]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_monomorphize/src/collector.rs
Rollup merge of #100730 - CleanCut:diagnostics-rustc_monomorphize, r=davidtwco
[rust.git] / compiler / rustc_monomorphize / src / collector.rs
1 //! Mono Item Collection
2 //! ====================
3 //!
4 //! This module is responsible for discovering all items that will contribute
5 //! to code generation of the crate. The important part here is that it not only
6 //! needs to find syntax-level items (functions, structs, etc) but also all
7 //! their monomorphized instantiations. Every non-generic, non-const function
8 //! maps to one LLVM artifact. Every generic function can produce
9 //! from zero to N artifacts, depending on the sets of type arguments it
10 //! is instantiated with.
11 //! This also applies to generic items from other crates: A generic definition
12 //! in crate X might produce monomorphizations that are compiled into crate Y.
13 //! We also have to collect these here.
14 //!
15 //! The following kinds of "mono items" are handled here:
16 //!
17 //! - Functions
18 //! - Methods
19 //! - Closures
20 //! - Statics
21 //! - Drop glue
22 //!
23 //! The following things also result in LLVM artifacts, but are not collected
24 //! here, since we instantiate them locally on demand when needed in a given
25 //! codegen unit:
26 //!
27 //! - Constants
28 //! - VTables
29 //! - Object Shims
30 //!
31 //!
32 //! General Algorithm
33 //! -----------------
34 //! Let's define some terms first:
35 //!
36 //! - A "mono item" is something that results in a function or global in
37 //!   the LLVM IR of a codegen unit. Mono items do not stand on their
38 //!   own, they can reference other mono items. For example, if function
39 //!   `foo()` calls function `bar()` then the mono item for `foo()`
40 //!   references the mono item for function `bar()`. In general, the
41 //!   definition for mono item A referencing a mono item B is that
42 //!   the LLVM artifact produced for A references the LLVM artifact produced
43 //!   for B.
44 //!
45 //! - Mono items and the references between them form a directed graph,
46 //!   where the mono items are the nodes and references form the edges.
47 //!   Let's call this graph the "mono item graph".
48 //!
49 //! - The mono item graph for a program contains all mono items
50 //!   that are needed in order to produce the complete LLVM IR of the program.
51 //!
52 //! The purpose of the algorithm implemented in this module is to build the
53 //! mono item graph for the current crate. It runs in two phases:
54 //!
55 //! 1. Discover the roots of the graph by traversing the HIR of the crate.
56 //! 2. Starting from the roots, find neighboring nodes by inspecting the MIR
57 //!    representation of the item corresponding to a given node, until no more
58 //!    new nodes are found.
59 //!
60 //! ### Discovering roots
61 //!
62 //! The roots of the mono item graph correspond to the public non-generic
63 //! syntactic items in the source code. We find them by walking the HIR of the
64 //! crate, and whenever we hit upon a public function, method, or static item,
65 //! we create a mono item consisting of the items DefId and, since we only
66 //! consider non-generic items, an empty type-substitution set. (In eager
67 //! collection mode, during incremental compilation, all non-generic functions
68 //! are considered as roots, as well as when the `-Clink-dead-code` option is
69 //! specified. Functions marked `#[no_mangle]` and functions called by inlinable
70 //! functions also always act as roots.)
71 //!
72 //! ### Finding neighbor nodes
73 //! Given a mono item node, we can discover neighbors by inspecting its
74 //! MIR. We walk the MIR and any time we hit upon something that signifies a
75 //! reference to another mono item, we have found a neighbor. Since the
76 //! mono item we are currently at is always monomorphic, we also know the
77 //! concrete type arguments of its neighbors, and so all neighbors again will be
78 //! monomorphic. The specific forms a reference to a neighboring node can take
79 //! in MIR are quite diverse. Here is an overview:
80 //!
81 //! #### Calling Functions/Methods
82 //! The most obvious form of one mono item referencing another is a
83 //! function or method call (represented by a CALL terminator in MIR). But
84 //! calls are not the only thing that might introduce a reference between two
85 //! function mono items, and as we will see below, they are just a
86 //! specialization of the form described next, and consequently will not get any
87 //! special treatment in the algorithm.
88 //!
89 //! #### Taking a reference to a function or method
90 //! A function does not need to actually be called in order to be a neighbor of
91 //! another function. It suffices to just take a reference in order to introduce
92 //! an edge. Consider the following example:
93 //!
94 //! ```
95 //! # use core::fmt::Display;
96 //! fn print_val<T: Display>(x: T) {
97 //!     println!("{}", x);
98 //! }
99 //!
100 //! fn call_fn(f: &dyn Fn(i32), x: i32) {
101 //!     f(x);
102 //! }
103 //!
104 //! fn main() {
105 //!     let print_i32 = print_val::<i32>;
106 //!     call_fn(&print_i32, 0);
107 //! }
108 //! ```
109 //! The MIR of none of these functions will contain an explicit call to
110 //! `print_val::<i32>`. Nonetheless, in order to mono this program, we need
111 //! an instance of this function. Thus, whenever we encounter a function or
112 //! method in operand position, we treat it as a neighbor of the current
113 //! mono item. Calls are just a special case of that.
114 //!
115 //! #### Closures
116 //! In a way, closures are a simple case. Since every closure object needs to be
117 //! constructed somewhere, we can reliably discover them by observing
118 //! `RValue::Aggregate` expressions with `AggregateKind::Closure`. This is also
119 //! true for closures inlined from other crates.
120 //!
121 //! #### Drop glue
122 //! Drop glue mono items are introduced by MIR drop-statements. The
123 //! generated mono item will again have drop-glue item neighbors if the
124 //! type to be dropped contains nested values that also need to be dropped. It
125 //! might also have a function item neighbor for the explicit `Drop::drop`
126 //! implementation of its type.
127 //!
128 //! #### Unsizing Casts
129 //! A subtle way of introducing neighbor edges is by casting to a trait object.
130 //! Since the resulting fat-pointer contains a reference to a vtable, we need to
131 //! instantiate all object-safe methods of the trait, as we need to store
132 //! pointers to these functions even if they never get called anywhere. This can
133 //! be seen as a special case of taking a function reference.
134 //!
135 //! #### Boxes
136 //! Since `Box` expression have special compiler support, no explicit calls to
137 //! `exchange_malloc()` and `box_free()` may show up in MIR, even if the
138 //! compiler will generate them. We have to observe `Rvalue::Box` expressions
139 //! and Box-typed drop-statements for that purpose.
140 //!
141 //!
142 //! Interaction with Cross-Crate Inlining
143 //! -------------------------------------
144 //! The binary of a crate will not only contain machine code for the items
145 //! defined in the source code of that crate. It will also contain monomorphic
146 //! instantiations of any extern generic functions and of functions marked with
147 //! `#[inline]`.
148 //! The collection algorithm handles this more or less mono. If it is
149 //! about to create a mono item for something with an external `DefId`,
150 //! it will take a look if the MIR for that item is available, and if so just
151 //! proceed normally. If the MIR is not available, it assumes that the item is
152 //! just linked to and no node is created; which is exactly what we want, since
153 //! no machine code should be generated in the current crate for such an item.
154 //!
155 //! Eager and Lazy Collection Mode
156 //! ------------------------------
157 //! Mono item collection can be performed in one of two modes:
158 //!
159 //! - Lazy mode means that items will only be instantiated when actually
160 //!   referenced. The goal is to produce the least amount of machine code
161 //!   possible.
162 //!
163 //! - Eager mode is meant to be used in conjunction with incremental compilation
164 //!   where a stable set of mono items is more important than a minimal
165 //!   one. Thus, eager mode will instantiate drop-glue for every drop-able type
166 //!   in the crate, even if no drop call for that type exists (yet). It will
167 //!   also instantiate default implementations of trait methods, something that
168 //!   otherwise is only done on demand.
169 //!
170 //!
171 //! Open Issues
172 //! -----------
173 //! Some things are not yet fully implemented in the current version of this
174 //! module.
175 //!
176 //! ### Const Fns
177 //! Ideally, no mono item should be generated for const fns unless there
178 //! is a call to them that cannot be evaluated at compile time. At the moment
179 //! this is not implemented however: a mono item will be produced
180 //! regardless of whether it is actually needed or not.
181
182 use rustc_data_structures::fx::{FxHashMap, FxHashSet};
183 use rustc_data_structures::sync::{par_for_each_in, MTLock, MTRef};
184 use rustc_hir as hir;
185 use rustc_hir::def::DefKind;
186 use rustc_hir::def_id::{DefId, DefIdMap, LocalDefId};
187 use rustc_hir::lang_items::LangItem;
188 use rustc_index::bit_set::GrowableBitSet;
189 use rustc_middle::mir::interpret::{AllocId, ConstValue};
190 use rustc_middle::mir::interpret::{ErrorHandled, GlobalAlloc, Scalar};
191 use rustc_middle::mir::mono::{InstantiationMode, MonoItem};
192 use rustc_middle::mir::visit::Visitor as MirVisitor;
193 use rustc_middle::mir::{self, Local, Location};
194 use rustc_middle::ty::adjustment::{CustomCoerceUnsized, PointerCast};
195 use rustc_middle::ty::print::with_no_trimmed_paths;
196 use rustc_middle::ty::subst::{GenericArgKind, InternalSubsts};
197 use rustc_middle::ty::{
198     self, GenericParamDefKind, Instance, Ty, TyCtxt, TypeFoldable, TypeVisitable, VtblEntry,
199 };
200 use rustc_middle::{middle::codegen_fn_attrs::CodegenFnAttrFlags, mir::visit::TyContext};
201 use rustc_session::config::EntryFnType;
202 use rustc_session::lint::builtin::LARGE_ASSIGNMENTS;
203 use rustc_session::Limit;
204 use rustc_span::source_map::{dummy_spanned, respan, Span, Spanned, DUMMY_SP};
205 use rustc_target::abi::Size;
206 use std::iter;
207 use std::ops::Range;
208 use std::path::PathBuf;
209
210 use crate::errors::{LargeAssignmentsLint, RecursionLimit, RequiresLangItem, TypeLengthLimit};
211
212 #[derive(PartialEq)]
213 pub enum MonoItemCollectionMode {
214     Eager,
215     Lazy,
216 }
217
218 /// Maps every mono item to all mono items it references in its
219 /// body.
220 pub struct InliningMap<'tcx> {
221     // Maps a source mono item to the range of mono items
222     // accessed by it.
223     // The range selects elements within the `targets` vecs.
224     index: FxHashMap<MonoItem<'tcx>, Range<usize>>,
225     targets: Vec<MonoItem<'tcx>>,
226
227     // Contains one bit per mono item in the `targets` field. That bit
228     // is true if that mono item needs to be inlined into every CGU.
229     inlines: GrowableBitSet<usize>,
230 }
231
232 /// Struct to store mono items in each collecting and if they should
233 /// be inlined. We call `instantiation_mode` to get their inlining
234 /// status when inserting new elements, which avoids calling it in
235 /// `inlining_map.lock_mut()`. See the `collect_items_rec` implementation
236 /// below.
237 struct MonoItems<'tcx> {
238     // If this is false, we do not need to compute whether items
239     // will need to be inlined.
240     compute_inlining: bool,
241
242     // The TyCtxt used to determine whether the a item should
243     // be inlined.
244     tcx: TyCtxt<'tcx>,
245
246     // The collected mono items. The bool field in each element
247     // indicates whether this element should be inlined.
248     items: Vec<(Spanned<MonoItem<'tcx>>, bool /*inlined*/)>,
249 }
250
251 impl<'tcx> MonoItems<'tcx> {
252     #[inline]
253     fn push(&mut self, item: Spanned<MonoItem<'tcx>>) {
254         self.extend([item]);
255     }
256
257     #[inline]
258     fn extend<T: IntoIterator<Item = Spanned<MonoItem<'tcx>>>>(&mut self, iter: T) {
259         self.items.extend(iter.into_iter().map(|mono_item| {
260             let inlined = if !self.compute_inlining {
261                 false
262             } else {
263                 mono_item.node.instantiation_mode(self.tcx) == InstantiationMode::LocalCopy
264             };
265             (mono_item, inlined)
266         }))
267     }
268 }
269
270 impl<'tcx> InliningMap<'tcx> {
271     fn new() -> InliningMap<'tcx> {
272         InliningMap {
273             index: FxHashMap::default(),
274             targets: Vec::new(),
275             inlines: GrowableBitSet::with_capacity(1024),
276         }
277     }
278
279     fn record_accesses<'a>(
280         &mut self,
281         source: MonoItem<'tcx>,
282         new_targets: &'a [(Spanned<MonoItem<'tcx>>, bool)],
283     ) where
284         'tcx: 'a,
285     {
286         let start_index = self.targets.len();
287         let new_items_count = new_targets.len();
288         let new_items_count_total = new_items_count + self.targets.len();
289
290         self.targets.reserve(new_items_count);
291         self.inlines.ensure(new_items_count_total);
292
293         for (i, (Spanned { node: mono_item, .. }, inlined)) in new_targets.into_iter().enumerate() {
294             self.targets.push(*mono_item);
295             if *inlined {
296                 self.inlines.insert(i + start_index);
297             }
298         }
299
300         let end_index = self.targets.len();
301         assert!(self.index.insert(source, start_index..end_index).is_none());
302     }
303
304     // Internally iterate over all items referenced by `source` which will be
305     // made available for inlining.
306     pub fn with_inlining_candidates<F>(&self, source: MonoItem<'tcx>, mut f: F)
307     where
308         F: FnMut(MonoItem<'tcx>),
309     {
310         if let Some(range) = self.index.get(&source) {
311             for (i, candidate) in self.targets[range.clone()].iter().enumerate() {
312                 if self.inlines.contains(range.start + i) {
313                     f(*candidate);
314                 }
315             }
316         }
317     }
318
319     // Internally iterate over all items and the things each accesses.
320     pub fn iter_accesses<F>(&self, mut f: F)
321     where
322         F: FnMut(MonoItem<'tcx>, &[MonoItem<'tcx>]),
323     {
324         for (&accessor, range) in &self.index {
325             f(accessor, &self.targets[range.clone()])
326         }
327     }
328 }
329
330 #[instrument(skip(tcx, mode), level = "debug")]
331 pub fn collect_crate_mono_items(
332     tcx: TyCtxt<'_>,
333     mode: MonoItemCollectionMode,
334 ) -> (FxHashSet<MonoItem<'_>>, InliningMap<'_>) {
335     let _prof_timer = tcx.prof.generic_activity("monomorphization_collector");
336
337     let roots =
338         tcx.sess.time("monomorphization_collector_root_collections", || collect_roots(tcx, mode));
339
340     debug!("building mono item graph, beginning at roots");
341
342     let mut visited = MTLock::new(FxHashSet::default());
343     let mut inlining_map = MTLock::new(InliningMap::new());
344     let recursion_limit = tcx.recursion_limit();
345
346     {
347         let visited: MTRef<'_, _> = &mut visited;
348         let inlining_map: MTRef<'_, _> = &mut inlining_map;
349
350         tcx.sess.time("monomorphization_collector_graph_walk", || {
351             par_for_each_in(roots, |root| {
352                 let mut recursion_depths = DefIdMap::default();
353                 collect_items_rec(
354                     tcx,
355                     dummy_spanned(root),
356                     visited,
357                     &mut recursion_depths,
358                     recursion_limit,
359                     inlining_map,
360                 );
361             });
362         });
363     }
364
365     (visited.into_inner(), inlining_map.into_inner())
366 }
367
368 // Find all non-generic items by walking the HIR. These items serve as roots to
369 // start monomorphizing from.
370 #[instrument(skip(tcx, mode), level = "debug")]
371 fn collect_roots(tcx: TyCtxt<'_>, mode: MonoItemCollectionMode) -> Vec<MonoItem<'_>> {
372     debug!("collecting roots");
373     let mut roots = MonoItems { compute_inlining: false, tcx, items: Vec::new() };
374
375     {
376         let entry_fn = tcx.entry_fn(());
377
378         debug!("collect_roots: entry_fn = {:?}", entry_fn);
379
380         let mut collector = RootCollector { tcx, mode, entry_fn, output: &mut roots };
381
382         let crate_items = tcx.hir_crate_items(());
383
384         for id in crate_items.items() {
385             collector.process_item(id);
386         }
387
388         for id in crate_items.impl_items() {
389             collector.process_impl_item(id);
390         }
391
392         collector.push_extra_entry_roots();
393     }
394
395     // We can only codegen items that are instantiable - items all of
396     // whose predicates hold. Luckily, items that aren't instantiable
397     // can't actually be used, so we can just skip codegenning them.
398     roots
399         .items
400         .into_iter()
401         .filter_map(|(Spanned { node: mono_item, .. }, _)| {
402             mono_item.is_instantiable(tcx).then_some(mono_item)
403         })
404         .collect()
405 }
406
407 /// Collect all monomorphized items reachable from `starting_point`, and emit a note diagnostic if a
408 /// post-monorphization error is encountered during a collection step.
409 #[instrument(skip(tcx, visited, recursion_depths, recursion_limit, inlining_map), level = "debug")]
410 fn collect_items_rec<'tcx>(
411     tcx: TyCtxt<'tcx>,
412     starting_point: Spanned<MonoItem<'tcx>>,
413     visited: MTRef<'_, MTLock<FxHashSet<MonoItem<'tcx>>>>,
414     recursion_depths: &mut DefIdMap<usize>,
415     recursion_limit: Limit,
416     inlining_map: MTRef<'_, MTLock<InliningMap<'tcx>>>,
417 ) {
418     if !visited.lock_mut().insert(starting_point.node) {
419         // We've been here already, no need to search again.
420         return;
421     }
422     debug!("BEGIN collect_items_rec({})", starting_point.node);
423
424     let mut neighbors = MonoItems { compute_inlining: true, tcx, items: Vec::new() };
425     let recursion_depth_reset;
426
427     //
428     // Post-monomorphization errors MVP
429     //
430     // We can encounter errors while monomorphizing an item, but we don't have a good way of
431     // showing a complete stack of spans ultimately leading to collecting the erroneous one yet.
432     // (It's also currently unclear exactly which diagnostics and information would be interesting
433     // to report in such cases)
434     //
435     // This leads to suboptimal error reporting: a post-monomorphization error (PME) will be
436     // shown with just a spanned piece of code causing the error, without information on where
437     // it was called from. This is especially obscure if the erroneous mono item is in a
438     // dependency. See for example issue #85155, where, before minimization, a PME happened two
439     // crates downstream from libcore's stdarch, without a way to know which dependency was the
440     // cause.
441     //
442     // If such an error occurs in the current crate, its span will be enough to locate the
443     // source. If the cause is in another crate, the goal here is to quickly locate which mono
444     // item in the current crate is ultimately responsible for causing the error.
445     //
446     // To give at least _some_ context to the user: while collecting mono items, we check the
447     // error count. If it has changed, a PME occurred, and we trigger some diagnostics about the
448     // current step of mono items collection.
449     //
450     // FIXME: don't rely on global state, instead bubble up errors. Note: this is very hard to do.
451     let error_count = tcx.sess.diagnostic().err_count();
452
453     match starting_point.node {
454         MonoItem::Static(def_id) => {
455             let instance = Instance::mono(tcx, def_id);
456
457             // Sanity check whether this ended up being collected accidentally
458             debug_assert!(should_codegen_locally(tcx, &instance));
459
460             let ty = instance.ty(tcx, ty::ParamEnv::reveal_all());
461             visit_drop_use(tcx, ty, true, starting_point.span, &mut neighbors);
462
463             recursion_depth_reset = None;
464
465             if let Ok(alloc) = tcx.eval_static_initializer(def_id) {
466                 for &id in alloc.inner().provenance().values() {
467                     collect_miri(tcx, id, &mut neighbors);
468                 }
469             }
470         }
471         MonoItem::Fn(instance) => {
472             // Sanity check whether this ended up being collected accidentally
473             debug_assert!(should_codegen_locally(tcx, &instance));
474
475             // Keep track of the monomorphization recursion depth
476             recursion_depth_reset = Some(check_recursion_limit(
477                 tcx,
478                 instance,
479                 starting_point.span,
480                 recursion_depths,
481                 recursion_limit,
482             ));
483             check_type_length_limit(tcx, instance);
484
485             rustc_data_structures::stack::ensure_sufficient_stack(|| {
486                 collect_neighbours(tcx, instance, &mut neighbors);
487             });
488         }
489         MonoItem::GlobalAsm(item_id) => {
490             recursion_depth_reset = None;
491
492             let item = tcx.hir().item(item_id);
493             if let hir::ItemKind::GlobalAsm(asm) = item.kind {
494                 for (op, op_sp) in asm.operands {
495                     match op {
496                         hir::InlineAsmOperand::Const { .. } => {
497                             // Only constants which resolve to a plain integer
498                             // are supported. Therefore the value should not
499                             // depend on any other items.
500                         }
501                         hir::InlineAsmOperand::SymFn { anon_const } => {
502                             let fn_ty =
503                                 tcx.typeck_body(anon_const.body).node_type(anon_const.hir_id);
504                             visit_fn_use(tcx, fn_ty, false, *op_sp, &mut neighbors);
505                         }
506                         hir::InlineAsmOperand::SymStatic { path: _, def_id } => {
507                             let instance = Instance::mono(tcx, *def_id);
508                             if should_codegen_locally(tcx, &instance) {
509                                 trace!("collecting static {:?}", def_id);
510                                 neighbors.push(dummy_spanned(MonoItem::Static(*def_id)));
511                             }
512                         }
513                         hir::InlineAsmOperand::In { .. }
514                         | hir::InlineAsmOperand::Out { .. }
515                         | hir::InlineAsmOperand::InOut { .. }
516                         | hir::InlineAsmOperand::SplitInOut { .. } => {
517                             span_bug!(*op_sp, "invalid operand type for global_asm!")
518                         }
519                     }
520                 }
521             } else {
522                 span_bug!(item.span, "Mismatch between hir::Item type and MonoItem type")
523             }
524         }
525     }
526
527     // Check for PMEs and emit a diagnostic if one happened. To try to show relevant edges of the
528     // mono item graph.
529     if tcx.sess.diagnostic().err_count() > error_count
530         && starting_point.node.is_generic_fn()
531         && starting_point.node.is_user_defined()
532     {
533         let formatted_item = with_no_trimmed_paths!(starting_point.node.to_string());
534         tcx.sess.span_note_without_error(
535             starting_point.span,
536             &format!("the above error was encountered while instantiating `{}`", formatted_item),
537         );
538     }
539     inlining_map.lock_mut().record_accesses(starting_point.node, &neighbors.items);
540
541     for (neighbour, _) in neighbors.items {
542         collect_items_rec(tcx, neighbour, visited, recursion_depths, recursion_limit, inlining_map);
543     }
544
545     if let Some((def_id, depth)) = recursion_depth_reset {
546         recursion_depths.insert(def_id, depth);
547     }
548
549     debug!("END collect_items_rec({})", starting_point.node);
550 }
551
552 /// Format instance name that is already known to be too long for rustc.
553 /// Show only the first and last 32 characters to avoid blasting
554 /// the user's terminal with thousands of lines of type-name.
555 ///
556 /// If the type name is longer than before+after, it will be written to a file.
557 fn shrunk_instance_name<'tcx>(
558     tcx: TyCtxt<'tcx>,
559     instance: &Instance<'tcx>,
560     before: usize,
561     after: usize,
562 ) -> (String, Option<PathBuf>) {
563     let s = instance.to_string();
564
565     // Only use the shrunk version if it's really shorter.
566     // This also avoids the case where before and after slices overlap.
567     if s.chars().nth(before + after + 1).is_some() {
568         // An iterator of all byte positions including the end of the string.
569         let positions = || s.char_indices().map(|(i, _)| i).chain(iter::once(s.len()));
570
571         let shrunk = format!(
572             "{before}...{after}",
573             before = &s[..positions().nth(before).unwrap_or(s.len())],
574             after = &s[positions().rev().nth(after).unwrap_or(0)..],
575         );
576
577         let path = tcx.output_filenames(()).temp_path_ext("long-type.txt", None);
578         let written_to_path = std::fs::write(&path, s).ok().map(|_| path);
579
580         (shrunk, written_to_path)
581     } else {
582         (s, None)
583     }
584 }
585
586 fn check_recursion_limit<'tcx>(
587     tcx: TyCtxt<'tcx>,
588     instance: Instance<'tcx>,
589     span: Span,
590     recursion_depths: &mut DefIdMap<usize>,
591     recursion_limit: Limit,
592 ) -> (DefId, usize) {
593     let def_id = instance.def_id();
594     let recursion_depth = recursion_depths.get(&def_id).cloned().unwrap_or(0);
595     debug!(" => recursion depth={}", recursion_depth);
596
597     let adjusted_recursion_depth = if Some(def_id) == tcx.lang_items().drop_in_place_fn() {
598         // HACK: drop_in_place creates tight monomorphization loops. Give
599         // it more margin.
600         recursion_depth / 4
601     } else {
602         recursion_depth
603     };
604
605     // Code that needs to instantiate the same function recursively
606     // more than the recursion limit is assumed to be causing an
607     // infinite expansion.
608     if !recursion_limit.value_within_limit(adjusted_recursion_depth) {
609         let def_span = tcx.def_span(def_id);
610         let def_path_str = tcx.def_path_str(def_id);
611         let (shrunk, written_to_path) = shrunk_instance_name(tcx, &instance, 32, 32);
612         let mut path = PathBuf::new();
613         let was_written = if written_to_path.is_some() {
614             path = written_to_path.unwrap();
615             Some(())
616         } else {
617             None
618         };
619         tcx.sess.emit_fatal(RecursionLimit {
620             span,
621             shrunk,
622             def_span,
623             def_path_str,
624             was_written,
625             path,
626         });
627     }
628
629     recursion_depths.insert(def_id, recursion_depth + 1);
630
631     (def_id, recursion_depth)
632 }
633
634 fn check_type_length_limit<'tcx>(tcx: TyCtxt<'tcx>, instance: Instance<'tcx>) {
635     let type_length = instance
636         .substs
637         .iter()
638         .flat_map(|arg| arg.walk())
639         .filter(|arg| match arg.unpack() {
640             GenericArgKind::Type(_) | GenericArgKind::Const(_) => true,
641             GenericArgKind::Lifetime(_) => false,
642         })
643         .count();
644     debug!(" => type length={}", type_length);
645
646     // Rust code can easily create exponentially-long types using only a
647     // polynomial recursion depth. Even with the default recursion
648     // depth, you can easily get cases that take >2^60 steps to run,
649     // which means that rustc basically hangs.
650     //
651     // Bail out in these cases to avoid that bad user experience.
652     if !tcx.type_length_limit().value_within_limit(type_length) {
653         let (shrunk, written_to_path) = shrunk_instance_name(tcx, &instance, 32, 32);
654         let span = tcx.def_span(instance.def_id());
655         let mut path = PathBuf::new();
656         let was_written = if written_to_path.is_some() {
657             path = written_to_path.unwrap();
658             Some(())
659         } else {
660             None
661         };
662         tcx.sess.emit_fatal(TypeLengthLimit { span, shrunk, was_written, path, type_length });
663     }
664 }
665
666 struct MirNeighborCollector<'a, 'tcx> {
667     tcx: TyCtxt<'tcx>,
668     body: &'a mir::Body<'tcx>,
669     output: &'a mut MonoItems<'tcx>,
670     instance: Instance<'tcx>,
671 }
672
673 impl<'a, 'tcx> MirNeighborCollector<'a, 'tcx> {
674     pub fn monomorphize<T>(&self, value: T) -> T
675     where
676         T: TypeFoldable<'tcx>,
677     {
678         debug!("monomorphize: self.instance={:?}", self.instance);
679         self.instance.subst_mir_and_normalize_erasing_regions(
680             self.tcx,
681             ty::ParamEnv::reveal_all(),
682             value,
683         )
684     }
685 }
686
687 impl<'a, 'tcx> MirVisitor<'tcx> for MirNeighborCollector<'a, 'tcx> {
688     fn visit_rvalue(&mut self, rvalue: &mir::Rvalue<'tcx>, location: Location) {
689         debug!("visiting rvalue {:?}", *rvalue);
690
691         let span = self.body.source_info(location).span;
692
693         match *rvalue {
694             // When doing an cast from a regular pointer to a fat pointer, we
695             // have to instantiate all methods of the trait being cast to, so we
696             // can build the appropriate vtable.
697             mir::Rvalue::Cast(
698                 mir::CastKind::Pointer(PointerCast::Unsize),
699                 ref operand,
700                 target_ty,
701             ) => {
702                 let target_ty = self.monomorphize(target_ty);
703                 let source_ty = operand.ty(self.body, self.tcx);
704                 let source_ty = self.monomorphize(source_ty);
705                 let (source_ty, target_ty) =
706                     find_vtable_types_for_unsizing(self.tcx, source_ty, target_ty);
707                 // This could also be a different Unsize instruction, like
708                 // from a fixed sized array to a slice. But we are only
709                 // interested in things that produce a vtable.
710                 if target_ty.is_trait() && !source_ty.is_trait() {
711                     create_mono_items_for_vtable_methods(
712                         self.tcx,
713                         target_ty,
714                         source_ty,
715                         span,
716                         self.output,
717                     );
718                 }
719             }
720             mir::Rvalue::Cast(
721                 mir::CastKind::Pointer(PointerCast::ReifyFnPointer),
722                 ref operand,
723                 _,
724             ) => {
725                 let fn_ty = operand.ty(self.body, self.tcx);
726                 let fn_ty = self.monomorphize(fn_ty);
727                 visit_fn_use(self.tcx, fn_ty, false, span, &mut self.output);
728             }
729             mir::Rvalue::Cast(
730                 mir::CastKind::Pointer(PointerCast::ClosureFnPointer(_)),
731                 ref operand,
732                 _,
733             ) => {
734                 let source_ty = operand.ty(self.body, self.tcx);
735                 let source_ty = self.monomorphize(source_ty);
736                 match *source_ty.kind() {
737                     ty::Closure(def_id, substs) => {
738                         let instance = Instance::resolve_closure(
739                             self.tcx,
740                             def_id,
741                             substs,
742                             ty::ClosureKind::FnOnce,
743                         )
744                         .expect("failed to normalize and resolve closure during codegen");
745                         if should_codegen_locally(self.tcx, &instance) {
746                             self.output.push(create_fn_mono_item(self.tcx, instance, span));
747                         }
748                     }
749                     _ => bug!(),
750                 }
751             }
752             mir::Rvalue::ThreadLocalRef(def_id) => {
753                 assert!(self.tcx.is_thread_local_static(def_id));
754                 let instance = Instance::mono(self.tcx, def_id);
755                 if should_codegen_locally(self.tcx, &instance) {
756                     trace!("collecting thread-local static {:?}", def_id);
757                     self.output.push(respan(span, MonoItem::Static(def_id)));
758                 }
759             }
760             _ => { /* not interesting */ }
761         }
762
763         self.super_rvalue(rvalue, location);
764     }
765
766     /// This does not walk the constant, as it has been handled entirely here and trying
767     /// to walk it would attempt to evaluate the `ty::Const` inside, which doesn't necessarily
768     /// work, as some constants cannot be represented in the type system.
769     #[instrument(skip(self), level = "debug")]
770     fn visit_constant(&mut self, constant: &mir::Constant<'tcx>, location: Location) {
771         let literal = self.monomorphize(constant.literal);
772         let val = match literal {
773             mir::ConstantKind::Val(val, _) => val,
774             mir::ConstantKind::Ty(ct) => match ct.kind() {
775                 ty::ConstKind::Value(val) => self.tcx.valtree_to_const_val((ct.ty(), val)),
776                 ty::ConstKind::Unevaluated(ct) => {
777                     debug!(?ct);
778                     let param_env = ty::ParamEnv::reveal_all();
779                     match self.tcx.const_eval_resolve(param_env, ct, None) {
780                         // The `monomorphize` call should have evaluated that constant already.
781                         Ok(val) => val,
782                         Err(ErrorHandled::Reported(_) | ErrorHandled::Linted) => return,
783                         Err(ErrorHandled::TooGeneric) => span_bug!(
784                             self.body.source_info(location).span,
785                             "collection encountered polymorphic constant: {:?}",
786                             literal
787                         ),
788                     }
789                 }
790                 _ => return,
791             },
792         };
793         collect_const_value(self.tcx, val, self.output);
794         self.visit_ty(literal.ty(), TyContext::Location(location));
795     }
796
797     #[instrument(skip(self), level = "debug")]
798     fn visit_const(&mut self, constant: ty::Const<'tcx>, location: Location) {
799         debug!("visiting const {:?} @ {:?}", constant, location);
800
801         let substituted_constant = self.monomorphize(constant);
802         let param_env = ty::ParamEnv::reveal_all();
803
804         match substituted_constant.kind() {
805             ty::ConstKind::Value(val) => {
806                 let const_val = self.tcx.valtree_to_const_val((constant.ty(), val));
807                 collect_const_value(self.tcx, const_val, self.output)
808             }
809             ty::ConstKind::Unevaluated(unevaluated) => {
810                 match self.tcx.const_eval_resolve(param_env, unevaluated, None) {
811                     // The `monomorphize` call should have evaluated that constant already.
812                     Ok(val) => span_bug!(
813                         self.body.source_info(location).span,
814                         "collection encountered the unevaluated constant {} which evaluated to {:?}",
815                         substituted_constant,
816                         val
817                     ),
818                     Err(ErrorHandled::Reported(_) | ErrorHandled::Linted) => {}
819                     Err(ErrorHandled::TooGeneric) => span_bug!(
820                         self.body.source_info(location).span,
821                         "collection encountered polymorphic constant: {}",
822                         substituted_constant
823                     ),
824                 }
825             }
826             _ => {}
827         }
828
829         self.super_const(constant);
830     }
831
832     fn visit_terminator(&mut self, terminator: &mir::Terminator<'tcx>, location: Location) {
833         debug!("visiting terminator {:?} @ {:?}", terminator, location);
834         let source = self.body.source_info(location).span;
835
836         let tcx = self.tcx;
837         match terminator.kind {
838             mir::TerminatorKind::Call { ref func, .. } => {
839                 let callee_ty = func.ty(self.body, tcx);
840                 let callee_ty = self.monomorphize(callee_ty);
841                 visit_fn_use(self.tcx, callee_ty, true, source, &mut self.output);
842             }
843             mir::TerminatorKind::Drop { ref place, .. }
844             | mir::TerminatorKind::DropAndReplace { ref place, .. } => {
845                 let ty = place.ty(self.body, self.tcx).ty;
846                 let ty = self.monomorphize(ty);
847                 visit_drop_use(self.tcx, ty, true, source, self.output);
848             }
849             mir::TerminatorKind::InlineAsm { ref operands, .. } => {
850                 for op in operands {
851                     match *op {
852                         mir::InlineAsmOperand::SymFn { ref value } => {
853                             let fn_ty = self.monomorphize(value.literal.ty());
854                             visit_fn_use(self.tcx, fn_ty, false, source, &mut self.output);
855                         }
856                         mir::InlineAsmOperand::SymStatic { def_id } => {
857                             let instance = Instance::mono(self.tcx, def_id);
858                             if should_codegen_locally(self.tcx, &instance) {
859                                 trace!("collecting asm sym static {:?}", def_id);
860                                 self.output.push(respan(source, MonoItem::Static(def_id)));
861                             }
862                         }
863                         _ => {}
864                     }
865                 }
866             }
867             mir::TerminatorKind::Assert { ref msg, .. } => {
868                 let lang_item = match msg {
869                     mir::AssertKind::BoundsCheck { .. } => LangItem::PanicBoundsCheck,
870                     _ => LangItem::Panic,
871                 };
872                 let instance = Instance::mono(tcx, tcx.require_lang_item(lang_item, Some(source)));
873                 if should_codegen_locally(tcx, &instance) {
874                     self.output.push(create_fn_mono_item(tcx, instance, source));
875                 }
876             }
877             mir::TerminatorKind::Abort { .. } => {
878                 let instance = Instance::mono(
879                     tcx,
880                     tcx.require_lang_item(LangItem::PanicNoUnwind, Some(source)),
881                 );
882                 if should_codegen_locally(tcx, &instance) {
883                     self.output.push(create_fn_mono_item(tcx, instance, source));
884                 }
885             }
886             mir::TerminatorKind::Goto { .. }
887             | mir::TerminatorKind::SwitchInt { .. }
888             | mir::TerminatorKind::Resume
889             | mir::TerminatorKind::Return
890             | mir::TerminatorKind::Unreachable => {}
891             mir::TerminatorKind::GeneratorDrop
892             | mir::TerminatorKind::Yield { .. }
893             | mir::TerminatorKind::FalseEdge { .. }
894             | mir::TerminatorKind::FalseUnwind { .. } => bug!(),
895         }
896
897         self.super_terminator(terminator, location);
898     }
899
900     fn visit_operand(&mut self, operand: &mir::Operand<'tcx>, location: Location) {
901         self.super_operand(operand, location);
902         let limit = self.tcx.move_size_limit().0;
903         if limit == 0 {
904             return;
905         }
906         let limit = Size::from_bytes(limit);
907         let ty = operand.ty(self.body, self.tcx);
908         let ty = self.monomorphize(ty);
909         let layout = self.tcx.layout_of(ty::ParamEnv::reveal_all().and(ty));
910         if let Ok(layout) = layout {
911             if layout.size > limit {
912                 debug!(?layout);
913                 let source_info = self.body.source_info(location);
914                 debug!(?source_info);
915                 let lint_root = source_info.scope.lint_root(&self.body.source_scopes);
916                 debug!(?lint_root);
917                 let Some(lint_root) = lint_root else {
918                     // This happens when the issue is in a function from a foreign crate that
919                     // we monomorphized in the current crate. We can't get a `HirId` for things
920                     // in other crates.
921                     // FIXME: Find out where to report the lint on. Maybe simply crate-level lint root
922                     // but correct span? This would make the lint at least accept crate-level lint attributes.
923                     return;
924                 };
925                 self.tcx.emit_spanned_lint(
926                     LARGE_ASSIGNMENTS,
927                     lint_root,
928                     source_info.span,
929                     LargeAssignmentsLint {
930                         span: source_info.span,
931                         size: layout.size.bytes(),
932                         limit: limit.bytes(),
933                     },
934                 )
935             }
936         }
937     }
938
939     fn visit_local(
940         &mut self,
941         _place_local: Local,
942         _context: mir::visit::PlaceContext,
943         _location: Location,
944     ) {
945     }
946 }
947
948 fn visit_drop_use<'tcx>(
949     tcx: TyCtxt<'tcx>,
950     ty: Ty<'tcx>,
951     is_direct_call: bool,
952     source: Span,
953     output: &mut MonoItems<'tcx>,
954 ) {
955     let instance = Instance::resolve_drop_in_place(tcx, ty);
956     visit_instance_use(tcx, instance, is_direct_call, source, output);
957 }
958
959 fn visit_fn_use<'tcx>(
960     tcx: TyCtxt<'tcx>,
961     ty: Ty<'tcx>,
962     is_direct_call: bool,
963     source: Span,
964     output: &mut MonoItems<'tcx>,
965 ) {
966     if let ty::FnDef(def_id, substs) = *ty.kind() {
967         let instance = if is_direct_call {
968             ty::Instance::resolve(tcx, ty::ParamEnv::reveal_all(), def_id, substs).unwrap().unwrap()
969         } else {
970             ty::Instance::resolve_for_fn_ptr(tcx, ty::ParamEnv::reveal_all(), def_id, substs)
971                 .unwrap()
972         };
973         visit_instance_use(tcx, instance, is_direct_call, source, output);
974     }
975 }
976
977 fn visit_instance_use<'tcx>(
978     tcx: TyCtxt<'tcx>,
979     instance: ty::Instance<'tcx>,
980     is_direct_call: bool,
981     source: Span,
982     output: &mut MonoItems<'tcx>,
983 ) {
984     debug!("visit_item_use({:?}, is_direct_call={:?})", instance, is_direct_call);
985     if !should_codegen_locally(tcx, &instance) {
986         return;
987     }
988
989     match instance.def {
990         ty::InstanceDef::Virtual(..) | ty::InstanceDef::Intrinsic(_) => {
991             if !is_direct_call {
992                 bug!("{:?} being reified", instance);
993             }
994         }
995         ty::InstanceDef::DropGlue(_, None) => {
996             // Don't need to emit noop drop glue if we are calling directly.
997             if !is_direct_call {
998                 output.push(create_fn_mono_item(tcx, instance, source));
999             }
1000         }
1001         ty::InstanceDef::DropGlue(_, Some(_))
1002         | ty::InstanceDef::VTableShim(..)
1003         | ty::InstanceDef::ReifyShim(..)
1004         | ty::InstanceDef::ClosureOnceShim { .. }
1005         | ty::InstanceDef::Item(..)
1006         | ty::InstanceDef::FnPtrShim(..)
1007         | ty::InstanceDef::CloneShim(..) => {
1008             output.push(create_fn_mono_item(tcx, instance, source));
1009         }
1010     }
1011 }
1012
1013 /// Returns `true` if we should codegen an instance in the local crate, or returns `false` if we
1014 /// can just link to the upstream crate and therefore don't need a mono item.
1015 fn should_codegen_locally<'tcx>(tcx: TyCtxt<'tcx>, instance: &Instance<'tcx>) -> bool {
1016     let Some(def_id) = instance.def.def_id_if_not_guaranteed_local_codegen() else {
1017         return true;
1018     };
1019
1020     if tcx.is_foreign_item(def_id) {
1021         // Foreign items are always linked against, there's no way of instantiating them.
1022         return false;
1023     }
1024
1025     if def_id.is_local() {
1026         // Local items cannot be referred to locally without monomorphizing them locally.
1027         return true;
1028     }
1029
1030     if tcx.is_reachable_non_generic(def_id)
1031         || instance.polymorphize(tcx).upstream_monomorphization(tcx).is_some()
1032     {
1033         // We can link to the item in question, no instance needed in this crate.
1034         return false;
1035     }
1036
1037     if let DefKind::Static(_) = tcx.def_kind(def_id) {
1038         // We cannot monomorphize statics from upstream crates.
1039         return false;
1040     }
1041
1042     if !tcx.is_mir_available(def_id) {
1043         bug!("no MIR available for {:?}", def_id);
1044     }
1045
1046     true
1047 }
1048
1049 /// For a given pair of source and target type that occur in an unsizing coercion,
1050 /// this function finds the pair of types that determines the vtable linking
1051 /// them.
1052 ///
1053 /// For example, the source type might be `&SomeStruct` and the target type
1054 /// might be `&dyn SomeTrait` in a cast like:
1055 ///
1056 /// ```rust,ignore (not real code)
1057 /// let src: &SomeStruct = ...;
1058 /// let target = src as &dyn SomeTrait;
1059 /// ```
1060 ///
1061 /// Then the output of this function would be (SomeStruct, SomeTrait) since for
1062 /// constructing the `target` fat-pointer we need the vtable for that pair.
1063 ///
1064 /// Things can get more complicated though because there's also the case where
1065 /// the unsized type occurs as a field:
1066 ///
1067 /// ```rust
1068 /// struct ComplexStruct<T: ?Sized> {
1069 ///    a: u32,
1070 ///    b: f64,
1071 ///    c: T
1072 /// }
1073 /// ```
1074 ///
1075 /// In this case, if `T` is sized, `&ComplexStruct<T>` is a thin pointer. If `T`
1076 /// is unsized, `&SomeStruct` is a fat pointer, and the vtable it points to is
1077 /// for the pair of `T` (which is a trait) and the concrete type that `T` was
1078 /// originally coerced from:
1079 ///
1080 /// ```rust,ignore (not real code)
1081 /// let src: &ComplexStruct<SomeStruct> = ...;
1082 /// let target = src as &ComplexStruct<dyn SomeTrait>;
1083 /// ```
1084 ///
1085 /// Again, we want this `find_vtable_types_for_unsizing()` to provide the pair
1086 /// `(SomeStruct, SomeTrait)`.
1087 ///
1088 /// Finally, there is also the case of custom unsizing coercions, e.g., for
1089 /// smart pointers such as `Rc` and `Arc`.
1090 fn find_vtable_types_for_unsizing<'tcx>(
1091     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1092     source_ty: Ty<'tcx>,
1093     target_ty: Ty<'tcx>,
1094 ) -> (Ty<'tcx>, Ty<'tcx>) {
1095     let ptr_vtable = |inner_source: Ty<'tcx>, inner_target: Ty<'tcx>| {
1096         let param_env = ty::ParamEnv::reveal_all();
1097         let type_has_metadata = |ty: Ty<'tcx>| -> bool {
1098             if ty.is_sized(tcx.at(DUMMY_SP), param_env) {
1099                 return false;
1100             }
1101             let tail = tcx.struct_tail_erasing_lifetimes(ty, param_env);
1102             match tail.kind() {
1103                 ty::Foreign(..) => false,
1104                 ty::Str | ty::Slice(..) | ty::Dynamic(..) => true,
1105                 _ => bug!("unexpected unsized tail: {:?}", tail),
1106             }
1107         };
1108         if type_has_metadata(inner_source) {
1109             (inner_source, inner_target)
1110         } else {
1111             tcx.struct_lockstep_tails_erasing_lifetimes(inner_source, inner_target, param_env)
1112         }
1113     };
1114
1115     match (&source_ty.kind(), &target_ty.kind()) {
1116         (&ty::Ref(_, a, _), &ty::Ref(_, b, _) | &ty::RawPtr(ty::TypeAndMut { ty: b, .. }))
1117         | (&ty::RawPtr(ty::TypeAndMut { ty: a, .. }), &ty::RawPtr(ty::TypeAndMut { ty: b, .. })) => {
1118             ptr_vtable(*a, *b)
1119         }
1120         (&ty::Adt(def_a, _), &ty::Adt(def_b, _)) if def_a.is_box() && def_b.is_box() => {
1121             ptr_vtable(source_ty.boxed_ty(), target_ty.boxed_ty())
1122         }
1123
1124         (&ty::Adt(source_adt_def, source_substs), &ty::Adt(target_adt_def, target_substs)) => {
1125             assert_eq!(source_adt_def, target_adt_def);
1126
1127             let CustomCoerceUnsized::Struct(coerce_index) =
1128                 crate::custom_coerce_unsize_info(tcx, source_ty, target_ty);
1129
1130             let source_fields = &source_adt_def.non_enum_variant().fields;
1131             let target_fields = &target_adt_def.non_enum_variant().fields;
1132
1133             assert!(
1134                 coerce_index < source_fields.len() && source_fields.len() == target_fields.len()
1135             );
1136
1137             find_vtable_types_for_unsizing(
1138                 tcx,
1139                 source_fields[coerce_index].ty(tcx, source_substs),
1140                 target_fields[coerce_index].ty(tcx, target_substs),
1141             )
1142         }
1143         _ => bug!(
1144             "find_vtable_types_for_unsizing: invalid coercion {:?} -> {:?}",
1145             source_ty,
1146             target_ty
1147         ),
1148     }
1149 }
1150
1151 #[instrument(skip(tcx), level = "debug")]
1152 fn create_fn_mono_item<'tcx>(
1153     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1154     instance: Instance<'tcx>,
1155     source: Span,
1156 ) -> Spanned<MonoItem<'tcx>> {
1157     debug!("create_fn_mono_item(instance={})", instance);
1158
1159     let def_id = instance.def_id();
1160     if tcx.sess.opts.unstable_opts.profile_closures && def_id.is_local() && tcx.is_closure(def_id) {
1161         crate::util::dump_closure_profile(tcx, instance);
1162     }
1163
1164     let respanned = respan(source, MonoItem::Fn(instance.polymorphize(tcx)));
1165     debug!(?respanned);
1166
1167     respanned
1168 }
1169
1170 /// Creates a `MonoItem` for each method that is referenced by the vtable for
1171 /// the given trait/impl pair.
1172 fn create_mono_items_for_vtable_methods<'tcx>(
1173     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1174     trait_ty: Ty<'tcx>,
1175     impl_ty: Ty<'tcx>,
1176     source: Span,
1177     output: &mut MonoItems<'tcx>,
1178 ) {
1179     assert!(!trait_ty.has_escaping_bound_vars() && !impl_ty.has_escaping_bound_vars());
1180
1181     if let ty::Dynamic(ref trait_ty, ..) = trait_ty.kind() {
1182         if let Some(principal) = trait_ty.principal() {
1183             let poly_trait_ref = principal.with_self_ty(tcx, impl_ty);
1184             assert!(!poly_trait_ref.has_escaping_bound_vars());
1185
1186             // Walk all methods of the trait, including those of its supertraits
1187             let entries = tcx.vtable_entries(poly_trait_ref);
1188             let methods = entries
1189                 .iter()
1190                 .filter_map(|entry| match entry {
1191                     VtblEntry::MetadataDropInPlace
1192                     | VtblEntry::MetadataSize
1193                     | VtblEntry::MetadataAlign
1194                     | VtblEntry::Vacant => None,
1195                     VtblEntry::TraitVPtr(_) => {
1196                         // all super trait items already covered, so skip them.
1197                         None
1198                     }
1199                     VtblEntry::Method(instance) => {
1200                         Some(*instance).filter(|instance| should_codegen_locally(tcx, instance))
1201                     }
1202                 })
1203                 .map(|item| create_fn_mono_item(tcx, item, source));
1204             output.extend(methods);
1205         }
1206
1207         // Also add the destructor.
1208         visit_drop_use(tcx, impl_ty, false, source, output);
1209     }
1210 }
1211
1212 //=-----------------------------------------------------------------------------
1213 // Root Collection
1214 //=-----------------------------------------------------------------------------
1215
1216 struct RootCollector<'a, 'tcx> {
1217     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1218     mode: MonoItemCollectionMode,
1219     output: &'a mut MonoItems<'tcx>,
1220     entry_fn: Option<(DefId, EntryFnType)>,
1221 }
1222
1223 impl<'v> RootCollector<'_, 'v> {
1224     fn process_item(&mut self, id: hir::ItemId) {
1225         match self.tcx.def_kind(id.def_id) {
1226             DefKind::Enum | DefKind::Struct | DefKind::Union => {
1227                 let item = self.tcx.hir().item(id);
1228                 match item.kind {
1229                     hir::ItemKind::Enum(_, ref generics)
1230                     | hir::ItemKind::Struct(_, ref generics)
1231                     | hir::ItemKind::Union(_, ref generics) => {
1232                         if generics.params.is_empty() {
1233                             if self.mode == MonoItemCollectionMode::Eager {
1234                                 debug!(
1235                                     "RootCollector: ADT drop-glue for {}",
1236                                     self.tcx.def_path_str(item.def_id.to_def_id())
1237                                 );
1238
1239                                 let ty =
1240                                     Instance::new(item.def_id.to_def_id(), InternalSubsts::empty())
1241                                         .ty(self.tcx, ty::ParamEnv::reveal_all());
1242                                 visit_drop_use(self.tcx, ty, true, DUMMY_SP, self.output);
1243                             }
1244                         }
1245                     }
1246                     _ => bug!(),
1247                 }
1248             }
1249             DefKind::GlobalAsm => {
1250                 debug!(
1251                     "RootCollector: ItemKind::GlobalAsm({})",
1252                     self.tcx.def_path_str(id.def_id.to_def_id())
1253                 );
1254                 self.output.push(dummy_spanned(MonoItem::GlobalAsm(id)));
1255             }
1256             DefKind::Static(..) => {
1257                 debug!(
1258                     "RootCollector: ItemKind::Static({})",
1259                     self.tcx.def_path_str(id.def_id.to_def_id())
1260                 );
1261                 self.output.push(dummy_spanned(MonoItem::Static(id.def_id.to_def_id())));
1262             }
1263             DefKind::Const => {
1264                 // const items only generate mono items if they are
1265                 // actually used somewhere. Just declaring them is insufficient.
1266
1267                 // but even just declaring them must collect the items they refer to
1268                 if let Ok(val) = self.tcx.const_eval_poly(id.def_id.to_def_id()) {
1269                     collect_const_value(self.tcx, val, &mut self.output);
1270                 }
1271             }
1272             DefKind::Impl => {
1273                 if self.mode == MonoItemCollectionMode::Eager {
1274                     let item = self.tcx.hir().item(id);
1275                     create_mono_items_for_default_impls(self.tcx, item, self.output);
1276                 }
1277             }
1278             DefKind::Fn => {
1279                 self.push_if_root(id.def_id);
1280             }
1281             _ => {}
1282         }
1283     }
1284
1285     fn process_impl_item(&mut self, id: hir::ImplItemId) {
1286         if matches!(self.tcx.def_kind(id.def_id), DefKind::AssocFn) {
1287             self.push_if_root(id.def_id);
1288         }
1289     }
1290
1291     fn is_root(&self, def_id: LocalDefId) -> bool {
1292         !item_requires_monomorphization(self.tcx, def_id)
1293             && match self.mode {
1294                 MonoItemCollectionMode::Eager => true,
1295                 MonoItemCollectionMode::Lazy => {
1296                     self.entry_fn.and_then(|(id, _)| id.as_local()) == Some(def_id)
1297                         || self.tcx.is_reachable_non_generic(def_id)
1298                         || self
1299                             .tcx
1300                             .codegen_fn_attrs(def_id)
1301                             .flags
1302                             .contains(CodegenFnAttrFlags::RUSTC_STD_INTERNAL_SYMBOL)
1303                 }
1304             }
1305     }
1306
1307     /// If `def_id` represents a root, pushes it onto the list of
1308     /// outputs. (Note that all roots must be monomorphic.)
1309     #[instrument(skip(self), level = "debug")]
1310     fn push_if_root(&mut self, def_id: LocalDefId) {
1311         if self.is_root(def_id) {
1312             debug!("RootCollector::push_if_root: found root def_id={:?}", def_id);
1313
1314             let instance = Instance::mono(self.tcx, def_id.to_def_id());
1315             self.output.push(create_fn_mono_item(self.tcx, instance, DUMMY_SP));
1316         }
1317     }
1318
1319     /// As a special case, when/if we encounter the
1320     /// `main()` function, we also have to generate a
1321     /// monomorphized copy of the start lang item based on
1322     /// the return type of `main`. This is not needed when
1323     /// the user writes their own `start` manually.
1324     fn push_extra_entry_roots(&mut self) {
1325         let Some((main_def_id, EntryFnType::Main)) = self.entry_fn else {
1326             return;
1327         };
1328
1329         let start_def_id = match self.tcx.lang_items().require(LangItem::Start) {
1330             Ok(s) => s,
1331             Err(lang_item_err) => {
1332                 self.tcx
1333                     .sess
1334                     .emit_fatal(RequiresLangItem { lang_item: lang_item_err.0.name().to_string() });
1335             }
1336         };
1337         let main_ret_ty = self.tcx.fn_sig(main_def_id).output();
1338
1339         // Given that `main()` has no arguments,
1340         // then its return type cannot have
1341         // late-bound regions, since late-bound
1342         // regions must appear in the argument
1343         // listing.
1344         let main_ret_ty = self.tcx.normalize_erasing_regions(
1345             ty::ParamEnv::reveal_all(),
1346             main_ret_ty.no_bound_vars().unwrap(),
1347         );
1348
1349         let start_instance = Instance::resolve(
1350             self.tcx,
1351             ty::ParamEnv::reveal_all(),
1352             start_def_id,
1353             self.tcx.intern_substs(&[main_ret_ty.into()]),
1354         )
1355         .unwrap()
1356         .unwrap();
1357
1358         self.output.push(create_fn_mono_item(self.tcx, start_instance, DUMMY_SP));
1359     }
1360 }
1361
1362 fn item_requires_monomorphization(tcx: TyCtxt<'_>, def_id: LocalDefId) -> bool {
1363     let generics = tcx.generics_of(def_id);
1364     generics.requires_monomorphization(tcx)
1365 }
1366
1367 fn create_mono_items_for_default_impls<'tcx>(
1368     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1369     item: &'tcx hir::Item<'tcx>,
1370     output: &mut MonoItems<'tcx>,
1371 ) {
1372     match item.kind {
1373         hir::ItemKind::Impl(ref impl_) => {
1374             for param in impl_.generics.params {
1375                 match param.kind {
1376                     hir::GenericParamKind::Lifetime { .. } => {}
1377                     hir::GenericParamKind::Type { .. } | hir::GenericParamKind::Const { .. } => {
1378                         return;
1379                     }
1380                 }
1381             }
1382
1383             debug!(
1384                 "create_mono_items_for_default_impls(item={})",
1385                 tcx.def_path_str(item.def_id.to_def_id())
1386             );
1387
1388             if let Some(trait_ref) = tcx.impl_trait_ref(item.def_id) {
1389                 let param_env = ty::ParamEnv::reveal_all();
1390                 let trait_ref = tcx.normalize_erasing_regions(param_env, trait_ref);
1391                 let overridden_methods = tcx.impl_item_implementor_ids(item.def_id);
1392                 for method in tcx.provided_trait_methods(trait_ref.def_id) {
1393                     if overridden_methods.contains_key(&method.def_id) {
1394                         continue;
1395                     }
1396
1397                     if tcx.generics_of(method.def_id).own_requires_monomorphization() {
1398                         continue;
1399                     }
1400
1401                     let substs =
1402                         InternalSubsts::for_item(tcx, method.def_id, |param, _| match param.kind {
1403                             GenericParamDefKind::Lifetime => tcx.lifetimes.re_erased.into(),
1404                             GenericParamDefKind::Type { .. }
1405                             | GenericParamDefKind::Const { .. } => {
1406                                 trait_ref.substs[param.index as usize]
1407                             }
1408                         });
1409                     let instance = ty::Instance::resolve(tcx, param_env, method.def_id, substs)
1410                         .unwrap()
1411                         .unwrap();
1412
1413                     let mono_item = create_fn_mono_item(tcx, instance, DUMMY_SP);
1414                     if mono_item.node.is_instantiable(tcx) && should_codegen_locally(tcx, &instance)
1415                     {
1416                         output.push(mono_item);
1417                     }
1418                 }
1419             }
1420         }
1421         _ => bug!(),
1422     }
1423 }
1424
1425 /// Scans the miri alloc in order to find function calls, closures, and drop-glue.
1426 fn collect_miri<'tcx>(tcx: TyCtxt<'tcx>, alloc_id: AllocId, output: &mut MonoItems<'tcx>) {
1427     match tcx.global_alloc(alloc_id) {
1428         GlobalAlloc::Static(def_id) => {
1429             assert!(!tcx.is_thread_local_static(def_id));
1430             let instance = Instance::mono(tcx, def_id);
1431             if should_codegen_locally(tcx, &instance) {
1432                 trace!("collecting static {:?}", def_id);
1433                 output.push(dummy_spanned(MonoItem::Static(def_id)));
1434             }
1435         }
1436         GlobalAlloc::Memory(alloc) => {
1437             trace!("collecting {:?} with {:#?}", alloc_id, alloc);
1438             for &inner in alloc.inner().provenance().values() {
1439                 rustc_data_structures::stack::ensure_sufficient_stack(|| {
1440                     collect_miri(tcx, inner, output);
1441                 });
1442             }
1443         }
1444         GlobalAlloc::Function(fn_instance) => {
1445             if should_codegen_locally(tcx, &fn_instance) {
1446                 trace!("collecting {:?} with {:#?}", alloc_id, fn_instance);
1447                 output.push(create_fn_mono_item(tcx, fn_instance, DUMMY_SP));
1448             }
1449         }
1450         GlobalAlloc::VTable(ty, trait_ref) => {
1451             let alloc_id = tcx.vtable_allocation((ty, trait_ref));
1452             collect_miri(tcx, alloc_id, output)
1453         }
1454     }
1455 }
1456
1457 /// Scans the MIR in order to find function calls, closures, and drop-glue.
1458 #[instrument(skip(tcx, output), level = "debug")]
1459 fn collect_neighbours<'tcx>(
1460     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1461     instance: Instance<'tcx>,
1462     output: &mut MonoItems<'tcx>,
1463 ) {
1464     let body = tcx.instance_mir(instance.def);
1465     MirNeighborCollector { tcx, body: &body, output, instance }.visit_body(&body);
1466 }
1467
1468 #[instrument(skip(tcx, output), level = "debug")]
1469 fn collect_const_value<'tcx>(
1470     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1471     value: ConstValue<'tcx>,
1472     output: &mut MonoItems<'tcx>,
1473 ) {
1474     match value {
1475         ConstValue::Scalar(Scalar::Ptr(ptr, _size)) => collect_miri(tcx, ptr.provenance, output),
1476         ConstValue::Slice { data: alloc, start: _, end: _ } | ConstValue::ByRef { alloc, .. } => {
1477             for &id in alloc.inner().provenance().values() {
1478                 collect_miri(tcx, id, output);
1479             }
1480         }
1481         _ => {}
1482     }
1483 }