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