]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_monomorphize/src/collector.rs
Rollup merge of #96088 - ehuss:update-mdbook, r=Mark-Simulacrum
[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_hir as hir;
184 use rustc_hir::def_id::{DefId, DefIdMap, LocalDefId, LOCAL_CRATE};
185 use rustc_hir::itemlikevisit::ItemLikeVisitor;
186 use rustc_hir::lang_items::LangItem;
187 use rustc_index::bit_set::GrowableBitSet;
188 use rustc_middle::mir::interpret::{AllocId, ConstValue};
189 use rustc_middle::mir::interpret::{ErrorHandled, GlobalAlloc, Scalar};
190 use rustc_middle::mir::mono::{InstantiationMode, MonoItem};
191 use rustc_middle::mir::visit::Visitor as MirVisitor;
192 use rustc_middle::mir::{self, Local, Location};
193 use rustc_middle::ty::adjustment::{CustomCoerceUnsized, PointerCast};
194 use rustc_middle::ty::print::with_no_trimmed_paths;
195 use rustc_middle::ty::subst::{GenericArgKind, InternalSubsts};
196 use rustc_middle::ty::{self, GenericParamDefKind, Instance, Ty, TyCtxt, TypeFoldable, VtblEntry};
197 use rustc_middle::{middle::codegen_fn_attrs::CodegenFnAttrFlags, mir::visit::TyContext};
198 use rustc_session::config::EntryFnType;
199 use rustc_session::lint::builtin::LARGE_ASSIGNMENTS;
200 use rustc_session::Limit;
201 use rustc_span::source_map::{dummy_spanned, respan, Span, Spanned, DUMMY_SP};
202 use rustc_target::abi::Size;
203 use smallvec::SmallVec;
204 use std::iter;
205 use std::ops::Range;
206 use std::path::PathBuf;
207
208 #[derive(PartialEq)]
209 pub enum MonoItemCollectionMode {
210     Eager,
211     Lazy,
212 }
213
214 /// Maps every mono item to all mono items it references in its
215 /// body.
216 pub struct InliningMap<'tcx> {
217     // Maps a source mono item to the range of mono items
218     // accessed by it.
219     // The range selects elements within the `targets` vecs.
220     index: FxHashMap<MonoItem<'tcx>, Range<usize>>,
221     targets: Vec<MonoItem<'tcx>>,
222
223     // Contains one bit per mono item in the `targets` field. That bit
224     // is true if that mono item needs to be inlined into every CGU.
225     inlines: GrowableBitSet<usize>,
226 }
227
228 impl<'tcx> InliningMap<'tcx> {
229     fn new() -> InliningMap<'tcx> {
230         InliningMap {
231             index: FxHashMap::default(),
232             targets: Vec::new(),
233             inlines: GrowableBitSet::with_capacity(1024),
234         }
235     }
236
237     fn record_accesses(&mut self, source: MonoItem<'tcx>, new_targets: &[(MonoItem<'tcx>, bool)]) {
238         let start_index = self.targets.len();
239         let new_items_count = new_targets.len();
240         let new_items_count_total = new_items_count + self.targets.len();
241
242         self.targets.reserve(new_items_count);
243         self.inlines.ensure(new_items_count_total);
244
245         for (i, (target, inline)) in new_targets.iter().enumerate() {
246             self.targets.push(*target);
247             if *inline {
248                 self.inlines.insert(i + start_index);
249             }
250         }
251
252         let end_index = self.targets.len();
253         assert!(self.index.insert(source, start_index..end_index).is_none());
254     }
255
256     // Internally iterate over all items referenced by `source` which will be
257     // made available for inlining.
258     pub fn with_inlining_candidates<F>(&self, source: MonoItem<'tcx>, mut f: F)
259     where
260         F: FnMut(MonoItem<'tcx>),
261     {
262         if let Some(range) = self.index.get(&source) {
263             for (i, candidate) in self.targets[range.clone()].iter().enumerate() {
264                 if self.inlines.contains(range.start + i) {
265                     f(*candidate);
266                 }
267             }
268         }
269     }
270
271     // Internally iterate over all items and the things each accesses.
272     pub fn iter_accesses<F>(&self, mut f: F)
273     where
274         F: FnMut(MonoItem<'tcx>, &[MonoItem<'tcx>]),
275     {
276         for (&accessor, range) in &self.index {
277             f(accessor, &self.targets[range.clone()])
278         }
279     }
280 }
281
282 pub fn collect_crate_mono_items(
283     tcx: TyCtxt<'_>,
284     mode: MonoItemCollectionMode,
285 ) -> (FxHashSet<MonoItem<'_>>, InliningMap<'_>) {
286     let _prof_timer = tcx.prof.generic_activity("monomorphization_collector");
287
288     let roots =
289         tcx.sess.time("monomorphization_collector_root_collections", || collect_roots(tcx, mode));
290
291     debug!("building mono item graph, beginning at roots");
292
293     let mut visited = MTLock::new(FxHashSet::default());
294     let mut inlining_map = MTLock::new(InliningMap::new());
295     let recursion_limit = tcx.recursion_limit();
296
297     {
298         let visited: MTRef<'_, _> = &mut visited;
299         let inlining_map: MTRef<'_, _> = &mut inlining_map;
300
301         tcx.sess.time("monomorphization_collector_graph_walk", || {
302             par_iter(roots).for_each(|root| {
303                 let mut recursion_depths = DefIdMap::default();
304                 collect_items_rec(
305                     tcx,
306                     dummy_spanned(root),
307                     visited,
308                     &mut recursion_depths,
309                     recursion_limit,
310                     inlining_map,
311                 );
312             });
313         });
314     }
315
316     (visited.into_inner(), inlining_map.into_inner())
317 }
318
319 // Find all non-generic items by walking the HIR. These items serve as roots to
320 // start monomorphizing from.
321 fn collect_roots(tcx: TyCtxt<'_>, mode: MonoItemCollectionMode) -> Vec<MonoItem<'_>> {
322     debug!("collecting roots");
323     let mut roots = Vec::new();
324
325     {
326         let entry_fn = tcx.entry_fn(());
327
328         debug!("collect_roots: entry_fn = {:?}", entry_fn);
329
330         let mut visitor = RootCollector { tcx, mode, entry_fn, output: &mut roots };
331
332         tcx.hir().visit_all_item_likes(&mut visitor);
333
334         visitor.push_extra_entry_roots();
335     }
336
337     // We can only codegen items that are instantiable - items all of
338     // whose predicates hold. Luckily, items that aren't instantiable
339     // can't actually be used, so we can just skip codegenning them.
340     roots
341         .into_iter()
342         .filter_map(|root| root.node.is_instantiable(tcx).then_some(root.node))
343         .collect()
344 }
345
346 /// Collect all monomorphized items reachable from `starting_point`, and emit a note diagnostic if a
347 /// post-monorphization error is encountered during a collection step.
348 fn collect_items_rec<'tcx>(
349     tcx: TyCtxt<'tcx>,
350     starting_point: Spanned<MonoItem<'tcx>>,
351     visited: MTRef<'_, MTLock<FxHashSet<MonoItem<'tcx>>>>,
352     recursion_depths: &mut DefIdMap<usize>,
353     recursion_limit: Limit,
354     inlining_map: MTRef<'_, MTLock<InliningMap<'tcx>>>,
355 ) {
356     if !visited.lock_mut().insert(starting_point.node) {
357         // We've been here already, no need to search again.
358         return;
359     }
360     debug!("BEGIN collect_items_rec({})", starting_point.node);
361
362     let mut neighbors = Vec::new();
363     let recursion_depth_reset;
364
365     //
366     // Post-monomorphization errors MVP
367     //
368     // We can encounter errors while monomorphizing an item, but we don't have a good way of
369     // showing a complete stack of spans ultimately leading to collecting the erroneous one yet.
370     // (It's also currently unclear exactly which diagnostics and information would be interesting
371     // to report in such cases)
372     //
373     // This leads to suboptimal error reporting: a post-monomorphization error (PME) will be
374     // shown with just a spanned piece of code causing the error, without information on where
375     // it was called from. This is especially obscure if the erroneous mono item is in a
376     // dependency. See for example issue #85155, where, before minimization, a PME happened two
377     // crates downstream from libcore's stdarch, without a way to know which dependency was the
378     // cause.
379     //
380     // If such an error occurs in the current crate, its span will be enough to locate the
381     // source. If the cause is in another crate, the goal here is to quickly locate which mono
382     // item in the current crate is ultimately responsible for causing the error.
383     //
384     // To give at least _some_ context to the user: while collecting mono items, we check the
385     // error count. If it has changed, a PME occurred, and we trigger some diagnostics about the
386     // current step of mono items collection.
387     //
388     let error_count = tcx.sess.diagnostic().err_count();
389
390     match starting_point.node {
391         MonoItem::Static(def_id) => {
392             let instance = Instance::mono(tcx, def_id);
393
394             // Sanity check whether this ended up being collected accidentally
395             debug_assert!(should_codegen_locally(tcx, &instance));
396
397             let ty = instance.ty(tcx, ty::ParamEnv::reveal_all());
398             visit_drop_use(tcx, ty, true, starting_point.span, &mut neighbors);
399
400             recursion_depth_reset = None;
401
402             if let Ok(alloc) = tcx.eval_static_initializer(def_id) {
403                 for &id in alloc.inner().relocations().values() {
404                     collect_miri(tcx, id, &mut neighbors);
405                 }
406             }
407         }
408         MonoItem::Fn(instance) => {
409             // Sanity check whether this ended up being collected accidentally
410             debug_assert!(should_codegen_locally(tcx, &instance));
411
412             // Keep track of the monomorphization recursion depth
413             recursion_depth_reset = Some(check_recursion_limit(
414                 tcx,
415                 instance,
416                 starting_point.span,
417                 recursion_depths,
418                 recursion_limit,
419             ));
420             check_type_length_limit(tcx, instance);
421
422             rustc_data_structures::stack::ensure_sufficient_stack(|| {
423                 collect_neighbours(tcx, instance, &mut neighbors);
424             });
425         }
426         MonoItem::GlobalAsm(item_id) => {
427             recursion_depth_reset = None;
428
429             let item = tcx.hir().item(item_id);
430             if let hir::ItemKind::GlobalAsm(asm) = item.kind {
431                 for (op, op_sp) in asm.operands {
432                     match op {
433                         hir::InlineAsmOperand::Const { .. } => {
434                             // Only constants which resolve to a plain integer
435                             // are supported. Therefore the value should not
436                             // depend on any other items.
437                         }
438                         hir::InlineAsmOperand::SymFn { anon_const } => {
439                             let def_id = tcx.hir().body_owner_def_id(anon_const.body).to_def_id();
440                             if let Ok(val) = tcx.const_eval_poly(def_id) {
441                                 rustc_data_structures::stack::ensure_sufficient_stack(|| {
442                                     collect_const_value(tcx, val, &mut neighbors);
443                                 });
444                             }
445                         }
446                         hir::InlineAsmOperand::SymStatic { path: _, def_id } => {
447                             let instance = Instance::mono(tcx, *def_id);
448                             if should_codegen_locally(tcx, &instance) {
449                                 trace!("collecting static {:?}", def_id);
450                                 neighbors.push(dummy_spanned(MonoItem::Static(*def_id)));
451                             }
452                         }
453                         hir::InlineAsmOperand::In { .. }
454                         | hir::InlineAsmOperand::Out { .. }
455                         | hir::InlineAsmOperand::InOut { .. }
456                         | hir::InlineAsmOperand::SplitInOut { .. } => {
457                             span_bug!(*op_sp, "invalid operand type for global_asm!")
458                         }
459                     }
460                 }
461             } else {
462                 span_bug!(item.span, "Mismatch between hir::Item type and MonoItem type")
463             }
464         }
465     }
466
467     // Check for PMEs and emit a diagnostic if one happened. To try to show relevant edges of the
468     // mono item graph where the PME diagnostics are currently the most problematic (e.g. ones
469     // involving a dependency, and the lack of context is confusing) in this MVP, we focus on
470     // diagnostics on edges crossing a crate boundary: the collected mono items which are not
471     // defined in the local crate.
472     if tcx.sess.diagnostic().err_count() > error_count
473         && starting_point.node.krate() != LOCAL_CRATE
474         && starting_point.node.is_user_defined()
475     {
476         let formatted_item = with_no_trimmed_paths!(starting_point.node.to_string());
477         tcx.sess.span_note_without_error(
478             starting_point.span,
479             &format!("the above error was encountered while instantiating `{}`", formatted_item),
480         );
481     }
482
483     record_accesses(tcx, starting_point.node, neighbors.iter().map(|i| &i.node), inlining_map);
484
485     for neighbour in neighbors {
486         collect_items_rec(tcx, neighbour, visited, recursion_depths, recursion_limit, inlining_map);
487     }
488
489     if let Some((def_id, depth)) = recursion_depth_reset {
490         recursion_depths.insert(def_id, depth);
491     }
492
493     debug!("END collect_items_rec({})", starting_point.node);
494 }
495
496 fn record_accesses<'a, 'tcx: 'a>(
497     tcx: TyCtxt<'tcx>,
498     caller: MonoItem<'tcx>,
499     callees: impl Iterator<Item = &'a MonoItem<'tcx>>,
500     inlining_map: MTRef<'_, MTLock<InliningMap<'tcx>>>,
501 ) {
502     let is_inlining_candidate = |mono_item: &MonoItem<'tcx>| {
503         mono_item.instantiation_mode(tcx) == InstantiationMode::LocalCopy
504     };
505
506     // We collect this into a `SmallVec` to avoid calling `is_inlining_candidate` in the lock.
507     // FIXME: Call `is_inlining_candidate` when pushing to `neighbors` in `collect_items_rec`
508     // instead to avoid creating this `SmallVec`.
509     let accesses: SmallVec<[_; 128]> =
510         callees.map(|mono_item| (*mono_item, is_inlining_candidate(mono_item))).collect();
511
512     inlining_map.lock_mut().record_accesses(caller, &accesses);
513 }
514
515 /// Format instance name that is already known to be too long for rustc.
516 /// Show only the first and last 32 characters to avoid blasting
517 /// the user's terminal with thousands of lines of type-name.
518 ///
519 /// If the type name is longer than before+after, it will be written to a file.
520 fn shrunk_instance_name<'tcx>(
521     tcx: TyCtxt<'tcx>,
522     instance: &Instance<'tcx>,
523     before: usize,
524     after: usize,
525 ) -> (String, Option<PathBuf>) {
526     let s = instance.to_string();
527
528     // Only use the shrunk version if it's really shorter.
529     // This also avoids the case where before and after slices overlap.
530     if s.chars().nth(before + after + 1).is_some() {
531         // An iterator of all byte positions including the end of the string.
532         let positions = || s.char_indices().map(|(i, _)| i).chain(iter::once(s.len()));
533
534         let shrunk = format!(
535             "{before}...{after}",
536             before = &s[..positions().nth(before).unwrap_or(s.len())],
537             after = &s[positions().rev().nth(after).unwrap_or(0)..],
538         );
539
540         let path = tcx.output_filenames(()).temp_path_ext("long-type.txt", None);
541         let written_to_path = std::fs::write(&path, s).ok().map(|_| path);
542
543         (shrunk, written_to_path)
544     } else {
545         (s, None)
546     }
547 }
548
549 fn check_recursion_limit<'tcx>(
550     tcx: TyCtxt<'tcx>,
551     instance: Instance<'tcx>,
552     span: Span,
553     recursion_depths: &mut DefIdMap<usize>,
554     recursion_limit: Limit,
555 ) -> (DefId, usize) {
556     let def_id = instance.def_id();
557     let recursion_depth = recursion_depths.get(&def_id).cloned().unwrap_or(0);
558     debug!(" => recursion depth={}", recursion_depth);
559
560     let adjusted_recursion_depth = if Some(def_id) == tcx.lang_items().drop_in_place_fn() {
561         // HACK: drop_in_place creates tight monomorphization loops. Give
562         // it more margin.
563         recursion_depth / 4
564     } else {
565         recursion_depth
566     };
567
568     // Code that needs to instantiate the same function recursively
569     // more than the recursion limit is assumed to be causing an
570     // infinite expansion.
571     if !recursion_limit.value_within_limit(adjusted_recursion_depth) {
572         let (shrunk, written_to_path) = shrunk_instance_name(tcx, &instance, 32, 32);
573         let error = format!("reached the recursion limit while instantiating `{}`", shrunk);
574         let mut err = tcx.sess.struct_span_fatal(span, &error);
575         err.span_note(
576             tcx.def_span(def_id),
577             &format!("`{}` defined here", tcx.def_path_str(def_id)),
578         );
579         if let Some(path) = written_to_path {
580             err.note(&format!("the full type name has been written to '{}'", path.display()));
581         }
582         err.emit()
583     }
584
585     recursion_depths.insert(def_id, recursion_depth + 1);
586
587     (def_id, recursion_depth)
588 }
589
590 fn check_type_length_limit<'tcx>(tcx: TyCtxt<'tcx>, instance: Instance<'tcx>) {
591     let type_length = instance
592         .substs
593         .iter()
594         .flat_map(|arg| arg.walk())
595         .filter(|arg| match arg.unpack() {
596             GenericArgKind::Type(_) | GenericArgKind::Const(_) => true,
597             GenericArgKind::Lifetime(_) => false,
598         })
599         .count();
600     debug!(" => type length={}", type_length);
601
602     // Rust code can easily create exponentially-long types using only a
603     // polynomial recursion depth. Even with the default recursion
604     // depth, you can easily get cases that take >2^60 steps to run,
605     // which means that rustc basically hangs.
606     //
607     // Bail out in these cases to avoid that bad user experience.
608     if !tcx.type_length_limit().value_within_limit(type_length) {
609         let (shrunk, written_to_path) = shrunk_instance_name(tcx, &instance, 32, 32);
610         let msg = format!("reached the type-length limit while instantiating `{}`", shrunk);
611         let mut diag = tcx.sess.struct_span_fatal(tcx.def_span(instance.def_id()), &msg);
612         if let Some(path) = written_to_path {
613             diag.note(&format!("the full type name has been written to '{}'", path.display()));
614         }
615         diag.help(&format!(
616             "consider adding a `#![type_length_limit=\"{}\"]` attribute to your crate",
617             type_length
618         ));
619         diag.emit()
620     }
621 }
622
623 struct MirNeighborCollector<'a, 'tcx> {
624     tcx: TyCtxt<'tcx>,
625     body: &'a mir::Body<'tcx>,
626     output: &'a mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
627     instance: Instance<'tcx>,
628 }
629
630 impl<'a, 'tcx> MirNeighborCollector<'a, 'tcx> {
631     pub fn monomorphize<T>(&self, value: T) -> T
632     where
633         T: TypeFoldable<'tcx>,
634     {
635         debug!("monomorphize: self.instance={:?}", self.instance);
636         self.instance.subst_mir_and_normalize_erasing_regions(
637             self.tcx,
638             ty::ParamEnv::reveal_all(),
639             value,
640         )
641     }
642 }
643
644 impl<'a, 'tcx> MirVisitor<'tcx> for MirNeighborCollector<'a, 'tcx> {
645     fn visit_rvalue(&mut self, rvalue: &mir::Rvalue<'tcx>, location: Location) {
646         debug!("visiting rvalue {:?}", *rvalue);
647
648         let span = self.body.source_info(location).span;
649
650         match *rvalue {
651             // When doing an cast from a regular pointer to a fat pointer, we
652             // have to instantiate all methods of the trait being cast to, so we
653             // can build the appropriate vtable.
654             mir::Rvalue::Cast(
655                 mir::CastKind::Pointer(PointerCast::Unsize),
656                 ref operand,
657                 target_ty,
658             ) => {
659                 let target_ty = self.monomorphize(target_ty);
660                 let source_ty = operand.ty(self.body, self.tcx);
661                 let source_ty = self.monomorphize(source_ty);
662                 let (source_ty, target_ty) =
663                     find_vtable_types_for_unsizing(self.tcx, source_ty, target_ty);
664                 // This could also be a different Unsize instruction, like
665                 // from a fixed sized array to a slice. But we are only
666                 // interested in things that produce a vtable.
667                 if target_ty.is_trait() && !source_ty.is_trait() {
668                     create_mono_items_for_vtable_methods(
669                         self.tcx,
670                         target_ty,
671                         source_ty,
672                         span,
673                         self.output,
674                     );
675                 }
676             }
677             mir::Rvalue::Cast(
678                 mir::CastKind::Pointer(PointerCast::ReifyFnPointer),
679                 ref operand,
680                 _,
681             ) => {
682                 let fn_ty = operand.ty(self.body, self.tcx);
683                 let fn_ty = self.monomorphize(fn_ty);
684                 visit_fn_use(self.tcx, fn_ty, false, span, &mut self.output);
685             }
686             mir::Rvalue::Cast(
687                 mir::CastKind::Pointer(PointerCast::ClosureFnPointer(_)),
688                 ref operand,
689                 _,
690             ) => {
691                 let source_ty = operand.ty(self.body, self.tcx);
692                 let source_ty = self.monomorphize(source_ty);
693                 match *source_ty.kind() {
694                     ty::Closure(def_id, substs) => {
695                         let instance = Instance::resolve_closure(
696                             self.tcx,
697                             def_id,
698                             substs,
699                             ty::ClosureKind::FnOnce,
700                         );
701                         if should_codegen_locally(self.tcx, &instance) {
702                             self.output.push(create_fn_mono_item(self.tcx, instance, span));
703                         }
704                     }
705                     _ => bug!(),
706                 }
707             }
708             mir::Rvalue::ThreadLocalRef(def_id) => {
709                 assert!(self.tcx.is_thread_local_static(def_id));
710                 let instance = Instance::mono(self.tcx, def_id);
711                 if should_codegen_locally(self.tcx, &instance) {
712                     trace!("collecting thread-local static {:?}", def_id);
713                     self.output.push(respan(span, MonoItem::Static(def_id)));
714                 }
715             }
716             _ => { /* not interesting */ }
717         }
718
719         self.super_rvalue(rvalue, location);
720     }
721
722     /// This does not walk the constant, as it has been handled entirely here and trying
723     /// to walk it would attempt to evaluate the `ty::Const` inside, which doesn't necessarily
724     /// work, as some constants cannot be represented in the type system.
725     fn visit_constant(&mut self, constant: &mir::Constant<'tcx>, location: Location) {
726         let literal = self.monomorphize(constant.literal);
727         let val = match literal {
728             mir::ConstantKind::Val(val, _) => val,
729             mir::ConstantKind::Ty(ct) => match ct.val() {
730                 ty::ConstKind::Value(val) => val,
731                 ty::ConstKind::Unevaluated(ct) => {
732                     let param_env = ty::ParamEnv::reveal_all();
733                     match self.tcx.const_eval_resolve(param_env, ct, None) {
734                         // The `monomorphize` call should have evaluated that constant already.
735                         Ok(val) => val,
736                         Err(ErrorHandled::Reported(_) | ErrorHandled::Linted) => return,
737                         Err(ErrorHandled::TooGeneric) => span_bug!(
738                             self.body.source_info(location).span,
739                             "collection encountered polymorphic constant: {:?}",
740                             literal
741                         ),
742                     }
743                 }
744                 _ => return,
745             },
746         };
747         collect_const_value(self.tcx, val, self.output);
748         self.visit_ty(literal.ty(), TyContext::Location(location));
749     }
750
751     fn visit_const(&mut self, constant: ty::Const<'tcx>, location: Location) {
752         debug!("visiting const {:?} @ {:?}", constant, location);
753
754         let substituted_constant = self.monomorphize(constant);
755         let param_env = ty::ParamEnv::reveal_all();
756
757         match substituted_constant.val() {
758             ty::ConstKind::Value(val) => collect_const_value(self.tcx, val, self.output),
759             ty::ConstKind::Unevaluated(unevaluated) => {
760                 match self.tcx.const_eval_resolve(param_env, unevaluated, None) {
761                     // The `monomorphize` call should have evaluated that constant already.
762                     Ok(val) => span_bug!(
763                         self.body.source_info(location).span,
764                         "collection encountered the unevaluated constant {} which evaluated to {:?}",
765                         substituted_constant,
766                         val
767                     ),
768                     Err(ErrorHandled::Reported(_) | ErrorHandled::Linted) => {}
769                     Err(ErrorHandled::TooGeneric) => span_bug!(
770                         self.body.source_info(location).span,
771                         "collection encountered polymorphic constant: {}",
772                         substituted_constant
773                     ),
774                 }
775             }
776             _ => {}
777         }
778
779         self.super_const(constant);
780     }
781
782     fn visit_terminator(&mut self, terminator: &mir::Terminator<'tcx>, location: Location) {
783         debug!("visiting terminator {:?} @ {:?}", terminator, location);
784         let source = self.body.source_info(location).span;
785
786         let tcx = self.tcx;
787         match terminator.kind {
788             mir::TerminatorKind::Call { ref func, .. } => {
789                 let callee_ty = func.ty(self.body, tcx);
790                 let callee_ty = self.monomorphize(callee_ty);
791                 visit_fn_use(self.tcx, callee_ty, true, source, &mut self.output);
792             }
793             mir::TerminatorKind::Drop { ref place, .. }
794             | mir::TerminatorKind::DropAndReplace { ref place, .. } => {
795                 let ty = place.ty(self.body, self.tcx).ty;
796                 let ty = self.monomorphize(ty);
797                 visit_drop_use(self.tcx, ty, true, source, self.output);
798             }
799             mir::TerminatorKind::InlineAsm { ref operands, .. } => {
800                 for op in operands {
801                     match *op {
802                         mir::InlineAsmOperand::SymFn { ref value } => {
803                             let fn_ty = self.monomorphize(value.literal.ty());
804                             visit_fn_use(self.tcx, fn_ty, false, source, &mut self.output);
805                         }
806                         mir::InlineAsmOperand::SymStatic { def_id } => {
807                             let instance = Instance::mono(self.tcx, def_id);
808                             if should_codegen_locally(self.tcx, &instance) {
809                                 trace!("collecting asm sym static {:?}", def_id);
810                                 self.output.push(respan(source, MonoItem::Static(def_id)));
811                             }
812                         }
813                         _ => {}
814                     }
815                 }
816             }
817             mir::TerminatorKind::Assert { ref msg, .. } => {
818                 let lang_item = match msg {
819                     mir::AssertKind::BoundsCheck { .. } => LangItem::PanicBoundsCheck,
820                     _ => LangItem::Panic,
821                 };
822                 let instance = Instance::mono(tcx, tcx.require_lang_item(lang_item, Some(source)));
823                 if should_codegen_locally(tcx, &instance) {
824                     self.output.push(create_fn_mono_item(tcx, instance, source));
825                 }
826             }
827             mir::TerminatorKind::Abort { .. } => {
828                 let instance = Instance::mono(
829                     tcx,
830                     tcx.require_lang_item(LangItem::PanicNoUnwind, Some(source)),
831                 );
832                 if should_codegen_locally(tcx, &instance) {
833                     self.output.push(create_fn_mono_item(tcx, instance, source));
834                 }
835             }
836             mir::TerminatorKind::Goto { .. }
837             | mir::TerminatorKind::SwitchInt { .. }
838             | mir::TerminatorKind::Resume
839             | mir::TerminatorKind::Return
840             | mir::TerminatorKind::Unreachable => {}
841             mir::TerminatorKind::GeneratorDrop
842             | mir::TerminatorKind::Yield { .. }
843             | mir::TerminatorKind::FalseEdge { .. }
844             | mir::TerminatorKind::FalseUnwind { .. } => bug!(),
845         }
846
847         self.super_terminator(terminator, location);
848     }
849
850     fn visit_operand(&mut self, operand: &mir::Operand<'tcx>, location: Location) {
851         self.super_operand(operand, location);
852         let limit = self.tcx.move_size_limit().0;
853         if limit == 0 {
854             return;
855         }
856         let limit = Size::from_bytes(limit);
857         let ty = operand.ty(self.body, self.tcx);
858         let ty = self.monomorphize(ty);
859         let layout = self.tcx.layout_of(ty::ParamEnv::reveal_all().and(ty));
860         if let Ok(layout) = layout {
861             if layout.size > limit {
862                 debug!(?layout);
863                 let source_info = self.body.source_info(location);
864                 debug!(?source_info);
865                 let lint_root = source_info.scope.lint_root(&self.body.source_scopes);
866                 debug!(?lint_root);
867                 let Some(lint_root) = lint_root else {
868                     // This happens when the issue is in a function from a foreign crate that
869                     // we monomorphized in the current crate. We can't get a `HirId` for things
870                     // in other crates.
871                     // FIXME: Find out where to report the lint on. Maybe simply crate-level lint root
872                     // but correct span? This would make the lint at least accept crate-level lint attributes.
873                     return;
874                 };
875                 self.tcx.struct_span_lint_hir(
876                     LARGE_ASSIGNMENTS,
877                     lint_root,
878                     source_info.span,
879                     |lint| {
880                         let mut err = lint.build(&format!("moving {} bytes", layout.size.bytes()));
881                         err.span_label(source_info.span, "value moved from here");
882                         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()));
883                         err.emit();
884                     },
885                 );
886             }
887         }
888     }
889
890     fn visit_local(
891         &mut self,
892         _place_local: &Local,
893         _context: mir::visit::PlaceContext,
894         _location: Location,
895     ) {
896     }
897 }
898
899 fn visit_drop_use<'tcx>(
900     tcx: TyCtxt<'tcx>,
901     ty: Ty<'tcx>,
902     is_direct_call: bool,
903     source: Span,
904     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
905 ) {
906     let instance = Instance::resolve_drop_in_place(tcx, ty);
907     visit_instance_use(tcx, instance, is_direct_call, source, output);
908 }
909
910 fn visit_fn_use<'tcx>(
911     tcx: TyCtxt<'tcx>,
912     ty: Ty<'tcx>,
913     is_direct_call: bool,
914     source: Span,
915     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
916 ) {
917     if let ty::FnDef(def_id, substs) = *ty.kind() {
918         let instance = if is_direct_call {
919             ty::Instance::resolve(tcx, ty::ParamEnv::reveal_all(), def_id, substs).unwrap().unwrap()
920         } else {
921             ty::Instance::resolve_for_fn_ptr(tcx, ty::ParamEnv::reveal_all(), def_id, substs)
922                 .unwrap()
923         };
924         visit_instance_use(tcx, instance, is_direct_call, source, output);
925     }
926 }
927
928 fn visit_instance_use<'tcx>(
929     tcx: TyCtxt<'tcx>,
930     instance: ty::Instance<'tcx>,
931     is_direct_call: bool,
932     source: Span,
933     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
934 ) {
935     debug!("visit_item_use({:?}, is_direct_call={:?})", instance, is_direct_call);
936     if !should_codegen_locally(tcx, &instance) {
937         return;
938     }
939
940     match instance.def {
941         ty::InstanceDef::Virtual(..) | ty::InstanceDef::Intrinsic(_) => {
942             if !is_direct_call {
943                 bug!("{:?} being reified", instance);
944             }
945         }
946         ty::InstanceDef::DropGlue(_, None) => {
947             // Don't need to emit noop drop glue if we are calling directly.
948             if !is_direct_call {
949                 output.push(create_fn_mono_item(tcx, instance, source));
950             }
951         }
952         ty::InstanceDef::DropGlue(_, Some(_))
953         | ty::InstanceDef::VtableShim(..)
954         | ty::InstanceDef::ReifyShim(..)
955         | ty::InstanceDef::ClosureOnceShim { .. }
956         | ty::InstanceDef::Item(..)
957         | ty::InstanceDef::FnPtrShim(..)
958         | ty::InstanceDef::CloneShim(..) => {
959             output.push(create_fn_mono_item(tcx, instance, source));
960         }
961     }
962 }
963
964 /// Returns `true` if we should codegen an instance in the local crate, or returns `false` if we
965 /// can just link to the upstream crate and therefore don't need a mono item.
966 fn should_codegen_locally<'tcx>(tcx: TyCtxt<'tcx>, instance: &Instance<'tcx>) -> bool {
967     let Some(def_id) = instance.def.def_id_if_not_guaranteed_local_codegen() else {
968         return true;
969     };
970
971     if tcx.is_foreign_item(def_id) {
972         // Foreign items are always linked against, there's no way of instantiating them.
973         return false;
974     }
975
976     if def_id.is_local() {
977         // Local items cannot be referred to locally without monomorphizing them locally.
978         return true;
979     }
980
981     if tcx.is_reachable_non_generic(def_id)
982         || instance.polymorphize(tcx).upstream_monomorphization(tcx).is_some()
983     {
984         // We can link to the item in question, no instance needed in this crate.
985         return false;
986     }
987
988     if !tcx.is_mir_available(def_id) {
989         bug!("no MIR available for {:?}", def_id);
990     }
991
992     true
993 }
994
995 /// For a given pair of source and target type that occur in an unsizing coercion,
996 /// this function finds the pair of types that determines the vtable linking
997 /// them.
998 ///
999 /// For example, the source type might be `&SomeStruct` and the target type
1000 /// might be `&SomeTrait` in a cast like:
1001 ///
1002 /// let src: &SomeStruct = ...;
1003 /// let target = src as &SomeTrait;
1004 ///
1005 /// Then the output of this function would be (SomeStruct, SomeTrait) since for
1006 /// constructing the `target` fat-pointer we need the vtable for that pair.
1007 ///
1008 /// Things can get more complicated though because there's also the case where
1009 /// the unsized type occurs as a field:
1010 ///
1011 /// ```rust
1012 /// struct ComplexStruct<T: ?Sized> {
1013 ///    a: u32,
1014 ///    b: f64,
1015 ///    c: T
1016 /// }
1017 /// ```
1018 ///
1019 /// In this case, if `T` is sized, `&ComplexStruct<T>` is a thin pointer. If `T`
1020 /// is unsized, `&SomeStruct` is a fat pointer, and the vtable it points to is
1021 /// for the pair of `T` (which is a trait) and the concrete type that `T` was
1022 /// originally coerced from:
1023 ///
1024 /// let src: &ComplexStruct<SomeStruct> = ...;
1025 /// let target = src as &ComplexStruct<SomeTrait>;
1026 ///
1027 /// Again, we want this `find_vtable_types_for_unsizing()` to provide the pair
1028 /// `(SomeStruct, SomeTrait)`.
1029 ///
1030 /// Finally, there is also the case of custom unsizing coercions, e.g., for
1031 /// smart pointers such as `Rc` and `Arc`.
1032 fn find_vtable_types_for_unsizing<'tcx>(
1033     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1034     source_ty: Ty<'tcx>,
1035     target_ty: Ty<'tcx>,
1036 ) -> (Ty<'tcx>, Ty<'tcx>) {
1037     let ptr_vtable = |inner_source: Ty<'tcx>, inner_target: Ty<'tcx>| {
1038         let param_env = ty::ParamEnv::reveal_all();
1039         let type_has_metadata = |ty: Ty<'tcx>| -> bool {
1040             if ty.is_sized(tcx.at(DUMMY_SP), param_env) {
1041                 return false;
1042             }
1043             let tail = tcx.struct_tail_erasing_lifetimes(ty, param_env);
1044             match tail.kind() {
1045                 ty::Foreign(..) => false,
1046                 ty::Str | ty::Slice(..) | ty::Dynamic(..) => true,
1047                 _ => bug!("unexpected unsized tail: {:?}", tail),
1048             }
1049         };
1050         if type_has_metadata(inner_source) {
1051             (inner_source, inner_target)
1052         } else {
1053             tcx.struct_lockstep_tails_erasing_lifetimes(inner_source, inner_target, param_env)
1054         }
1055     };
1056
1057     match (&source_ty.kind(), &target_ty.kind()) {
1058         (&ty::Ref(_, a, _), &ty::Ref(_, b, _) | &ty::RawPtr(ty::TypeAndMut { ty: b, .. }))
1059         | (&ty::RawPtr(ty::TypeAndMut { ty: a, .. }), &ty::RawPtr(ty::TypeAndMut { ty: b, .. })) => {
1060             ptr_vtable(*a, *b)
1061         }
1062         (&ty::Adt(def_a, _), &ty::Adt(def_b, _)) if def_a.is_box() && def_b.is_box() => {
1063             ptr_vtable(source_ty.boxed_ty(), target_ty.boxed_ty())
1064         }
1065
1066         (&ty::Adt(source_adt_def, source_substs), &ty::Adt(target_adt_def, target_substs)) => {
1067             assert_eq!(source_adt_def, target_adt_def);
1068
1069             let CustomCoerceUnsized::Struct(coerce_index) =
1070                 crate::custom_coerce_unsize_info(tcx, source_ty, target_ty);
1071
1072             let source_fields = &source_adt_def.non_enum_variant().fields;
1073             let target_fields = &target_adt_def.non_enum_variant().fields;
1074
1075             assert!(
1076                 coerce_index < source_fields.len() && source_fields.len() == target_fields.len()
1077             );
1078
1079             find_vtable_types_for_unsizing(
1080                 tcx,
1081                 source_fields[coerce_index].ty(tcx, source_substs),
1082                 target_fields[coerce_index].ty(tcx, target_substs),
1083             )
1084         }
1085         _ => bug!(
1086             "find_vtable_types_for_unsizing: invalid coercion {:?} -> {:?}",
1087             source_ty,
1088             target_ty
1089         ),
1090     }
1091 }
1092
1093 fn create_fn_mono_item<'tcx>(
1094     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1095     instance: Instance<'tcx>,
1096     source: Span,
1097 ) -> Spanned<MonoItem<'tcx>> {
1098     debug!("create_fn_mono_item(instance={})", instance);
1099
1100     let def_id = instance.def_id();
1101     if tcx.sess.opts.debugging_opts.profile_closures && def_id.is_local() && tcx.is_closure(def_id)
1102     {
1103         crate::util::dump_closure_profile(tcx, instance);
1104     }
1105
1106     respan(source, MonoItem::Fn(instance.polymorphize(tcx)))
1107 }
1108
1109 /// Creates a `MonoItem` for each method that is referenced by the vtable for
1110 /// the given trait/impl pair.
1111 fn create_mono_items_for_vtable_methods<'tcx>(
1112     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1113     trait_ty: Ty<'tcx>,
1114     impl_ty: Ty<'tcx>,
1115     source: Span,
1116     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
1117 ) {
1118     assert!(!trait_ty.has_escaping_bound_vars() && !impl_ty.has_escaping_bound_vars());
1119
1120     if let ty::Dynamic(ref trait_ty, ..) = trait_ty.kind() {
1121         if let Some(principal) = trait_ty.principal() {
1122             let poly_trait_ref = principal.with_self_ty(tcx, impl_ty);
1123             assert!(!poly_trait_ref.has_escaping_bound_vars());
1124
1125             // Walk all methods of the trait, including those of its supertraits
1126             let entries = tcx.vtable_entries(poly_trait_ref);
1127             let methods = entries
1128                 .iter()
1129                 .filter_map(|entry| match entry {
1130                     VtblEntry::MetadataDropInPlace
1131                     | VtblEntry::MetadataSize
1132                     | VtblEntry::MetadataAlign
1133                     | VtblEntry::Vacant => None,
1134                     VtblEntry::TraitVPtr(_) => {
1135                         // all super trait items already covered, so skip them.
1136                         None
1137                     }
1138                     VtblEntry::Method(instance) => {
1139                         Some(*instance).filter(|instance| should_codegen_locally(tcx, instance))
1140                     }
1141                 })
1142                 .map(|item| create_fn_mono_item(tcx, item, source));
1143             output.extend(methods);
1144         }
1145
1146         // Also add the destructor.
1147         visit_drop_use(tcx, impl_ty, false, source, output);
1148     }
1149 }
1150
1151 //=-----------------------------------------------------------------------------
1152 // Root Collection
1153 //=-----------------------------------------------------------------------------
1154
1155 struct RootCollector<'a, 'tcx> {
1156     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1157     mode: MonoItemCollectionMode,
1158     output: &'a mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
1159     entry_fn: Option<(DefId, EntryFnType)>,
1160 }
1161
1162 impl<'v> ItemLikeVisitor<'v> for RootCollector<'_, 'v> {
1163     fn visit_item(&mut self, item: &'v hir::Item<'v>) {
1164         match item.kind {
1165             hir::ItemKind::ExternCrate(..)
1166             | hir::ItemKind::Use(..)
1167             | hir::ItemKind::Macro(..)
1168             | hir::ItemKind::ForeignMod { .. }
1169             | hir::ItemKind::TyAlias(..)
1170             | hir::ItemKind::Trait(..)
1171             | hir::ItemKind::TraitAlias(..)
1172             | hir::ItemKind::OpaqueTy(..)
1173             | hir::ItemKind::Mod(..) => {
1174                 // Nothing to do, just keep recursing.
1175             }
1176
1177             hir::ItemKind::Impl { .. } => {
1178                 if self.mode == MonoItemCollectionMode::Eager {
1179                     create_mono_items_for_default_impls(self.tcx, item, self.output);
1180                 }
1181             }
1182
1183             hir::ItemKind::Enum(_, ref generics)
1184             | hir::ItemKind::Struct(_, ref generics)
1185             | hir::ItemKind::Union(_, ref generics) => {
1186                 if generics.params.is_empty() {
1187                     if self.mode == MonoItemCollectionMode::Eager {
1188                         debug!(
1189                             "RootCollector: ADT drop-glue for {}",
1190                             self.tcx.def_path_str(item.def_id.to_def_id())
1191                         );
1192
1193                         let ty = Instance::new(item.def_id.to_def_id(), InternalSubsts::empty())
1194                             .ty(self.tcx, ty::ParamEnv::reveal_all());
1195                         visit_drop_use(self.tcx, ty, true, DUMMY_SP, self.output);
1196                     }
1197                 }
1198             }
1199             hir::ItemKind::GlobalAsm(..) => {
1200                 debug!(
1201                     "RootCollector: ItemKind::GlobalAsm({})",
1202                     self.tcx.def_path_str(item.def_id.to_def_id())
1203                 );
1204                 self.output.push(dummy_spanned(MonoItem::GlobalAsm(item.item_id())));
1205             }
1206             hir::ItemKind::Static(..) => {
1207                 debug!(
1208                     "RootCollector: ItemKind::Static({})",
1209                     self.tcx.def_path_str(item.def_id.to_def_id())
1210                 );
1211                 self.output.push(dummy_spanned(MonoItem::Static(item.def_id.to_def_id())));
1212             }
1213             hir::ItemKind::Const(..) => {
1214                 // const items only generate mono items if they are
1215                 // actually used somewhere. Just declaring them is insufficient.
1216
1217                 // but even just declaring them must collect the items they refer to
1218                 if let Ok(val) = self.tcx.const_eval_poly(item.def_id.to_def_id()) {
1219                     collect_const_value(self.tcx, val, &mut self.output);
1220                 }
1221             }
1222             hir::ItemKind::Fn(..) => {
1223                 self.push_if_root(item.def_id);
1224             }
1225         }
1226     }
1227
1228     fn visit_trait_item(&mut self, _: &'v hir::TraitItem<'v>) {
1229         // Even if there's a default body with no explicit generics,
1230         // it's still generic over some `Self: Trait`, so not a root.
1231     }
1232
1233     fn visit_impl_item(&mut self, ii: &'v hir::ImplItem<'v>) {
1234         if let hir::ImplItemKind::Fn(hir::FnSig { .. }, _) = ii.kind {
1235             self.push_if_root(ii.def_id);
1236         }
1237     }
1238
1239     fn visit_foreign_item(&mut self, _foreign_item: &'v hir::ForeignItem<'v>) {}
1240 }
1241
1242 impl<'v> RootCollector<'_, 'v> {
1243     fn is_root(&self, def_id: LocalDefId) -> bool {
1244         !item_requires_monomorphization(self.tcx, def_id)
1245             && match self.mode {
1246                 MonoItemCollectionMode::Eager => true,
1247                 MonoItemCollectionMode::Lazy => {
1248                     self.entry_fn.and_then(|(id, _)| id.as_local()) == Some(def_id)
1249                         || self.tcx.is_reachable_non_generic(def_id)
1250                         || self
1251                             .tcx
1252                             .codegen_fn_attrs(def_id)
1253                             .flags
1254                             .contains(CodegenFnAttrFlags::RUSTC_STD_INTERNAL_SYMBOL)
1255                 }
1256             }
1257     }
1258
1259     /// If `def_id` represents a root, pushes it onto the list of
1260     /// outputs. (Note that all roots must be monomorphic.)
1261     fn push_if_root(&mut self, def_id: LocalDefId) {
1262         if self.is_root(def_id) {
1263             debug!("RootCollector::push_if_root: found root def_id={:?}", def_id);
1264
1265             let instance = Instance::mono(self.tcx, def_id.to_def_id());
1266             self.output.push(create_fn_mono_item(self.tcx, instance, DUMMY_SP));
1267         }
1268     }
1269
1270     /// As a special case, when/if we encounter the
1271     /// `main()` function, we also have to generate a
1272     /// monomorphized copy of the start lang item based on
1273     /// the return type of `main`. This is not needed when
1274     /// the user writes their own `start` manually.
1275     fn push_extra_entry_roots(&mut self) {
1276         let Some((main_def_id, EntryFnType::Main)) = self.entry_fn else {
1277             return;
1278         };
1279
1280         let start_def_id = match self.tcx.lang_items().require(LangItem::Start) {
1281             Ok(s) => s,
1282             Err(err) => self.tcx.sess.fatal(&err),
1283         };
1284         let main_ret_ty = self.tcx.fn_sig(main_def_id).output();
1285
1286         // Given that `main()` has no arguments,
1287         // then its return type cannot have
1288         // late-bound regions, since late-bound
1289         // regions must appear in the argument
1290         // listing.
1291         let main_ret_ty = self.tcx.normalize_erasing_regions(
1292             ty::ParamEnv::reveal_all(),
1293             main_ret_ty.no_bound_vars().unwrap(),
1294         );
1295
1296         let start_instance = Instance::resolve(
1297             self.tcx,
1298             ty::ParamEnv::reveal_all(),
1299             start_def_id,
1300             self.tcx.intern_substs(&[main_ret_ty.into()]),
1301         )
1302         .unwrap()
1303         .unwrap();
1304
1305         self.output.push(create_fn_mono_item(self.tcx, start_instance, DUMMY_SP));
1306     }
1307 }
1308
1309 fn item_requires_monomorphization(tcx: TyCtxt<'_>, def_id: LocalDefId) -> bool {
1310     let generics = tcx.generics_of(def_id);
1311     generics.requires_monomorphization(tcx)
1312 }
1313
1314 fn create_mono_items_for_default_impls<'tcx>(
1315     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1316     item: &'tcx hir::Item<'tcx>,
1317     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
1318 ) {
1319     match item.kind {
1320         hir::ItemKind::Impl(ref impl_) => {
1321             for param in impl_.generics.params {
1322                 match param.kind {
1323                     hir::GenericParamKind::Lifetime { .. } => {}
1324                     hir::GenericParamKind::Type { .. } | hir::GenericParamKind::Const { .. } => {
1325                         return;
1326                     }
1327                 }
1328             }
1329
1330             debug!(
1331                 "create_mono_items_for_default_impls(item={})",
1332                 tcx.def_path_str(item.def_id.to_def_id())
1333             );
1334
1335             if let Some(trait_ref) = tcx.impl_trait_ref(item.def_id) {
1336                 let param_env = ty::ParamEnv::reveal_all();
1337                 let trait_ref = tcx.normalize_erasing_regions(param_env, trait_ref);
1338                 let overridden_methods = tcx.impl_item_implementor_ids(item.def_id);
1339                 for method in tcx.provided_trait_methods(trait_ref.def_id) {
1340                     if overridden_methods.contains_key(&method.def_id) {
1341                         continue;
1342                     }
1343
1344                     if tcx.generics_of(method.def_id).own_requires_monomorphization() {
1345                         continue;
1346                     }
1347
1348                     let substs =
1349                         InternalSubsts::for_item(tcx, method.def_id, |param, _| match param.kind {
1350                             GenericParamDefKind::Lifetime => tcx.lifetimes.re_erased.into(),
1351                             GenericParamDefKind::Type { .. }
1352                             | GenericParamDefKind::Const { .. } => {
1353                                 trait_ref.substs[param.index as usize]
1354                             }
1355                         });
1356                     let instance = ty::Instance::resolve(tcx, param_env, method.def_id, substs)
1357                         .unwrap()
1358                         .unwrap();
1359
1360                     let mono_item = create_fn_mono_item(tcx, instance, DUMMY_SP);
1361                     if mono_item.node.is_instantiable(tcx) && should_codegen_locally(tcx, &instance)
1362                     {
1363                         output.push(mono_item);
1364                     }
1365                 }
1366             }
1367         }
1368         _ => bug!(),
1369     }
1370 }
1371
1372 /// Scans the miri alloc in order to find function calls, closures, and drop-glue.
1373 fn collect_miri<'tcx>(
1374     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1375     alloc_id: AllocId,
1376     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
1377 ) {
1378     match tcx.global_alloc(alloc_id) {
1379         GlobalAlloc::Static(def_id) => {
1380             assert!(!tcx.is_thread_local_static(def_id));
1381             let instance = Instance::mono(tcx, def_id);
1382             if should_codegen_locally(tcx, &instance) {
1383                 trace!("collecting static {:?}", def_id);
1384                 output.push(dummy_spanned(MonoItem::Static(def_id)));
1385             }
1386         }
1387         GlobalAlloc::Memory(alloc) => {
1388             trace!("collecting {:?} with {:#?}", alloc_id, alloc);
1389             for &inner in alloc.inner().relocations().values() {
1390                 rustc_data_structures::stack::ensure_sufficient_stack(|| {
1391                     collect_miri(tcx, inner, output);
1392                 });
1393             }
1394         }
1395         GlobalAlloc::Function(fn_instance) => {
1396             if should_codegen_locally(tcx, &fn_instance) {
1397                 trace!("collecting {:?} with {:#?}", alloc_id, fn_instance);
1398                 output.push(create_fn_mono_item(tcx, fn_instance, DUMMY_SP));
1399             }
1400         }
1401     }
1402 }
1403
1404 /// Scans the MIR in order to find function calls, closures, and drop-glue.
1405 fn collect_neighbours<'tcx>(
1406     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1407     instance: Instance<'tcx>,
1408     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
1409 ) {
1410     debug!("collect_neighbours: {:?}", instance.def_id());
1411     let body = tcx.instance_mir(instance.def);
1412
1413     MirNeighborCollector { tcx, body: &body, output, instance }.visit_body(&body);
1414 }
1415
1416 fn collect_const_value<'tcx>(
1417     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1418     value: ConstValue<'tcx>,
1419     output: &mut Vec<Spanned<MonoItem<'tcx>>>,
1420 ) {
1421     match value {
1422         ConstValue::Scalar(Scalar::Ptr(ptr, _size)) => collect_miri(tcx, ptr.provenance, output),
1423         ConstValue::Slice { data: alloc, start: _, end: _ } | ConstValue::ByRef { alloc, .. } => {
1424             for &id in alloc.inner().relocations().values() {
1425                 collect_miri(tcx, id, output);
1426             }
1427         }
1428         _ => {}
1429     }
1430 }