
324         data.retain_statements(|s| match s.kind {
325             StatementKind::StorageLive(l) | StatementKind::StorageDead(l) => {
326                 !self.remap.contains_key(&l)
327             }
328             _ => true,
329         });
330
331         let ret_val = match data.terminator().kind {
332             TerminatorKind::Return => Some((
333                 VariantIdx::new(1),
334                 None,
335                 Operand::Move(Place::from(self.new_ret_local)),
336                 None,
337             )),
338             TerminatorKind::Yield { ref value, resume, resume_arg, drop } => {
339                 Some((VariantIdx::new(0), Some((resume, resume_arg)), value.clone(), drop))
340             }
341             _ => None,
342         };
343
344         if let Some((state_idx, resume, v, drop)) = ret_val {
345             let source_info = data.terminator().source_info;
346             // We must assign the value first in case it gets declared dead below
347             data.statements.extend(self.make_state(state_idx, v, source_info));
348             let state = if let Some((resume, resume_arg)) = resume {
349                 // Yield
350                 let state = 3 + self.suspension_points.len();
351
352                 // The resume arg target location might itself be remapped if its base local is
353                 // live across a yield.
354                 let resume_arg =
355                     if let Some(&(ty, variant, idx)) = self.remap.get(&resume_arg.local) {
356                         self.make_field(variant, idx, ty)
357                     } else {
358                         resume_arg
359                     };
360
361                 self.suspension_points.push(SuspensionPoint {
362                     state,
363                     resume,
364                     resume_arg,
365                     drop,
366                     storage_liveness: self.storage_liveness[block].clone().unwrap(),
367                 });
368
369                 VariantIdx::new(state)
370             } else {
371                 // Return
372                 VariantIdx::new(RETURNED) // state for returned
373             };
374             data.statements.push(self.set_discr(state, source_info));
375             data.terminator_mut().kind = TerminatorKind::Return;
376         }
377
378         self.super_basic_block_data(block, data);
379     }
380 }
381
382 fn make_generator_state_argument_indirect<'tcx>(tcx: TyCtxt<'tcx>, body: &mut Body<'tcx>) {
383     let gen_ty = body.local_decls.raw[1].ty;
384
385     let ref_gen_ty =
386         tcx.mk_ref(tcx.lifetimes.re_erased, ty::TypeAndMut { ty: gen_ty, mutbl: Mutability::Mut });
387
388     // Replace the by value generator argument
389     body.local_decls.raw[1].ty = ref_gen_ty;
390
391     // Add a deref to accesses of the generator state
392     DerefArgVisitor { tcx }.visit_body(body);
393 }
394
395 fn make_generator_state_argument_pinned<'tcx>(tcx: TyCtxt<'tcx>, body: &mut Body<'tcx>) {
396     let ref_gen_ty = body.local_decls.raw[1].ty;
397
398     let pin_did = tcx.require_lang_item(LangItem::Pin, Some(body.span));
399     let pin_adt_ref = tcx.adt_def(pin_did);
400     let substs = tcx.intern_substs(&[ref_gen_ty.into()]);
401     let pin_ref_gen_ty = tcx.mk_adt(pin_adt_ref, substs);
402
403     // Replace the by ref generator argument
404     body.local_decls.raw[1].ty = pin_ref_gen_ty;
405
406     // Add the Pin field access to accesses of the generator state
407     PinArgVisitor { ref_gen_ty, tcx }.visit_body(body);
408 }
409
410 /// Allocates a new local and replaces all references of `local` with it. Returns the new local.
411 ///
412 /// `local` will be changed to a new local decl with type `ty`.
413 ///
414 /// Note that the new local will be uninitialized. It is the caller's responsibility to assign some
415 /// valid value to it before its first use.
416 fn replace_local<'tcx>(
417     local: Local,
418     ty: Ty<'tcx>,
419     body: &mut Body<'tcx>,
420     tcx: TyCtxt<'tcx>,
421 ) -> Local {
422     let new_decl = LocalDecl::new(ty, body.span);
423     let new_local = body.local_decls.push(new_decl);
424     body.local_decls.swap(local, new_local);
425
426     RenameLocalVisitor { from: local, to: new_local, tcx }.visit_body(body);
427
428     new_local
429 }
430
431 struct LivenessInfo {
432     /// Which locals are live across any suspension point.
433     saved_locals: GeneratorSavedLocals,
434
435     /// The set of saved locals live at each suspension point.
436     live_locals_at_suspension_points: Vec<BitSet<GeneratorSavedLocal>>,
437
438     /// Parallel vec to the above with SourceInfo for each yield terminator.
439     source_info_at_suspension_points: Vec<SourceInfo>,
440
441     /// For every saved local, the set of other saved locals that are
442     /// storage-live at the same time as this local. We cannot overlap locals in
443     /// the layout which have conflicting storage.
444     storage_conflicts: BitMatrix<GeneratorSavedLocal, GeneratorSavedLocal>,
445
446     /// For every suspending block, the locals which are storage-live across
447     /// that suspension point.
448     storage_liveness: IndexVec<BasicBlock, Option<BitSet<Local>>>,
449 }
450
451 fn locals_live_across_suspend_points(
452     tcx: TyCtxt<'tcx>,
453     body: &Body<'tcx>,
454     always_live_locals: &storage::AlwaysLiveLocals,
455     movable: bool,
456 ) -> LivenessInfo {
457     let def_id = body.source.def_id();
458     let body_ref: &Body<'_> = &body;
459
460     // Calculate when MIR locals have live storage. This gives us an upper bound of their
461     // lifetimes.
462     let mut storage_live = MaybeStorageLive::new(always_live_locals.clone())
463         .into_engine(tcx, body_ref, def_id)
464         .iterate_to_fixpoint()
465         .into_results_cursor(body_ref);
466
467     // Calculate the MIR locals which have been previously
468     // borrowed (even if they are still active).
469     let borrowed_locals_results = MaybeBorrowedLocals::all_borrows()
470         .into_engine(tcx, body_ref, def_id)
471         .pass_name("generator")
472         .iterate_to_fixpoint();
473
474     let mut borrowed_locals_cursor =
475         dataflow::ResultsCursor::new(body_ref, &borrowed_locals_results);
476
477     // Calculate the MIR locals that we actually need to keep storage around
478     // for.
479     let requires_storage_results = MaybeRequiresStorage::new(body, &borrowed_locals_results)
480         .into_engine(tcx, body_ref, def_id)
481         .iterate_to_fixpoint();
482     let mut requires_storage_cursor =
483         dataflow::ResultsCursor::new(body_ref, &requires_storage_results);
484
485     // Calculate the liveness of MIR locals ignoring borrows.
486     let mut liveness = MaybeLiveLocals
487         .into_engine(tcx, body_ref, def_id)
488         .pass_name("generator")
489         .iterate_to_fixpoint()
490         .into_results_cursor(body_ref);
491
492     let mut storage_liveness_map = IndexVec::from_elem(None, body.basic_blocks());
493     let mut live_locals_at_suspension_points = Vec::new();
494     let mut source_info_at_suspension_points = Vec::new();
495     let mut live_locals_at_any_suspension_point = BitSet::new_empty(body.local_decls.len());
496
497     for (block, data) in body.basic_blocks().iter_enumerated() {
498         if let TerminatorKind::Yield { .. } = data.terminator().kind {
499             let loc = Location { block, statement_index: data.statements.len() };
500
501             liveness.seek_to_block_end(block);
502             let mut live_locals = liveness.get().clone();
503
504             if !movable {
505                 // The `liveness` variable contains the liveness of MIR locals ignoring borrows.
506                 // This is correct for movable generators since borrows cannot live across
507                 // suspension points. However for immovable generators we need to account for
508                 // borrows, so we conseratively assume that all borrowed locals are live until
509                 // we find a StorageDead statement referencing the locals.
510                 // To do this we just union our `liveness` result with `borrowed_locals`, which
511                 // contains all the locals which has been borrowed before this suspension point.
512                 // If a borrow is converted to a raw reference, we must also assume that it lives
513                 // forever. Note that the final liveness is still bounded by the storage liveness
514                 // of the local, which happens using the `intersect` operation below.
515                 borrowed_locals_cursor.seek_before_primary_effect(loc);
516                 live_locals.union(borrowed_locals_cursor.get());
517             }
518
519             // Store the storage liveness for later use so we can restore the state
520             // after a suspension point
521             storage_live.seek_before_primary_effect(loc);
522             storage_liveness_map[block] = Some(storage_live.get().clone());
523
524             // Locals live are live at this point only if they are used across
525             // suspension points (the `liveness` variable)
526             // and their storage is required (the `storage_required` variable)
527             requires_storage_cursor.seek_before_primary_effect(loc);
528             live_locals.intersect(requires_storage_cursor.get());
529
530             // The generator argument is ignored.
531             live_locals.remove(SELF_ARG);
532
533             debug!("loc = {:?}, live_locals = {:?}", loc, live_locals);
534
535             // Add the locals live at this suspension point to the set of locals which live across
536             // any suspension points
537             live_locals_at_any_suspension_point.union(&live_locals);
538
539             live_locals_at_suspension_points.push(live_locals);
540             source_info_at_suspension_points.push(data.terminator().source_info);
541         }
542     }
543
544     debug!("live_locals_anywhere = {:?}", live_locals_at_any_suspension_point);
545     let saved_locals = GeneratorSavedLocals(live_locals_at_any_suspension_point);
546
547     // Renumber our liveness_map bitsets to include only the locals we are
548     // saving.
549     let live_locals_at_suspension_points = live_locals_at_suspension_points
550         .iter()
551         .map(|live_here| saved_locals.renumber_bitset(&live_here))
552         .collect();
553
554     let storage_conflicts = compute_storage_conflicts(
555         body_ref,
556         &saved_locals,
557         always_live_locals.clone(),
558         requires_storage_results,
559     );
560
561     LivenessInfo {
562         saved_locals,
563         live_locals_at_suspension_points,
564         source_info_at_suspension_points,
565         storage_conflicts,
566         storage_liveness: storage_liveness_map,
567     }
568 }
569
570 /// The set of `Local`s that must be saved across yield points.
571 ///
572 /// `GeneratorSavedLocal` is indexed in terms of the elements in this set;
573 /// i.e. `GeneratorSavedLocal::new(1)` corresponds to the second local
574 /// included in this set.
575 struct GeneratorSavedLocals(BitSet<Local>);
576
577 impl GeneratorSavedLocals {
578     /// Returns an iterator over each `GeneratorSavedLocal` along with the `Local` it corresponds
579     /// to.
580     fn iter_enumerated(&self) -> impl '_ + Iterator<Item = (GeneratorSavedLocal, Local)> {
581         self.iter().enumerate().map(|(i, l)| (GeneratorSavedLocal::from(i), l))
582     }
583
584     /// Transforms a `BitSet<Local>` that contains only locals saved across yield points to the
585     /// equivalent `BitSet<GeneratorSavedLocal>`.
586     fn renumber_bitset(&self, input: &BitSet<Local>) -> BitSet<GeneratorSavedLocal> {
587         assert!(self.superset(&input), "{:?} not a superset of {:?}", self.0, input);
588         let mut out = BitSet::new_empty(self.count());
589         for (saved_local, local) in self.iter_enumerated() {
590             if input.contains(local) {
591                 out.insert(saved_local);
592             }
593         }
594         out
595     }
596
597     fn get(&self, local: Local) -> Option<GeneratorSavedLocal> {
598         if !self.contains(local) {
599             return None;
600         }
601
602         let idx = self.iter().take_while(|&l| l < local).count();
603         Some(GeneratorSavedLocal::new(idx))
604     }
605 }
606
607 impl ops::Deref for GeneratorSavedLocals {
608     type Target = BitSet<Local>;
609
610     fn deref(&self) -> &Self::Target {
611         &self.0
612     }
613 }
614
615 /// For every saved local, looks for which locals are StorageLive at the same
616 /// time. Generates a bitset for every local of all the other locals that may be
617 /// StorageLive simultaneously with that local. This is used in the layout
618 /// computation; see `GeneratorLayout` for more.
619 fn compute_storage_conflicts(
620     body: &'mir Body<'tcx>,
621     saved_locals: &GeneratorSavedLocals,
622     always_live_locals: storage::AlwaysLiveLocals,
623     requires_storage: dataflow::Results<'tcx, MaybeRequiresStorage<'mir, 'tcx>>,
624 ) -> BitMatrix<GeneratorSavedLocal, GeneratorSavedLocal> {
625     assert_eq!(body.local_decls.len(), saved_locals.domain_size());
626
627     debug!("compute_storage_conflicts({:?})", body.span);
628     debug!("always_live = {:?}", always_live_locals);
629
630     // Locals that are always live or ones that need to be stored across
631     // suspension points are not eligible for overlap.
632     let mut ineligible_locals = always_live_locals.into_inner();
633     ineligible_locals.intersect(saved_locals);
634
635     // Compute the storage conflicts for all eligible locals.
636     let mut visitor = StorageConflictVisitor {
637         body,
638         saved_locals: &saved_locals,
639         local_conflicts: BitMatrix::from_row_n(&ineligible_locals, body.local_decls.len()),
640     };
641
642     requires_storage.visit_reachable_with(body, &mut visitor);
643
644     let local_conflicts = visitor.local_conflicts;
645
646     // Compress the matrix using only stored locals (Local -> GeneratorSavedLocal).
647     //
648     // NOTE: Today we store a full conflict bitset for every local. Technically
649     // this is twice as many bits as we need, since the relation is symmetric.
650     // However, in practice these bitsets are not usually large. The layout code
651     // also needs to keep track of how many conflicts each local has, so it's
652     // simpler to keep it this way for now.
653     let mut storage_conflicts = BitMatrix::new(saved_locals.count(), saved_locals.count());
654     for (saved_local_a, local_a) in saved_locals.iter_enumerated() {
655         if ineligible_locals.contains(local_a) {
656             // Conflicts with everything.
657             storage_conflicts.insert_all_into_row(saved_local_a);
658         } else {
659             // Keep overlap information only for stored locals.
660             for (saved_local_b, local_b) in saved_locals.iter_enumerated() {
661                 if local_conflicts.contains(local_a, local_b) {
662                     storage_conflicts.insert(saved_local_a, saved_local_b);
663                 }
664             }
665         }
666     }
667     storage_conflicts
668 }
669
670 struct StorageConflictVisitor<'mir, 'tcx, 's> {
671     body: &'mir Body<'tcx>,
672     saved_locals: &'s GeneratorSavedLocals,
673     // FIXME(tmandry): Consider using sparse bitsets here once we have good
674     // benchmarks for generators.
675     local_conflicts: BitMatrix<Local, Local>,
676 }
677
678 impl dataflow::ResultsVisitor<'mir, 'tcx> for StorageConflictVisitor<'mir, 'tcx, '_> {
679     type FlowState = BitSet<Local>;
680
681     fn visit_statement_before_primary_effect(
682         &mut self,
683         state: &Self::FlowState,
684         _statement: &'mir Statement<'tcx>,
685         loc: Location,
686     ) {
687         self.apply_state(state, loc);
688     }
689
690     fn visit_terminator_before_primary_effect(
691         &mut self,
692         state: &Self::FlowState,
693         _terminator: &'mir Terminator<'tcx>,
694         loc: Location,
695     ) {
696         self.apply_state(state, loc);
697     }
698 }
699
700 impl<'body, 'tcx, 's> StorageConflictVisitor<'body, 'tcx, 's> {
701     fn apply_state(&mut self, flow_state: &BitSet<Local>, loc: Location) {
702         // Ignore unreachable blocks.
703         if self.body.basic_blocks()[loc.block].terminator().kind == TerminatorKind::Unreachable {
704             return;
705         }
706
707         let mut eligible_storage_live = flow_state.clone();
708         eligible_storage_live.intersect(&self.saved_locals);
709
710         for local in eligible_storage_live.iter() {
711             self.local_conflicts.union_row_with(&eligible_storage_live, local);
712         }
713
714         if eligible_storage_live.count() > 1 {
715             trace!("at {:?}, eligible_storage_live={:?}", loc, eligible_storage_live);
716         }
717     }
718 }
719
720 /// Validates the typeck view of the generator against the actual set of types saved between
721 /// yield points.
722 fn sanitize_witness<'tcx>(
723     tcx: TyCtxt<'tcx>,
724     body: &Body<'tcx>,
725     did: DefId,
726     witness: Ty<'tcx>,
727     upvars: &Vec<Ty<'tcx>>,
728     saved_locals: &GeneratorSavedLocals,
729 ) {
730     let allowed_upvars = tcx.erase_regions(upvars);
731     let allowed = match witness.kind() {
732         ty::GeneratorWitness(s) => tcx.erase_late_bound_regions(&s),
733         _ => {
734             tcx.sess.delay_span_bug(
735                 body.span,
736                 &format!("unexpected generator witness type {:?}", witness.kind()),
737             );
738             return;
739         }
740     };
741
742     let param_env = tcx.param_env(did);
743
744     for (local, decl) in body.local_decls.iter_enumerated() {
745         // Ignore locals which are internal or not saved between yields.
746         if !saved_locals.contains(local) || decl.internal {
747             continue;
748         }
749         let decl_ty = tcx.normalize_erasing_regions(param_env, decl.ty);
750
751         // Sanity check that typeck knows about the type of locals which are
752         // live across a suspension point
753         if !allowed.contains(&decl_ty) && !allowed_upvars.contains(&decl_ty) {
754             span_bug!(
755                 body.span,
756                 "Broken MIR: generator contains type {} in MIR, \
757                        but typeck only knows about {}",
758                 decl.ty,
759                 witness,
760             );
761         }
762     }
763 }
764
765 fn compute_layout<'tcx>(
766     liveness: LivenessInfo,
767     body: &mut Body<'tcx>,
768 ) -> (
769     FxHashMap<Local, (Ty<'tcx>, VariantIdx, usize)>,
770     GeneratorLayout<'tcx>,
771     IndexVec<BasicBlock, Option<BitSet<Local>>>,
772 ) {
773     let LivenessInfo {
774         saved_locals,
775         live_locals_at_suspension_points,
776         source_info_at_suspension_points,
777         storage_conflicts,
778         storage_liveness,
779     } = liveness;
780
781     // Gather live local types and their indices.
782     let mut locals = IndexVec::<GeneratorSavedLocal, _>::new();
783     let mut tys = IndexVec::<GeneratorSavedLocal, _>::new();
784     for (saved_local, local) in saved_locals.iter_enumerated() {
785         locals.push(local);
786         tys.push(body.local_decls[local].ty);
787         debug!("generator saved local {:?} => {:?}", saved_local, local);
788     }
789
790     // Leave empty variants for the UNRESUMED, RETURNED, and POISONED states.
791     // In debuginfo, these will correspond to the beginning (UNRESUMED) or end
792     // (RETURNED, POISONED) of the function.
793     const RESERVED_VARIANTS: usize = 3;
794     let body_span = body.source_scopes[OUTERMOST_SOURCE_SCOPE].span;
795     let mut variant_source_info: IndexVec<VariantIdx, SourceInfo> = [
796         SourceInfo::outermost(body_span.shrink_to_lo()),
797         SourceInfo::outermost(body_span.shrink_to_hi()),
798         SourceInfo::outermost(body_span.shrink_to_hi()),
799     ]
800     .iter()
801     .copied()
802     .collect();
803
804     // Build the generator variant field list.
805     // Create a map from local indices to generator struct indices.
806     let mut variant_fields: IndexVec<VariantIdx, IndexVec<Field, GeneratorSavedLocal>> =
807         iter::repeat(IndexVec::new()).take(RESERVED_VARIANTS).collect();
808     let mut remap = FxHashMap::default();
809     for (suspension_point_idx, live_locals) in live_locals_at_suspension_points.iter().enumerate() {
810         let variant_index = VariantIdx::from(RESERVED_VARIANTS + suspension_point_idx);
811         let mut fields = IndexVec::new();
812         for (idx, saved_local) in live_locals.iter().enumerate() {
813             fields.push(saved_local);
814             // Note that if a field is included in multiple variants, we will
815             // just use the first one here. That's fine; fields do not move
816             // around inside generators, so it doesn't matter which variant
817             // index we access them by.
818             remap.entry(locals[saved_local]).or_insert((tys[saved_local], variant_index, idx));
819         }
820         variant_fields.push(fields);
821         variant_source_info.push(source_info_at_suspension_points[suspension_point_idx]);
822     }
823     debug!("generator variant_fields = {:?}", variant_fields);
824     debug!("generator storage_conflicts = {:#?}", storage_conflicts);
825
826     let layout =
827         GeneratorLayout { field_tys: tys, variant_fields, variant_source_info, storage_conflicts };
828
829     (remap, layout, storage_liveness)
830 }
831
832 /// Replaces the entry point of `body` with a block that switches on the generator discriminant and
833 /// dispatches to blocks according to `cases`.
834 ///
835 /// After this function, the former entry point of the function will be bb1.
836 fn insert_switch<'tcx>(
837     body: &mut Body<'tcx>,
838     cases: Vec<(usize, BasicBlock)>,
839     transform: &TransformVisitor<'tcx>,
840     default: TerminatorKind<'tcx>,
841 ) {
842     let default_block = insert_term_block(body, default);
843     let (assign, discr) = transform.get_discr(body);
844     let switch = TerminatorKind::SwitchInt {
845         discr: Operand::Move(discr),
846         switch_ty: transform.discr_ty,
847         values: Cow::from(cases.iter().map(|&(i, _)| i as u128).collect::<Vec<_>>()),
848         targets: cases.iter().map(|&(_, d)| d).chain(iter::once(default_block)).collect(),
849     };
850
851     let source_info = SourceInfo::outermost(body.span);
852     body.basic_blocks_mut().raw.insert(
853         0,
854         BasicBlockData {
855             statements: vec![assign],
856             terminator: Some(Terminator { source_info, kind: switch }),
857             is_cleanup: false,
858         },
859     );
860
861     let blocks = body.basic_blocks_mut().iter_mut();
862
863     for target in blocks.flat_map(|b| b.terminator_mut().successors_mut()) {
864         *target = BasicBlock::new(target.index() + 1);
865     }
866 }
867
868 fn elaborate_generator_drops<'tcx>(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId, body: &mut Body<'tcx>) {
869     use crate::shim::DropShimElaborator;
870     use crate::util::elaborate_drops::{elaborate_drop, Unwind};
871     use crate::util::patch::MirPatch;
872
873     // Note that `elaborate_drops` only drops the upvars of a generator, and
874     // this is ok because `open_drop` can only be reached within that own
875     // generator's resume function.
876
877     let param_env = tcx.param_env(def_id);
878
879     let mut elaborator = DropShimElaborator { body, patch: MirPatch::new(body), tcx, param_env };
880
881     for (block, block_data) in body.basic_blocks().iter_enumerated() {
882         let (target, unwind, source_info) = match block_data.terminator() {
883             Terminator { source_info, kind: TerminatorKind::Drop { place, target, unwind } } => {
884                 if let Some(local) = place.as_local() {
885                     if local == SELF_ARG {
886                         (target, unwind, source_info)
887                     } else {
888                         continue;
889                     }
890                 } else {
891                     continue;
892                 }
893             }
894             _ => continue,
895         };
896         let unwind = if block_data.is_cleanup {
897             Unwind::InCleanup
898         } else {
899             Unwind::To(unwind.unwrap_or_else(|| elaborator.patch.resume_block()))
900         };
901         elaborate_drop(
902             &mut elaborator,
903             *source_info,
904             Place::from(SELF_ARG),
905             (),
906             *target,
907             unwind,
908             block,
909         );
910     }
911     elaborator.patch.apply(body);
912 }
913
914 fn create_generator_drop_shim<'tcx>(
915     tcx: TyCtxt<'tcx>,
916     transform: &TransformVisitor<'tcx>,
917     gen_ty: Ty<'tcx>,
918     body: &mut Body<'tcx>,
919     drop_clean: BasicBlock,
920 ) -> Body<'tcx> {
921     let mut body = body.clone();
922     body.arg_count = 1; // make sure the resume argument is not included here
923
924     let source_info = SourceInfo::outermost(body.span);
925
926     let mut cases = create_cases(&mut body, transform, Operation::Drop);
927
928     cases.insert(0, (UNRESUMED, drop_clean));
929
930     // The returned state and the poisoned state fall through to the default
931     // case which is just to return
932
933     insert_switch(&mut body, cases, &transform, TerminatorKind::Return);
934
935     for block in body.basic_blocks_mut() {
936         let kind = &mut block.terminator_mut().kind;
937         if let TerminatorKind::GeneratorDrop = *kind {
938             *kind = TerminatorKind::Return;
939         }
940     }
941
942     // Replace the return variable
943     body.local_decls[RETURN_PLACE] = LocalDecl::with_source_info(tcx.mk_unit(), source_info);
944
945     make_generator_state_argument_indirect(tcx, &mut body);
946
947     // Change the generator argument from &mut to *mut
948     body.local_decls[SELF_ARG] = LocalDecl::with_source_info(
949         tcx.mk_ptr(ty::TypeAndMut { ty: gen_ty, mutbl: hir::Mutability::Mut }),
950         source_info,
951     );
952     if tcx.sess.opts.debugging_opts.mir_emit_retag {
953         // Alias tracking must know we changed the type
954         body.basic_blocks_mut()[START_BLOCK].statements.insert(
955             0,
956             Statement {
957                 source_info,
958                 kind: StatementKind::Retag(RetagKind::Raw, box Place::from(SELF_ARG)),
959             },
960         )
961     }
962
963     no_landing_pads(tcx, &mut body);
964
965     // Make sure we remove dead blocks to remove
966     // unrelated code from the resume part of the function
967     simplify::remove_dead_blocks(&mut body);
968
969     dump_mir(tcx, None, "generator_drop", &0, &body, |_, _| Ok(()));
970
971     body
972 }
973
974 fn insert_term_block<'tcx>(body: &mut Body<'tcx>, kind: TerminatorKind<'tcx>) -> BasicBlock {
975     let source_info = SourceInfo::outermost(body.span);
976     body.basic_blocks_mut().push(BasicBlockData {
977         statements: Vec::new(),
978         terminator: Some(Terminator { source_info, kind }),
979         is_cleanup: false,
980     })
981 }
982
983 fn insert_panic_block<'tcx>(
984     tcx: TyCtxt<'tcx>,
985     body: &mut Body<'tcx>,
986     message: AssertMessage<'tcx>,
987 ) -> BasicBlock {
988     let assert_block = BasicBlock::new(body.basic_blocks().len());
989     let term = TerminatorKind::Assert {
990         cond: Operand::Constant(box Constant {
991             span: body.span,
992             user_ty: None,
993             literal: ty::Const::from_bool(tcx, false),
994         }),
995         expected: true,
996         msg: message,
997         target: assert_block,
998         cleanup: None,
999     };
1000
1001     let source_info = SourceInfo::outermost(body.span);
1002     body.basic_blocks_mut().push(BasicBlockData {
1003         statements: Vec::new(),
1004         terminator: Some(Terminator { source_info, kind: term }),
1005         is_cleanup: false,
1006     });
1007
1008     assert_block
1009 }
1010
1011 fn can_return<'tcx>(tcx: TyCtxt<'tcx>, body: &Body<'tcx>) -> bool {
1012     // Returning from a function with an uninhabited return type is undefined behavior.
1013     if body.return_ty().conservative_is_privately_uninhabited(tcx) {
1014         return false;
1015     }
1016
1017     // If there's a return terminator the function may return.
1018     for block in body.basic_blocks() {
1019         if let TerminatorKind::Return = block.terminator().kind {
1020             return true;
1021         }
1022     }
1023
1024     // Otherwise the function can't return.
1025     false
1026 }
1027
1028 fn can_unwind<'tcx>(tcx: TyCtxt<'tcx>, body: &Body<'tcx>) -> bool {
1029     // Nothing can unwind when landing pads are off.
1030     if tcx.sess.panic_strategy() == PanicStrategy::Abort {
1031         return false;
1032     }
1033
1034     // Unwinds can only start at certain terminators.
1035     for block in body.basic_blocks() {
1036         match block.terminator().kind {
1037             // These never unwind.
1038             TerminatorKind::Goto { .. }
1039             | TerminatorKind::SwitchInt { .. }
1040             | TerminatorKind::Abort
1041             | TerminatorKind::Return
1042             | TerminatorKind::Unreachable
1043             | TerminatorKind::GeneratorDrop
1044             | TerminatorKind::FalseEdge { .. }
1045             | TerminatorKind::FalseUnwind { .. }
1046             | TerminatorKind::InlineAsm { .. } => {}
1047
1048             // Resume will *continue* unwinding, but if there's no other unwinding terminator it
1049             // will never be reached.
1050             TerminatorKind::Resume => {}
1051
1052             TerminatorKind::Yield { .. } => {
1053                 unreachable!("`can_unwind` called before generator transform")
1054             }
1055
1056             // These may unwind.
1057             TerminatorKind::Drop { .. }
1058             | TerminatorKind::DropAndReplace { .. }
1059             | TerminatorKind::Call { .. }
1060             | TerminatorKind::Assert { .. } => return true,
1061         }
1062     }
1063
1064     // If we didn't find an unwinding terminator, the function cannot unwind.
1065     false
1066 }
1067
1068 fn create_generator_resume_function<'tcx>(
1069     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1070     transform: TransformVisitor<'tcx>,
1071     body: &mut Body<'tcx>,
1072     can_return: bool,
1073 ) {
1074     let can_unwind = can_unwind(tcx, body);
1075
1076     // Poison the generator when it unwinds
1077     if can_unwind {
1078         let source_info = SourceInfo::outermost(body.span);
1079         let poison_block = body.basic_blocks_mut().push(BasicBlockData {
1080             statements: vec![transform.set_discr(VariantIdx::new(POISONED), source_info)],
1081             terminator: Some(Terminator { source_info, kind: TerminatorKind::Resume }),
1082             is_cleanup: true,
1083         });
1084
1085         for (idx, block) in body.basic_blocks_mut().iter_enumerated_mut() {
1086             let source_info = block.terminator().source_info;
1087
1088             if let TerminatorKind::Resume = block.terminator().kind {
1089                 // An existing `Resume` terminator is redirected to jump to our dedicated
1090                 // "poisoning block" above.
1091                 if idx != poison_block {
1092                     *block.terminator_mut() = Terminator {
1093                         source_info,
1094                         kind: TerminatorKind::Goto { target: poison_block },
1095                     };
1096                 }
1097             } else if !block.is_cleanup {
1098                 // Any terminators that *can* unwind but don't have an unwind target set are also
1099                 // pointed at our poisoning block (unless they're part of the cleanup path).
1100                 if let Some(unwind @ None) = block.terminator_mut().unwind_mut() {
1101                     *unwind = Some(poison_block);
1102                 }
1103             }
1104         }
1105     }
1106
1107     let mut cases = create_cases(body, &transform, Operation::Resume);
1108
1109     use rustc_middle::mir::AssertKind::{ResumedAfterPanic, ResumedAfterReturn};
1110
1111     // Jump to the entry point on the unresumed
1112     cases.insert(0, (UNRESUMED, BasicBlock::new(0)));
1113
1114     // Panic when resumed on the returned or poisoned state
1115     let generator_kind = body.generator_kind.unwrap();
1116
1117     if can_unwind {
1118         cases.insert(
1119             1,
1120             (POISONED, insert_panic_block(tcx, body, ResumedAfterPanic(generator_kind))),
1121         );
1122     }
1123
1124     if can_return {
1125         cases.insert(
1126             1,
1127             (RETURNED, insert_panic_block(tcx, body, ResumedAfterReturn(generator_kind))),
1128         );
1129     }
1130
1131     insert_switch(body, cases, &transform, TerminatorKind::Unreachable);
1132
1133     make_generator_state_argument_indirect(tcx, body);
1134     make_generator_state_argument_pinned(tcx, body);
1135
1136     no_landing_pads(tcx, body);
1137
1138     // Make sure we remove dead blocks to remove
1139     // unrelated code from the drop part of the function
1140     simplify::remove_dead_blocks(body);
1141
1142     dump_mir(tcx, None, "generator_resume", &0, body, |_, _| Ok(()));
1143 }
1144
1145 fn insert_clean_drop(body: &mut Body<'_>) -> BasicBlock {
1146     let return_block = insert_term_block(body, TerminatorKind::Return);
1147
1148     let term =
1149         TerminatorKind::Drop { place: Place::from(SELF_ARG), target: return_block, unwind: None };
1150     let source_info = SourceInfo::outermost(body.span);
1151
1152     // Create a block to destroy an unresumed generators. This can only destroy upvars.
1153     body.basic_blocks_mut().push(BasicBlockData {
1154         statements: Vec::new(),
1155         terminator: Some(Terminator { source_info, kind: term }),
1156         is_cleanup: false,
1157     })
1158 }
1159
1160 /// An operation that can be performed on a generator.
1161 #[derive(PartialEq, Copy, Clone)]
1162 enum Operation {
1163     Resume,
1164     Drop,
1165 }
1166
1167 impl Operation {
1168     fn target_block(self, point: &SuspensionPoint<'_>) -> Option<BasicBlock> {
1169         match self {
1170             Operation::Resume => Some(point.resume),
1171             Operation::Drop => point.drop,
1172         }
1173     }
1174 }
1175
1176 fn create_cases<'tcx>(
1177     body: &mut Body<'tcx>,
1178     transform: &TransformVisitor<'tcx>,
1179     operation: Operation,
1180 ) -> Vec<(usize, BasicBlock)> {
1181     let source_info = SourceInfo::outermost(body.span);
1182
1183     transform
1184         .suspension_points
1185         .iter()
1186         .filter_map(|point| {
1187             // Find the target for this suspension point, if applicable
1188             operation.target_block(point).map(|target| {
1189                 let mut statements = Vec::new();
1190
1191                 // Create StorageLive instructions for locals with live storage
1192                 for i in 0..(body.local_decls.len()) {
1193                     if i == 2 {
1194                         // The resume argument is live on function entry. Don't insert a
1195                         // `StorageLive`, or the following `Assign` will read from uninitialized
1196                         // memory.
1197                         continue;
1198                     }
1199
1200                     let l = Local::new(i);
1201                     let needs_storage_live = point.storage_liveness.contains(l)
1202                         && !transform.remap.contains_key(&l)
1203                         && !transform.always_live_locals.contains(l);
1204                     if needs_storage_live {
1205                         statements
1206                             .push(Statement { source_info, kind: StatementKind::StorageLive(l) });
1207                     }
1208                 }
1209
1210                 if operation == Operation::Resume {
1211                     // Move the resume argument to the destination place of the `Yield` terminator
1212                     let resume_arg = Local::new(2); // 0 = return, 1 = self
1213                     statements.push(Statement {
1214                         source_info,
1215                         kind: StatementKind::Assign(box (
1216                             point.resume_arg,
1217                             Rvalue::Use(Operand::Move(resume_arg.into())),
1218                         )),
1219                     });
1220                 }
1221
1222                 // Then jump to the real target
1223                 let block = body.basic_blocks_mut().push(BasicBlockData {
1224                     statements,
1225                     terminator: Some(Terminator {
1226                         source_info,
1227                         kind: TerminatorKind::Goto { target },
1228                     }),
1229                     is_cleanup: false,
1230                 });
1231
1232                 (point.state, block)
1233             })
1234         })
1235         .collect()
1236 }
1237
1238 impl<'tcx> MirPass<'tcx> for StateTransform {
1239     fn run_pass(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, body: &mut Body<'tcx>) {
1240         let yield_ty = if let Some(yield_ty) = body.yield_ty {
1241             yield_ty
1242         } else {
1243             // This only applies to generators
1244             return;
1245         };
1246
1247         assert!(body.generator_drop.is_none());
1248
1249         let def_id = body.source.def_id();
1250
1251         // The first argument is the generator type passed by value
1252         let gen_ty = body.local_decls.raw[1].ty;
1253
1254         // Get the interior types and substs which typeck computed
1255         let (upvars, interior, discr_ty, movable) = match *gen_ty.kind() {
1256             ty::Generator(_, substs, movability) => {
1257                 let substs = substs.as_generator();
1258                 (
1259                     substs.upvar_tys().collect(),
1260                     substs.witness(),
1261                     substs.discr_ty(tcx),
1262                     movability == hir::Movability::Movable,
1263                 )
1264             }
1265             _ => {
1266                 tcx.sess
1267                     .delay_span_bug(body.span, &format!("unexpected generator type {}", gen_ty));
1268                 return;
1269             }
1270         };
1271
1272         // Compute GeneratorState<yield_ty, return_ty>
1273         let state_did = tcx.require_lang_item(LangItem::GeneratorState, None);
1274         let state_adt_ref = tcx.adt_def(state_did);
1275         let state_substs = tcx.intern_substs(&[yield_ty.into(), body.return_ty().into()]);
1276         let ret_ty = tcx.mk_adt(state_adt_ref, state_substs);
1277
1278         // We rename RETURN_PLACE which has type mir.return_ty to new_ret_local
1279         // RETURN_PLACE then is a fresh unused local with type ret_ty.
1280         let new_ret_local = replace_local(RETURN_PLACE, ret_ty, body, tcx);
1281
1282         // We also replace the resume argument and insert an `Assign`.
1283         // This is needed because the resume argument `_2` might be live across a `yield`, in which
1284         // case there is no `Assign` to it that the transform can turn into a store to the generator
1285         // state. After the yield the slot in the generator state would then be uninitialized.
1286         let resume_local = Local::new(2);
1287         let new_resume_local =
1288             replace_local(resume_local, body.local_decls[resume_local].ty, body, tcx);
1289
1290         // When first entering the generator, move the resume argument into its new local.
1291         let source_info = SourceInfo::outermost(body.span);
1292         let stmts = &mut body.basic_blocks_mut()[BasicBlock::new(0)].statements;
1293         stmts.insert(
1294             0,
1295             Statement {
1296                 source_info,
1297                 kind: StatementKind::Assign(box (
1298                     new_resume_local.into(),
1299                     Rvalue::Use(Operand::Move(resume_local.into())),
1300                 )),
1301             },
1302         );
1303
1304         let always_live_locals = storage::AlwaysLiveLocals::new(&body);
1305
1306         let liveness_info =
1307             locals_live_across_suspend_points(tcx, body, &always_live_locals, movable);
1308
1309         sanitize_witness(tcx, body, def_id, interior, &upvars, &liveness_info.saved_locals);
1310
1311         if tcx.sess.opts.debugging_opts.validate_mir {
1312             let mut vis = EnsureGeneratorFieldAssignmentsNeverAlias {
1313                 assigned_local: None,
1314                 saved_locals: &liveness_info.saved_locals,
1315                 storage_conflicts: &liveness_info.storage_conflicts,
1316             };
1317
1318             vis.visit_body(body);
1319         }
1320
1321         // Extract locals which are live across suspension point into `layout`
1322         // `remap` gives a mapping from local indices onto generator struct indices
1323         // `storage_liveness` tells us which locals have live storage at suspension points
1324         let (remap, layout, storage_liveness) = compute_layout(liveness_info, body);
1325
1326         let can_return = can_return(tcx, body);
1327
1328         // Run the transformation which converts Places from Local to generator struct
1329         // accesses for locals in `remap`.
1330         // It also rewrites `return x` and `yield y` as writing a new generator state and returning
1331         // GeneratorState::Complete(x) and GeneratorState::Yielded(y) respectively.
1332         let mut transform = TransformVisitor {
1333             tcx,
1334             state_adt_ref,
1335             state_substs,
1336             remap,
1337             storage_liveness,
1338             always_live_locals,
1339             suspension_points: Vec::new(),
1340             new_ret_local,
1341             discr_ty,
1342         };
1343         transform.visit_body(body);
1344
1345         // Update our MIR struct to reflect the changes we've made
1346         body.yield_ty = None;
1347         body.arg_count = 2; // self, resume arg
1348         body.spread_arg = None;
1349         body.generator_layout = Some(layout);
1350
1351         // Insert `drop(generator_struct)` which is used to drop upvars for generators in
1352         // the unresumed state.
1353         // This is expanded to a drop ladder in `elaborate_generator_drops`.
1354         let drop_clean = insert_clean_drop(body);
1355
1356         dump_mir(tcx, None, "generator_pre-elab", &0, body, |_, _| Ok(()));
1357
1358         // Expand `drop(generator_struct)` to a drop ladder which destroys upvars.
1359         // If any upvars are moved out of, drop elaboration will handle upvar destruction.
1360         // However we need to also elaborate the code generated by `insert_clean_drop`.
1361         elaborate_generator_drops(tcx, def_id, body);
1362
1363         dump_mir(tcx, None, "generator_post-transform", &0, body, |_, _| Ok(()));
1364
1365         // Create a copy of our MIR and use it to create the drop shim for the generator
1366         let drop_shim = create_generator_drop_shim(tcx, &transform, gen_ty, body, drop_clean);
1367
1368         body.generator_drop = Some(box drop_shim);
1369
1370         // Create the Generator::resume function
1371         create_generator_resume_function(tcx, transform, body, can_return);
1372     }
1373 }
1374
1375 /// Looks for any assignments between locals (e.g., `_4 = _5`) that will both be converted to fields
1376 /// in the generator state machine but whose storage is not marked as conflicting
1377 ///
1378 /// Validation needs to happen immediately *before* `TransformVisitor` is invoked, not after.
1379 ///
1380 /// This condition would arise when the assignment is the last use of `_5` but the initial
1381 /// definition of `_4` if we weren't extra careful to mark all locals used inside a statement as
1382 /// conflicting. Non-conflicting generator saved locals may be stored at the same location within
1383 /// the generator state machine, which would result in ill-formed MIR: the left-hand and right-hand
1384 /// sides of an assignment may not alias. This caused a miscompilation in [#73137].
1385 ///
1386 /// [#73137]: https://github.com/rust-lang/rust/issues/73137
1387 struct EnsureGeneratorFieldAssignmentsNeverAlias<'a> {
1388     saved_locals: &'a GeneratorSavedLocals,
1389     storage_conflicts: &'a BitMatrix<GeneratorSavedLocal, GeneratorSavedLocal>,
1390     assigned_local: Option<GeneratorSavedLocal>,
1391 }
1392
1393 impl EnsureGeneratorFieldAssignmentsNeverAlias<'_> {
1394     fn saved_local_for_direct_place(&self, place: Place<'_>) -> Option<GeneratorSavedLocal> {
1395         if place.is_indirect() {
1396             return None;
1397         }
1398
1399         self.saved_locals.get(place.local)
1400     }
1401
1402     fn check_assigned_place(&mut self, place: Place<'tcx>, f: impl FnOnce(&mut Self)) {
1403         if let Some(assigned_local) = self.saved_local_for_direct_place(place) {
1404             assert!(self.assigned_local.is_none(), "`check_assigned_place` must not recurse");
1405
1406             self.assigned_local = Some(assigned_local);
1407             f(self);
1408             self.assigned_local = None;
1409         }
1410     }
1411 }
1412
1413 impl Visitor<'tcx> for EnsureGeneratorFieldAssignmentsNeverAlias<'_> {
1414     fn visit_place(&mut self, place: &Place<'tcx>, context: PlaceContext, location: Location) {
1415         let lhs = match self.assigned_local {
1416             Some(l) => l,
1417             None => {
1418                 // This visitor only invokes `visit_place` for the right-hand side of an assignment
1419                 // and only after setting `self.assigned_local`. However, the default impl of
1420                 // `Visitor::super_body` may call `visit_place` with a `NonUseContext` for places
1421                 // with debuginfo. Ignore them here.
1422                 assert!(!context.is_use());
1423                 return;
1424             }
1425         };
1426
1427         let rhs = match self.saved_local_for_direct_place(*place) {
1428             Some(l) => l,
1429             None => return,
1430         };
1431
1432         if !self.storage_conflicts.contains(lhs, rhs) {
1433             bug!(
1434                 "Assignment between generator saved locals whose storage is not \
1435                     marked as conflicting: {:?}: {:?} = {:?}",
1436                 location,
1437                 lhs,
1438                 rhs,
1439             );
1440         }
1441     }
1442
1443     fn visit_statement(&mut self, statement: &Statement<'tcx>, location: Location) {
1444         match &statement.kind {
1445             StatementKind::Assign(box (lhs, rhs)) => {
1446                 self.check_assigned_place(*lhs, |this| this.visit_rvalue(rhs, location));
1447             }
1448
1449             // FIXME: Does `llvm_asm!` have any aliasing requirements?
1450             StatementKind::LlvmInlineAsm(_) => {}
1451
1452             StatementKind::FakeRead(..)
1453             | StatementKind::SetDiscriminant { .. }
1454             | StatementKind::StorageLive(_)
1455             | StatementKind::StorageDead(_)
1456             | StatementKind::Retag(..)
1457             | StatementKind::AscribeUserType(..)
1458             | StatementKind::Coverage(..)
1459             | StatementKind::Nop => {}
1460         }
1461     }
1462
1463     fn visit_terminator(&mut self, terminator: &Terminator<'tcx>, location: Location) {
1464         // Checking for aliasing in terminators is probably overkill, but until we have actual
1465         // semantics, we should be conservative here.
1466         match &terminator.kind {
1467             TerminatorKind::Call {
1468                 func,
1469                 args,
1470                 destination: Some((dest, _)),
1471                 cleanup: _,
1472                 from_hir_call: _,
1473                 fn_span: _,
1474             } => {
1475                 self.check_assigned_place(*dest, |this| {
1476                     this.visit_operand(func, location);
1477                     for arg in args {
1478                         this.visit_operand(arg, location);
1479                     }
1480                 });
1481             }
1482
1483             TerminatorKind::Yield { value, resume: _, resume_arg, drop: _ } => {
1484                 self.check_assigned_place(*resume_arg, |this| this.visit_operand(value, location));
1485             }
1486
1487             // FIXME: Does `asm!` have any aliasing requirements?
1488             TerminatorKind::InlineAsm { .. } => {}
1489
1490             TerminatorKind::Call { .. }
1491             | TerminatorKind::Goto { .. }
1492             | TerminatorKind::SwitchInt { .. }
1493             | TerminatorKind::Resume
1494             | TerminatorKind::Abort
1495             | TerminatorKind::Return
1496             | TerminatorKind::Unreachable
1497             | TerminatorKind::Drop { .. }
1498             | TerminatorKind::DropAndReplace { .. }
1499             | TerminatorKind::Assert { .. }
1500             | TerminatorKind::GeneratorDrop
1501             | TerminatorKind::FalseEdge { .. }
1502             | TerminatorKind::FalseUnwind { .. } => {}
1503         }
1504     }
1505 }