]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_monomorphize/src/collector.rs
Merge commit 'dc5423ad448877e33cca28db2f1445c9c4473c75' into clippyup
[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 //! ```rust
95 //! fn print_val<T: Display>(x: T) {
96 //!     println!("{}", x);
97 //! }
98 //!
99 //! fn call_fn(f: &Fn(i32), x: i32) {
100 //!     f(x);
101 //! }
102 //!
103 //! fn main() {
104 //!     let print_i32 = print_val::<i32>;
105 //!     call_fn(&print_i32, 0);
106 //! }
107 //! ```
108 //! The MIR of none of these functions will contain an explicit call to
109 //! `print_val::<i32>`. Nonetheless, in order to mono this program, we need
110 //! an instance of this function. Thus, whenever we encounter a function or
111 //! method in operand position, we treat it as a neighbor of the current
112 //! mono item. Calls are just a special case of that.
113 //!
114 //! #### Closures
115 //! In a way, closures are a simple case. Since every closure object needs to be
116 //! constructed somewhere, we can reliably discover them by observing
117 //! `RValue::Aggregate` expressions with `AggregateKind::Closure`. This is also
118 //! true for closures inlined from other crates.
119 //!
120 //! #### Drop glue
121 //! Drop glue mono items are introduced by MIR drop-statements. The
122 //! generated mono item will again have drop-glue item neighbors if the
123 //! type to be dropped contains nested values that also need to be dropped. It
124 //! might also have a function item neighbor for the explicit `Drop::drop`
125 //! implementation of its type.
126 //!
127 //! #### Unsizing Casts
128 //! A subtle way of introducing neighbor edges is by casting to a trait object.
129 //! Since the resulting fat-pointer contains a reference to a vtable, we need to
130 //! instantiate all object-save methods of the trait, as we need to store
131 //! pointers to these functions even if they never get called anywhere. This can
132 //! be seen as a special case of taking a function reference.
133 //!
134 //! #### Boxes
135 //! Since `Box` expression have special compiler support, no explicit calls to
136 //! `exchange_malloc()` and `box_free()` may show up in MIR, even if the
137 //! compiler will generate them. We have to observe `Rvalue::Box` expressions
138 //! and Box-typed drop-statements for that purpose.
139 //!
140 //!
141 //! Interaction with Cross-Crate Inlining
142 //! -------------------------------------
143 //! The binary of a crate will not only contain machine code for the items
144 //! defined in the source code of that crate. It will also contain monomorphic
145 //! instantiations of any extern generic functions and of functions marked with
146 //! `#[inline]`.
147 //! The collection algorithm handles this more or less mono. If it is
148 //! about to create a mono item for something with an external `DefId`,
149 //! it will take a look if the MIR for that item is available, and if so just
150 //! proceed normally. If the MIR is not available, it assumes that the item is
151 //! just linked to and no node is created; which is exactly what we want, since
152 //! no machine code should be generated in the current crate for such an item.
153 //!
154 //! Eager and Lazy Collection Mode
155 //! ------------------------------
156 //! Mono item collection can be performed in one of two modes:
157 //!
158 //! - Lazy mode means that items will only be instantiated when actually
159 //!   referenced. The goal is to produce the least amount of machine code
160 //!   possible.
161 //!
162 //! - Eager mode is meant to be used in conjunction with incremental compilation
163 //!   where a stable set of mono items is more important than a minimal
164 //!   one. Thus, eager mode will instantiate drop-glue for every drop-able type
165 //!   in the crate, even if no drop call for that type exists (yet). It will
166 //!   also instantiate default implementations of trait methods, something that
167 //!   otherwise is only done on demand.
168 //!
169 //!
170 //! Open Issues
171 //! -----------
172 //! Some things are not yet fully implemented in the current version of this
173 //! module.
174 //!
175 //! ### Const Fns
176 //! Ideally, no mono item should be generated for const fns unless there
177 //! is a call to them that cannot be evaluated at compile time. At the moment
178 //! this is not implemented however: a mono item will be produced
179 //! regardless of whether it is actually needed or not.
180
181 use rustc_data_structures::fx::{FxHashMap, FxHashSet};
182 use rustc_data_structures::sync::{par_iter, MTLock, MTRef, ParallelIterator};
183 use rustc_errors::{ErrorGuaranteed, FatalError};
184 use rustc_hir as hir;
185 use rustc_hir::def_id::{DefId, DefIdMap, LocalDefId, LOCAL_CRATE};
186 use rustc_hir::itemlikevisit::ItemLikeVisitor;
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::{self, GenericParamDefKind, Instance, Ty, TyCtxt, TypeFoldable, VtblEntry};
198 use rustc_middle::{middle::codegen_fn_attrs::CodegenFnAttrFlags, mir::visit::TyContext};
199 use rustc_session::config::EntryFnType;
200 use rustc_session::lint::builtin::LARGE_ASSIGNMENTS;
201 use rustc_session::Limit;
202 use rustc_span::source_map::{dummy_spanned, respan, Span, Spanned, DUMMY_SP};
203 use rustc_target::abi::Size;
204 use smallvec::SmallVec;
205 use std::iter;
206 use std::ops::Range;
207 use std::path::PathBuf;
208
209 #[derive(PartialEq)]
210 pub enum MonoItemCollectionMode {
211     Eager,
212     Lazy,
213 }
214
215 /// Maps every mono item to all mono items it references in its
216 /// body.
217 pub struct InliningMap<'tcx> {
218     // Maps a source mono item to the range of mono items
219     // accessed by it.
220     // The range selects elements within the `targets` vecs.
221     index: FxHashMap<MonoItem<'tcx>, Range<usize>>,
222     targets: Vec<MonoItem<'tcx>>,
223
224     // Contains one bit per mono item in the `targets` field. That bit
225     // is true if that mono item needs to be inlined into every CGU.
226     inlines: GrowableBitSet<usize>,
227 }
228
229 impl<'tcx> InliningMap<'tcx> {
230     fn new() -> InliningMap<'tcx> {
231         InliningMap {
232             index: FxHashMap::default(),
233             targets: Vec::new(),
234             inlines: GrowableBitSet::with_capacity(1024),
235         }
236     }
237
238     fn record_accesses(&mut self, source: MonoItem<'tcx>, new_targets: &[(MonoItem<'tcx>, bool)]) {
239         let start_index = self.targets.len();
240         let new_items_count = new_targets.len();
241         let new_items_count_total = new_items_count + self.targets.len();
242
243         self.targets.reserve(new_items_count);
244         self.inlines.ensure(new_items_count_total);
245
246         for (i, (target, inline)) in new_targets.iter().enumerate() {
247             self.targets.push(*target);
248             if *inline {
249                 self.inlines.insert(i + start_index);
250             }
251         }
252
253         let end_index = self.targets.len();
254         assert!(self.index.insert(source, start_index..end_index).is_none());
255     }
256
257     // Internally iterate over all items referenced by `source` which will be
258     // made available for inlining.
259     pub fn with_inlining_candidates<F>(&self, source: MonoItem<'tcx>, mut f: F)
260     where
261         F: FnMut(MonoItem<'tcx>),
262     {
263         if let Some(range) = self.index.get(&source) {
264             for (i, candidate) in self.targets[range.clone()].iter().enumerate() {
265                 if self.inlines.contains(range.start + i) {
266                     f(*candidate);
267                 }
268             }
269         }
270     }
271
272     // Internally iterate over all items and the things each accesses.
273     pub fn iter_accesses<F>(&self, mut f: F)
274     where
275         F: FnMut(MonoItem<'tcx>, &[MonoItem<'tcx>]),
276     {
277         for (&accessor, range) in &self.index {
278             f(accessor, &self.targets[range.clone()])
279         }
280     }
281 }
282
283 pub fn collect_crate_mono_items(
284     tcx: TyCtxt<'_>,
285     mode: MonoItemCollectionMode,
286 ) -> (FxHashSet<MonoItem<'_>>, InliningMap<'_>) {
287     let _prof_timer = tcx.prof.generic_activity("monomorphization_collector");
288
289     let roots =
290         tcx.sess.time("monomorphization_collector_root_collections", || collect_roots(tcx, mode));
291
292     debug!("building mono item graph, beginning at roots");
293
294     let mut visited = MTLock::new(FxHashSet::default());
295     let mut inlining_map = MTLock::new(InliningMap::new());
296     let recursion_limit = tcx.recursion_limit();
297
298     {
299         let visited: MTRef<'_, _> = &mut visited;
300         let inlining_map: MTRef<'_, _> = &mut inlining_map;
301
302         tcx.sess.time("monomorphization_collector_graph_walk", || {
303             par_iter(roots).for_each(|root| {
304                 let mut recursion_depths = DefIdMap::default();
305                 collect_items_rec(
306                     tcx,
307                     dummy_spanned(root),
308                     visited,
309                     &mut recursion_depths,
310                     recursion_limit,
311                     inlining_map,
312                 );
313             });
314         });
315     }
316
317     (visited.into_inner(), inlining_map.into_inner())
318 }
319
320 // Find all non-generic items by walking the HIR. These items serve as roots to
321 // start monomorphizing from.
322 fn collect_roots(tcx: TyCtxt<'_>, mode: MonoItemCollectionMode) -> Vec<MonoItem<'_>> {
323     debug!("collecting roots");
324     let mut roots = Vec::new();
325
326     {
327         let entry_fn = tcx.entry_fn(());
328
329         debug!("collect_roots: entry_fn = {:?}", entry_fn);
330
331         let mut visitor = RootCollector { tcx, mode, entry_fn, output: &mut roots };
332
333         tcx.hir().visit_all_item_likes(&mut visitor);
334
335         visitor.push_extra_entry_roots();
336     }
337
338     // We can only codegen items that are instantiable - items all of
339     // whose predicates hold. Luckily, items that aren't instantiable
340     // can't actually be used, so we can just skip codegenning them.
341     roots
342         .into_iter()
343         .filter_map(|root| root.node.is_instantiable(tcx).then_some(root.node))
344         .collect()
345 }
346
347 /// Collect all monomorphized items reachable from `starting_point`, and emit a note diagnostic if a
348 /// post-monorphization error is encountered during a collection step.
349 fn collect_items_rec<'tcx>(
350     tcx: TyCtxt<'tcx>,
351     starting_point: Spanned<MonoItem<'tcx>>,
352     visited: MTRef<'_, MTLock<FxHashSet<MonoItem<'tcx>>>>,
353     recursion_depths: &mut DefIdMap<usize>,
354     recursion_limit: Limit,
355     inlining_map: MTRef<'_, MTLock<InliningMap<'tcx>>>,
356 ) {
357     if !visited.lock_mut().insert(starting_point.node) {
358         // We've been here already, no need to search again.
359         return;
360     }
361     debug!("BEGIN collect_items_rec({})", starting_point.node);
362
363     let mut neighbors = Vec::new();
364     let recursion_depth_reset;
365
366     //
367     // Post-monomorphization errors MVP
368     //
369     // We can encounter errors while monomorphizing an item, but we don't have a good way of
370     // showing a complete stack of spans ultimately leading to collecting the erroneous one yet.
371     // (It's also currently unclear exactly which diagnostics and information would be interesting
372     // to report in such cases)
373     //
374     // This leads to suboptimal error reporting: a post-monomorphization error (PME) will be
375     // shown with just a spanned piece of code causing the error, without information on where
376     // it was called from. This is especially obscure if the erroneous mono item is in a
377     // dependency. See for example issue #85155, where, before minimization, a PME happened two
378     // crates downstream from libcore's stdarch, without a way to know which dependency was the
379     // cause.
380     //
381     // If such an error occurs in the current crate, its span will be enough to locate the
382     // source. If the cause is in another crate, the goal here is to quickly locate which mono
383     // item in the current crate is ultimately responsible for causing the error.
384     //
385     // To give at least _some_ context to the user: while collecting mono items, we check the
386     // error count. If it has changed, a PME occurred, and we trigger some diagnostics about the
387     // current step of mono items collection.
388     //
389     let error_count = tcx.sess.diagnostic().err_count();
390
391     match starting_point.node {
392         MonoItem::Static(def_id) => {
393             let instance = Instance::mono(tcx, def_id);
394
395             // Sanity check whether this ended up being collected accidentally
396             debug_assert!(should_codegen_locally(tcx, &instance));
397
398             let ty = instance.ty(tcx, ty::ParamEnv::reveal_all());
399             visit_drop_use(tcx, ty, true, starting_point.span, &mut neighbors);
400
401             recursion_depth_reset = None;
402
403             if let Ok(alloc) = tcx.eval_static_initializer(def_id) {
404                 for &id in alloc.inner().relocations().values() {
405                     collect_miri(tcx, id, &mut neighbors);
406                 }
407             }
408         }
409         MonoItem::Fn(instance) => {
410             // Sanity check whether this ended up being collected accidentally
411             debug_assert!(should_codegen_locally(tcx, &instance));
412
413             // Keep track of the monomorphization recursion depth
414             recursion_depth_reset = Some(check_recursion_limit(
415                 tcx,
416                 instance,
417                 starting_point.span,
418                 recursion_depths,
419                 recursion_limit,
420             ));
421             check_type_length_limit(tcx, instance);
422
423             rustc_data_structures::stack::ensure_sufficient_stack(|| {
424                 collect_neighbours(tcx, instance, &mut neighbors);
425             });
426         }
427         MonoItem::GlobalAsm(item_id) => {
428             recursion_depth_reset = None;
429
430             let item = tcx.hir().item(item_id);
431             if let hir::ItemKind::GlobalAsm(asm) = item.kind {
432                 for (op, op_sp) in asm.operands {
433                     match op {
434                         hir::InlineAsmOperand::Const { .. } => {
435                             // Only constants which resolve to a plain integer
436                             // are supported. Therefore the value should not
437                             // depend on any other items.
438                         }
439                         _ => span_bug!(*op_sp, "invalid operand type for global_asm!"),
440                     }
441                 }
442             } else {
443                 span_bug!(item.span, "Mismatch between hir::Item type and MonoItem type")
444             }
445         }
446     }
447
448     // Check for PMEs and emit a diagnostic if one happened. To try to show relevant edges of the
449     // mono item graph where the PME diagnostics are currently the most problematic (e.g. ones
450     // involving a dependency, and the lack of context is confusing) in this MVP, we focus on
451     // diagnostics on edges crossing a crate boundary: the collected mono items which are not
452     // defined in the local crate.
453     if tcx.sess.diagnostic().err_count() > error_count
454         && starting_point.node.krate() != LOCAL_CRATE
455         && starting_point.node.is_user_defined()
456     {
457         let formatted_item = with_no_trimmed_paths!(starting_point.node.to_string());
458         tcx.sess.span_note_without_error(
459             starting_point.span,
460             &format!("the above error was encountered while instantiating `{}`", formatted_item),
461         );
462     }
463
464     record_accesses(tcx, starting_point.node, neighbors.iter().map(|i| &i.node), inlining_map);
465
466     for neighbour in neighbors {
467         collect_items_rec(tcx, neighbour, visited, recursion_depths, recursion_limit, inlining_map);
468     }
469
470     if let Some((def_id, depth)) = recursion_depth_reset {
471         recursion_depths.insert(def_id, depth);
472     }
473
474     debug!("END collect_items_rec({})", starting_point.node);
475 }
476
477 fn record_accesses<'a, 'tcx: 'a>(
478     tcx: TyCtxt<'tcx>,
479     caller: MonoItem<'tcx>,
480     callees: impl Iterator<Item = &'a MonoItem<'tcx>>,
481     inlining_map: MTRef<'_, MTLock<InliningMap<'tcx>>>,
482 ) {
483     let is_inlining_candidate = |mono_item: &MonoItem<'tcx>| {
484         mono_item.instantiation_mode(tcx) == InstantiationMode::LocalCopy
485     };
486
487     // We collect this into a `SmallVec` to avoid calling `is_inlining_candidate` in the lock.
488     // FIXME: Call `is_inlining_candidate` when pushing to `neighbors` in `collect_items_rec`
489     // instead to avoid creating this `SmallVec`.
490     let accesses: SmallVec<[_; 128]> =
491         callees.map(|mono_item| (*mono_item, is_inlining_candidate(mono_item))).collect();
492
493     inlining_map.lock_mut().record_accesses(caller, &accesses);
494 }
495
496 /// Format instance name that is already known to be too long for rustc.
497 /// Show only the first and last 32 characters to avoid blasting
498 /// the user's terminal with thousands of lines of type-name.
499 ///
500 /// If the type name is longer than before+after, it will be written to a file.
501 fn shrunk_instance_name<'tcx>(
502     tcx: TyCtxt<'tcx>,
503     instance: &Instance<'tcx>,
504     before: usize,
505     after: usize,
506 ) -> (String, Option<PathBuf>) {
507     let s = instance.to_string();
508
509     // Only use the shrunk version if it's really shorter.
510     // This also avoids the case where before and after slices overlap.
511     if s.chars().nth(before + after + 1).is_some() {
512         // An iterator of all byte positions including the end of the string.
513         let positions = || s.char_indices().map(|(i, _)| i).chain(iter::once(s.len()));
514
515         let shrunk = format!(
516             "{before}...{after}",
517             before = &s[..positions().nth(before).unwrap_or(s.len())],
518             after = &s[positions().rev().nth(after).unwrap_or(0)..],
519         );
520
521         let path = tcx.output_filenames(()).temp_path_ext("long-type.txt", None);
522         let written_to_path = std::fs::write(&path, s).ok().map(|_| path);
523
524         (shrunk, written_to_path)
525     } else {
526         (s, None)
527     }
528 }
529
530 fn check_recursion_limit<'tcx>(
531     tcx: TyCtxt<'tcx>,
532     instance: Instance<'tcx>,
533     span: Span,
534     recursion_depths: &mut DefIdMap<usize>,
535     recursion_limit: Limit,
536 ) -> (DefId, usize) {
537     let def_id = instance.def_id();
538     let recursion_depth = recursion_depths.get(&def_id).cloned().unwrap_or(0);
539     debug!(" => recursion depth={}", recursion_depth);
540
541     let adjusted_recursion_depth = if Some(def_id) == tcx.lang_items().drop_in_place_fn() {
542         // HACK: drop_in_place creates tight monomorphization loops. Give
543         // it more margin.
544         recursion_depth / 4
545     } else {
546         recursion_depth
547     };
548
549     // Code that needs to instantiate the same function recursively
550     // more than the recursion limit is assumed to be causing an
551     // infinite expansion.
552     if !recursion_limit.value_within_limit(adjusted_recursion_depth) {
553         let (shrunk, written_to_path) = shrunk_instance_name(tcx, &instance, 32, 32);
554         let error = format!("reached the recursion limit while instantiating `{}`", shrunk);
555         let mut err = tcx.sess.struct_span_fatal(span, &error);
556         err.span_note(
557             tcx.def_span(def_id),
558             &format!("`{}` defined here", tcx.def_path_str(def_id)),
559         );
560         if let Some(path) = written_to_path {
561             err.note(&format!("the full type name has been written to '{}'", path.display()));
562         }
563         err.emit();
564         FatalError.raise();
565     }
566
567     recursion_depths.insert(def_id, recursion_depth + 1);
568
569     (def_id, recursion_depth)
570 }
571
572 fn check_type_length_limit<'tcx>(tcx: TyCtxt<'tcx>, instance: Instance<'tcx>) {
573     let type_length = instance
574         .substs
575         .iter()
576         .flat_map(|arg| arg.walk())
577         .filter(|arg| match arg.unpack() {
578             GenericArgKind::Type(_) | GenericArgKind::Const(_) => true,
579             GenericArgKind::Lifetime(_) => false,
580         })
581         .count();
582     debug!(" => type length={}", type_length);
583
584     // Rust code can easily create exponentially-long types using only a
585     // polynomial recursion depth. Even with the default recursion
586     // depth, you can easily get cases that take >2^60 steps to run,
587     // which means that rustc basically hangs.
588     //
589     // Bail out in these cases to avoid that bad user experience.
590     if !tcx.type_length_limit().value_within_limit(type_length) {
591         let (shrunk, written_to_path) = shrunk_instance_name(tcx, &instance, 32, 32);
592         let msg = format!("reached the type-length limit while instantiating `{}`", shrunk);
593         let mut diag = tcx.sess.struct_span_fatal(tcx.def_span(instance.def_id()), &msg);
594         if let Some(path) = written_to_path {
595             diag.note(&format!("the full type name has been written to '{}'", path.display()));
596         }
597         diag.help(&format!(
598             "consider adding a `#![type_length_limit=\"{}\"]` attribute to your crate",
599             type_length
600         ));
601         diag.emit();
602         tcx.sess.abort_if_errors();
603     }
604 }
605
606 struct MirNeighborCollector<'a, 'tcx> {
607     tcx: TyCtxt<'tcx>,
608     body: &'a mir::Body<'tcx>,
609     output: &'a mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
610     instance: Instance<'tcx>,
611 }
612
613 impl<'a, 'tcx> MirNeighborCollector<'a, 'tcx> {
614     pub fn monomorphize<T>(&self, value: T) -> T
615     where
616         T: TypeFoldable<'tcx>,
617     {
618         debug!("monomorphize: self.instance={:?}", self.instance);
619         self.instance.subst_mir_and_normalize_erasing_regions(
620             self.tcx,
621             ty::ParamEnv::reveal_all(),
622             value,
623         )
624     }
625 }
626
627 impl<'a, 'tcx> MirVisitor<'tcx> for MirNeighborCollector<'a, 'tcx> {
628     fn visit_rvalue(&mut self, rvalue: &mir::Rvalue<'tcx>, location: Location) {
629         debug!("visiting rvalue {:?}", *rvalue);
630
631         let span = self.body.source_info(location).span;
632
633         match *rvalue {
634             // When doing an cast from a regular pointer to a fat pointer, we
635             // have to instantiate all methods of the trait being cast to, so we
636             // can build the appropriate vtable.
637             mir::Rvalue::Cast(
638                 mir::CastKind::Pointer(PointerCast::Unsize),
639                 ref operand,
640                 target_ty,
641             ) => {
642                 let target_ty = self.monomorphize(target_ty);
643                 let source_ty = operand.ty(self.body, self.tcx);
644                 let source_ty = self.monomorphize(source_ty);
645                 let (source_ty, target_ty) =
646                     find_vtable_types_for_unsizing(self.tcx, source_ty, target_ty);
647                 // This could also be a different Unsize instruction, like
648                 // from a fixed sized array to a slice. But we are only
649                 // interested in things that produce a vtable.
650                 if target_ty.is_trait() && !source_ty.is_trait() {
651                     create_mono_items_for_vtable_methods(
652                         self.tcx,
653                         target_ty,
654                         source_ty,
655                         span,
656                         self.output,
657                     );
658                 }
659             }
660             mir::Rvalue::Cast(
661                 mir::CastKind::Pointer(PointerCast::ReifyFnPointer),
662                 ref operand,
663                 _,
664             ) => {
665                 let fn_ty = operand.ty(self.body, self.tcx);
666                 let fn_ty = self.monomorphize(fn_ty);
667                 visit_fn_use(self.tcx, fn_ty, false, span, &mut self.output);
668             }
669             mir::Rvalue::Cast(
670                 mir::CastKind::Pointer(PointerCast::ClosureFnPointer(_)),
671                 ref operand,
672                 _,
673             ) => {
674                 let source_ty = operand.ty(self.body, self.tcx);
675                 let source_ty = self.monomorphize(source_ty);
676                 match *source_ty.kind() {
677                     ty::Closure(def_id, substs) => {
678                         let instance = Instance::resolve_closure(
679                             self.tcx,
680                             def_id,
681                             substs,
682                             ty::ClosureKind::FnOnce,
683                         );
684                         if should_codegen_locally(self.tcx, &instance) {
685                             self.output.push(create_fn_mono_item(self.tcx, instance, span));
686                         }
687                     }
688                     _ => bug!(),
689                 }
690             }
691             mir::Rvalue::ThreadLocalRef(def_id) => {
692                 assert!(self.tcx.is_thread_local_static(def_id));
693                 let instance = Instance::mono(self.tcx, def_id);
694                 if should_codegen_locally(self.tcx, &instance) {
695                     trace!("collecting thread-local static {:?}", def_id);
696                     self.output.push(respan(span, MonoItem::Static(def_id)));
697                 }
698             }
699             _ => { /* not interesting */ }
700         }
701
702         self.super_rvalue(rvalue, location);
703     }
704
705     /// This does not walk the constant, as it has been handled entirely here and trying
706     /// to walk it would attempt to evaluate the `ty::Const` inside, which doesn't necessarily
707     /// work, as some constants cannot be represented in the type system.
708     fn visit_constant(&mut self, constant: &mir::Constant<'tcx>, location: Location) {
709         let literal = self.monomorphize(constant.literal);
710         let val = match literal {
711             mir::ConstantKind::Val(val, _) => val,
712             mir::ConstantKind::Ty(ct) => match ct.val() {
713                 ty::ConstKind::Value(val) => val,
714                 ty::ConstKind::Unevaluated(ct) => {
715                     let param_env = ty::ParamEnv::reveal_all();
716                     match self.tcx.const_eval_resolve(param_env, ct, None) {
717                         // The `monomorphize` call should have evaluated that constant already.
718                         Ok(val) => val,
719                         Err(ErrorHandled::Reported(ErrorGuaranteed) | ErrorHandled::Linted) => {
720                             return;
721                         }
722                         Err(ErrorHandled::TooGeneric) => span_bug!(
723                             self.body.source_info(location).span,
724                             "collection encountered polymorphic constant: {:?}",
725                             literal
726                         ),
727                     }
728                 }
729                 _ => return,
730             },
731         };
732         collect_const_value(self.tcx, val, self.output);
733         self.visit_ty(literal.ty(), TyContext::Location(location));
734     }
735
736     fn visit_const(&mut self, constant: ty::Const<'tcx>, location: Location) {
737         debug!("visiting const {:?} @ {:?}", constant, location);
738
739         let substituted_constant = self.monomorphize(constant);
740         let param_env = ty::ParamEnv::reveal_all();
741
742         match substituted_constant.val() {
743             ty::ConstKind::Value(val) => collect_const_value(self.tcx, val, self.output),
744             ty::ConstKind::Unevaluated(unevaluated) => {
745                 match self.tcx.const_eval_resolve(param_env, unevaluated, None) {
746                     // The `monomorphize` call should have evaluated that constant already.
747                     Ok(val) => span_bug!(
748                         self.body.source_info(location).span,
749                         "collection encountered the unevaluated constant {} which evaluated to {:?}",
750                         substituted_constant,
751                         val
752                     ),
753                     Err(ErrorHandled::Reported(ErrorGuaranteed) | ErrorHandled::Linted) => {}
754                     Err(ErrorHandled::TooGeneric) => span_bug!(
755                         self.body.source_info(location).span,
756                         "collection encountered polymorphic constant: {}",
757                         substituted_constant
758                     ),
759                 }
760             }
761             _ => {}
762         }
763
764         self.super_const(constant);
765     }
766
767     fn visit_terminator(&mut self, terminator: &mir::Terminator<'tcx>, location: Location) {
768         debug!("visiting terminator {:?} @ {:?}", terminator, location);
769         let source = self.body.source_info(location).span;
770
771         let tcx = self.tcx;
772         match terminator.kind {
773             mir::TerminatorKind::Call { ref func, .. } => {
774                 let callee_ty = func.ty(self.body, tcx);
775                 let callee_ty = self.monomorphize(callee_ty);
776                 visit_fn_use(self.tcx, callee_ty, true, source, &mut self.output);
777             }
778             mir::TerminatorKind::Drop { ref place, .. }
779             | mir::TerminatorKind::DropAndReplace { ref place, .. } => {
780                 let ty = place.ty(self.body, self.tcx).ty;
781                 let ty = self.monomorphize(ty);
782                 visit_drop_use(self.tcx, ty, true, source, self.output);
783             }
784             mir::TerminatorKind::InlineAsm { ref operands, .. } => {
785                 for op in operands {
786                     match *op {
787                         mir::InlineAsmOperand::SymFn { ref value } => {
788                             let fn_ty = self.monomorphize(value.literal.ty());
789                             visit_fn_use(self.tcx, fn_ty, false, source, &mut self.output);
790                         }
791                         mir::InlineAsmOperand::SymStatic { def_id } => {
792                             let instance = Instance::mono(self.tcx, def_id);
793                             if should_codegen_locally(self.tcx, &instance) {
794                                 trace!("collecting asm sym static {:?}", def_id);
795                                 self.output.push(respan(source, MonoItem::Static(def_id)));
796                             }
797                         }
798                         _ => {}
799                     }
800                 }
801             }
802             mir::TerminatorKind::Assert { ref msg, .. } => {
803                 let lang_item = match msg {
804                     mir::AssertKind::BoundsCheck { .. } => LangItem::PanicBoundsCheck,
805                     _ => LangItem::Panic,
806                 };
807                 let instance = Instance::mono(tcx, tcx.require_lang_item(lang_item, Some(source)));
808                 if should_codegen_locally(tcx, &instance) {
809                     self.output.push(create_fn_mono_item(tcx, instance, source));
810                 }
811             }
812             mir::TerminatorKind::Abort { .. } => {
813                 let instance = Instance::mono(
814                     tcx,
815                     tcx.require_lang_item(LangItem::PanicNoUnwind, Some(source)),
816                 );
817                 if should_codegen_locally(tcx, &instance) {
818                     self.output.push(create_fn_mono_item(tcx, instance, source));
819                 }
820             }
821             mir::TerminatorKind::Goto { .. }
822             | mir::TerminatorKind::SwitchInt { .. }
823             | mir::TerminatorKind::Resume
824             | mir::TerminatorKind::Return
825             | mir::TerminatorKind::Unreachable => {}
826             mir::TerminatorKind::GeneratorDrop
827             | mir::TerminatorKind::Yield { .. }
828             | mir::TerminatorKind::FalseEdge { .. }
829             | mir::TerminatorKind::FalseUnwind { .. } => bug!(),
830         }
831
832         self.super_terminator(terminator, location);
833     }
834
835     fn visit_operand(&mut self, operand: &mir::Operand<'tcx>, location: Location) {
836         self.super_operand(operand, location);
837         let limit = self.tcx.move_size_limit().0;
838         if limit == 0 {
839             return;
840         }
841         let limit = Size::from_bytes(limit);
842         let ty = operand.ty(self.body, self.tcx);
843         let ty = self.monomorphize(ty);
844         let layout = self.tcx.layout_of(ty::ParamEnv::reveal_all().and(ty));
845         if let Ok(layout) = layout {
846             if layout.size > limit {
847                 debug!(?layout);
848                 let source_info = self.body.source_info(location);
849                 debug!(?source_info);
850                 let lint_root = source_info.scope.lint_root(&self.body.source_scopes);
851                 debug!(?lint_root);
852                 let Some(lint_root) = lint_root else {
853                     // This happens when the issue is in a function from a foreign crate that
854                     // we monomorphized in the current crate. We can't get a `HirId` for things
855                     // in other crates.
856                     // FIXME: Find out where to report the lint on. Maybe simply crate-level lint root
857                     // but correct span? This would make the lint at least accept crate-level lint attributes.
858                     return;
859                 };
860                 self.tcx.struct_span_lint_hir(
861                     LARGE_ASSIGNMENTS,
862                     lint_root,
863                     source_info.span,
864                     |lint| {
865                         let mut err = lint.build(&format!("moving {} bytes", layout.size.bytes()));
866                         err.span_label(source_info.span, "value moved from here");
867                         err.emit()
868                     },
869                 );
870             }
871         }
872     }
873
874     fn visit_local(
875         &mut self,
876         _place_local: &Local,
877         _context: mir::visit::PlaceContext,
878         _location: Location,
879     ) {
880     }
881 }
882
883 fn visit_drop_use<'tcx>(
884     tcx: TyCtxt<'tcx>,
885     ty: Ty<'tcx>,
886     is_direct_call: bool,
887     source: Span,
888     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
889 ) {
890     let instance = Instance::resolve_drop_in_place(tcx, ty);
891     visit_instance_use(tcx, instance, is_direct_call, source, output);
892 }
893
894 fn visit_fn_use<'tcx>(
895     tcx: TyCtxt<'tcx>,
896     ty: Ty<'tcx>,
897     is_direct_call: bool,
898     source: Span,
899     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
900 ) {
901     if let ty::FnDef(def_id, substs) = *ty.kind() {
902         let instance = if is_direct_call {
903             ty::Instance::resolve(tcx, ty::ParamEnv::reveal_all(), def_id, substs).unwrap().unwrap()
904         } else {
905             ty::Instance::resolve_for_fn_ptr(tcx, ty::ParamEnv::reveal_all(), def_id, substs)
906                 .unwrap()
907         };
908         visit_instance_use(tcx, instance, is_direct_call, source, output);
909     }
910 }
911
912 fn visit_instance_use<'tcx>(
913     tcx: TyCtxt<'tcx>,
914     instance: ty::Instance<'tcx>,
915     is_direct_call: bool,
916     source: Span,
917     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
918 ) {
919     debug!("visit_item_use({:?}, is_direct_call={:?})", instance, is_direct_call);
920     if !should_codegen_locally(tcx, &instance) {
921         return;
922     }
923
924     match instance.def {
925         ty::InstanceDef::Virtual(..) | ty::InstanceDef::Intrinsic(_) => {
926             if !is_direct_call {
927                 bug!("{:?} being reified", instance);
928             }
929         }
930         ty::InstanceDef::DropGlue(_, None) => {
931             // Don't need to emit noop drop glue if we are calling directly.
932             if !is_direct_call {
933                 output.push(create_fn_mono_item(tcx, instance, source));
934             }
935         }
936         ty::InstanceDef::DropGlue(_, Some(_))
937         | ty::InstanceDef::VtableShim(..)
938         | ty::InstanceDef::ReifyShim(..)
939         | ty::InstanceDef::ClosureOnceShim { .. }
940         | ty::InstanceDef::Item(..)
941         | ty::InstanceDef::FnPtrShim(..)
942         | ty::InstanceDef::CloneShim(..) => {
943             output.push(create_fn_mono_item(tcx, instance, source));
944         }
945     }
946 }
947
948 /// Returns `true` if we should codegen an instance in the local crate, or returns `false` if we
949 /// can just link to the upstream crate and therefore don't need a mono item.
950 fn should_codegen_locally<'tcx>(tcx: TyCtxt<'tcx>, instance: &Instance<'tcx>) -> bool {
951     let Some(def_id) = instance.def.def_id_if_not_guaranteed_local_codegen() else {
952         return true;
953     };
954
955     if tcx.is_foreign_item(def_id) {
956         // Foreign items are always linked against, there's no way of instantiating them.
957         return false;
958     }
959
960     if def_id.is_local() {
961         // Local items cannot be referred to locally without monomorphizing them locally.
962         return true;
963     }
964
965     if tcx.is_reachable_non_generic(def_id)
966         || instance.polymorphize(tcx).upstream_monomorphization(tcx).is_some()
967     {
968         // We can link to the item in question, no instance needed in this crate.
969         return false;
970     }
971
972     if !tcx.is_mir_available(def_id) {
973         bug!("no MIR available for {:?}", def_id);
974     }
975
976     true
977 }
978
979 /// For a given pair of source and target type that occur in an unsizing coercion,
980 /// this function finds the pair of types that determines the vtable linking
981 /// them.
982 ///
983 /// For example, the source type might be `&SomeStruct` and the target type\
984 /// might be `&SomeTrait` in a cast like:
985 ///
986 /// let src: &SomeStruct = ...;
987 /// let target = src as &SomeTrait;
988 ///
989 /// Then the output of this function would be (SomeStruct, SomeTrait) since for
990 /// constructing the `target` fat-pointer we need the vtable for that pair.
991 ///
992 /// Things can get more complicated though because there's also the case where
993 /// the unsized type occurs as a field:
994 ///
995 /// ```rust
996 /// struct ComplexStruct<T: ?Sized> {
997 ///    a: u32,
998 ///    b: f64,
999 ///    c: T
1000 /// }
1001 /// ```
1002 ///
1003 /// In this case, if `T` is sized, `&ComplexStruct<T>` is a thin pointer. If `T`
1004 /// is unsized, `&SomeStruct` is a fat pointer, and the vtable it points to is
1005 /// for the pair of `T` (which is a trait) and the concrete type that `T` was
1006 /// originally coerced from:
1007 ///
1008 /// let src: &ComplexStruct<SomeStruct> = ...;
1009 /// let target = src as &ComplexStruct<SomeTrait>;
1010 ///
1011 /// Again, we want this `find_vtable_types_for_unsizing()` to provide the pair
1012 /// `(SomeStruct, SomeTrait)`.
1013 ///
1014 /// Finally, there is also the case of custom unsizing coercions, e.g., for
1015 /// smart pointers such as `Rc` and `Arc`.
1016 fn find_vtable_types_for_unsizing<'tcx>(
1017     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1018     source_ty: Ty<'tcx>,
1019     target_ty: Ty<'tcx>,
1020 ) -> (Ty<'tcx>, Ty<'tcx>) {
1021     let ptr_vtable = |inner_source: Ty<'tcx>, inner_target: Ty<'tcx>| {
1022         let param_env = ty::ParamEnv::reveal_all();
1023         let type_has_metadata = |ty: Ty<'tcx>| -> bool {
1024             if ty.is_sized(tcx.at(DUMMY_SP), param_env) {
1025                 return false;
1026             }
1027             let tail = tcx.struct_tail_erasing_lifetimes(ty, param_env);
1028             match tail.kind() {
1029                 ty::Foreign(..) => false,
1030                 ty::Str | ty::Slice(..) | ty::Dynamic(..) => true,
1031                 _ => bug!("unexpected unsized tail: {:?}", tail),
1032             }
1033         };
1034         if type_has_metadata(inner_source) {
1035             (inner_source, inner_target)
1036         } else {
1037             tcx.struct_lockstep_tails_erasing_lifetimes(inner_source, inner_target, param_env)
1038         }
1039     };
1040
1041     match (&source_ty.kind(), &target_ty.kind()) {
1042         (&ty::Ref(_, a, _), &ty::Ref(_, b, _) | &ty::RawPtr(ty::TypeAndMut { ty: b, .. }))
1043         | (&ty::RawPtr(ty::TypeAndMut { ty: a, .. }), &ty::RawPtr(ty::TypeAndMut { ty: b, .. })) => {
1044             ptr_vtable(*a, *b)
1045         }
1046         (&ty::Adt(def_a, _), &ty::Adt(def_b, _)) if def_a.is_box() && def_b.is_box() => {
1047             ptr_vtable(source_ty.boxed_ty(), target_ty.boxed_ty())
1048         }
1049
1050         (&ty::Adt(source_adt_def, source_substs), &ty::Adt(target_adt_def, target_substs)) => {
1051             assert_eq!(source_adt_def, target_adt_def);
1052
1053             let CustomCoerceUnsized::Struct(coerce_index) =
1054                 crate::custom_coerce_unsize_info(tcx, source_ty, target_ty);
1055
1056             let source_fields = &source_adt_def.non_enum_variant().fields;
1057             let target_fields = &target_adt_def.non_enum_variant().fields;
1058
1059             assert!(
1060                 coerce_index < source_fields.len() && source_fields.len() == target_fields.len()
1061             );
1062
1063             find_vtable_types_for_unsizing(
1064                 tcx,
1065                 source_fields[coerce_index].ty(tcx, source_substs),
1066                 target_fields[coerce_index].ty(tcx, target_substs),
1067             )
1068         }
1069         _ => bug!(
1070             "find_vtable_types_for_unsizing: invalid coercion {:?} -> {:?}",
1071             source_ty,
1072             target_ty
1073         ),
1074     }
1075 }
1076
1077 fn create_fn_mono_item<'tcx>(
1078     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1079     instance: Instance<'tcx>,
1080     source: Span,
1081 ) -> Spanned<MonoItem<'tcx>> {
1082     debug!("create_fn_mono_item(instance={})", instance);
1083
1084     let def_id = instance.def_id();
1085     if tcx.sess.opts.debugging_opts.profile_closures && def_id.is_local() && tcx.is_closure(def_id)
1086     {
1087         crate::util::dump_closure_profile(tcx, instance);
1088     }
1089
1090     respan(source, MonoItem::Fn(instance.polymorphize(tcx)))
1091 }
1092
1093 /// Creates a `MonoItem` for each method that is referenced by the vtable for
1094 /// the given trait/impl pair.
1095 fn create_mono_items_for_vtable_methods<'tcx>(
1096     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1097     trait_ty: Ty<'tcx>,
1098     impl_ty: Ty<'tcx>,
1099     source: Span,
1100     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
1101 ) {
1102     assert!(!trait_ty.has_escaping_bound_vars() && !impl_ty.has_escaping_bound_vars());
1103
1104     if let ty::Dynamic(ref trait_ty, ..) = trait_ty.kind() {
1105         if let Some(principal) = trait_ty.principal() {
1106             let poly_trait_ref = principal.with_self_ty(tcx, impl_ty);
1107             assert!(!poly_trait_ref.has_escaping_bound_vars());
1108
1109             // Walk all methods of the trait, including those of its supertraits
1110             let entries = tcx.vtable_entries(poly_trait_ref);
1111             let methods = entries
1112                 .iter()
1113                 .filter_map(|entry| match entry {
1114                     VtblEntry::MetadataDropInPlace
1115                     | VtblEntry::MetadataSize
1116                     | VtblEntry::MetadataAlign
1117                     | VtblEntry::Vacant => None,
1118                     VtblEntry::TraitVPtr(_) => {
1119                         // all super trait items already covered, so skip them.
1120                         None
1121                     }
1122                     VtblEntry::Method(instance) => {
1123                         Some(*instance).filter(|instance| should_codegen_locally(tcx, instance))
1124                     }
1125                 })
1126                 .map(|item| create_fn_mono_item(tcx, item, source));
1127             output.extend(methods);
1128         }
1129
1130         // Also add the destructor.
1131         visit_drop_use(tcx, impl_ty, false, source, output);
1132     }
1133 }
1134
1135 //=-----------------------------------------------------------------------------
1136 // Root Collection
1137 //=-----------------------------------------------------------------------------
1138
1139 struct RootCollector<'a, 'tcx> {
1140     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1141     mode: MonoItemCollectionMode,
1142     output: &'a mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
1143     entry_fn: Option<(DefId, EntryFnType)>,
1144 }
1145
1146 impl<'v> ItemLikeVisitor<'v> for RootCollector<'_, 'v> {
1147     fn visit_item(&mut self, item: &'v hir::Item<'v>) {
1148         match item.kind {
1149             hir::ItemKind::ExternCrate(..)
1150             | hir::ItemKind::Use(..)
1151             | hir::ItemKind::Macro(..)
1152             | hir::ItemKind::ForeignMod { .. }
1153             | hir::ItemKind::TyAlias(..)
1154             | hir::ItemKind::Trait(..)
1155             | hir::ItemKind::TraitAlias(..)
1156             | hir::ItemKind::OpaqueTy(..)
1157             | hir::ItemKind::Mod(..) => {
1158                 // Nothing to do, just keep recursing.
1159             }
1160
1161             hir::ItemKind::Impl { .. } => {
1162                 if self.mode == MonoItemCollectionMode::Eager {
1163                     create_mono_items_for_default_impls(self.tcx, item, self.output);
1164                 }
1165             }
1166
1167             hir::ItemKind::Enum(_, ref generics)
1168             | hir::ItemKind::Struct(_, ref generics)
1169             | hir::ItemKind::Union(_, ref generics) => {
1170                 if generics.params.is_empty() {
1171                     if self.mode == MonoItemCollectionMode::Eager {
1172                         debug!(
1173                             "RootCollector: ADT drop-glue for {}",
1174                             self.tcx.def_path_str(item.def_id.to_def_id())
1175                         );
1176
1177                         let ty = Instance::new(item.def_id.to_def_id(), InternalSubsts::empty())
1178                             .ty(self.tcx, ty::ParamEnv::reveal_all());
1179                         visit_drop_use(self.tcx, ty, true, DUMMY_SP, self.output);
1180                     }
1181                 }
1182             }
1183             hir::ItemKind::GlobalAsm(..) => {
1184                 debug!(
1185                     "RootCollector: ItemKind::GlobalAsm({})",
1186                     self.tcx.def_path_str(item.def_id.to_def_id())
1187                 );
1188                 self.output.push(dummy_spanned(MonoItem::GlobalAsm(item.item_id())));
1189             }
1190             hir::ItemKind::Static(..) => {
1191                 debug!(
1192                     "RootCollector: ItemKind::Static({})",
1193                     self.tcx.def_path_str(item.def_id.to_def_id())
1194                 );
1195                 self.output.push(dummy_spanned(MonoItem::Static(item.def_id.to_def_id())));
1196             }
1197             hir::ItemKind::Const(..) => {
1198                 // const items only generate mono items if they are
1199                 // actually used somewhere. Just declaring them is insufficient.
1200
1201                 // but even just declaring them must collect the items they refer to
1202                 if let Ok(val) = self.tcx.const_eval_poly(item.def_id.to_def_id()) {
1203                     collect_const_value(self.tcx, val, &mut self.output);
1204                 }
1205             }
1206             hir::ItemKind::Fn(..) => {
1207                 self.push_if_root(item.def_id);
1208             }
1209         }
1210     }
1211
1212     fn visit_trait_item(&mut self, _: &'v hir::TraitItem<'v>) {
1213         // Even if there's a default body with no explicit generics,
1214         // it's still generic over some `Self: Trait`, so not a root.
1215     }
1216
1217     fn visit_impl_item(&mut self, ii: &'v hir::ImplItem<'v>) {
1218         if let hir::ImplItemKind::Fn(hir::FnSig { .. }, _) = ii.kind {
1219             self.push_if_root(ii.def_id);
1220         }
1221     }
1222
1223     fn visit_foreign_item(&mut self, _foreign_item: &'v hir::ForeignItem<'v>) {}
1224 }
1225
1226 impl<'v> RootCollector<'_, 'v> {
1227     fn is_root(&self, def_id: LocalDefId) -> bool {
1228         !item_requires_monomorphization(self.tcx, def_id)
1229             && match self.mode {
1230                 MonoItemCollectionMode::Eager => true,
1231                 MonoItemCollectionMode::Lazy => {
1232                     self.entry_fn.and_then(|(id, _)| id.as_local()) == Some(def_id)
1233                         || self.tcx.is_reachable_non_generic(def_id)
1234                         || self
1235                             .tcx
1236                             .codegen_fn_attrs(def_id)
1237                             .flags
1238                             .contains(CodegenFnAttrFlags::RUSTC_STD_INTERNAL_SYMBOL)
1239                 }
1240             }
1241     }
1242
1243     /// If `def_id` represents a root, pushes it onto the list of
1244     /// outputs. (Note that all roots must be monomorphic.)
1245     fn push_if_root(&mut self, def_id: LocalDefId) {
1246         if self.is_root(def_id) {
1247             debug!("RootCollector::push_if_root: found root def_id={:?}", def_id);
1248
1249             let instance = Instance::mono(self.tcx, def_id.to_def_id());
1250             self.output.push(create_fn_mono_item(self.tcx, instance, DUMMY_SP));
1251         }
1252     }
1253
1254     /// As a special case, when/if we encounter the
1255     /// `main()` function, we also have to generate a
1256     /// monomorphized copy of the start lang item based on
1257     /// the return type of `main`. This is not needed when
1258     /// the user writes their own `start` manually.
1259     fn push_extra_entry_roots(&mut self) {
1260         let Some((main_def_id, EntryFnType::Main)) = self.entry_fn else {
1261             return;
1262         };
1263
1264         let start_def_id = match self.tcx.lang_items().require(LangItem::Start) {
1265             Ok(s) => s,
1266             Err(err) => self.tcx.sess.fatal(&err),
1267         };
1268         let main_ret_ty = self.tcx.fn_sig(main_def_id).output();
1269
1270         // Given that `main()` has no arguments,
1271         // then its return type cannot have
1272         // late-bound regions, since late-bound
1273         // regions must appear in the argument
1274         // listing.
1275         let main_ret_ty = self.tcx.normalize_erasing_regions(
1276             ty::ParamEnv::reveal_all(),
1277             main_ret_ty.no_bound_vars().unwrap(),
1278         );
1279
1280         let start_instance = Instance::resolve(
1281             self.tcx,
1282             ty::ParamEnv::reveal_all(),
1283             start_def_id,
1284             self.tcx.intern_substs(&[main_ret_ty.into()]),
1285         )
1286         .unwrap()
1287         .unwrap();
1288
1289         self.output.push(create_fn_mono_item(self.tcx, start_instance, DUMMY_SP));
1290     }
1291 }
1292
1293 fn item_requires_monomorphization(tcx: TyCtxt<'_>, def_id: LocalDefId) -> bool {
1294     let generics = tcx.generics_of(def_id);
1295     generics.requires_monomorphization(tcx)
1296 }
1297
1298 fn create_mono_items_for_default_impls<'tcx>(
1299     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1300     item: &'tcx hir::Item<'tcx>,
1301     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
1302 ) {
1303     match item.kind {
1304         hir::ItemKind::Impl(ref impl_) => {
1305             for param in impl_.generics.params {
1306                 match param.kind {
1307                     hir::GenericParamKind::Lifetime { .. } => {}
1308                     hir::GenericParamKind::Type { .. } | hir::GenericParamKind::Const { .. } => {
1309                         return;
1310                     }
1311                 }
1312             }
1313
1314             debug!(
1315                 "create_mono_items_for_default_impls(item={})",
1316                 tcx.def_path_str(item.def_id.to_def_id())
1317             );
1318
1319             if let Some(trait_ref) = tcx.impl_trait_ref(item.def_id) {
1320                 let param_env = ty::ParamEnv::reveal_all();
1321                 let trait_ref = tcx.normalize_erasing_regions(param_env, trait_ref);
1322                 let overridden_methods = tcx.impl_item_implementor_ids(item.def_id);
1323                 for method in tcx.provided_trait_methods(trait_ref.def_id) {
1324                     if overridden_methods.contains_key(&method.def_id) {
1325                         continue;
1326                     }
1327
1328                     if tcx.generics_of(method.def_id).own_requires_monomorphization() {
1329                         continue;
1330                     }
1331
1332                     let substs =
1333                         InternalSubsts::for_item(tcx, method.def_id, |param, _| match param.kind {
1334                             GenericParamDefKind::Lifetime => tcx.lifetimes.re_erased.into(),
1335                             GenericParamDefKind::Type { .. }
1336                             | GenericParamDefKind::Const { .. } => {
1337                                 trait_ref.substs[param.index as usize]
1338                             }
1339                         });
1340                     let instance = ty::Instance::resolve(tcx, param_env, method.def_id, substs)
1341                         .unwrap()
1342                         .unwrap();
1343
1344                     let mono_item = create_fn_mono_item(tcx, instance, DUMMY_SP);
1345                     if mono_item.node.is_instantiable(tcx) && should_codegen_locally(tcx, &instance)
1346                     {
1347                         output.push(mono_item);
1348                     }
1349                 }
1350             }
1351         }
1352         _ => bug!(),
1353     }
1354 }
1355
1356 /// Scans the miri alloc in order to find function calls, closures, and drop-glue.
1357 fn collect_miri<'tcx>(
1358     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1359     alloc_id: AllocId,
1360     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
1361 ) {
1362     match tcx.global_alloc(alloc_id) {
1363         GlobalAlloc::Static(def_id) => {
1364             assert!(!tcx.is_thread_local_static(def_id));
1365             let instance = Instance::mono(tcx, def_id);
1366             if should_codegen_locally(tcx, &instance) {
1367                 trace!("collecting static {:?}", def_id);
1368                 output.push(dummy_spanned(MonoItem::Static(def_id)));
1369             }
1370         }
1371         GlobalAlloc::Memory(alloc) => {
1372             trace!("collecting {:?} with {:#?}", alloc_id, alloc);
1373             for &inner in alloc.inner().relocations().values() {
1374                 rustc_data_structures::stack::ensure_sufficient_stack(|| {
1375                     collect_miri(tcx, inner, output);
1376                 });
1377             }
1378         }
1379         GlobalAlloc::Function(fn_instance) => {
1380             if should_codegen_locally(tcx, &fn_instance) {
1381                 trace!("collecting {:?} with {:#?}", alloc_id, fn_instance);
1382                 output.push(create_fn_mono_item(tcx, fn_instance, DUMMY_SP));
1383             }
1384         }
1385     }
1386 }
1387
1388 /// Scans the MIR in order to find function calls, closures, and drop-glue.
1389 fn collect_neighbours<'tcx>(
1390     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1391     instance: Instance<'tcx>,
1392     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
1393 ) {
1394     debug!("collect_neighbours: {:?}", instance.def_id());
1395     let body = tcx.instance_mir(instance.def);
1396
1397     MirNeighborCollector { tcx, body: &body, output, instance }.visit_body(&body);
1398 }
1399
1400 fn collect_const_value<'tcx>(
1401     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1402     value: ConstValue<'tcx>,
1403     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
1404 ) {
1405     match value {
1406         ConstValue::Scalar(Scalar::Ptr(ptr, _size)) => collect_miri(tcx, ptr.provenance, output),
1407         ConstValue::Slice { data: alloc, start: _, end: _ } | ConstValue::ByRef { alloc, .. } => {
1408             for &id in alloc.inner().relocations().values() {
1409                 collect_miri(tcx, id, output);
1410             }
1411         }
1412         _ => {}
1413     }
1414 }