src/librustc/ty/layout.rs

   1 // Copyright 2016 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 pub use self::Integer::*;
  12 pub use self::Layout::*;
  13 pub use self::Primitive::*;
  14
  15 use infer::InferCtxt;
  16 use session::Session;
  17 use traits;
  18 use ty::{self, Ty, TyCtxt, TypeFoldable, ReprOptions};
  19
  20 use syntax::ast::{FloatTy, IntTy, UintTy};
  21 use syntax::attr;
  22 use syntax_pos::DUMMY_SP;
  23
  24 use std::cmp;
  25 use std::fmt;
  26 use std::i64;
  27 use std::iter;
  28 use std::ops::Deref;
  29
  30 /// Parsed [Data layout](http://llvm.org/docs/LangRef.html#data-layout)
  31 /// for a target, which contains everything needed to compute layouts.
  32 pub struct TargetDataLayout {
  33     pub endian: Endian,
  34     pub i1_align: Align,
  35     pub i8_align: Align,
  36     pub i16_align: Align,
  37     pub i32_align: Align,
  38     pub i64_align: Align,
  39     pub i128_align: Align,
  40     pub f32_align: Align,
  41     pub f64_align: Align,
  42     pub pointer_size: Size,
  43     pub pointer_align: Align,
  44     pub aggregate_align: Align,
  45
  46     /// Alignments for vector types.
  47     pub vector_align: Vec<(Size, Align)>
  48 }
  49
  50 impl Default for TargetDataLayout {
  51     /// Creates an instance of `TargetDataLayout`.
  52     fn default() -> TargetDataLayout {
  53         TargetDataLayout {
  54             endian: Endian::Big,
  55             i1_align: Align::from_bits(8, 8).unwrap(),
  56             i8_align: Align::from_bits(8, 8).unwrap(),
  57             i16_align: Align::from_bits(16, 16).unwrap(),
  58             i32_align: Align::from_bits(32, 32).unwrap(),
  59             i64_align: Align::from_bits(32, 64).unwrap(),
  60             i128_align: Align::from_bits(32, 64).unwrap(),
  61             f32_align: Align::from_bits(32, 32).unwrap(),
  62             f64_align: Align::from_bits(64, 64).unwrap(),
  63             pointer_size: Size::from_bits(64),
  64             pointer_align: Align::from_bits(64, 64).unwrap(),
  65             aggregate_align: Align::from_bits(0, 64).unwrap(),
  66             vector_align: vec![
  67                 (Size::from_bits(64), Align::from_bits(64, 64).unwrap()),
  68                 (Size::from_bits(128), Align::from_bits(128, 128).unwrap())
  69             ]
  70         }
  71     }
  72 }
  73
  74 impl TargetDataLayout {
  75     pub fn parse(sess: &Session) -> TargetDataLayout {
  76         // Parse a bit count from a string.
  77         let parse_bits = |s: &str, kind: &str, cause: &str| {
  78             s.parse::<u64>().unwrap_or_else(|err| {
  79                 sess.err(&format!("invalid {} `{}` for `{}` in \"data-layout\": {}",
  80                                   kind, s, cause, err));
  81                 0
  82             })
  83         };
  84
  85         // Parse a size string.
  86         let size = |s: &str, cause: &str| {
  87             Size::from_bits(parse_bits(s, "size", cause))
  88         };
  89
  90         // Parse an alignment string.
  91         let align = |s: &[&str], cause: &str| {
  92             if s.is_empty() {
  93                 sess.err(&format!("missing alignment for `{}` in \"data-layout\"", cause));
  94             }
  95             let abi = parse_bits(s[0], "alignment", cause);
  96             let pref = s.get(1).map_or(abi, |pref| parse_bits(pref, "alignment", cause));
  97             Align::from_bits(abi, pref).unwrap_or_else(|err| {
  98                 sess.err(&format!("invalid alignment for `{}` in \"data-layout\": {}",
  99                                   cause, err));
 100                 Align::from_bits(8, 8).unwrap()
 101             })
 102         };
 103
 104         let mut dl = TargetDataLayout::default();
 105         let mut i128_align_src = 64;
 106         for spec in sess.target.target.data_layout.split("-") {
 107             match &spec.split(":").collect::<Vec<_>>()[..] {
 108                 &["e"] => dl.endian = Endian::Little,
 109                 &["E"] => dl.endian = Endian::Big,
 110                 &["a", ref a..] => dl.aggregate_align = align(a, "a"),
 111                 &["f32", ref a..] => dl.f32_align = align(a, "f32"),
 112                 &["f64", ref a..] => dl.f64_align = align(a, "f64"),
 113                 &[p @ "p", s, ref a..] | &[p @ "p0", s, ref a..] => {
 114                     dl.pointer_size = size(s, p);
 115                     dl.pointer_align = align(a, p);
 116                 }
 117                 &[s, ref a..] if s.starts_with("i") => {
 118                     let bits = match s[1..].parse::<u64>() {
 119                         Ok(bits) => bits,
 120                         Err(_) => {
 121                             size(&s[1..], "i"); // For the user error.
 122                             continue;
 123                         }
 124                     };
 125                     let a = align(a, s);
 126                     match bits {
 127                         1 => dl.i1_align = a,
 128                         8 => dl.i8_align = a,
 129                         16 => dl.i16_align = a,
 130                         32 => dl.i32_align = a,
 131                         64 => dl.i64_align = a,
 132                         _ => {}
 133                     }
 134                     if bits >= i128_align_src && bits <= 128 {
 135                         // Default alignment for i128 is decided by taking the alignment of
 136                         // largest-sized i{64...128}.
 137                         i128_align_src = bits;
 138                         dl.i128_align = a;
 139                     }
 140                 }
 141                 &[s, ref a..] if s.starts_with("v") => {
 142                     let v_size = size(&s[1..], "v");
 143                     let a = align(a, s);
 144                     if let Some(v) = dl.vector_align.iter_mut().find(|v| v.0 == v_size) {
 145                         v.1 = a;
 146                         continue;
 147                     }
 148                     // No existing entry, add a new one.
 149                     dl.vector_align.push((v_size, a));
 150                 }
 151                 _ => {} // Ignore everything else.
 152             }
 153         }
 154
 155         // Perform consistency checks against the Target information.
 156         let endian_str = match dl.endian {
 157             Endian::Little => "little",
 158             Endian::Big => "big"
 159         };
 160         if endian_str != sess.target.target.target_endian {
 161             sess.err(&format!("inconsistent target specification: \"data-layout\" claims \
 162                                architecture is {}-endian, while \"target-endian\" is `{}`",
 163                               endian_str, sess.target.target.target_endian));
 164         }
 165
 166         if dl.pointer_size.bits().to_string() != sess.target.target.target_pointer_width {
 167             sess.err(&format!("inconsistent target specification: \"data-layout\" claims \
 168                                pointers are {}-bit, while \"target-pointer-width\" is `{}`",
 169                               dl.pointer_size.bits(), sess.target.target.target_pointer_width));
 170         }
 171
 172         dl
 173     }
 174
 175     /// Return exclusive upper bound on object size.
 176     ///
 177     /// The theoretical maximum object size is defined as the maximum positive `isize` value.
 178     /// This ensures that the `offset` semantics remain well-defined by allowing it to correctly
 179     /// index every address within an object along with one byte past the end, along with allowing
 180     /// `isize` to store the difference between any two pointers into an object.
 181     ///
 182     /// The upper bound on 64-bit currently needs to be lower because LLVM uses a 64-bit integer
 183     /// to represent object size in bits. It would need to be 1 << 61 to account for this, but is
 184     /// currently conservatively bounded to 1 << 47 as that is enough to cover the current usable
 185     /// address space on 64-bit ARMv8 and x86_64.
 186     pub fn obj_size_bound(&self) -> u64 {
 187         match self.pointer_size.bits() {
 188             16 => 1 << 15,
 189             32 => 1 << 31,
 190             64 => 1 << 47,
 191             bits => bug!("obj_size_bound: unknown pointer bit size {}", bits)
 192         }
 193     }
 194
 195     pub fn ptr_sized_integer(&self) -> Integer {
 196         match self.pointer_size.bits() {
 197             16 => I16,
 198             32 => I32,
 199             64 => I64,
 200             bits => bug!("ptr_sized_integer: unknown pointer bit size {}", bits)
 201         }
 202     }
 203 }
 204
 205 pub trait HasDataLayout: Copy {
 206     fn data_layout(&self) -> &TargetDataLayout;
 207 }
 208
 209 impl<'a> HasDataLayout for &'a TargetDataLayout {
 210     fn data_layout(&self) -> &TargetDataLayout {
 211         self
 212     }
 213 }
 214
 215 /// Endianness of the target, which must match cfg(target-endian).
 216 #[derive(Copy, Clone)]
 217 pub enum Endian {
 218     Little,
 219     Big
 220 }
 221
 222 /// Size of a type in bytes.
 223 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug)]
 224 pub struct Size {
 225     raw: u64
 226 }
 227
 228 impl Size {
 229     pub fn from_bits(bits: u64) -> Size {
 230         Size::from_bytes((bits + 7) / 8)
 231     }
 232
 233     pub fn from_bytes(bytes: u64) -> Size {
 234         if bytes >= (1 << 61) {
 235             bug!("Size::from_bytes: {} bytes in bits doesn't fit in u64", bytes)
 236         }
 237         Size {
 238             raw: bytes
 239         }
 240     }
 241
 242     pub fn bytes(self) -> u64 {
 243         self.raw
 244     }
 245
 246     pub fn bits(self) -> u64 {
 247         self.bytes() * 8
 248     }
 249
 250     pub fn abi_align(self, align: Align) -> Size {
 251         let mask = align.abi() - 1;
 252         Size::from_bytes((self.bytes() + mask) & !mask)
 253     }
 254
 255     pub fn checked_add<C: HasDataLayout>(self, offset: Size, cx: C) -> Option<Size> {
 256         let dl = cx.data_layout();
 257
 258         // Each Size is less than dl.obj_size_bound(), so the sum is
 259         // also less than 1 << 62 (and therefore can't overflow).
 260         let bytes = self.bytes() + offset.bytes();
 261
 262         if bytes < dl.obj_size_bound() {
 263             Some(Size::from_bytes(bytes))
 264         } else {
 265             None
 266         }
 267     }
 268
 269     pub fn checked_mul<C: HasDataLayout>(self, count: u64, cx: C) -> Option<Size> {
 270         let dl = cx.data_layout();
 271
 272         // Each Size is less than dl.obj_size_bound(), so the sum is
 273         // also less than 1 << 62 (and therefore can't overflow).
 274         match self.bytes().checked_mul(count) {
 275             Some(bytes) if bytes < dl.obj_size_bound() => {
 276                 Some(Size::from_bytes(bytes))
 277             }
 278             _ => None
 279         }
 280     }
 281 }
 282
 283 /// Alignment of a type in bytes, both ABI-mandated and preferred.
 284 /// Since alignments are always powers of 2, we can pack both in one byte,
 285 /// giving each a nibble (4 bits) for a maximum alignment of 2<sup>15</sup> = 32768.
 286 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, Debug)]
 287 pub struct Align {
 288     raw: u8
 289 }
 290
 291 impl Align {
 292     pub fn from_bits(abi: u64, pref: u64) -> Result<Align, String> {
 293         Align::from_bytes((abi + 7) / 8, (pref + 7) / 8)
 294     }
 295
 296     pub fn from_bytes(abi: u64, pref: u64) -> Result<Align, String> {
 297         let pack = |align: u64| {
 298             // Treat an alignment of 0 bytes like 1-byte alignment.
 299             if align == 0 {
 300                 return Ok(0);
 301             }
 302
 303             let mut bytes = align;
 304             let mut pow: u8 = 0;
 305             while (bytes & 1) == 0 {
 306                 pow += 1;
 307                 bytes >>= 1;
 308             }
 309             if bytes != 1 {
 310                 Err(format!("`{}` is not a power of 2", align))
 311             } else if pow > 0x0f {
 312                 Err(format!("`{}` is too large", align))
 313             } else {
 314                 Ok(pow)
 315             }
 316         };
 317
 318         Ok(Align {
 319             raw: pack(abi)? | (pack(pref)? << 4)
 320         })
 321     }
 322
 323     pub fn abi(self) -> u64 {
 324         1 << (self.raw & 0xf)
 325     }
 326
 327     pub fn pref(self) -> u64 {
 328         1 << (self.raw >> 4)
 329     }
 330
 331     pub fn min(self, other: Align) -> Align {
 332         let abi = cmp::min(self.raw & 0x0f, other.raw & 0x0f);
 333         let pref = cmp::min(self.raw & 0xf0, other.raw & 0xf0);
 334         Align {
 335             raw: abi | pref
 336         }
 337     }
 338
 339     pub fn max(self, other: Align) -> Align {
 340         let abi = cmp::max(self.raw & 0x0f, other.raw & 0x0f);
 341         let pref = cmp::max(self.raw & 0xf0, other.raw & 0xf0);
 342         Align {
 343             raw: abi | pref
 344         }
 345     }
 346 }
 347
 348 /// Integers, also used for enum discriminants.
 349 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug)]
 350 pub enum Integer {
 351     I1,
 352     I8,
 353     I16,
 354     I32,
 355     I64,
 356     I128,
 357 }
 358
 359 impl Integer {
 360     pub fn size(&self) -> Size {
 361         match *self {
 362             I1 => Size::from_bits(1),
 363             I8 => Size::from_bytes(1),
 364             I16 => Size::from_bytes(2),
 365             I32 => Size::from_bytes(4),
 366             I64  => Size::from_bytes(8),
 367             I128  => Size::from_bytes(16),
 368         }
 369     }
 370
 371     pub fn align<C: HasDataLayout>(&self, cx: C) -> Align {
 372         let dl = cx.data_layout();
 373
 374         match *self {
 375             I1 => dl.i1_align,
 376             I8 => dl.i8_align,
 377             I16 => dl.i16_align,
 378             I32 => dl.i32_align,
 379             I64 => dl.i64_align,
 380             I128 => dl.i128_align,
 381         }
 382     }
 383
 384     pub fn to_ty<'a, 'tcx>(&self, tcx: &ty::TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
 385                            signed: bool) -> Ty<'tcx> {
 386         match (*self, signed) {
 387             (I1, false) => tcx.types.u8,
 388             (I8, false) => tcx.types.u8,
 389             (I16, false) => tcx.types.u16,
 390             (I32, false) => tcx.types.u32,
 391             (I64, false) => tcx.types.u64,
 392             (I128, false) => tcx.types.u128,
 393             (I1, true) => tcx.types.i8,
 394             (I8, true) => tcx.types.i8,
 395             (I16, true) => tcx.types.i16,
 396             (I32, true) => tcx.types.i32,
 397             (I64, true) => tcx.types.i64,
 398             (I128, true) => tcx.types.i128,
 399         }
 400     }
 401
 402     /// Find the smallest Integer type which can represent the signed value.
 403     pub fn fit_signed(x: i64) -> Integer {
 404         match x {
 405             -0x0000_0000_0000_0001...0x0000_0000_0000_0000 => I1,
 406             -0x0000_0000_0000_0080...0x0000_0000_0000_007f => I8,
 407             -0x0000_0000_0000_8000...0x0000_0000_0000_7fff => I16,
 408             -0x0000_0000_8000_0000...0x0000_0000_7fff_ffff => I32,
 409             -0x8000_0000_0000_0000...0x7fff_ffff_ffff_ffff => I64,
 410             _ => I128
 411         }
 412     }
 413
 414     /// Find the smallest Integer type which can represent the unsigned value.
 415     pub fn fit_unsigned(x: u64) -> Integer {
 416         match x {
 417             0...0x0000_0000_0000_0001 => I1,
 418             0...0x0000_0000_0000_00ff => I8,
 419             0...0x0000_0000_0000_ffff => I16,
 420             0...0x0000_0000_ffff_ffff => I32,
 421             0...0xffff_ffff_ffff_ffff => I64,
 422             _ => I128,
 423         }
 424     }
 425
 426     /// Find the smallest integer with the given alignment.
 427     pub fn for_abi_align<C: HasDataLayout>(cx: C, align: Align) -> Option<Integer> {
 428         let dl = cx.data_layout();
 429
 430         let wanted = align.abi();
 431         for &candidate in &[I8, I16, I32, I64] {
 432             let ty = Int(candidate);
 433             if wanted == ty.align(dl).abi() && wanted == ty.size(dl).bytes() {
 434                 return Some(candidate);
 435             }
 436         }
 437         None
 438     }
 439
 440     /// Get the Integer type from an attr::IntType.
 441     pub fn from_attr<C: HasDataLayout>(cx: C, ity: attr::IntType) -> Integer {
 442         let dl = cx.data_layout();
 443
 444         match ity {
 445             attr::SignedInt(IntTy::I8) | attr::UnsignedInt(UintTy::U8) => I8,
 446             attr::SignedInt(IntTy::I16) | attr::UnsignedInt(UintTy::U16) => I16,
 447             attr::SignedInt(IntTy::I32) | attr::UnsignedInt(UintTy::U32) => I32,
 448             attr::SignedInt(IntTy::I64) | attr::UnsignedInt(UintTy::U64) => I64,
 449             attr::SignedInt(IntTy::I128) | attr::UnsignedInt(UintTy::U128) => I128,
 450             attr::SignedInt(IntTy::Is) | attr::UnsignedInt(UintTy::Us) => {
 451                 dl.ptr_sized_integer()
 452             }
 453         }
 454     }
 455
 456     /// Find the appropriate Integer type and signedness for the given
 457     /// signed discriminant range and #[repr] attribute.
 458     /// N.B.: u64 values above i64::MAX will be treated as signed, but
 459     /// that shouldn't affect anything, other than maybe debuginfo.
 460     fn repr_discr(tcx: TyCtxt, ty: Ty, repr: &ReprOptions, min: i64, max: i64)
 461                       -> (Integer, bool) {
 462         // Theoretically, negative values could be larger in unsigned representation
 463         // than the unsigned representation of the signed minimum. However, if there
 464         // are any negative values, the only valid unsigned representation is u64
 465         // which can fit all i64 values, so the result remains unaffected.
 466         let unsigned_fit = Integer::fit_unsigned(cmp::max(min as u64, max as u64));
 467         let signed_fit = cmp::max(Integer::fit_signed(min), Integer::fit_signed(max));
 468
 469         let mut min_from_extern = None;
 470         let min_default = I8;
 471
 472         if let Some(ity) = repr.int {
 473             let discr = Integer::from_attr(tcx, ity);
 474             let fit = if ity.is_signed() { signed_fit } else { unsigned_fit };
 475             if discr < fit {
 476                 bug!("Integer::repr_discr: `#[repr]` hint too small for \
 477                   discriminant range of enum `{}", ty)
 478             }
 479             return (discr, ity.is_signed());
 480         }
 481
 482         if repr.c {
 483             match &tcx.sess.target.target.arch[..] {
 484                 // WARNING: the ARM EABI has two variants; the one corresponding
 485                 // to `at_least == I32` appears to be used on Linux and NetBSD,
 486                 // but some systems may use the variant corresponding to no
 487                 // lower bound.  However, we don't run on those yet...?
 488                 "arm" => min_from_extern = Some(I32),
 489                 _ => min_from_extern = Some(I32),
 490             }
 491         }
 492
 493         let at_least = min_from_extern.unwrap_or(min_default);
 494
 495         // If there are no negative values, we can use the unsigned fit.
 496         if min >= 0 {
 497             (cmp::max(unsigned_fit, at_least), false)
 498         } else {
 499             (cmp::max(signed_fit, at_least), true)
 500         }
 501     }
 502 }
 503
 504 /// Fundamental unit of memory access and layout.
 505 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, Debug)]
 506 pub enum Primitive {
 507     Int(Integer),
 508     F32,
 509     F64,
 510     Pointer
 511 }
 512
 513 impl Primitive {
 514     pub fn size<C: HasDataLayout>(self, cx: C) -> Size {
 515         let dl = cx.data_layout();
 516
 517         match self {
 518             Int(I1) | Int(I8) => Size::from_bits(8),
 519             Int(I16) => Size::from_bits(16),
 520             Int(I32) | F32 => Size::from_bits(32),
 521             Int(I64) | F64 => Size::from_bits(64),
 522             Int(I128) => Size::from_bits(128),
 523             Pointer => dl.pointer_size
 524         }
 525     }
 526
 527     pub fn align<C: HasDataLayout>(self, cx: C) -> Align {
 528         let dl = cx.data_layout();
 529
 530         match self {
 531             Int(I1) => dl.i1_align,
 532             Int(I8) => dl.i8_align,
 533             Int(I16) => dl.i16_align,
 534             Int(I32) => dl.i32_align,
 535             Int(I64) => dl.i64_align,
 536             Int(I128) => dl.i128_align,
 537             F32 => dl.f32_align,
 538             F64 => dl.f64_align,
 539             Pointer => dl.pointer_align
 540         }
 541     }
 542 }
 543
 544 /// Path through fields of nested structures.
 545 // FIXME(eddyb) use small vector optimization for the common case.
 546 pub type FieldPath = Vec<u32>;
 547
 548 /// A structure, a product type in ADT terms.
 549 #[derive(PartialEq, Eq, Hash, Debug)]
 550 pub struct Struct {
 551     pub align: Align,
 552
 553     /// If true, no alignment padding is used.
 554     pub packed: bool,
 555
 556     /// If true, the size is exact, otherwise it's only a lower bound.
 557     pub sized: bool,
 558
 559     /// Offsets for the first byte of each field, ordered to match the source definition order.
 560     /// This vector does not go in increasing order.
 561     /// FIXME(eddyb) use small vector optimization for the common case.
 562     pub offsets: Vec<Size>,
 563
 564     /// Maps source order field indices to memory order indices, depending how fields were permuted.
 565     /// FIXME (camlorn) also consider small vector  optimization here.
 566     pub memory_index: Vec<u32>,
 567
 568     pub min_size: Size,
 569 }
 570
 571 // Info required to optimize struct layout.
 572 #[derive(Copy, Clone, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd, Debug)]
 573 enum StructKind {
 574     // A tuple, closure, or univariant which cannot be coerced to unsized.
 575     AlwaysSizedUnivariant,
 576     // A univariant, the last field of which may be coerced to unsized.
 577     MaybeUnsizedUnivariant,
 578     // A univariant, but part of an enum.
 579     EnumVariant,
 580 }
 581
 582 impl<'a, 'gcx, 'tcx> Struct {
 583     // FIXME(camlorn): reprs need a better representation to deal with multiple reprs on one type.
 584     fn new(dl: &TargetDataLayout, fields: &Vec<&'a Layout>,
 585                   repr: &ReprOptions, kind: StructKind,
 586                   scapegoat: Ty<'gcx>) -> Result<Struct, LayoutError<'gcx>> {
 587         let packed = repr.packed;
 588         let mut ret = Struct {
 589             align: if packed { dl.i8_align } else { dl.aggregate_align },
 590             packed: packed,
 591             sized: true,
 592             offsets: vec![],
 593             memory_index: vec![],
 594             min_size: Size::from_bytes(0),
 595         };
 596
 597         // Anything with repr(C) or repr(packed) doesn't optimize.
 598         // Neither do  1-member and 2-member structs.
 599         // In addition, code in trans assume that 2-element structs can become pairs.
 600         // It's easier to just short-circuit here.
 601         let mut can_optimize = (fields.len() > 2 || StructKind::EnumVariant == kind)
 602             && ! (repr.c || repr.packed);
 603
 604         // Disable field reordering until we can decide what to do.
 605         // The odd pattern here avoids a warning about the value never being read.
 606         if can_optimize { can_optimize = false; }
 607
 608         let (optimize, sort_ascending) = match kind {
 609             StructKind::AlwaysSizedUnivariant => (can_optimize, false),
 610             StructKind::MaybeUnsizedUnivariant => (can_optimize, false),
 611             StructKind::EnumVariant => {
 612                 assert!(fields.len() >= 1, "Enum variants must have discriminants.");
 613                 (can_optimize && fields[0].size(dl).bytes() == 1, true)
 614             }
 615         };
 616
 617         ret.offsets = vec![Size::from_bytes(0); fields.len()];
 618         let mut inverse_memory_index: Vec<u32> = (0..fields.len() as u32).collect();
 619
 620         if optimize {
 621             let start = if let StructKind::EnumVariant = kind { 1 } else { 0 };
 622             let end = if let StructKind::MaybeUnsizedUnivariant = kind {
 623                 fields.len() - 1
 624             } else {
 625                 fields.len()
 626             };
 627             if end > start {
 628                 let optimizing  = &mut inverse_memory_index[start..end];
 629                 if sort_ascending {
 630                     optimizing.sort_by_key(|&x| fields[x as usize].align(dl).abi());
 631                 } else {
 632                     optimizing.sort_by(| &a, &b | {
 633                         let a = fields[a as usize].align(dl).abi();
 634                         let b = fields[b as usize].align(dl).abi();
 635                         b.cmp(&a)
 636                     });
 637                 }
 638             }
 639         }
 640
 641         // inverse_memory_index holds field indices by increasing memory offset.
 642         // That is, if field 5 has offset 0, the first element of inverse_memory_index is 5.
 643         // We now write field offsets to the corresponding offset slot;
 644         // field 5 with offset 0 puts 0 in offsets[5].
 645         // At the bottom of this function, we use inverse_memory_index to produce memory_index.
 646
 647         if let StructKind::EnumVariant = kind {
 648             assert_eq!(inverse_memory_index[0], 0,
 649               "Enum variant discriminants must have the lowest offset.");
 650         }
 651
 652         let mut offset = Size::from_bytes(0);
 653
 654         for i in inverse_memory_index.iter() {
 655             let field = fields[*i as usize];
 656             if !ret.sized {
 657                 bug!("Struct::new: field #{} of `{}` comes after unsized field",
 658                      ret.offsets.len(), scapegoat);
 659             }
 660
 661             if field.is_unsized() {
 662                 ret.sized = false;
 663             }
 664
 665             // Invariant: offset < dl.obj_size_bound() <= 1<<61
 666             if !ret.packed {
 667                 let align = field.align(dl);
 668                 ret.align = ret.align.max(align);
 669                 offset = offset.abi_align(align);
 670             }
 671
 672             debug!("Struct::new offset: {:?} field: {:?} {:?}", offset, field, field.size(dl));
 673             ret.offsets[*i as usize] = offset;
 674
 675             offset = offset.checked_add(field.size(dl), dl)
 676                            .map_or(Err(LayoutError::SizeOverflow(scapegoat)), Ok)?;
 677         }
 678
 679
 680         debug!("Struct::new min_size: {:?}", offset);
 681         ret.min_size = offset;
 682
 683         // As stated above, inverse_memory_index holds field indices by increasing offset.
 684         // This makes it an already-sorted view of the offsets vec.
 685         // To invert it, consider:
 686         // If field 5 has offset 0, offsets[0] is 5, and memory_index[5] should be 0.
 687         // Field 5 would be the first element, so memory_index is i:
 688         // Note: if we didn't optimize, it's already right.
 689
 690         if optimize {
 691             ret.memory_index = vec![0; inverse_memory_index.len()];
 692
 693             for i in 0..inverse_memory_index.len() {
 694                 ret.memory_index[inverse_memory_index[i] as usize]  = i as u32;
 695             }
 696         } else {
 697             ret.memory_index = inverse_memory_index;
 698         }
 699
 700         Ok(ret)
 701     }
 702
 703     /// Get the size with trailing alignment padding.
 704     pub fn stride(&self) -> Size {
 705         self.min_size.abi_align(self.align)
 706     }
 707
 708     /// Determine whether a structure would be zero-sized, given its fields.
 709     fn would_be_zero_sized<I>(dl: &TargetDataLayout, fields: I)
 710                               -> Result<bool, LayoutError<'gcx>>
 711     where I: Iterator<Item=Result<&'a Layout, LayoutError<'gcx>>> {
 712         for field in fields {
 713             let field = field?;
 714             if field.is_unsized() || field.size(dl).bytes() > 0 {
 715                 return Ok(false);
 716             }
 717         }
 718         Ok(true)
 719     }
 720
 721     /// Get indices of the tys that made this struct by increasing offset.
 722     #[inline]
 723     pub fn field_index_by_increasing_offset<'b>(&'b self) -> impl iter::Iterator<Item=usize>+'b {
 724         let mut inverse_small = [0u8; 64];
 725         let mut inverse_big = vec![];
 726         let use_small = self.memory_index.len() <= inverse_small.len();
 727
 728         // We have to write this logic twice in order to keep the array small.
 729         if use_small {
 730             for i in 0..self.memory_index.len() {
 731                 inverse_small[self.memory_index[i] as usize] = i as u8;
 732             }
 733         } else {
 734             inverse_big = vec![0; self.memory_index.len()];
 735             for i in 0..self.memory_index.len() {
 736                 inverse_big[self.memory_index[i] as usize] = i as u32;
 737             }
 738         }
 739
 740         (0..self.memory_index.len()).map(move |i| {
 741             if use_small { inverse_small[i] as usize }
 742             else { inverse_big[i] as usize }
 743         })
 744     }
 745
 746     /// Find the path leading to a non-zero leaf field, starting from
 747     /// the given type and recursing through aggregates.
 748     /// The tuple is `(path, source_path)`,
 749     /// where `path` is in memory order and `source_path` in source order.
 750     // FIXME(eddyb) track value ranges and traverse already optimized enums.
 751     fn non_zero_field_in_type(infcx: &InferCtxt<'a, 'gcx, 'tcx>,
 752                                ty: Ty<'gcx>)
 753                                -> Result<Option<(FieldPath, FieldPath)>, LayoutError<'gcx>> {
 754         let tcx = infcx.tcx.global_tcx();
 755         match (ty.layout(infcx)?, &ty.sty) {
 756             (&Scalar { non_zero: true, .. }, _) |
 757             (&CEnum { non_zero: true, .. }, _) => Ok(Some((vec![], vec![]))),
 758             (&FatPointer { non_zero: true, .. }, _) => {
 759                 Ok(Some((vec![FAT_PTR_ADDR as u32], vec![FAT_PTR_ADDR as u32])))
 760             }
 761
 762             // Is this the NonZero lang item wrapping a pointer or integer type?
 763             (&Univariant { non_zero: true, .. }, &ty::TyAdt(def, substs)) => {
 764                 let fields = &def.struct_variant().fields;
 765                 assert_eq!(fields.len(), 1);
 766                 match *fields[0].ty(tcx, substs).layout(infcx)? {
 767                     // FIXME(eddyb) also allow floating-point types here.
 768                     Scalar { value: Int(_), non_zero: false } |
 769                     Scalar { value: Pointer, non_zero: false } => {
 770                         Ok(Some((vec![0], vec![0])))
 771                     }
 772                     FatPointer { non_zero: false, .. } => {
 773                         let tmp = vec![FAT_PTR_ADDR as u32, 0];
 774                         Ok(Some((tmp.clone(), tmp)))
 775                     }
 776                     _ => Ok(None)
 777                 }
 778             }
 779
 780             // Perhaps one of the fields of this struct is non-zero
 781             // let's recurse and find out
 782             (&Univariant { ref variant, .. }, &ty::TyAdt(def, substs)) if def.is_struct() => {
 783                 Struct::non_zero_field_paths(infcx, def.struct_variant().fields
 784                                                       .iter().map(|field| {
 785                     field.ty(tcx, substs)
 786                 }),
 787                 Some(&variant.memory_index[..]))
 788             }
 789
 790             // Perhaps one of the upvars of this closure is non-zero
 791             (&Univariant { ref variant, .. }, &ty::TyClosure(def, substs)) => {
 792                 let upvar_tys = substs.upvar_tys(def, tcx);
 793                 Struct::non_zero_field_paths(infcx, upvar_tys,
 794                     Some(&variant.memory_index[..]))
 795             }
 796             // Can we use one of the fields in this tuple?
 797             (&Univariant { ref variant, .. }, &ty::TyTuple(tys, _)) => {
 798                 Struct::non_zero_field_paths(infcx, tys.iter().cloned(),
 799                     Some(&variant.memory_index[..]))
 800             }
 801
 802             // Is this a fixed-size array of something non-zero
 803             // with at least one element?
 804             (_, &ty::TyArray(ety, d)) if d > 0 => {
 805                 Struct::non_zero_field_paths(infcx, Some(ety).into_iter(), None)
 806             }
 807
 808             (_, &ty::TyProjection(_)) | (_, &ty::TyAnon(..)) => {
 809                 let normalized = normalize_associated_type(infcx, ty);
 810                 if ty == normalized {
 811                     return Ok(None);
 812                 }
 813                 return Struct::non_zero_field_in_type(infcx, normalized);
 814             }
 815
 816             // Anything else is not a non-zero type.
 817             _ => Ok(None)
 818         }
 819     }
 820
 821     /// Find the path leading to a non-zero leaf field, starting from
 822     /// the given set of fields and recursing through aggregates.
 823     /// Returns Some((path, source_path)) on success.
 824     /// `path` is translated to memory order. `source_path` is not.
 825     fn non_zero_field_paths<I>(infcx: &InferCtxt<'a, 'gcx, 'tcx>,
 826                                   fields: I,
 827                                   permutation: Option<&[u32]>)
 828                                   -> Result<Option<(FieldPath, FieldPath)>, LayoutError<'gcx>>
 829     where I: Iterator<Item=Ty<'gcx>> {
 830         for (i, ty) in fields.enumerate() {
 831             if let Some((mut path, mut source_path)) = Struct::non_zero_field_in_type(infcx, ty)? {
 832                 source_path.push(i as u32);
 833                 let index = if let Some(p) = permutation {
 834                     p[i] as usize
 835                 } else {
 836                     i
 837                 };
 838                 path.push(index as u32);
 839                 return Ok(Some((path, source_path)));
 840             }
 841         }
 842         Ok(None)
 843     }
 844 }
 845
 846 /// An untagged union.
 847 #[derive(PartialEq, Eq, Hash, Debug)]
 848 pub struct Union {
 849     pub align: Align,
 850
 851     pub min_size: Size,
 852
 853     /// If true, no alignment padding is used.
 854     pub packed: bool,
 855 }
 856
 857 impl<'a, 'gcx, 'tcx> Union {
 858     fn new(dl: &TargetDataLayout, packed: bool) -> Union {
 859         Union {
 860             align: if packed { dl.i8_align } else { dl.aggregate_align },
 861             min_size: Size::from_bytes(0),
 862             packed: packed,
 863         }
 864     }
 865
 866     /// Extend the Struct with more fields.
 867     fn extend<I>(&mut self, dl: &TargetDataLayout,
 868                  fields: I,
 869                  scapegoat: Ty<'gcx>)
 870                  -> Result<(), LayoutError<'gcx>>
 871     where I: Iterator<Item=Result<&'a Layout, LayoutError<'gcx>>> {
 872         for (index, field) in fields.enumerate() {
 873             let field = field?;
 874             if field.is_unsized() {
 875                 bug!("Union::extend: field #{} of `{}` is unsized",
 876                      index, scapegoat);
 877             }
 878
 879             debug!("Union::extend field: {:?} {:?}", field, field.size(dl));
 880
 881             if !self.packed {
 882                 self.align = self.align.max(field.align(dl));
 883             }
 884             self.min_size = cmp::max(self.min_size, field.size(dl));
 885         }
 886
 887         debug!("Union::extend min-size: {:?}", self.min_size);
 888
 889         Ok(())
 890     }
 891
 892     /// Get the size with trailing alignment padding.
 893     pub fn stride(&self) -> Size {
 894         self.min_size.abi_align(self.align)
 895     }
 896 }
 897
 898 /// The first half of a fat pointer.
 899 /// - For a trait object, this is the address of the box.
 900 /// - For a slice, this is the base address.
 901 pub const FAT_PTR_ADDR: usize = 0;
 902
 903 /// The second half of a fat pointer.
 904 /// - For a trait object, this is the address of the vtable.
 905 /// - For a slice, this is the length.
 906 pub const FAT_PTR_EXTRA: usize = 1;
 907
 908 /// Type layout, from which size and alignment can be cheaply computed.
 909 /// For ADTs, it also includes field placement and enum optimizations.
 910 /// NOTE: Because Layout is interned, redundant information should be
 911 /// kept to a minimum, e.g. it includes no sub-component Ty or Layout.
 912 #[derive(Debug, PartialEq, Eq, Hash)]
 913 pub enum Layout {
 914     /// TyBool, TyChar, TyInt, TyUint, TyFloat, TyRawPtr, TyRef or TyFnPtr.
 915     Scalar {
 916         value: Primitive,
 917         // If true, the value cannot represent a bit pattern of all zeroes.
 918         non_zero: bool
 919     },
 920
 921     /// SIMD vectors, from structs marked with #[repr(simd)].
 922     Vector {
 923         element: Primitive,
 924         count: u64
 925     },
 926
 927     /// TyArray, TySlice or TyStr.
 928     Array {
 929         /// If true, the size is exact, otherwise it's only a lower bound.
 930         sized: bool,
 931         align: Align,
 932         element_size: Size,
 933         count: u64
 934     },
 935
 936     /// TyRawPtr or TyRef with a !Sized pointee.
 937     FatPointer {
 938         metadata: Primitive,
 939         // If true, the pointer cannot be null.
 940         non_zero: bool
 941     },
 942
 943     // Remaining variants are all ADTs such as structs, enums or tuples.
 944
 945     /// C-like enums; basically an integer.
 946     CEnum {
 947         discr: Integer,
 948         signed: bool,
 949         non_zero: bool,
 950         // Inclusive discriminant range.
 951         // If min > max, it represents min...u64::MAX followed by 0...max.
 952         // FIXME(eddyb) always use the shortest range, e.g. by finding
 953         // the largest space between two consecutive discriminants and
 954         // taking everything else as the (shortest) discriminant range.
 955         min: u64,
 956         max: u64
 957     },
 958
 959     /// Single-case enums, and structs/tuples.
 960     Univariant {
 961         variant: Struct,
 962         // If true, the structure is NonZero.
 963         // FIXME(eddyb) use a newtype Layout kind for this.
 964         non_zero: bool
 965     },
 966
 967     /// Untagged unions.
 968     UntaggedUnion {
 969         variants: Union,
 970     },
 971
 972     /// General-case enums: for each case there is a struct, and they
 973     /// all start with a field for the discriminant.
 974     General {
 975         discr: Integer,
 976         variants: Vec<Struct>,
 977         size: Size,
 978         align: Align
 979     },
 980
 981     /// Two cases distinguished by a nullable pointer: the case with discriminant
 982     /// `nndiscr` must have single field which is known to be nonnull due to its type.
 983     /// The other case is known to be zero sized. Hence we represent the enum
 984     /// as simply a nullable pointer: if not null it indicates the `nndiscr` variant,
 985     /// otherwise it indicates the other case.
 986     ///
 987     /// For example, `std::option::Option` instantiated at a safe pointer type
 988     /// is represented such that `None` is a null pointer and `Some` is the
 989     /// identity function.
 990     RawNullablePointer {
 991         nndiscr: u64,
 992         value: Primitive
 993     },
 994
 995     /// Two cases distinguished by a nullable pointer: the case with discriminant
 996     /// `nndiscr` is represented by the struct `nonnull`, where the `discrfield`th
 997     /// field is known to be nonnull due to its type; if that field is null, then
 998     /// it represents the other case, which is known to be zero sized.
 999     StructWrappedNullablePointer {
1000         nndiscr: u64,
1001         nonnull: Struct,
1002         // N.B. There is a 0 at the start, for LLVM GEP through a pointer.
1003         discrfield: FieldPath,
1004         // Like discrfield, but in source order. For debuginfo.
1005         discrfield_source: FieldPath
1006     }
1007 }
1008
1009 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
1010 pub enum LayoutError<'tcx> {
1011     Unknown(Ty<'tcx>),
1012     SizeOverflow(Ty<'tcx>)
1013 }
1014
1015 impl<'tcx> fmt::Display for LayoutError<'tcx> {
1016     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
1017         match *self {
1018             LayoutError::Unknown(ty) => {
1019                 write!(f, "the type `{:?}` has an unknown layout", ty)
1020             }
1021             LayoutError::SizeOverflow(ty) => {
1022                 write!(f, "the type `{:?}` is too big for the current architecture", ty)
1023             }
1024         }
1025     }
1026 }
1027
1028 /// Helper function for normalizing associated types in an inference context.
1029 fn normalize_associated_type<'a, 'gcx, 'tcx>(infcx: &InferCtxt<'a, 'gcx, 'tcx>,
1030                                              ty: Ty<'gcx>)
1031                                              -> Ty<'gcx> {
1032     if !ty.has_projection_types() {
1033         return ty;
1034     }
1035
1036     let mut selcx = traits::SelectionContext::new(infcx);
1037     let cause = traits::ObligationCause::dummy();
1038     let traits::Normalized { value: result, obligations } =
1039         traits::normalize(&mut selcx, cause, &ty);
1040
1041     let mut fulfill_cx = traits::FulfillmentContext::new();
1042
1043     for obligation in obligations {
1044         fulfill_cx.register_predicate_obligation(infcx, obligation);
1045     }
1046
1047     infcx.drain_fulfillment_cx_or_panic(DUMMY_SP, &mut fulfill_cx, &result)
1048 }
1049
1050 impl<'a, 'gcx, 'tcx> Layout {
1051     pub fn compute_uncached(ty: Ty<'gcx>,
1052                             infcx: &InferCtxt<'a, 'gcx, 'tcx>)
1053                             -> Result<&'gcx Layout, LayoutError<'gcx>> {
1054         let tcx = infcx.tcx.global_tcx();
1055         let success = |layout| Ok(tcx.intern_layout(layout));
1056         let dl = &tcx.data_layout;
1057         assert!(!ty.has_infer_types());
1058
1059         let ptr_layout = |pointee: Ty<'gcx>| {
1060             let non_zero = !ty.is_unsafe_ptr();
1061             let pointee = normalize_associated_type(infcx, pointee);
1062             if pointee.is_sized(tcx, &infcx.parameter_environment, DUMMY_SP) {
1063                 Ok(Scalar { value: Pointer, non_zero: non_zero })
1064             } else {
1065                 let unsized_part = tcx.struct_tail(pointee);
1066                 let meta = match unsized_part.sty {
1067                     ty::TySlice(_) | ty::TyStr => {
1068                         Int(dl.ptr_sized_integer())
1069                     }
1070                     ty::TyDynamic(..) => Pointer,
1071                     _ => return Err(LayoutError::Unknown(unsized_part))
1072                 };
1073                 Ok(FatPointer { metadata: meta, non_zero: non_zero })
1074             }
1075         };
1076
1077         let layout = match ty.sty {
1078             // Basic scalars.
1079             ty::TyBool => Scalar { value: Int(I1), non_zero: false },
1080             ty::TyChar => Scalar { value: Int(I32), non_zero: false },
1081             ty::TyInt(ity) => {
1082                 Scalar {
1083                     value: Int(Integer::from_attr(dl, attr::SignedInt(ity))),
1084                     non_zero: false
1085                 }
1086             }
1087             ty::TyUint(ity) => {
1088                 Scalar {
1089                     value: Int(Integer::from_attr(dl, attr::UnsignedInt(ity))),
1090                     non_zero: false
1091                 }
1092             }
1093             ty::TyFloat(FloatTy::F32) => Scalar { value: F32, non_zero: false },
1094             ty::TyFloat(FloatTy::F64) => Scalar { value: F64, non_zero: false },
1095             ty::TyFnPtr(_) => Scalar { value: Pointer, non_zero: true },
1096
1097             // The never type.
1098             ty::TyNever => Univariant {
1099                 variant: Struct::new(dl, &vec![], &ReprOptions::default(),
1100                   StructKind::AlwaysSizedUnivariant, ty)?,
1101                 non_zero: false
1102             },
1103
1104             // Potentially-fat pointers.
1105             ty::TyRef(_, ty::TypeAndMut { ty: pointee, .. }) |
1106             ty::TyRawPtr(ty::TypeAndMut { ty: pointee, .. }) => {
1107                 ptr_layout(pointee)?
1108             }
1109             ty::TyAdt(def, _) if def.is_box() => {
1110                 ptr_layout(ty.boxed_ty())?
1111             }
1112
1113             // Arrays and slices.
1114             ty::TyArray(element, count) => {
1115                 let element = element.layout(infcx)?;
1116                 let element_size = element.size(dl);
1117                 // FIXME(eddyb) Don't use host `usize` for array lengths.
1118                 let usize_count: usize = count;
1119                 let count = usize_count as u64;
1120                 if element_size.checked_mul(count, dl).is_none() {
1121                     return Err(LayoutError::SizeOverflow(ty));
1122                 }
1123                 Array {
1124                     sized: true,
1125                     align: element.align(dl),
1126                     element_size: element_size,
1127                     count: count
1128                 }
1129             }
1130             ty::TySlice(element) => {
1131                 let element = element.layout(infcx)?;
1132                 Array {
1133                     sized: false,
1134                     align: element.align(dl),
1135                     element_size: element.size(dl),
1136                     count: 0
1137                 }
1138             }
1139             ty::TyStr => {
1140                 Array {
1141                     sized: false,
1142                     align: dl.i8_align,
1143                     element_size: Size::from_bytes(1),
1144                     count: 0
1145                 }
1146             }
1147
1148             // Odd unit types.
1149             ty::TyFnDef(..) => {
1150                 Univariant {
1151                     variant: Struct::new(dl, &vec![],
1152                       &ReprOptions::default(), StructKind::AlwaysSizedUnivariant, ty)?,
1153                     non_zero: false
1154                 }
1155             }
1156             ty::TyDynamic(..) => {
1157                 let mut unit = Struct::new(dl, &vec![], &ReprOptions::default(),
1158                   StructKind::AlwaysSizedUnivariant, ty)?;
1159                 unit.sized = false;
1160                 Univariant { variant: unit, non_zero: false }
1161             }
1162
1163             // Tuples and closures.
1164             ty::TyClosure(def_id, ref substs) => {
1165                 let tys = substs.upvar_tys(def_id, tcx);
1166                 let st = Struct::new(dl,
1167                     &tys.map(|ty| ty.layout(infcx))
1168                       .collect::<Result<Vec<_>, _>>()?,
1169                     &ReprOptions::default(),
1170                     StructKind::AlwaysSizedUnivariant, ty)?;
1171                 Univariant { variant: st, non_zero: false }
1172             }
1173
1174             ty::TyTuple(tys, _) => {
1175                 // FIXME(camlorn): if we ever allow unsized tuples, this needs to be checked.
1176                 // See the univariant case below to learn how.
1177                 let st = Struct::new(dl,
1178                     &tys.iter().map(|ty| ty.layout(infcx))
1179                       .collect::<Result<Vec<_>, _>>()?,
1180                     &ReprOptions::default(), StructKind::AlwaysSizedUnivariant, ty)?;
1181                 Univariant { variant: st, non_zero: false }
1182             }
1183
1184             // SIMD vector types.
1185             ty::TyAdt(def, ..) if def.repr.simd => {
1186                 let element = ty.simd_type(tcx);
1187                 match *element.layout(infcx)? {
1188                     Scalar { value, .. } => {
1189                         return success(Vector {
1190                             element: value,
1191                             count: ty.simd_size(tcx) as u64
1192                         });
1193                     }
1194                     _ => {
1195                         tcx.sess.fatal(&format!("monomorphising SIMD type `{}` with \
1196                                                 a non-machine element type `{}`",
1197                                                 ty, element));
1198                     }
1199                 }
1200             }
1201
1202             // ADTs.
1203             ty::TyAdt(def, substs) => {
1204                 if def.variants.is_empty() {
1205                     // Uninhabitable; represent as unit
1206                     // (Typechecking will reject discriminant-sizing attrs.)
1207
1208                     return success(Univariant {
1209                         variant: Struct::new(dl, &vec![],
1210                           &def.repr, StructKind::AlwaysSizedUnivariant, ty)?,
1211                         non_zero: false
1212                     });
1213                 }
1214
1215                 if def.is_enum() && def.variants.iter().all(|v| v.fields.is_empty()) {
1216                     // All bodies empty -> intlike
1217                     let (mut min, mut max, mut non_zero) = (i64::max_value(),
1218                                                             i64::min_value(),
1219                                                             true);
1220                     for discr in def.discriminants(tcx) {
1221                         let x = discr.to_u128_unchecked() as i64;
1222                         if x == 0 { non_zero = false; }
1223                         if x < min { min = x; }
1224                         if x > max { max = x; }
1225                     }
1226
1227                     // FIXME: should handle i128? signed-value based impl is weird and hard to
1228                     // grok.
1229                     let (discr, signed) = Integer::repr_discr(tcx, ty, &def.repr, min, max);
1230                     return success(CEnum {
1231                         discr: discr,
1232                         signed: signed,
1233                         non_zero: non_zero,
1234                         // FIXME: should be u128?
1235                         min: min as u64,
1236                         max: max as u64
1237                     });
1238                 }
1239
1240                 if !def.is_enum() || (def.variants.len() == 1 &&
1241                                       !def.repr.inhibit_enum_layout_opt()) {
1242                     // Struct, or union, or univariant enum equivalent to a struct.
1243                     // (Typechecking will reject discriminant-sizing attrs.)
1244
1245                     let kind = if def.is_enum() || def.variants[0].fields.len() == 0{
1246                         StructKind::AlwaysSizedUnivariant
1247                     } else {
1248                         use middle::region::ROOT_CODE_EXTENT;
1249                         let param_env = tcx.construct_parameter_environment(DUMMY_SP,
1250                           def.did, ROOT_CODE_EXTENT);
1251                         let fields = &def.variants[0].fields;
1252                         let last_field = &fields[fields.len()-1];
1253                         let always_sized = last_field.ty(tcx, param_env.free_substs)
1254                           .is_sized(tcx, &param_env, DUMMY_SP);
1255                         if !always_sized { StructKind::MaybeUnsizedUnivariant }
1256                         else { StructKind::AlwaysSizedUnivariant }
1257                     };
1258
1259                     let fields = def.variants[0].fields.iter().map(|field| {
1260                         field.ty(tcx, substs).layout(infcx)
1261                     }).collect::<Result<Vec<_>, _>>()?;
1262                     let layout = if def.is_union() {
1263                         let mut un = Union::new(dl, def.repr.packed);
1264                         un.extend(dl, fields.iter().map(|&f| Ok(f)), ty)?;
1265                         UntaggedUnion { variants: un }
1266                     } else {
1267                         let st = Struct::new(dl, &fields, &def.repr,
1268                           kind, ty)?;
1269                         let non_zero = Some(def.did) == tcx.lang_items.non_zero();
1270                         Univariant { variant: st, non_zero: non_zero }
1271                     };
1272                     return success(layout);
1273                 }
1274
1275                 // Since there's at least one
1276                 // non-empty body, explicit discriminants should have
1277                 // been rejected by a checker before this point.
1278                 for (i, v) in def.variants.iter().enumerate() {
1279                     if v.discr != ty::VariantDiscr::Relative(i) {
1280                         bug!("non-C-like enum {} with specified discriminants",
1281                             tcx.item_path_str(def.did));
1282                     }
1283                 }
1284
1285                 // Cache the substituted and normalized variant field types.
1286                 let variants = def.variants.iter().map(|v| {
1287                     v.fields.iter().map(|field| field.ty(tcx, substs)).collect::<Vec<_>>()
1288                 }).collect::<Vec<_>>();
1289
1290                 if variants.len() == 2 && !def.repr.inhibit_enum_layout_opt() {
1291                     // Nullable pointer optimization
1292                     for discr in 0..2 {
1293                         let other_fields = variants[1 - discr].iter().map(|ty| {
1294                             ty.layout(infcx)
1295                         });
1296                         if !Struct::would_be_zero_sized(dl, other_fields)? {
1297                             continue;
1298                         }
1299                         let paths = Struct::non_zero_field_paths(infcx,
1300                             variants[discr].iter().cloned(),
1301                             None)?;
1302                         let (mut path, mut path_source) = if let Some(p) = paths { p }
1303                           else { continue };
1304
1305                         // FIXME(eddyb) should take advantage of a newtype.
1306                         if path == &[0] && variants[discr].len() == 1 {
1307                             let value = match *variants[discr][0].layout(infcx)? {
1308                                 Scalar { value, .. } => value,
1309                                 CEnum { discr, .. } => Int(discr),
1310                                 _ => bug!("Layout::compute: `{}`'s non-zero \
1311                                            `{}` field not scalar?!",
1312                                            ty, variants[discr][0])
1313                             };
1314                             return success(RawNullablePointer {
1315                                 nndiscr: discr as u64,
1316                                 value: value,
1317                             });
1318                         }
1319
1320                         let st = Struct::new(dl,
1321                             &variants[discr].iter().map(|ty| ty.layout(infcx))
1322                               .collect::<Result<Vec<_>, _>>()?,
1323                             &def.repr, StructKind::AlwaysSizedUnivariant, ty)?;
1324
1325                         // We have to fix the last element of path here.
1326                         let mut i = *path.last().unwrap();
1327                         i = st.memory_index[i as usize];
1328                         *path.last_mut().unwrap() = i;
1329                         path.push(0); // For GEP through a pointer.
1330                         path.reverse();
1331                         path_source.push(0);
1332                         path_source.reverse();
1333
1334                         return success(StructWrappedNullablePointer {
1335                             nndiscr: discr as u64,
1336                             nonnull: st,
1337                             discrfield: path,
1338                             discrfield_source: path_source
1339                         });
1340                     }
1341                 }
1342
1343                 // The general case.
1344                 let discr_max = (variants.len() - 1) as i64;
1345                 assert!(discr_max >= 0);
1346                 let (min_ity, _) = Integer::repr_discr(tcx, ty, &def.repr, 0, discr_max);
1347                 let mut align = dl.aggregate_align;
1348                 let mut size = Size::from_bytes(0);
1349
1350                 // We're interested in the smallest alignment, so start large.
1351                 let mut start_align = Align::from_bytes(256, 256).unwrap();
1352
1353                 // Create the set of structs that represent each variant
1354                 // Use the minimum integer type we figured out above
1355                 let discr = Scalar { value: Int(min_ity), non_zero: false };
1356                 let mut variants = variants.into_iter().map(|fields| {
1357                     let mut fields = fields.into_iter().map(|field| {
1358                         field.layout(infcx)
1359                     }).collect::<Result<Vec<_>, _>>()?;
1360                     fields.insert(0, &discr);
1361                     let st = Struct::new(dl,
1362                         &fields,
1363                         &def.repr, StructKind::EnumVariant, ty)?;
1364                     // Find the first field we can't move later
1365                     // to make room for a larger discriminant.
1366                     // It is important to skip the first field.
1367                     for i in st.field_index_by_increasing_offset().skip(1) {
1368                         let field = fields[i];
1369                         let field_align = field.align(dl);
1370                         if field.size(dl).bytes() != 0 || field_align.abi() != 1 {
1371                             start_align = start_align.min(field_align);
1372                             break;
1373                         }
1374                     }
1375                     size = cmp::max(size, st.min_size);
1376                     align = align.max(st.align);
1377                     Ok(st)
1378                 }).collect::<Result<Vec<_>, _>>()?;
1379
1380                 // Align the maximum variant size to the largest alignment.
1381                 size = size.abi_align(align);
1382
1383                 if size.bytes() >= dl.obj_size_bound() {
1384                     return Err(LayoutError::SizeOverflow(ty));
1385                 }
1386
1387                 let typeck_ity = Integer::from_attr(dl, def.repr.discr_type());
1388                 if typeck_ity < min_ity {
1389                     // It is a bug if Layout decided on a greater discriminant size than typeck for
1390                     // some reason at this point (based on values discriminant can take on). Mostly
1391                     // because this discriminant will be loaded, and then stored into variable of
1392                     // type calculated by typeck. Consider such case (a bug): typeck decided on
1393                     // byte-sized discriminant, but layout thinks we need a 16-bit to store all
1394                     // discriminant values. That would be a bug, because then, in trans, in order
1395                     // to store this 16-bit discriminant into 8-bit sized temporary some of the
1396                     // space necessary to represent would have to be discarded (or layout is wrong
1397                     // on thinking it needs 16 bits)
1398                     bug!("layout decided on a larger discriminant type ({:?}) than typeck ({:?})",
1399                          min_ity, typeck_ity);
1400                     // However, it is fine to make discr type however large (as an optimisation)
1401                     // after this point – we’ll just truncate the value we load in trans.
1402                 }
1403
1404                 // Check to see if we should use a different type for the
1405                 // discriminant. We can safely use a type with the same size
1406                 // as the alignment of the first field of each variant.
1407                 // We increase the size of the discriminant to avoid LLVM copying
1408                 // padding when it doesn't need to. This normally causes unaligned
1409                 // load/stores and excessive memcpy/memset operations. By using a
1410                 // bigger integer size, LLVM can be sure about it's contents and
1411                 // won't be so conservative.
1412
1413                 // Use the initial field alignment
1414                 let mut ity = Integer::for_abi_align(dl, start_align).unwrap_or(min_ity);
1415
1416                 // If the alignment is not larger than the chosen discriminant size,
1417                 // don't use the alignment as the final size.
1418                 if ity <= min_ity {
1419                     ity = min_ity;
1420                 } else {
1421                     // Patch up the variants' first few fields.
1422                     let old_ity_size = Int(min_ity).size(dl);
1423                     let new_ity_size = Int(ity).size(dl);
1424                     for variant in &mut variants {
1425                         for i in variant.offsets.iter_mut() {
1426                             // The first field is the discrimminant, at offset 0.
1427                             // These aren't in order, and we need to skip it.
1428                             if *i <= old_ity_size && *i > Size::from_bytes(0) {
1429                                 *i = new_ity_size;
1430                             }
1431                         }
1432                         // We might be making the struct larger.
1433                         if variant.min_size <= old_ity_size {
1434                             variant.min_size = new_ity_size;
1435                         }
1436                     }
1437                 }
1438
1439                 General {
1440                     discr: ity,
1441                     variants: variants,
1442                     size: size,
1443                     align: align
1444                 }
1445             }
1446
1447             // Types with no meaningful known layout.
1448             ty::TyProjection(_) | ty::TyAnon(..) => {
1449                 let normalized = normalize_associated_type(infcx, ty);
1450                 if ty == normalized {
1451                     return Err(LayoutError::Unknown(ty));
1452                 }
1453                 return normalized.layout(infcx);
1454             }
1455             ty::TyParam(_) => {
1456                 return Err(LayoutError::Unknown(ty));
1457             }
1458             ty::TyInfer(_) | ty::TyError => {
1459                 bug!("Layout::compute: unexpected type `{}`", ty)
1460             }
1461         };
1462
1463         success(layout)
1464     }
1465
1466     /// Returns true if the layout corresponds to an unsized type.
1467     pub fn is_unsized(&self) -> bool {
1468         match *self {
1469             Scalar {..} | Vector {..} | FatPointer {..} |
1470             CEnum {..} | UntaggedUnion {..} | General {..} |
1471             RawNullablePointer {..} |
1472             StructWrappedNullablePointer {..} => false,
1473
1474             Array { sized, .. } |
1475             Univariant { variant: Struct { sized, .. }, .. } => !sized
1476         }
1477     }
1478
1479     pub fn size<C: HasDataLayout>(&self, cx: C) -> Size {
1480         let dl = cx.data_layout();
1481
1482         match *self {
1483             Scalar { value, .. } | RawNullablePointer { value, .. } => {
1484                 value.size(dl)
1485             }
1486
1487             Vector { element, count } => {
1488                 let element_size = element.size(dl);
1489                 let vec_size = match element_size.checked_mul(count, dl) {
1490                     Some(size) => size,
1491                     None => bug!("Layout::size({:?}): {} * {} overflowed",
1492                                  self, element_size.bytes(), count)
1493                 };
1494                 vec_size.abi_align(self.align(dl))
1495             }
1496
1497             Array { element_size, count, .. } => {
1498                 match element_size.checked_mul(count, dl) {
1499                     Some(size) => size,
1500                     None => bug!("Layout::size({:?}): {} * {} overflowed",
1501                                  self, element_size.bytes(), count)
1502                 }
1503             }
1504
1505             FatPointer { metadata, .. } => {
1506                 // Effectively a (ptr, meta) tuple.
1507                 Pointer.size(dl).abi_align(metadata.align(dl))
1508                        .checked_add(metadata.size(dl), dl).unwrap()
1509                        .abi_align(self.align(dl))
1510             }
1511
1512             CEnum { discr, .. } => Int(discr).size(dl),
1513             General { size, .. } => size,
1514             UntaggedUnion { ref variants } => variants.stride(),
1515
1516             Univariant { ref variant, .. } |
1517             StructWrappedNullablePointer { nonnull: ref variant, .. } => {
1518                 variant.stride()
1519             }
1520         }
1521     }
1522
1523     pub fn align<C: HasDataLayout>(&self, cx: C) -> Align {
1524         let dl = cx.data_layout();
1525
1526         match *self {
1527             Scalar { value, .. } | RawNullablePointer { value, .. } => {
1528                 value.align(dl)
1529             }
1530
1531             Vector { element, count } => {
1532                 let elem_size = element.size(dl);
1533                 let vec_size = match elem_size.checked_mul(count, dl) {
1534                     Some(size) => size,
1535                     None => bug!("Layout::align({:?}): {} * {} overflowed",
1536                                  self, elem_size.bytes(), count)
1537                 };
1538                 for &(size, align) in &dl.vector_align {
1539                     if size == vec_size {
1540                         return align;
1541                     }
1542                 }
1543                 // Default to natural alignment, which is what LLVM does.
1544                 // That is, use the size, rounded up to a power of 2.
1545                 let align = vec_size.bytes().next_power_of_two();
1546                 Align::from_bytes(align, align).unwrap()
1547             }
1548
1549             FatPointer { metadata, .. } => {
1550                 // Effectively a (ptr, meta) tuple.
1551                 Pointer.align(dl).max(metadata.align(dl))
1552             }
1553
1554             CEnum { discr, .. } => Int(discr).align(dl),
1555             Array { align, .. } | General { align, .. } => align,
1556             UntaggedUnion { ref variants } => variants.align,
1557
1558             Univariant { ref variant, .. } |
1559             StructWrappedNullablePointer { nonnull: ref variant, .. } => {
1560                 variant.align
1561             }
1562         }
1563     }
1564
1565     pub fn field_offset<C: HasDataLayout>(&self,
1566                                           cx: C,
1567                                           i: usize,
1568                                           variant_index: Option<usize>)
1569                                           -> Size {
1570         let dl = cx.data_layout();
1571
1572         match *self {
1573             Scalar { .. } |
1574             CEnum { .. } |
1575             UntaggedUnion { .. } |
1576             RawNullablePointer { .. } => {
1577                 Size::from_bytes(0)
1578             }
1579
1580             Vector { element, count } => {
1581                 let element_size = element.size(dl);
1582                 let i = i as u64;
1583                 assert!(i < count);
1584                 Size::from_bytes(element_size.bytes() * count)
1585             }
1586
1587             Array { element_size, count, .. } => {
1588                 let i = i as u64;
1589                 assert!(i < count);
1590                 Size::from_bytes(element_size.bytes() * count)
1591             }
1592
1593             FatPointer { metadata, .. } => {
1594                 // Effectively a (ptr, meta) tuple.
1595                 assert!(i < 2);
1596                 if i == 0 {
1597                     Size::from_bytes(0)
1598                 } else {
1599                     Pointer.size(dl).abi_align(metadata.align(dl))
1600                 }
1601             }
1602
1603             Univariant { ref variant, .. } => variant.offsets[i],
1604
1605             General { ref variants, .. } => {
1606                 let v = variant_index.expect("variant index required");
1607                 variants[v].offsets[i + 1]
1608             }
1609
1610             StructWrappedNullablePointer { nndiscr, ref nonnull, .. } => {
1611                 if Some(nndiscr as usize) == variant_index {
1612                     nonnull.offsets[i]
1613                 } else {
1614                     Size::from_bytes(0)
1615                 }
1616             }
1617         }
1618     }
1619 }
1620
1621 /// Type size "skeleton", i.e. the only information determining a type's size.
1622 /// While this is conservative, (aside from constant sizes, only pointers,
1623 /// newtypes thereof and null pointer optimized enums are allowed), it is
1624 /// enough to statically check common usecases of transmute.
1625 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
1626 pub enum SizeSkeleton<'tcx> {
1627     /// Any statically computable Layout.
1628     Known(Size),
1629
1630     /// A potentially-fat pointer.
1631     Pointer {
1632         // If true, this pointer is never null.
1633         non_zero: bool,
1634         // The type which determines the unsized metadata, if any,
1635         // of this pointer. Either a type parameter or a projection
1636         // depending on one, with regions erased.
1637         tail: Ty<'tcx>
1638     }
1639 }
1640
1641 impl<'a, 'gcx, 'tcx> SizeSkeleton<'gcx> {
1642     pub fn compute(ty: Ty<'gcx>, infcx: &InferCtxt<'a, 'gcx, 'tcx>)
1643                    -> Result<SizeSkeleton<'gcx>, LayoutError<'gcx>> {
1644         let tcx = infcx.tcx.global_tcx();
1645         assert!(!ty.has_infer_types());
1646
1647         // First try computing a static layout.
1648         let err = match ty.layout(infcx) {
1649             Ok(layout) => {
1650                 return Ok(SizeSkeleton::Known(layout.size(tcx)));
1651             }
1652             Err(err) => err
1653         };
1654
1655         let ptr_skeleton = |pointee: Ty<'gcx>| {
1656             let non_zero = !ty.is_unsafe_ptr();
1657             let tail = tcx.struct_tail(pointee);
1658             match tail.sty {
1659                 ty::TyParam(_) | ty::TyProjection(_) => {
1660                     assert!(tail.has_param_types() || tail.has_self_ty());
1661                     Ok(SizeSkeleton::Pointer {
1662                         non_zero: non_zero,
1663                         tail: tcx.erase_regions(&tail)
1664                     })
1665                 }
1666                 _ => {
1667                     bug!("SizeSkeleton::compute({}): layout errored ({}), yet \
1668                             tail `{}` is not a type parameter or a projection",
1669                             ty, err, tail)
1670                 }
1671             }
1672         };
1673
1674         match ty.sty {
1675             ty::TyRef(_, ty::TypeAndMut { ty: pointee, .. }) |
1676             ty::TyRawPtr(ty::TypeAndMut { ty: pointee, .. }) => {
1677                 ptr_skeleton(pointee)
1678             }
1679             ty::TyAdt(def, _) if def.is_box() => {
1680                 ptr_skeleton(ty.boxed_ty())
1681             }
1682
1683             ty::TyAdt(def, substs) => {
1684                 // Only newtypes and enums w/ nullable pointer optimization.
1685                 if def.is_union() || def.variants.is_empty() || def.variants.len() > 2 {
1686                     return Err(err);
1687                 }
1688
1689                 // Get a zero-sized variant or a pointer newtype.
1690                 let zero_or_ptr_variant = |i: usize| {
1691                     let fields = def.variants[i].fields.iter().map(|field| {
1692                         SizeSkeleton::compute(field.ty(tcx, substs), infcx)
1693                     });
1694                     let mut ptr = None;
1695                     for field in fields {
1696                         let field = field?;
1697                         match field {
1698                             SizeSkeleton::Known(size) => {
1699                                 if size.bytes() > 0 {
1700                                     return Err(err);
1701                                 }
1702                             }
1703                             SizeSkeleton::Pointer {..} => {
1704                                 if ptr.is_some() {
1705                                     return Err(err);
1706                                 }
1707                                 ptr = Some(field);
1708                             }
1709                         }
1710                     }
1711                     Ok(ptr)
1712                 };
1713
1714                 let v0 = zero_or_ptr_variant(0)?;
1715                 // Newtype.
1716                 if def.variants.len() == 1 {
1717                     if let Some(SizeSkeleton::Pointer { non_zero, tail }) = v0 {
1718                         return Ok(SizeSkeleton::Pointer {
1719                             non_zero: non_zero ||
1720                                 Some(def.did) == tcx.lang_items.non_zero(),
1721                             tail: tail
1722                         });
1723                     } else {
1724                         return Err(err);
1725                     }
1726                 }
1727
1728                 let v1 = zero_or_ptr_variant(1)?;
1729                 // Nullable pointer enum optimization.
1730                 match (v0, v1) {
1731                     (Some(SizeSkeleton::Pointer { non_zero: true, tail }), None) |
1732                     (None, Some(SizeSkeleton::Pointer { non_zero: true, tail })) => {
1733                         Ok(SizeSkeleton::Pointer {
1734                             non_zero: false,
1735                             tail: tail
1736                         })
1737                     }
1738                     _ => Err(err)
1739                 }
1740             }
1741
1742             ty::TyProjection(_) | ty::TyAnon(..) => {
1743                 let normalized = normalize_associated_type(infcx, ty);
1744                 if ty == normalized {
1745                     Err(err)
1746                 } else {
1747                     SizeSkeleton::compute(normalized, infcx)
1748                 }
1749             }
1750
1751             _ => Err(err)
1752         }
1753     }
1754
1755     pub fn same_size(self, other: SizeSkeleton) -> bool {
1756         match (self, other) {
1757             (SizeSkeleton::Known(a), SizeSkeleton::Known(b)) => a == b,
1758             (SizeSkeleton::Pointer { tail: a, .. },
1759              SizeSkeleton::Pointer { tail: b, .. }) => a == b,
1760             _ => false
1761         }
1762     }
1763 }
1764
1765 /// A pair of a type and its layout. Implements various
1766 /// type traversal APIs (e.g. recursing into fields).
1767 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
1768 pub struct TyLayout<'tcx> {
1769     pub ty: Ty<'tcx>,
1770     pub layout: &'tcx Layout,
1771     pub variant_index: Option<usize>,
1772 }
1773
1774 impl<'tcx> Deref for TyLayout<'tcx> {
1775     type Target = Layout;
1776     fn deref(&self) -> &Layout {
1777         self.layout
1778     }
1779 }
1780
1781 pub trait HasTyCtxt<'tcx>: HasDataLayout {
1782     fn tcx<'a>(&'a self) -> TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>;
1783 }
1784
1785 impl<'a, 'gcx, 'tcx> HasDataLayout for TyCtxt<'a, 'gcx, 'tcx> {
1786     fn data_layout(&self) -> &TargetDataLayout {
1787         &self.data_layout
1788     }
1789 }
1790
1791 impl<'a, 'gcx, 'tcx> HasTyCtxt<'gcx> for TyCtxt<'a, 'gcx, 'tcx> {
1792     fn tcx<'b>(&'b self) -> TyCtxt<'b, 'gcx, 'gcx> {
1793         self.global_tcx()
1794     }
1795 }
1796
1797 impl<'a, 'gcx, 'tcx> HasDataLayout for &'a InferCtxt<'a, 'gcx, 'tcx> {
1798     fn data_layout(&self) -> &TargetDataLayout {
1799         &self.tcx.data_layout
1800     }
1801 }
1802
1803 impl<'a, 'gcx, 'tcx> HasTyCtxt<'gcx> for &'a InferCtxt<'a, 'gcx, 'tcx> {
1804     fn tcx<'b>(&'b self) -> TyCtxt<'b, 'gcx, 'gcx> {
1805         self.tcx.global_tcx()
1806     }
1807 }
1808
1809 pub trait LayoutTyper<'tcx>: HasTyCtxt<'tcx> {
1810     type TyLayout;
1811
1812     fn layout_of(self, ty: Ty<'tcx>) -> Self::TyLayout;
1813 }
1814
1815 impl<'a, 'gcx, 'tcx> LayoutTyper<'gcx> for &'a InferCtxt<'a, 'gcx, 'tcx> {
1816     type TyLayout = Result<TyLayout<'gcx>, LayoutError<'gcx>>;
1817
1818     fn layout_of(self, ty: Ty<'gcx>) -> Self::TyLayout {
1819         let ty = normalize_associated_type(self, ty);
1820
1821         Ok(TyLayout {
1822             ty: ty,
1823             layout: ty.layout(self)?,
1824             variant_index: None
1825         })
1826     }
1827 }
1828
1829 impl<'a, 'tcx> TyLayout<'tcx> {
1830     pub fn for_variant(&self, variant_index: usize) -> Self {
1831         TyLayout {
1832             variant_index: Some(variant_index),
1833             ..*self
1834         }
1835     }
1836
1837     pub fn field_offset<C: HasDataLayout>(&self, cx: C, i: usize) -> Size {
1838         self.layout.field_offset(cx, i, self.variant_index)
1839     }
1840
1841     pub fn field_count(&self) -> usize {
1842         // Handle enum/union through the type rather than Layout.
1843         if let ty::TyAdt(def, _) = self.ty.sty {
1844             let v = self.variant_index.unwrap_or(0);
1845             if def.variants.is_empty() {
1846                 assert_eq!(v, 0);
1847                 return 0;
1848             } else {
1849                 return def.variants[v].fields.len();
1850             }
1851         }
1852
1853         match *self.layout {
1854             Scalar { .. } => {
1855                 bug!("TyLayout::field_count({:?}): not applicable", self)
1856             }
1857
1858             // Handled above (the TyAdt case).
1859             CEnum { .. } |
1860             General { .. } |
1861             UntaggedUnion { .. } |
1862             RawNullablePointer { .. } |
1863             StructWrappedNullablePointer { .. } => bug!(),
1864
1865             FatPointer { .. } => 2,
1866
1867             Vector { count, .. } |
1868             Array { count, .. } => {
1869                 let usize_count = count as usize;
1870                 assert_eq!(usize_count as u64, count);
1871                 usize_count
1872             }
1873
1874             Univariant { ref variant, .. } => variant.offsets.len(),
1875         }
1876     }
1877
1878     pub fn field_type<C: HasTyCtxt<'tcx>>(&self, cx: C, i: usize) -> Ty<'tcx> {
1879         let tcx = cx.tcx();
1880
1881         let ptr_field_type = |pointee: Ty<'tcx>| {
1882             let slice = |element: Ty<'tcx>| {
1883                 assert!(i < 2);
1884                 if i == 0 {
1885                     tcx.mk_mut_ptr(element)
1886                 } else {
1887                     tcx.types.usize
1888                 }
1889             };
1890             match tcx.struct_tail(pointee).sty {
1891                 ty::TySlice(element) => slice(element),
1892                 ty::TyStr => slice(tcx.types.u8),
1893                 ty::TyDynamic(..) => tcx.mk_mut_ptr(tcx.mk_nil()),
1894                 _ => bug!("TyLayout::field_type({:?}): not applicable", self)
1895             }
1896         };
1897
1898         match self.ty.sty {
1899             ty::TyBool |
1900             ty::TyChar |
1901             ty::TyInt(_) |
1902             ty::TyUint(_) |
1903             ty::TyFloat(_) |
1904             ty::TyFnPtr(_) |
1905             ty::TyNever |
1906             ty::TyFnDef(..) |
1907             ty::TyDynamic(..) => {
1908                 bug!("TyLayout::field_type({:?}): not applicable", self)
1909             }
1910
1911             // Potentially-fat pointers.
1912             ty::TyRef(_, ty::TypeAndMut { ty: pointee, .. }) |
1913             ty::TyRawPtr(ty::TypeAndMut { ty: pointee, .. }) => {
1914                 ptr_field_type(pointee)
1915             }
1916             ty::TyAdt(def, _) if def.is_box() => {
1917                 ptr_field_type(self.ty.boxed_ty())
1918             }
1919
1920             // Arrays and slices.
1921             ty::TyArray(element, _) |
1922             ty::TySlice(element) => element,
1923             ty::TyStr => tcx.types.u8,
1924
1925             // Tuples and closures.
1926             ty::TyClosure(def_id, ref substs) => {
1927                 substs.upvar_tys(def_id, tcx).nth(i).unwrap()
1928             }
1929
1930             ty::TyTuple(tys, _) => tys[i],
1931
1932             // SIMD vector types.
1933             ty::TyAdt(def, ..) if def.repr.simd => {
1934                 self.ty.simd_type(tcx)
1935             }
1936
1937             // ADTs.
1938             ty::TyAdt(def, substs) => {
1939                 def.variants[self.variant_index.unwrap_or(0)].fields[i].ty(tcx, substs)
1940             }
1941
1942             ty::TyProjection(_) | ty::TyAnon(..) | ty::TyParam(_) |
1943             ty::TyInfer(_) | ty::TyError => {
1944                 bug!("TyLayout::field_type: unexpected type `{}`", self.ty)
1945             }
1946         }
1947     }
1948
1949     pub fn field<C: LayoutTyper<'tcx>>(&self, cx: C, i: usize) -> C::TyLayout {
1950         cx.layout_of(self.field_type(cx, i))
1951     }
1952 }