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