src/librustc/ty/fold.rs

   1 // Copyright 2012-2013 The Rust Project Developers. See the COPYRIGHT
   2 // file at the top-level directory of this distribution and at
   3 // http://rust-lang.org/COPYRIGHT.
   4 //
   5 // Licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE or
   6 // http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
   7 // <LICENSE-MIT or http://opensource.org/licenses/MIT>, at your
   8 // option. This file may not be copied, modified, or distributed
   9 // except according to those terms.
  10
  11 //! Generalized type folding mechanism. The setup is a bit convoluted
  12 //! but allows for convenient usage. Let T be an instance of some
  13 //! "foldable type" (one which implements `TypeFoldable`) and F be an
  14 //! instance of a "folder" (a type which implements `TypeFolder`). Then
  15 //! the setup is intended to be:
  16 //!
  17 //!   T.fold_with(F) --calls--> F.fold_T(T) --calls--> T.super_fold_with(F)
  18 //!
  19 //! This way, when you define a new folder F, you can override
  20 //! `fold_T()` to customize the behavior, and invoke `T.super_fold_with()`
  21 //! to get the original behavior. Meanwhile, to actually fold
  22 //! something, you can just write `T.fold_with(F)`, which is
  23 //! convenient. (Note that `fold_with` will also transparently handle
  24 //! things like a `Vec<T>` where T is foldable and so on.)
  25 //!
  26 //! In this ideal setup, the only function that actually *does*
  27 //! anything is `T.super_fold_with()`, which traverses the type `T`.
  28 //! Moreover, `T.super_fold_with()` should only ever call `T.fold_with()`.
  29 //!
  30 //! In some cases, we follow a degenerate pattern where we do not have
  31 //! a `fold_T` method. Instead, `T.fold_with` traverses the structure directly.
  32 //! This is suboptimal because the behavior cannot be overridden, but it's
  33 //! much less work to implement. If you ever *do* need an override that
  34 //! doesn't exist, it's not hard to convert the degenerate pattern into the
  35 //! proper thing.
  36 //!
  37 //! A `TypeFoldable` T can also be visited by a `TypeVisitor` V using similar setup:
  38 //!   T.visit_with(V) --calls--> V.visit_T(T) --calls--> T.super_visit_with(V).
  39 //! These methods return true to indicate that the visitor has found what it is looking for
  40 //! and does not need to visit anything else.
  41
  42 use mir::interpret::ConstValue;
  43 use hir::def_id::DefId;
  44 use ty::{self, Binder, Ty, TyCtxt, TypeFlags};
  45
  46 use std::collections::BTreeMap;
  47 use std::fmt;
  48 use util::nodemap::FxHashSet;
  49
  50 /// The TypeFoldable trait is implemented for every type that can be folded.
  51 /// Basically, every type that has a corresponding method in TypeFolder.
  52 ///
  53 /// To implement this conveniently, use the
  54 /// `BraceStructTypeFoldableImpl` etc macros found in `macros.rs`.
  55 pub trait TypeFoldable<'tcx>: fmt::Debug + Clone {
  56     fn super_fold_with<'gcx: 'tcx, F: TypeFolder<'gcx, 'tcx>>(&self, folder: &mut F) -> Self;
  57     fn fold_with<'gcx: 'tcx, F: TypeFolder<'gcx, 'tcx>>(&self, folder: &mut F) -> Self {
  58         self.super_fold_with(folder)
  59     }
  60
  61     fn super_visit_with<V: TypeVisitor<'tcx>>(&self, visitor: &mut V) -> bool;
  62     fn visit_with<V: TypeVisitor<'tcx>>(&self, visitor: &mut V) -> bool {
  63         self.super_visit_with(visitor)
  64     }
  65
  66     /// True if `self` has any late-bound regions that are either
  67     /// bound by `binder` or bound by some binder outside of `binder`.
  68     /// If `binder` is `ty::INNERMOST`, this indicates whether
  69     /// there are any late-bound regions that appear free.
  70     fn has_vars_bound_at_or_above(&self, binder: ty::DebruijnIndex) -> bool {
  71         self.visit_with(&mut HasEscapingVarsVisitor { outer_index: binder })
  72     }
  73
  74     /// True if this `self` has any regions that escape `binder` (and
  75     /// hence are not bound by it).
  76     fn has_vars_bound_above(&self, binder: ty::DebruijnIndex) -> bool {
  77         self.has_vars_bound_at_or_above(binder.shifted_in(1))
  78     }
  79
  80     fn has_escaping_bound_vars(&self) -> bool {
  81         self.has_vars_bound_at_or_above(ty::INNERMOST)
  82     }
  83
  84     fn has_type_flags(&self, flags: TypeFlags) -> bool {
  85         self.visit_with(&mut HasTypeFlagsVisitor { flags })
  86     }
  87     fn has_projections(&self) -> bool {
  88         self.has_type_flags(TypeFlags::HAS_PROJECTION)
  89     }
  90     fn references_error(&self) -> bool {
  91         self.has_type_flags(TypeFlags::HAS_TY_ERR)
  92     }
  93     fn has_param_types(&self) -> bool {
  94         self.has_type_flags(TypeFlags::HAS_PARAMS)
  95     }
  96     fn has_self_ty(&self) -> bool {
  97         self.has_type_flags(TypeFlags::HAS_SELF)
  98     }
  99     fn has_infer_types(&self) -> bool {
 100         self.has_type_flags(TypeFlags::HAS_TY_INFER)
 101     }
 102     fn needs_infer(&self) -> bool {
 103         self.has_type_flags(TypeFlags::HAS_TY_INFER | TypeFlags::HAS_RE_INFER)
 104     }
 105     fn has_placeholders(&self) -> bool {
 106         self.has_type_flags(TypeFlags::HAS_RE_PLACEHOLDER | TypeFlags::HAS_TY_PLACEHOLDER)
 107     }
 108     fn needs_subst(&self) -> bool {
 109         self.has_type_flags(TypeFlags::NEEDS_SUBST)
 110     }
 111     fn has_re_placeholders(&self) -> bool {
 112         self.has_type_flags(TypeFlags::HAS_RE_PLACEHOLDER)
 113     }
 114     fn has_closure_types(&self) -> bool {
 115         self.has_type_flags(TypeFlags::HAS_TY_CLOSURE)
 116     }
 117     /// "Free" regions in this context means that it has any region
 118     /// that is not (a) erased or (b) late-bound.
 119     fn has_free_regions(&self) -> bool {
 120         self.has_type_flags(TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS)
 121     }
 122
 123     /// True if there any any un-erased free regions.
 124     fn has_erasable_regions(&self) -> bool {
 125         self.has_type_flags(TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS)
 126     }
 127
 128     /// Indicates whether this value references only 'global'
 129     /// types/lifetimes that are the same regardless of what fn we are
 130     /// in. This is used for caching.
 131     fn is_global(&self) -> bool {
 132         !self.has_type_flags(TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_NAMES)
 133     }
 134
 135     /// True if there are any late-bound regions
 136     fn has_late_bound_regions(&self) -> bool {
 137         self.has_type_flags(TypeFlags::HAS_RE_LATE_BOUND)
 138     }
 139
 140     /// A visitor that does not recurse into types, works like `fn walk_shallow` in `Ty`.
 141     fn visit_tys_shallow(&self, visit: impl FnMut(Ty<'tcx>) -> bool) -> bool {
 142
 143         pub struct Visitor<F>(F);
 144
 145         impl<'tcx, F: FnMut(Ty<'tcx>) -> bool> TypeVisitor<'tcx> for Visitor<F> {
 146             fn visit_ty(&mut self, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
 147                 self.0(ty)
 148             }
 149         }
 150
 151         self.visit_with(&mut Visitor(visit))
 152     }
 153 }
 154
 155 /// The TypeFolder trait defines the actual *folding*. There is a
 156 /// method defined for every foldable type. Each of these has a
 157 /// default implementation that does an "identity" fold. Within each
 158 /// identity fold, it should invoke `foo.fold_with(self)` to fold each
 159 /// sub-item.
 160 pub trait TypeFolder<'gcx: 'tcx, 'tcx> : Sized {
 161     fn tcx<'a>(&'a self) -> TyCtxt<'a, 'gcx, 'tcx>;
 162
 163     fn fold_binder<T>(&mut self, t: &Binder<T>) -> Binder<T>
 164         where T : TypeFoldable<'tcx>
 165     {
 166         t.super_fold_with(self)
 167     }
 168
 169     fn fold_ty(&mut self, t: Ty<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
 170         t.super_fold_with(self)
 171     }
 172
 173     fn fold_region(&mut self, r: ty::Region<'tcx>) -> ty::Region<'tcx> {
 174         r.super_fold_with(self)
 175     }
 176
 177     fn fold_const(&mut self, c: &'tcx ty::Const<'tcx>) -> &'tcx ty::Const<'tcx> {
 178         c.super_fold_with(self)
 179     }
 180 }
 181
 182 pub trait TypeVisitor<'tcx> : Sized {
 183     fn visit_binder<T: TypeFoldable<'tcx>>(&mut self, t: &Binder<T>) -> bool {
 184         t.super_visit_with(self)
 185     }
 186
 187     fn visit_ty(&mut self, t: Ty<'tcx>) -> bool {
 188         t.super_visit_with(self)
 189     }
 190
 191     fn visit_region(&mut self, r: ty::Region<'tcx>) -> bool {
 192         r.super_visit_with(self)
 193     }
 194
 195     fn visit_const(&mut self, c: &'tcx ty::Const<'tcx>) -> bool {
 196         c.super_visit_with(self)
 197     }
 198 }
 199
 200 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 201 // Some sample folders
 202
 203 pub struct BottomUpFolder<'a, 'gcx: 'a+'tcx, 'tcx: 'a, F, G>
 204     where F: FnMut(Ty<'tcx>) -> Ty<'tcx>,
 205           G: FnMut(ty::Region<'tcx>) -> ty::Region<'tcx>,
 206 {
 207     pub tcx: TyCtxt<'a, 'gcx, 'tcx>,
 208     pub fldop: F,
 209     pub reg_op: G,
 210 }
 211
 212 impl<'a, 'gcx, 'tcx, F, G> TypeFolder<'gcx, 'tcx> for BottomUpFolder<'a, 'gcx, 'tcx, F, G>
 213     where F: FnMut(Ty<'tcx>) -> Ty<'tcx>,
 214           G: FnMut(ty::Region<'tcx>) -> ty::Region<'tcx>,
 215 {
 216     fn tcx<'b>(&'b self) -> TyCtxt<'b, 'gcx, 'tcx> { self.tcx }
 217
 218     fn fold_ty(&mut self, ty: Ty<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
 219         let t1 = ty.super_fold_with(self);
 220         (self.fldop)(t1)
 221     }
 222
 223     fn fold_region(&mut self, r: ty::Region<'tcx>) -> ty::Region<'tcx> {
 224         let r = r.super_fold_with(self);
 225         (self.reg_op)(r)
 226     }
 227 }
 228
 229 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 230 // Region folder
 231
 232 impl<'a, 'gcx, 'tcx> TyCtxt<'a, 'gcx, 'tcx> {
 233     /// Collects the free and escaping regions in `value` into `region_set`. Returns
 234     /// whether any late-bound regions were skipped
 235     pub fn collect_regions<T>(self,
 236         value: &T,
 237         region_set: &mut FxHashSet<ty::Region<'tcx>>)
 238         -> bool
 239         where T : TypeFoldable<'tcx>
 240     {
 241         let mut have_bound_regions = false;
 242         self.fold_regions(value, &mut have_bound_regions, |r, d| {
 243             region_set.insert(self.mk_region(r.shifted_out_to_binder(d)));
 244             r
 245         });
 246         have_bound_regions
 247     }
 248
 249     /// Folds the escaping and free regions in `value` using `f`, and
 250     /// sets `skipped_regions` to true if any late-bound region was found
 251     /// and skipped.
 252     pub fn fold_regions<T>(
 253         self,
 254         value: &T,
 255         skipped_regions: &mut bool,
 256         mut f: impl FnMut(ty::Region<'tcx>, ty::DebruijnIndex) -> ty::Region<'tcx>,
 257     ) -> T
 258     where
 259         T : TypeFoldable<'tcx>,
 260     {
 261         value.fold_with(&mut RegionFolder::new(self, skipped_regions, &mut f))
 262     }
 263
 264     /// Invoke `callback` on every region appearing free in `value`.
 265     pub fn for_each_free_region(
 266         self,
 267         value: &impl TypeFoldable<'tcx>,
 268         mut callback: impl FnMut(ty::Region<'tcx>),
 269     ) {
 270         self.any_free_region_meets(value, |r| {
 271             callback(r);
 272             false
 273         });
 274     }
 275
 276     /// True if `callback` returns true for every region appearing free in `value`.
 277     pub fn all_free_regions_meet(
 278         self,
 279         value: &impl TypeFoldable<'tcx>,
 280         mut callback: impl FnMut(ty::Region<'tcx>) -> bool,
 281     ) -> bool {
 282         !self.any_free_region_meets(value, |r| !callback(r))
 283     }
 284
 285     /// True if `callback` returns true for some region appearing free in `value`.
 286     pub fn any_free_region_meets(
 287         self,
 288         value: &impl TypeFoldable<'tcx>,
 289         callback: impl FnMut(ty::Region<'tcx>) -> bool,
 290     ) -> bool {
 291         return value.visit_with(&mut RegionVisitor {
 292             outer_index: ty::INNERMOST,
 293             callback
 294         });
 295
 296         struct RegionVisitor<F> {
 297             /// The index of a binder *just outside* the things we have
 298             /// traversed. If we encounter a bound region bound by this
 299             /// binder or one outer to it, it appears free. Example:
 300             ///
 301             /// ```
 302             ///    for<'a> fn(for<'b> fn(), T)
 303             /// ^          ^          ^     ^
 304             /// |          |          |     | here, would be shifted in 1
 305             /// |          |          | here, would be shifted in 2
 306             /// |          | here, would be INNERMOST shifted in by 1
 307             /// | here, initially, binder would be INNERMOST
 308             /// ```
 309             ///
 310             /// You see that, initially, *any* bound value is free,
 311             /// because we've not traversed any binders. As we pass
 312             /// through a binder, we shift the `outer_index` by 1 to
 313             /// account for the new binder that encloses us.
 314             outer_index: ty::DebruijnIndex,
 315             callback: F,
 316         }
 317
 318         impl<'tcx, F> TypeVisitor<'tcx> for RegionVisitor<F>
 319             where F: FnMut(ty::Region<'tcx>) -> bool
 320         {
 321             fn visit_binder<T: TypeFoldable<'tcx>>(&mut self, t: &Binder<T>) -> bool {
 322                 self.outer_index.shift_in(1);
 323                 let result = t.skip_binder().visit_with(self);
 324                 self.outer_index.shift_out(1);
 325                 result
 326             }
 327
 328             fn visit_region(&mut self, r: ty::Region<'tcx>) -> bool {
 329                 match *r {
 330                     ty::ReLateBound(debruijn, _) if debruijn < self.outer_index => {
 331                         false // ignore bound regions, keep visiting
 332                     }
 333                     _ => (self.callback)(r),
 334                 }
 335             }
 336
 337             fn visit_ty(&mut self, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
 338                 // We're only interested in types involving regions
 339                 if ty.flags.intersects(TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS) {
 340                     ty.super_visit_with(self)
 341                 } else {
 342                     false // keep visiting
 343                 }
 344             }
 345         }
 346     }
 347 }
 348
 349 /// Folds over the substructure of a type, visiting its component
 350 /// types and all regions that occur *free* within it.
 351 ///
 352 /// That is, `Ty` can contain function or method types that bind
 353 /// regions at the call site (`ReLateBound`), and occurrences of
 354 /// regions (aka "lifetimes") that are bound within a type are not
 355 /// visited by this folder; only regions that occur free will be
 356 /// visited by `fld_r`.
 357
 358 pub struct RegionFolder<'a, 'gcx: 'a+'tcx, 'tcx: 'a> {
 359     tcx: TyCtxt<'a, 'gcx, 'tcx>,
 360     skipped_regions: &'a mut bool,
 361
 362     /// Stores the index of a binder *just outside* the stuff we have
 363     /// visited.  So this begins as INNERMOST; when we pass through a
 364     /// binder, it is incremented (via `shift_in`).
 365     current_index: ty::DebruijnIndex,
 366
 367     /// Callback invokes for each free region. The `DebruijnIndex`
 368     /// points to the binder *just outside* the ones we have passed
 369     /// through.
 370     fold_region_fn: &'a mut (dyn FnMut(
 371         ty::Region<'tcx>,
 372         ty::DebruijnIndex,
 373     ) -> ty::Region<'tcx> + 'a),
 374 }
 375
 376 impl<'a, 'gcx, 'tcx> RegionFolder<'a, 'gcx, 'tcx> {
 377     pub fn new(
 378         tcx: TyCtxt<'a, 'gcx, 'tcx>,
 379         skipped_regions: &'a mut bool,
 380         fold_region_fn: &'a mut dyn FnMut(ty::Region<'tcx>, ty::DebruijnIndex) -> ty::Region<'tcx>,
 381     ) -> RegionFolder<'a, 'gcx, 'tcx> {
 382         RegionFolder {
 383             tcx,
 384             skipped_regions,
 385             current_index: ty::INNERMOST,
 386             fold_region_fn,
 387         }
 388     }
 389 }
 390
 391 impl<'a, 'gcx, 'tcx> TypeFolder<'gcx, 'tcx> for RegionFolder<'a, 'gcx, 'tcx> {
 392     fn tcx<'b>(&'b self) -> TyCtxt<'b, 'gcx, 'tcx> { self.tcx }
 393
 394     fn fold_binder<T: TypeFoldable<'tcx>>(&mut self, t: &ty::Binder<T>) -> ty::Binder<T> {
 395         self.current_index.shift_in(1);
 396         let t = t.super_fold_with(self);
 397         self.current_index.shift_out(1);
 398         t
 399     }
 400
 401     fn fold_region(&mut self, r: ty::Region<'tcx>) -> ty::Region<'tcx> {
 402         match *r {
 403             ty::ReLateBound(debruijn, _) if debruijn < self.current_index => {
 404                 debug!("RegionFolder.fold_region({:?}) skipped bound region (current index={:?})",
 405                        r, self.current_index);
 406                 *self.skipped_regions = true;
 407                 r
 408             }
 409             _ => {
 410                 debug!("RegionFolder.fold_region({:?}) folding free region (current_index={:?})",
 411                        r, self.current_index);
 412                 (self.fold_region_fn)(r, self.current_index)
 413             }
 414         }
 415     }
 416 }
 417
 418 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 419 // Bound vars replacer
 420
 421 /// Replaces the escaping bound vars (late bound regions or bound types) in a type.
 422 struct BoundVarReplacer<'a, 'gcx: 'a + 'tcx, 'tcx: 'a> {
 423     tcx: TyCtxt<'a, 'gcx, 'tcx>,
 424
 425     /// As with `RegionFolder`, represents the index of a binder *just outside*
 426     /// the ones we have visited.
 427     current_index: ty::DebruijnIndex,
 428
 429     fld_r: &'a mut (dyn FnMut(ty::BoundRegion) -> ty::Region<'tcx> + 'a),
 430     fld_t: &'a mut (dyn FnMut(ty::BoundTy) -> ty::Ty<'tcx> + 'a),
 431 }
 432
 433 impl<'a, 'gcx, 'tcx> BoundVarReplacer<'a, 'gcx, 'tcx> {
 434     fn new<F, G>(
 435         tcx: TyCtxt<'a, 'gcx, 'tcx>,
 436         fld_r: &'a mut F,
 437         fld_t: &'a mut G
 438     ) -> Self
 439         where F: FnMut(ty::BoundRegion) -> ty::Region<'tcx>,
 440               G: FnMut(ty::BoundTy) -> ty::Ty<'tcx>
 441     {
 442         BoundVarReplacer {
 443             tcx,
 444             current_index: ty::INNERMOST,
 445             fld_r,
 446             fld_t,
 447         }
 448     }
 449 }
 450
 451 impl<'a, 'gcx, 'tcx> TypeFolder<'gcx, 'tcx> for BoundVarReplacer<'a, 'gcx, 'tcx> {
 452     fn tcx<'b>(&'b self) -> TyCtxt<'b, 'gcx, 'tcx> { self.tcx }
 453
 454     fn fold_binder<T: TypeFoldable<'tcx>>(&mut self, t: &ty::Binder<T>) -> ty::Binder<T> {
 455         self.current_index.shift_in(1);
 456         let t = t.super_fold_with(self);
 457         self.current_index.shift_out(1);
 458         t
 459     }
 460
 461     fn fold_ty(&mut self, t: Ty<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
 462         match t.sty {
 463             ty::Bound(debruijn, bound_ty) => {
 464                 if debruijn == self.current_index {
 465                     let fld_t = &mut self.fld_t;
 466                     let ty = fld_t(bound_ty);
 467                     ty::fold::shift_vars(
 468                         self.tcx,
 469                         &ty,
 470                         self.current_index.as_u32()
 471                     )
 472                 } else {
 473                     t
 474                 }
 475             }
 476             _ => {
 477                 if !t.has_vars_bound_at_or_above(self.current_index) {
 478                     // Nothing more to substitute.
 479                     t
 480                 } else {
 481                     t.super_fold_with(self)
 482                 }
 483             }
 484         }
 485     }
 486
 487     fn fold_region(&mut self, r: ty::Region<'tcx>) -> ty::Region<'tcx> {
 488         match *r {
 489             ty::ReLateBound(debruijn, br) if debruijn == self.current_index => {
 490                 let fld_r = &mut self.fld_r;
 491                 let region = fld_r(br);
 492                 if let ty::ReLateBound(debruijn1, br) = *region {
 493                     // If the callback returns a late-bound region,
 494                     // that region should always use the INNERMOST
 495                     // debruijn index. Then we adjust it to the
 496                     // correct depth.
 497                     assert_eq!(debruijn1, ty::INNERMOST);
 498                     self.tcx.mk_region(ty::ReLateBound(debruijn, br))
 499                 } else {
 500                     region
 501                 }
 502             }
 503             _ => r
 504         }
 505     }
 506 }
 507
 508 impl<'a, 'gcx, 'tcx> TyCtxt<'a, 'gcx, 'tcx> {
 509     /// Replace all regions bound by the given `Binder` with the
 510     /// results returned by the closure; the closure is expected to
 511     /// return a free region (relative to this binder), and hence the
 512     /// binder is removed in the return type. The closure is invoked
 513     /// once for each unique `BoundRegion`; multiple references to the
 514     /// same `BoundRegion` will reuse the previous result.  A map is
 515     /// returned at the end with each bound region and the free region
 516     /// that replaced it.
 517     ///
 518     /// This method only replaces late bound regions and the result may still
 519     /// contain escaping bound types.
 520     pub fn replace_late_bound_regions<T, F>(
 521         self,
 522         value: &Binder<T>,
 523         fld_r: F
 524     ) -> (T, BTreeMap<ty::BoundRegion, ty::Region<'tcx>>)
 525         where F: FnMut(ty::BoundRegion) -> ty::Region<'tcx>,
 526               T: TypeFoldable<'tcx>
 527     {
 528         // identity for bound types
 529         let fld_t = |bound_ty| self.mk_ty(ty::Bound(ty::INNERMOST, bound_ty));
 530         self.replace_escaping_bound_vars(value.skip_binder(), fld_r, fld_t)
 531     }
 532
 533     /// Replace all escaping bound vars. The `fld_r` closure replaces escaping
 534     /// bound regions while the `fld_t` closure replaces escaping bound types.
 535     pub fn replace_escaping_bound_vars<T, F, G>(
 536         self,
 537         value: &T,
 538         mut fld_r: F,
 539         mut fld_t: G
 540     ) -> (T, BTreeMap<ty::BoundRegion, ty::Region<'tcx>>)
 541         where F: FnMut(ty::BoundRegion) -> ty::Region<'tcx>,
 542               G: FnMut(ty::BoundTy) -> ty::Ty<'tcx>,
 543               T: TypeFoldable<'tcx>
 544     {
 545         let mut map = BTreeMap::new();
 546
 547         if !value.has_escaping_bound_vars() {
 548             (value.clone(), map)
 549         } else {
 550             let mut real_fld_r = |br| {
 551                 *map.entry(br).or_insert_with(|| fld_r(br))
 552             };
 553
 554             let mut replacer = BoundVarReplacer::new(self, &mut real_fld_r, &mut fld_t);
 555             let result = value.fold_with(&mut replacer);
 556             (result, map)
 557         }
 558     }
 559
 560     /// Replace all types or regions bound by the given `Binder`. The `fld_r`
 561     /// closure replaces bound regions while the `fld_t` closure replaces bound
 562     /// types.
 563     pub fn replace_bound_vars<T, F, G>(
 564         self,
 565         value: &Binder<T>,
 566         fld_r: F,
 567         fld_t: G
 568     ) -> (T, BTreeMap<ty::BoundRegion, ty::Region<'tcx>>)
 569         where F: FnMut(ty::BoundRegion) -> ty::Region<'tcx>,
 570               G: FnMut(ty::BoundTy) -> ty::Ty<'tcx>,
 571               T: TypeFoldable<'tcx>
 572     {
 573         self.replace_escaping_bound_vars(value.skip_binder(), fld_r, fld_t)
 574     }
 575
 576     /// Replace any late-bound regions bound in `value` with
 577     /// free variants attached to `all_outlive_scope`.
 578     pub fn liberate_late_bound_regions<T>(
 579         &self,
 580         all_outlive_scope: DefId,
 581         value: &ty::Binder<T>
 582     ) -> T
 583     where T: TypeFoldable<'tcx> {
 584         self.replace_late_bound_regions(value, |br| {
 585             self.mk_region(ty::ReFree(ty::FreeRegion {
 586                 scope: all_outlive_scope,
 587                 bound_region: br
 588             }))
 589         }).0
 590     }
 591
 592     /// Flattens multiple binding levels into one. So `for<'a> for<'b> Foo`
 593     /// becomes `for<'a,'b> Foo`.
 594     pub fn flatten_late_bound_regions<T>(self, bound2_value: &Binder<Binder<T>>)
 595                                          -> Binder<T>
 596         where T: TypeFoldable<'tcx>
 597     {
 598         let bound0_value = bound2_value.skip_binder().skip_binder();
 599         let value = self.fold_regions(bound0_value, &mut false, |region, current_depth| {
 600             match *region {
 601                 ty::ReLateBound(debruijn, br) => {
 602                     // We assume no regions bound *outside* of the
 603                     // binders in `bound2_value` (nmatsakis added in
 604                     // the course of this PR; seems like a reasonable
 605                     // sanity check though).
 606                     assert!(debruijn == current_depth);
 607                     self.mk_region(ty::ReLateBound(current_depth, br))
 608                 }
 609                 _ => {
 610                     region
 611                 }
 612             }
 613         });
 614         Binder::bind(value)
 615     }
 616
 617     /// Returns a set of all late-bound regions that are constrained
 618     /// by `value`, meaning that if we instantiate those LBR with
 619     /// variables and equate `value` with something else, those
 620     /// variables will also be equated.
 621     pub fn collect_constrained_late_bound_regions<T>(&self, value: &Binder<T>)
 622                                                      -> FxHashSet<ty::BoundRegion>
 623         where T : TypeFoldable<'tcx>
 624     {
 625         self.collect_late_bound_regions(value, true)
 626     }
 627
 628     /// Returns a set of all late-bound regions that appear in `value` anywhere.
 629     pub fn collect_referenced_late_bound_regions<T>(&self, value: &Binder<T>)
 630                                                     -> FxHashSet<ty::BoundRegion>
 631         where T : TypeFoldable<'tcx>
 632     {
 633         self.collect_late_bound_regions(value, false)
 634     }
 635
 636     fn collect_late_bound_regions<T>(&self, value: &Binder<T>, just_constraint: bool)
 637                                      -> FxHashSet<ty::BoundRegion>
 638         where T : TypeFoldable<'tcx>
 639     {
 640         let mut collector = LateBoundRegionsCollector::new(just_constraint);
 641         let result = value.skip_binder().visit_with(&mut collector);
 642         assert!(!result); // should never have stopped early
 643         collector.regions
 644     }
 645
 646     /// Replace any late-bound regions bound in `value` with `'erased`. Useful in codegen but also
 647     /// method lookup and a few other places where precise region relationships are not required.
 648     pub fn erase_late_bound_regions<T>(self, value: &Binder<T>) -> T
 649         where T : TypeFoldable<'tcx>
 650     {
 651         self.replace_late_bound_regions(value, |_| self.types.re_erased).0
 652     }
 653
 654     /// Rewrite any late-bound regions so that they are anonymous.  Region numbers are
 655     /// assigned starting at 1 and increasing monotonically in the order traversed
 656     /// by the fold operation.
 657     ///
 658     /// The chief purpose of this function is to canonicalize regions so that two
 659     /// `FnSig`s or `TraitRef`s which are equivalent up to region naming will become
 660     /// structurally identical.  For example, `for<'a, 'b> fn(&'a isize, &'b isize)` and
 661     /// `for<'a, 'b> fn(&'b isize, &'a isize)` will become identical after anonymization.
 662     pub fn anonymize_late_bound_regions<T>(self, sig: &Binder<T>) -> Binder<T>
 663         where T : TypeFoldable<'tcx>,
 664     {
 665         let mut counter = 0;
 666         Binder::bind(self.replace_late_bound_regions(sig, |_| {
 667             counter += 1;
 668             self.mk_region(ty::ReLateBound(ty::INNERMOST, ty::BrAnon(counter)))
 669         }).0)
 670     }
 671 }
 672
 673 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 674 // Shifter
 675 //
 676 // Shifts the De Bruijn indices on all escaping bound vars by a
 677 // fixed amount. Useful in substitution or when otherwise introducing
 678 // a binding level that is not intended to capture the existing bound
 679 // vars. See comment on `shift_vars_through_binders` method in
 680 // `subst.rs` for more details.
 681
 682 struct Shifter<'a, 'gcx: 'a+'tcx, 'tcx: 'a> {
 683     tcx: TyCtxt<'a, 'gcx, 'tcx>,
 684
 685     current_index: ty::DebruijnIndex,
 686     amount: u32,
 687 }
 688
 689 impl Shifter<'a, 'gcx, 'tcx> {
 690     pub fn new(tcx: TyCtxt<'a, 'gcx, 'tcx>, amount: u32) -> Self {
 691         Shifter {
 692             tcx,
 693             current_index: ty::INNERMOST,
 694             amount,
 695         }
 696     }
 697 }
 698
 699 impl<'a, 'gcx, 'tcx> TypeFolder<'gcx, 'tcx> for Shifter<'a, 'gcx, 'tcx> {
 700     fn tcx<'b>(&'b self) -> TyCtxt<'b, 'gcx, 'tcx> { self.tcx }
 701
 702     fn fold_binder<T: TypeFoldable<'tcx>>(&mut self, t: &ty::Binder<T>) -> ty::Binder<T> {
 703         self.current_index.shift_in(1);
 704         let t = t.super_fold_with(self);
 705         self.current_index.shift_out(1);
 706         t
 707     }
 708
 709     fn fold_region(&mut self, r: ty::Region<'tcx>) -> ty::Region<'tcx> {
 710         match *r {
 711             ty::ReLateBound(debruijn, br) => {
 712                 if self.amount == 0 || debruijn < self.current_index {
 713                     r
 714                 } else {
 715                     let shifted = ty::ReLateBound(debruijn.shifted_in(self.amount), br);
 716                     self.tcx.mk_region(shifted)
 717                 }
 718             }
 719             _ => r
 720         }
 721     }
 722
 723     fn fold_ty(&mut self, ty: ty::Ty<'tcx>) -> ty::Ty<'tcx> {
 724         match ty.sty {
 725             ty::Bound(debruijn, bound_ty) => {
 726                 if self.amount == 0 || debruijn < self.current_index {
 727                     ty
 728                 } else {
 729                     self.tcx.mk_ty(
 730                         ty::Bound(debruijn.shifted_in(self.amount), bound_ty)
 731                     )
 732                 }
 733             }
 734
 735             _ => ty.super_fold_with(self),
 736         }
 737     }
 738 }
 739
 740 pub fn shift_region<'a, 'gcx, 'tcx>(
 741     tcx: TyCtxt<'a, 'gcx, 'tcx>,
 742     region: ty::Region<'tcx>,
 743     amount: u32
 744 ) -> ty::Region<'tcx> {
 745     match region {
 746         ty::ReLateBound(debruijn, br) if amount > 0 => {
 747             tcx.mk_region(ty::ReLateBound(debruijn.shifted_in(amount), *br))
 748         }
 749         _ => {
 750             region
 751         }
 752     }
 753 }
 754
 755 pub fn shift_vars<'a, 'gcx, 'tcx, T>(
 756     tcx: TyCtxt<'a, 'gcx, 'tcx>,
 757     value: &T,
 758     amount: u32
 759 ) -> T where T: TypeFoldable<'tcx> {
 760     debug!("shift_vars(value={:?}, amount={})",
 761            value, amount);
 762
 763     value.fold_with(&mut Shifter::new(tcx, amount))
 764 }
 765
 766 /// An "escaping var" is a bound var whose binder is not part of `t`. A bound var can be a
 767 /// bound region or a bound type.
 768 ///
 769 /// So, for example, consider a type like the following, which has two binders:
 770 ///
 771 ///    for<'a> fn(x: for<'b> fn(&'a isize, &'b isize))
 772 ///    ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ outer scope
 773 ///                  ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~  inner scope
 774 ///
 775 /// This type has *bound regions* (`'a`, `'b`), but it does not have escaping regions, because the
 776 /// binders of both `'a` and `'b` are part of the type itself. However, if we consider the *inner
 777 /// fn type*, that type has an escaping region: `'a`.
 778 ///
 779 /// Note that what I'm calling an "escaping var" is often just called a "free var". However,
 780 /// we already use the term "free var". It refers to the regions or types that we use to represent
 781 /// bound regions or type params on a fn definition while we are type checking its body.
 782 ///
 783 /// To clarify, conceptually there is no particular difference between
 784 /// an "escaping" var and a "free" var. However, there is a big
 785 /// difference in practice. Basically, when "entering" a binding
 786 /// level, one is generally required to do some sort of processing to
 787 /// a bound var, such as replacing it with a fresh/placeholder
 788 /// var, or making an entry in the environment to represent the
 789 /// scope to which it is attached, etc. An escaping var represents
 790 /// a bound var for which this processing has not yet been done.
 791 struct HasEscapingVarsVisitor {
 792     /// Anything bound by `outer_index` or "above" is escaping
 793     outer_index: ty::DebruijnIndex,
 794 }
 795
 796 impl<'tcx> TypeVisitor<'tcx> for HasEscapingVarsVisitor {
 797     fn visit_binder<T: TypeFoldable<'tcx>>(&mut self, t: &Binder<T>) -> bool {
 798         self.outer_index.shift_in(1);
 799         let result = t.super_visit_with(self);
 800         self.outer_index.shift_out(1);
 801         result
 802     }
 803
 804     fn visit_ty(&mut self, t: Ty<'tcx>) -> bool {
 805         // If the outer-exclusive-binder is *strictly greater* than
 806         // `outer_index`, that means that `t` contains some content
 807         // bound at `outer_index` or above (because
 808         // `outer_exclusive_binder` is always 1 higher than the
 809         // content in `t`). Therefore, `t` has some escaping vars.
 810         t.outer_exclusive_binder > self.outer_index
 811     }
 812
 813     fn visit_region(&mut self, r: ty::Region<'tcx>) -> bool {
 814         // If the region is bound by `outer_index` or anything outside
 815         // of outer index, then it escapes the binders we have
 816         // visited.
 817         r.bound_at_or_above_binder(self.outer_index)
 818     }
 819 }
 820
 821 struct HasTypeFlagsVisitor {
 822     flags: ty::TypeFlags,
 823 }
 824
 825 impl<'tcx> TypeVisitor<'tcx> for HasTypeFlagsVisitor {
 826     fn visit_ty(&mut self, t: Ty<'_>) -> bool {
 827         debug!("HasTypeFlagsVisitor: t={:?} t.flags={:?} self.flags={:?}", t, t.flags, self.flags);
 828         t.flags.intersects(self.flags)
 829     }
 830
 831     fn visit_region(&mut self, r: ty::Region<'tcx>) -> bool {
 832         let flags = r.type_flags();
 833         debug!("HasTypeFlagsVisitor: r={:?} r.flags={:?} self.flags={:?}", r, flags, self.flags);
 834         flags.intersects(self.flags)
 835     }
 836
 837     fn visit_const(&mut self, c: &'tcx ty::Const<'tcx>) -> bool {
 838         if let ConstValue::Unevaluated(..) = c.val {
 839             let projection_flags = TypeFlags::HAS_NORMALIZABLE_PROJECTION |
 840                 TypeFlags::HAS_PROJECTION;
 841             if projection_flags.intersects(self.flags) {
 842                 return true;
 843             }
 844         }
 845         c.super_visit_with(self)
 846     }
 847 }
 848
 849 /// Collects all the late-bound regions at the innermost binding level
 850 /// into a hash set.
 851 struct LateBoundRegionsCollector {
 852     current_index: ty::DebruijnIndex,
 853     regions: FxHashSet<ty::BoundRegion>,
 854
 855     /// If true, we only want regions that are known to be
 856     /// "constrained" when you equate this type with another type. In
 857     /// particular, if you have e.g. `&'a u32` and `&'b u32`, equating
 858     /// them constraints `'a == 'b`.  But if you have `<&'a u32 as
 859     /// Trait>::Foo` and `<&'b u32 as Trait>::Foo`, normalizing those
 860     /// types may mean that `'a` and `'b` don't appear in the results,
 861     /// so they are not considered *constrained*.
 862     just_constrained: bool,
 863 }
 864
 865 impl LateBoundRegionsCollector {
 866     fn new(just_constrained: bool) -> Self {
 867         LateBoundRegionsCollector {
 868             current_index: ty::INNERMOST,
 869             regions: Default::default(),
 870             just_constrained,
 871         }
 872     }
 873 }
 874
 875 impl<'tcx> TypeVisitor<'tcx> for LateBoundRegionsCollector {
 876     fn visit_binder<T: TypeFoldable<'tcx>>(&mut self, t: &Binder<T>) -> bool {
 877         self.current_index.shift_in(1);
 878         let result = t.super_visit_with(self);
 879         self.current_index.shift_out(1);
 880         result
 881     }
 882
 883     fn visit_ty(&mut self, t: Ty<'tcx>) -> bool {
 884         // if we are only looking for "constrained" region, we have to
 885         // ignore the inputs to a projection, as they may not appear
 886         // in the normalized form
 887         if self.just_constrained {
 888             match t.sty {
 889                 ty::Projection(..) | ty::Opaque(..) => { return false; }
 890                 _ => { }
 891             }
 892         }
 893
 894         t.super_visit_with(self)
 895     }
 896
 897     fn visit_region(&mut self, r: ty::Region<'tcx>) -> bool {
 898         if let ty::ReLateBound(debruijn, br) = *r {
 899              if debruijn == self.current_index {
 900                 self.regions.insert(br);
 901             }
 902         }
 903         false
 904     }
 905 }