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[rust.git] / src / librustc_middle / ty / sty.rs
1 //! This module contains `TyKind` and its major components.
2
3 #![allow(rustc::usage_of_ty_tykind)]
4
5 use self::InferTy::*;
6 use self::TyKind::*;
7
8 use crate::infer::canonical::Canonical;
9 use crate::mir::interpret::ConstValue;
10 use crate::mir::interpret::{LitToConstInput, Scalar};
11 use crate::mir::Promoted;
12 use crate::ty::subst::{GenericArg, InternalSubsts, Subst, SubstsRef};
13 use crate::ty::{
14     self, AdtDef, DefIdTree, Discr, Ty, TyCtxt, TypeFlags, TypeFoldable, WithConstness,
15 };
16 use crate::ty::{List, ParamEnv, ParamEnvAnd, TyS};
17 use polonius_engine::Atom;
18 use rustc_ast::ast;
19 use rustc_data_structures::captures::Captures;
20 use rustc_errors::ErrorReported;
21 use rustc_hir as hir;
22 use rustc_hir::def_id::{DefId, LocalDefId};
23 use rustc_index::vec::Idx;
24 use rustc_macros::HashStable;
25 use rustc_span::symbol::{kw, Ident, Symbol};
26 use rustc_target::abi::{Size, VariantIdx};
27 use rustc_target::spec::abi;
28 use std::borrow::Cow;
29 use std::cmp::Ordering;
30 use std::marker::PhantomData;
31 use std::ops::Range;
32 use ty::util::IntTypeExt;
33
34 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, RustcEncodable, RustcDecodable)]
35 #[derive(HashStable, TypeFoldable, Lift)]
36 pub struct TypeAndMut<'tcx> {
37     pub ty: Ty<'tcx>,
38     pub mutbl: hir::Mutability,
39 }
40
41 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable, Copy)]
42 #[derive(HashStable)]
43 /// A "free" region `fr` can be interpreted as "some region
44 /// at least as big as the scope `fr.scope`".
45 pub struct FreeRegion {
46     pub scope: DefId,
47     pub bound_region: BoundRegion,
48 }
49
50 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable, Copy)]
51 #[derive(HashStable)]
52 pub enum BoundRegion {
53     /// An anonymous region parameter for a given fn (&T)
54     BrAnon(u32),
55
56     /// Named region parameters for functions (a in &'a T)
57     ///
58     /// The `DefId` is needed to distinguish free regions in
59     /// the event of shadowing.
60     BrNamed(DefId, Symbol),
61
62     /// Anonymous region for the implicit env pointer parameter
63     /// to a closure
64     BrEnv,
65 }
66
67 impl BoundRegion {
68     pub fn is_named(&self) -> bool {
69         match *self {
70             BoundRegion::BrNamed(_, name) => name != kw::UnderscoreLifetime,
71             _ => false,
72         }
73     }
74
75     /// When canonicalizing, we replace unbound inference variables and free
76     /// regions with anonymous late bound regions. This method asserts that
77     /// we have an anonymous late bound region, which hence may refer to
78     /// a canonical variable.
79     pub fn assert_bound_var(&self) -> BoundVar {
80         match *self {
81             BoundRegion::BrAnon(var) => BoundVar::from_u32(var),
82             _ => bug!("bound region is not anonymous"),
83         }
84     }
85 }
86
87 /// N.B., if you change this, you'll probably want to change the corresponding
88 /// AST structure in `librustc_ast/ast.rs` as well.
89 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable, Debug)]
90 #[derive(HashStable)]
91 #[rustc_diagnostic_item = "TyKind"]
92 pub enum TyKind<'tcx> {
93     /// The primitive boolean type. Written as `bool`.
94     Bool,
95
96     /// The primitive character type; holds a Unicode scalar value
97     /// (a non-surrogate code point). Written as `char`.
98     Char,
99
100     /// A primitive signed integer type. For example, `i32`.
101     Int(ast::IntTy),
102
103     /// A primitive unsigned integer type. For example, `u32`.
104     Uint(ast::UintTy),
105
106     /// A primitive floating-point type. For example, `f64`.
107     Float(ast::FloatTy),
108
109     /// Structures, enumerations and unions.
110     ///
111     /// InternalSubsts here, possibly against intuition, *may* contain `Param`s.
112     /// That is, even after substitution it is possible that there are type
113     /// variables. This happens when the `Adt` corresponds to an ADT
114     /// definition and not a concrete use of it.
115     Adt(&'tcx AdtDef, SubstsRef<'tcx>),
116
117     /// An unsized FFI type that is opaque to Rust. Written as `extern type T`.
118     Foreign(DefId),
119
120     /// The pointee of a string slice. Written as `str`.
121     Str,
122
123     /// An array with the given length. Written as `[T; n]`.
124     Array(Ty<'tcx>, &'tcx ty::Const<'tcx>),
125
126     /// The pointee of an array slice. Written as `[T]`.
127     Slice(Ty<'tcx>),
128
129     /// A raw pointer. Written as `*mut T` or `*const T`
130     RawPtr(TypeAndMut<'tcx>),
131
132     /// A reference; a pointer with an associated lifetime. Written as
133     /// `&'a mut T` or `&'a T`.
134     Ref(Region<'tcx>, Ty<'tcx>, hir::Mutability),
135
136     /// The anonymous type of a function declaration/definition. Each
137     /// function has a unique type, which is output (for a function
138     /// named `foo` returning an `i32`) as `fn() -> i32 {foo}`.
139     ///
140     /// For example the type of `bar` here:
141     ///
142     /// ```rust
143     /// fn foo() -> i32 { 1 }
144     /// let bar = foo; // bar: fn() -> i32 {foo}
145     /// ```
146     FnDef(DefId, SubstsRef<'tcx>),
147
148     /// A pointer to a function. Written as `fn() -> i32`.
149     ///
150     /// For example the type of `bar` here:
151     ///
152     /// ```rust
153     /// fn foo() -> i32 { 1 }
154     /// let bar: fn() -> i32 = foo;
155     /// ```
156     FnPtr(PolyFnSig<'tcx>),
157
158     /// A trait, defined with `trait`.
159     Dynamic(Binder<&'tcx List<ExistentialPredicate<'tcx>>>, ty::Region<'tcx>),
160
161     /// The anonymous type of a closure. Used to represent the type of
162     /// `|a| a`.
163     Closure(DefId, SubstsRef<'tcx>),
164
165     /// The anonymous type of a generator. Used to represent the type of
166     /// `|a| yield a`.
167     Generator(DefId, SubstsRef<'tcx>, hir::Movability),
168
169     /// A type representin the types stored inside a generator.
170     /// This should only appear in GeneratorInteriors.
171     GeneratorWitness(Binder<&'tcx List<Ty<'tcx>>>),
172
173     /// The never type `!`
174     Never,
175
176     /// A tuple type. For example, `(i32, bool)`.
177     /// Use `TyS::tuple_fields` to iterate over the field types.
178     Tuple(SubstsRef<'tcx>),
179
180     /// The projection of an associated type. For example,
181     /// `<T as Trait<..>>::N`.
182     Projection(ProjectionTy<'tcx>),
183
184     /// Opaque (`impl Trait`) type found in a return type.
185     /// The `DefId` comes either from
186     /// * the `impl Trait` ast::Ty node,
187     /// * or the `type Foo = impl Trait` declaration
188     /// The substitutions are for the generics of the function in question.
189     /// After typeck, the concrete type can be found in the `types` map.
190     Opaque(DefId, SubstsRef<'tcx>),
191
192     /// A type parameter; for example, `T` in `fn f<T>(x: T) {}
193     Param(ParamTy),
194
195     /// Bound type variable, used only when preparing a trait query.
196     Bound(ty::DebruijnIndex, BoundTy),
197
198     /// A placeholder type - universally quantified higher-ranked type.
199     Placeholder(ty::PlaceholderType),
200
201     /// A type variable used during type checking.
202     Infer(InferTy),
203
204     /// A placeholder for a type which could not be computed; this is
205     /// propagated to avoid useless error messages.
206     Error,
207 }
208
209 // `TyKind` is used a lot. Make sure it doesn't unintentionally get bigger.
210 #[cfg(target_arch = "x86_64")]
211 static_assert_size!(TyKind<'_>, 24);
212
213 /// A closure can be modeled as a struct that looks like:
214 ///
215 ///     struct Closure<'l0...'li, T0...Tj, CK, CS, U>(...U);
216 ///
217 /// where:
218 ///
219 /// - 'l0...'li and T0...Tj are the generic parameters
220 ///   in scope on the function that defined the closure,
221 /// - CK represents the *closure kind* (Fn vs FnMut vs FnOnce). This
222 ///   is rather hackily encoded via a scalar type. See
223 ///   `TyS::to_opt_closure_kind` for details.
224 /// - CS represents the *closure signature*, representing as a `fn()`
225 ///   type. For example, `fn(u32, u32) -> u32` would mean that the closure
226 ///   implements `CK<(u32, u32), Output = u32>`, where `CK` is the trait
227 ///   specified above.
228 /// - U is a type parameter representing the types of its upvars, tupled up
229 ///   (borrowed, if appropriate; that is, if an U field represents a by-ref upvar,
230 ///    and the up-var has the type `Foo`, then that field of U will be `&Foo`).
231 ///
232 /// So, for example, given this function:
233 ///
234 ///     fn foo<'a, T>(data: &'a mut T) {
235 ///          do(|| data.count += 1)
236 ///     }
237 ///
238 /// the type of the closure would be something like:
239 ///
240 ///     struct Closure<'a, T, U>(...U);
241 ///
242 /// Note that the type of the upvar is not specified in the struct.
243 /// You may wonder how the impl would then be able to use the upvar,
244 /// if it doesn't know it's type? The answer is that the impl is
245 /// (conceptually) not fully generic over Closure but rather tied to
246 /// instances with the expected upvar types:
247 ///
248 ///     impl<'b, 'a, T> FnMut() for Closure<'a, T, (&'b mut &'a mut T,)> {
249 ///         ...
250 ///     }
251 ///
252 /// You can see that the *impl* fully specified the type of the upvar
253 /// and thus knows full well that `data` has type `&'b mut &'a mut T`.
254 /// (Here, I am assuming that `data` is mut-borrowed.)
255 ///
256 /// Now, the last question you may ask is: Why include the upvar types
257 /// in an extra type parameter? The reason for this design is that the
258 /// upvar types can reference lifetimes that are internal to the
259 /// creating function. In my example above, for example, the lifetime
260 /// `'b` represents the scope of the closure itself; this is some
261 /// subset of `foo`, probably just the scope of the call to the to
262 /// `do()`. If we just had the lifetime/type parameters from the
263 /// enclosing function, we couldn't name this lifetime `'b`. Note that
264 /// there can also be lifetimes in the types of the upvars themselves,
265 /// if one of them happens to be a reference to something that the
266 /// creating fn owns.
267 ///
268 /// OK, you say, so why not create a more minimal set of parameters
269 /// that just includes the extra lifetime parameters? The answer is
270 /// primarily that it would be hard --- we don't know at the time when
271 /// we create the closure type what the full types of the upvars are,
272 /// nor do we know which are borrowed and which are not. In this
273 /// design, we can just supply a fresh type parameter and figure that
274 /// out later.
275 ///
276 /// All right, you say, but why include the type parameters from the
277 /// original function then? The answer is that codegen may need them
278 /// when monomorphizing, and they may not appear in the upvars. A
279 /// closure could capture no variables but still make use of some
280 /// in-scope type parameter with a bound (e.g., if our example above
281 /// had an extra `U: Default`, and the closure called `U::default()`).
282 ///
283 /// There is another reason. This design (implicitly) prohibits
284 /// closures from capturing themselves (except via a trait
285 /// object). This simplifies closure inference considerably, since it
286 /// means that when we infer the kind of a closure or its upvars, we
287 /// don't have to handle cycles where the decisions we make for
288 /// closure C wind up influencing the decisions we ought to make for
289 /// closure C (which would then require fixed point iteration to
290 /// handle). Plus it fixes an ICE. :P
291 ///
292 /// ## Generators
293 ///
294 /// Generators are handled similarly in `GeneratorSubsts`.  The set of
295 /// type parameters is similar, but `CK` and `CS` are replaced by the
296 /// following type parameters:
297 ///
298 /// * `GS`: The generator's "resume type", which is the type of the
299 ///   argument passed to `resume`, and the type of `yield` expressions
300 ///   inside the generator.
301 /// * `GY`: The "yield type", which is the type of values passed to
302 ///   `yield` inside the generator.
303 /// * `GR`: The "return type", which is the type of value returned upon
304 ///   completion of the generator.
305 /// * `GW`: The "generator witness".
306 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
307 pub struct ClosureSubsts<'tcx> {
308     /// Lifetime and type parameters from the enclosing function,
309     /// concatenated with a tuple containing the types of the upvars.
310     ///
311     /// These are separated out because codegen wants to pass them around
312     /// when monomorphizing.
313     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
314 }
315
316 /// Struct returned by `split()`. Note that these are subslices of the
317 /// parent slice and not canonical substs themselves.
318 struct SplitClosureSubsts<'tcx> {
319     closure_kind_ty: GenericArg<'tcx>,
320     closure_sig_as_fn_ptr_ty: GenericArg<'tcx>,
321     tupled_upvars_ty: GenericArg<'tcx>,
322 }
323
324 impl<'tcx> ClosureSubsts<'tcx> {
325     /// Divides the closure substs into their respective
326     /// components. Single source of truth with respect to the
327     /// ordering.
328     fn split(self) -> SplitClosureSubsts<'tcx> {
329         match self.substs[..] {
330             [.., closure_kind_ty, closure_sig_as_fn_ptr_ty, tupled_upvars_ty] => {
331                 SplitClosureSubsts { closure_kind_ty, closure_sig_as_fn_ptr_ty, tupled_upvars_ty }
332             }
333             _ => bug!("closure substs missing synthetics"),
334         }
335     }
336
337     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
338     /// allow using all of the methods on `ClosureSubsts` without panicking.
339     ///
340     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle closure
341     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
342     pub fn is_valid(self) -> bool {
343         self.substs.len() >= 3 && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind, Tuple(_))
344     }
345
346     #[inline]
347     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
348         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().tuple_fields()
349     }
350
351     /// Returns the closure kind for this closure; may return a type
352     /// variable during inference. To get the closure kind during
353     /// inference, use `infcx.closure_kind(substs)`.
354     pub fn kind_ty(self) -> Ty<'tcx> {
355         self.split().closure_kind_ty.expect_ty()
356     }
357
358     /// Returns the `fn` pointer type representing the closure signature for this
359     /// closure.
360     // FIXME(eddyb) this should be unnecessary, as the shallowly resolved
361     // type is known at the time of the creation of `ClosureSubsts`,
362     // see `rustc_typeck::check::closure`.
363     pub fn sig_as_fn_ptr_ty(self) -> Ty<'tcx> {
364         self.split().closure_sig_as_fn_ptr_ty.expect_ty()
365     }
366
367     /// Returns the closure kind for this closure; only usable outside
368     /// of an inference context, because in that context we know that
369     /// there are no type variables.
370     ///
371     /// If you have an inference context, use `infcx.closure_kind()`.
372     pub fn kind(self) -> ty::ClosureKind {
373         self.kind_ty().to_opt_closure_kind().unwrap()
374     }
375
376     /// Extracts the signature from the closure.
377     pub fn sig(self) -> ty::PolyFnSig<'tcx> {
378         let ty = self.sig_as_fn_ptr_ty();
379         match ty.kind {
380             ty::FnPtr(sig) => sig,
381             _ => bug!("closure_sig_as_fn_ptr_ty is not a fn-ptr: {:?}", ty.kind),
382         }
383     }
384 }
385
386 /// Similar to `ClosureSubsts`; see the above documentation for more.
387 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
388 pub struct GeneratorSubsts<'tcx> {
389     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
390 }
391
392 struct SplitGeneratorSubsts<'tcx> {
393     resume_ty: GenericArg<'tcx>,
394     yield_ty: GenericArg<'tcx>,
395     return_ty: GenericArg<'tcx>,
396     witness: GenericArg<'tcx>,
397     tupled_upvars_ty: GenericArg<'tcx>,
398 }
399
400 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
401     fn split(self) -> SplitGeneratorSubsts<'tcx> {
402         match self.substs[..] {
403             [.., resume_ty, yield_ty, return_ty, witness, tupled_upvars_ty] => {
404                 SplitGeneratorSubsts { resume_ty, yield_ty, return_ty, witness, tupled_upvars_ty }
405             }
406             _ => bug!("generator substs missing synthetics"),
407         }
408     }
409
410     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
411     /// allow using all of the methods on `GeneratorSubsts` without panicking.
412     ///
413     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle generator
414     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
415     pub fn is_valid(self) -> bool {
416         self.substs.len() >= 5 && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind, Tuple(_))
417     }
418
419     /// This describes the types that can be contained in a generator.
420     /// It will be a type variable initially and unified in the last stages of typeck of a body.
421     /// It contains a tuple of all the types that could end up on a generator frame.
422     /// The state transformation MIR pass may only produce layouts which mention types
423     /// in this tuple. Upvars are not counted here.
424     pub fn witness(self) -> Ty<'tcx> {
425         self.split().witness.expect_ty()
426     }
427
428     #[inline]
429     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
430         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().tuple_fields()
431     }
432
433     /// Returns the type representing the resume type of the generator.
434     pub fn resume_ty(self) -> Ty<'tcx> {
435         self.split().resume_ty.expect_ty()
436     }
437
438     /// Returns the type representing the yield type of the generator.
439     pub fn yield_ty(self) -> Ty<'tcx> {
440         self.split().yield_ty.expect_ty()
441     }
442
443     /// Returns the type representing the return type of the generator.
444     pub fn return_ty(self) -> Ty<'tcx> {
445         self.split().return_ty.expect_ty()
446     }
447
448     /// Returns the "generator signature", which consists of its yield
449     /// and return types.
450     ///
451     /// N.B., some bits of the code prefers to see this wrapped in a
452     /// binder, but it never contains bound regions. Probably this
453     /// function should be removed.
454     pub fn poly_sig(self) -> PolyGenSig<'tcx> {
455         ty::Binder::dummy(self.sig())
456     }
457
458     /// Returns the "generator signature", which consists of its resume, yield
459     /// and return types.
460     pub fn sig(self) -> GenSig<'tcx> {
461         ty::GenSig {
462             resume_ty: self.resume_ty(),
463             yield_ty: self.yield_ty(),
464             return_ty: self.return_ty(),
465         }
466     }
467 }
468
469 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
470     /// Generator has not been resumed yet.
471     pub const UNRESUMED: usize = 0;
472     /// Generator has returned or is completed.
473     pub const RETURNED: usize = 1;
474     /// Generator has been poisoned.
475     pub const POISONED: usize = 2;
476
477     const UNRESUMED_NAME: &'static str = "Unresumed";
478     const RETURNED_NAME: &'static str = "Returned";
479     const POISONED_NAME: &'static str = "Panicked";
480
481     /// The valid variant indices of this generator.
482     #[inline]
483     pub fn variant_range(&self, def_id: DefId, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Range<VariantIdx> {
484         // FIXME requires optimized MIR
485         let num_variants = tcx.generator_layout(def_id).variant_fields.len();
486         VariantIdx::new(0)..VariantIdx::new(num_variants)
487     }
488
489     /// The discriminant for the given variant. Panics if the `variant_index` is
490     /// out of range.
491     #[inline]
492     pub fn discriminant_for_variant(
493         &self,
494         def_id: DefId,
495         tcx: TyCtxt<'tcx>,
496         variant_index: VariantIdx,
497     ) -> Discr<'tcx> {
498         // Generators don't support explicit discriminant values, so they are
499         // the same as the variant index.
500         assert!(self.variant_range(def_id, tcx).contains(&variant_index));
501         Discr { val: variant_index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) }
502     }
503
504     /// The set of all discriminants for the generator, enumerated with their
505     /// variant indices.
506     #[inline]
507     pub fn discriminants(
508         self,
509         def_id: DefId,
510         tcx: TyCtxt<'tcx>,
511     ) -> impl Iterator<Item = (VariantIdx, Discr<'tcx>)> + Captures<'tcx> {
512         self.variant_range(def_id, tcx).map(move |index| {
513             (index, Discr { val: index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) })
514         })
515     }
516
517     /// Calls `f` with a reference to the name of the enumerator for the given
518     /// variant `v`.
519     #[inline]
520     pub fn variant_name(self, v: VariantIdx) -> Cow<'static, str> {
521         match v.as_usize() {
522             Self::UNRESUMED => Cow::from(Self::UNRESUMED_NAME),
523             Self::RETURNED => Cow::from(Self::RETURNED_NAME),
524             Self::POISONED => Cow::from(Self::POISONED_NAME),
525             _ => Cow::from(format!("Suspend{}", v.as_usize() - 3)),
526         }
527     }
528
529     /// The type of the state discriminant used in the generator type.
530     #[inline]
531     pub fn discr_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
532         tcx.types.u32
533     }
534
535     /// This returns the types of the MIR locals which had to be stored across suspension points.
536     /// It is calculated in rustc_mir::transform::generator::StateTransform.
537     /// All the types here must be in the tuple in GeneratorInterior.
538     ///
539     /// The locals are grouped by their variant number. Note that some locals may
540     /// be repeated in multiple variants.
541     #[inline]
542     pub fn state_tys(
543         self,
544         def_id: DefId,
545         tcx: TyCtxt<'tcx>,
546     ) -> impl Iterator<Item = impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + Captures<'tcx>> {
547         let layout = tcx.generator_layout(def_id);
548         layout.variant_fields.iter().map(move |variant| {
549             variant.iter().map(move |field| layout.field_tys[*field].subst(tcx, self.substs))
550         })
551     }
552
553     /// This is the types of the fields of a generator which are not stored in a
554     /// variant.
555     #[inline]
556     pub fn prefix_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> {
557         self.upvar_tys()
558     }
559 }
560
561 #[derive(Debug, Copy, Clone)]
562 pub enum UpvarSubsts<'tcx> {
563     Closure(SubstsRef<'tcx>),
564     Generator(SubstsRef<'tcx>),
565 }
566
567 impl<'tcx> UpvarSubsts<'tcx> {
568     #[inline]
569     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
570         let tupled_upvars_ty = match self {
571             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().split().tupled_upvars_ty,
572             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().split().tupled_upvars_ty,
573         };
574         tupled_upvars_ty.expect_ty().tuple_fields()
575     }
576 }
577
578 #[derive(Debug, Copy, Clone, PartialEq, PartialOrd, Ord, Eq, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable)]
579 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
580 pub enum ExistentialPredicate<'tcx> {
581     /// E.g., `Iterator`.
582     Trait(ExistentialTraitRef<'tcx>),
583     /// E.g., `Iterator::Item = T`.
584     Projection(ExistentialProjection<'tcx>),
585     /// E.g., `Send`.
586     AutoTrait(DefId),
587 }
588
589 impl<'tcx> ExistentialPredicate<'tcx> {
590     /// Compares via an ordering that will not change if modules are reordered or other changes are
591     /// made to the tree. In particular, this ordering is preserved across incremental compilations.
592     pub fn stable_cmp(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, other: &Self) -> Ordering {
593         use self::ExistentialPredicate::*;
594         match (*self, *other) {
595             (Trait(_), Trait(_)) => Ordering::Equal,
596             (Projection(ref a), Projection(ref b)) => {
597                 tcx.def_path_hash(a.item_def_id).cmp(&tcx.def_path_hash(b.item_def_id))
598             }
599             (AutoTrait(ref a), AutoTrait(ref b)) => {
600                 tcx.trait_def(*a).def_path_hash.cmp(&tcx.trait_def(*b).def_path_hash)
601             }
602             (Trait(_), _) => Ordering::Less,
603             (Projection(_), Trait(_)) => Ordering::Greater,
604             (Projection(_), _) => Ordering::Less,
605             (AutoTrait(_), _) => Ordering::Greater,
606         }
607     }
608 }
609
610 impl<'tcx> Binder<ExistentialPredicate<'tcx>> {
611     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::Predicate<'tcx> {
612         use crate::ty::ToPredicate;
613         match *self.skip_binder() {
614             ExistentialPredicate::Trait(tr) => {
615                 Binder(tr).with_self_ty(tcx, self_ty).without_const().to_predicate(tcx)
616             }
617             ExistentialPredicate::Projection(p) => {
618                 ty::PredicateKind::Projection(Binder(p.with_self_ty(tcx, self_ty)))
619                     .to_predicate(tcx)
620             }
621             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => {
622                 let trait_ref =
623                     Binder(ty::TraitRef { def_id: did, substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, &[]) });
624                 trait_ref.without_const().to_predicate(tcx)
625             }
626         }
627     }
628 }
629
630 impl<'tcx> rustc_serialize::UseSpecializedDecodable for &'tcx List<ExistentialPredicate<'tcx>> {}
631
632 impl<'tcx> List<ExistentialPredicate<'tcx>> {
633     /// Returns the "principal `DefId`" of this set of existential predicates.
634     ///
635     /// A Rust trait object type consists (in addition to a lifetime bound)
636     /// of a set of trait bounds, which are separated into any number
637     /// of auto-trait bounds, and at most one non-auto-trait bound. The
638     /// non-auto-trait bound is called the "principal" of the trait
639     /// object.
640     ///
641     /// Only the principal can have methods or type parameters (because
642     /// auto traits can have neither of them). This is important, because
643     /// it means the auto traits can be treated as an unordered set (methods
644     /// would force an order for the vtable, while relating traits with
645     /// type parameters without knowing the order to relate them in is
646     /// a rather non-trivial task).
647     ///
648     /// For example, in the trait object `dyn fmt::Debug + Sync`, the
649     /// principal bound is `Some(fmt::Debug)`, while the auto-trait bounds
650     /// are the set `{Sync}`.
651     ///
652     /// It is also possible to have a "trivial" trait object that
653     /// consists only of auto traits, with no principal - for example,
654     /// `dyn Send + Sync`. In that case, the set of auto-trait bounds
655     /// is `{Send, Sync}`, while there is no principal. These trait objects
656     /// have a "trivial" vtable consisting of just the size, alignment,
657     /// and destructor.
658     pub fn principal(&self) -> Option<ExistentialTraitRef<'tcx>> {
659         match self[0] {
660             ExistentialPredicate::Trait(tr) => Some(tr),
661             _ => None,
662         }
663     }
664
665     pub fn principal_def_id(&self) -> Option<DefId> {
666         self.principal().map(|trait_ref| trait_ref.def_id)
667     }
668
669     #[inline]
670     pub fn projection_bounds<'a>(
671         &'a self,
672     ) -> impl Iterator<Item = ExistentialProjection<'tcx>> + 'a {
673         self.iter().filter_map(|predicate| match predicate {
674             ExistentialPredicate::Projection(projection) => Some(projection),
675             _ => None,
676         })
677     }
678
679     #[inline]
680     pub fn auto_traits<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = DefId> + 'a {
681         self.iter().filter_map(|predicate| match predicate {
682             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => Some(did),
683             _ => None,
684         })
685     }
686 }
687
688 impl<'tcx> Binder<&'tcx List<ExistentialPredicate<'tcx>>> {
689     pub fn principal(&self) -> Option<ty::Binder<ExistentialTraitRef<'tcx>>> {
690         self.skip_binder().principal().map(Binder::bind)
691     }
692
693     pub fn principal_def_id(&self) -> Option<DefId> {
694         self.skip_binder().principal_def_id()
695     }
696
697     #[inline]
698     pub fn projection_bounds<'a>(
699         &'a self,
700     ) -> impl Iterator<Item = PolyExistentialProjection<'tcx>> + 'a {
701         self.skip_binder().projection_bounds().map(Binder::bind)
702     }
703
704     #[inline]
705     pub fn auto_traits<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = DefId> + 'a {
706         self.skip_binder().auto_traits()
707     }
708
709     pub fn iter<'a>(
710         &'a self,
711     ) -> impl DoubleEndedIterator<Item = Binder<ExistentialPredicate<'tcx>>> + 'tcx {
712         self.skip_binder().iter().map(Binder::bind)
713     }
714 }
715
716 /// A complete reference to a trait. These take numerous guises in syntax,
717 /// but perhaps the most recognizable form is in a where-clause:
718 ///
719 ///     T: Foo<U>
720 ///
721 /// This would be represented by a trait-reference where the `DefId` is the
722 /// `DefId` for the trait `Foo` and the substs define `T` as parameter 0,
723 /// and `U` as parameter 1.
724 ///
725 /// Trait references also appear in object types like `Foo<U>`, but in
726 /// that case the `Self` parameter is absent from the substitutions.
727 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable)]
728 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
729 pub struct TraitRef<'tcx> {
730     pub def_id: DefId,
731     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
732 }
733
734 impl<'tcx> TraitRef<'tcx> {
735     pub fn new(def_id: DefId, substs: SubstsRef<'tcx>) -> TraitRef<'tcx> {
736         TraitRef { def_id, substs }
737     }
738
739     /// Returns a `TraitRef` of the form `P0: Foo<P1..Pn>` where `Pi`
740     /// are the parameters defined on trait.
741     pub fn identity(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId) -> TraitRef<'tcx> {
742         TraitRef { def_id, substs: InternalSubsts::identity_for_item(tcx, def_id) }
743     }
744
745     #[inline]
746     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
747         self.substs.type_at(0)
748     }
749
750     pub fn from_method(
751         tcx: TyCtxt<'tcx>,
752         trait_id: DefId,
753         substs: SubstsRef<'tcx>,
754     ) -> ty::TraitRef<'tcx> {
755         let defs = tcx.generics_of(trait_id);
756
757         ty::TraitRef { def_id: trait_id, substs: tcx.intern_substs(&substs[..defs.params.len()]) }
758     }
759 }
760
761 pub type PolyTraitRef<'tcx> = Binder<TraitRef<'tcx>>;
762
763 impl<'tcx> PolyTraitRef<'tcx> {
764     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
765         self.skip_binder().self_ty()
766     }
767
768     pub fn def_id(&self) -> DefId {
769         self.skip_binder().def_id
770     }
771
772     pub fn to_poly_trait_predicate(&self) -> ty::PolyTraitPredicate<'tcx> {
773         // Note that we preserve binding levels
774         Binder(ty::TraitPredicate { trait_ref: *self.skip_binder() })
775     }
776 }
777
778 /// An existential reference to a trait, where `Self` is erased.
779 /// For example, the trait object `Trait<'a, 'b, X, Y>` is:
780 ///
781 ///     exists T. T: Trait<'a, 'b, X, Y>
782 ///
783 /// The substitutions don't include the erased `Self`, only trait
784 /// type and lifetime parameters (`[X, Y]` and `['a, 'b]` above).
785 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable)]
786 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
787 pub struct ExistentialTraitRef<'tcx> {
788     pub def_id: DefId,
789     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
790 }
791
792 impl<'tcx> ExistentialTraitRef<'tcx> {
793     pub fn erase_self_ty(
794         tcx: TyCtxt<'tcx>,
795         trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
796     ) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
797         // Assert there is a Self.
798         trait_ref.substs.type_at(0);
799
800         ty::ExistentialTraitRef {
801             def_id: trait_ref.def_id,
802             substs: tcx.intern_substs(&trait_ref.substs[1..]),
803         }
804     }
805
806     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
807     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
808     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
809     /// or some placeholder type.
810     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
811         // otherwise the escaping vars would be captured by the binder
812         // debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
813
814         ty::TraitRef { def_id: self.def_id, substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs) }
815     }
816 }
817
818 pub type PolyExistentialTraitRef<'tcx> = Binder<ExistentialTraitRef<'tcx>>;
819
820 impl<'tcx> PolyExistentialTraitRef<'tcx> {
821     pub fn def_id(&self) -> DefId {
822         self.skip_binder().def_id
823     }
824
825     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
826     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
827     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
828     /// or some placeholder type.
829     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::PolyTraitRef<'tcx> {
830         self.map_bound(|trait_ref| trait_ref.with_self_ty(tcx, self_ty))
831     }
832 }
833
834 /// Binder is a binder for higher-ranked lifetimes or types. It is part of the
835 /// compiler's representation for things like `for<'a> Fn(&'a isize)`
836 /// (which would be represented by the type `PolyTraitRef ==
837 /// Binder<TraitRef>`). Note that when we instantiate,
838 /// erase, or otherwise "discharge" these bound vars, we change the
839 /// type from `Binder<T>` to just `T` (see
840 /// e.g., `liberate_late_bound_regions`).
841 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, RustcEncodable, RustcDecodable)]
842 pub struct Binder<T>(T);
843
844 impl<T> Binder<T> {
845     /// Wraps `value` in a binder, asserting that `value` does not
846     /// contain any bound vars that would be bound by the
847     /// binder. This is commonly used to 'inject' a value T into a
848     /// different binding level.
849     pub fn dummy<'tcx>(value: T) -> Binder<T>
850     where
851         T: TypeFoldable<'tcx>,
852     {
853         debug_assert!(!value.has_escaping_bound_vars());
854         Binder(value)
855     }
856
857     /// Wraps `value` in a binder, binding higher-ranked vars (if any).
858     pub fn bind(value: T) -> Binder<T> {
859         Binder(value)
860     }
861
862     /// Skips the binder and returns the "bound" value. This is a
863     /// risky thing to do because it's easy to get confused about
864     /// De Bruijn indices and the like. It is usually better to
865     /// discharge the binder using `no_bound_vars` or
866     /// `replace_late_bound_regions` or something like
867     /// that. `skip_binder` is only valid when you are either
868     /// extracting data that has nothing to do with bound vars, you
869     /// are doing some sort of test that does not involve bound
870     /// regions, or you are being very careful about your depth
871     /// accounting.
872     ///
873     /// Some examples where `skip_binder` is reasonable:
874     ///
875     /// - extracting the `DefId` from a PolyTraitRef;
876     /// - comparing the self type of a PolyTraitRef to see if it is equal to
877     ///   a type parameter `X`, since the type `X` does not reference any regions
878     pub fn skip_binder(&self) -> &T {
879         &self.0
880     }
881
882     pub fn as_ref(&self) -> Binder<&T> {
883         Binder(&self.0)
884     }
885
886     pub fn map_bound_ref<F, U>(&self, f: F) -> Binder<U>
887     where
888         F: FnOnce(&T) -> U,
889     {
890         self.as_ref().map_bound(f)
891     }
892
893     pub fn map_bound<F, U>(self, f: F) -> Binder<U>
894     where
895         F: FnOnce(T) -> U,
896     {
897         Binder(f(self.0))
898     }
899
900     /// Unwraps and returns the value within, but only if it contains
901     /// no bound vars at all. (In other words, if this binder --
902     /// and indeed any enclosing binder -- doesn't bind anything at
903     /// all.) Otherwise, returns `None`.
904     ///
905     /// (One could imagine having a method that just unwraps a single
906     /// binder, but permits late-bound vars bound by enclosing
907     /// binders, but that would require adjusting the debruijn
908     /// indices, and given the shallow binding structure we often use,
909     /// would not be that useful.)
910     pub fn no_bound_vars<'tcx>(self) -> Option<T>
911     where
912         T: TypeFoldable<'tcx>,
913     {
914         if self.skip_binder().has_escaping_bound_vars() {
915             None
916         } else {
917             Some(self.skip_binder().clone())
918         }
919     }
920
921     /// Given two things that have the same binder level,
922     /// and an operation that wraps on their contents, executes the operation
923     /// and then wraps its result.
924     ///
925     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
926     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
927     /// bound in the resulting return value.
928     pub fn fuse<U, F, R>(self, u: Binder<U>, f: F) -> Binder<R>
929     where
930         F: FnOnce(T, U) -> R,
931     {
932         Binder(f(self.0, u.0))
933     }
934
935     /// Splits the contents into two things that share the same binder
936     /// level as the original, returning two distinct binders.
937     ///
938     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
939     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
940     /// bound in the resulting return values.
941     pub fn split<U, V, F>(self, f: F) -> (Binder<U>, Binder<V>)
942     where
943         F: FnOnce(T) -> (U, V),
944     {
945         let (u, v) = f(self.0);
946         (Binder(u), Binder(v))
947     }
948 }
949
950 /// Represents the projection of an associated type. In explicit UFCS
951 /// form this would be written `<T as Trait<..>>::N`.
952 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, RustcEncodable, RustcDecodable)]
953 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
954 pub struct ProjectionTy<'tcx> {
955     /// The parameters of the associated item.
956     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
957
958     /// The `DefId` of the `TraitItem` for the associated type `N`.
959     ///
960     /// Note that this is not the `DefId` of the `TraitRef` containing this
961     /// associated type, which is in `tcx.associated_item(item_def_id).container`.
962     pub item_def_id: DefId,
963 }
964
965 impl<'tcx> ProjectionTy<'tcx> {
966     /// Construct a `ProjectionTy` by searching the trait from `trait_ref` for the
967     /// associated item named `item_name`.
968     pub fn from_ref_and_name(
969         tcx: TyCtxt<'_>,
970         trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
971         item_name: Ident,
972     ) -> ProjectionTy<'tcx> {
973         let item_def_id = tcx
974             .associated_items(trait_ref.def_id)
975             .find_by_name_and_kind(tcx, item_name, ty::AssocKind::Type, trait_ref.def_id)
976             .unwrap()
977             .def_id;
978
979         ProjectionTy { substs: trait_ref.substs, item_def_id }
980     }
981
982     /// Extracts the underlying trait reference from this projection.
983     /// For example, if this is a projection of `<T as Iterator>::Item`,
984     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference.
985     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
986         let def_id = tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id();
987         ty::TraitRef { def_id, substs: self.substs.truncate_to(tcx, tcx.generics_of(def_id)) }
988     }
989
990     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
991         self.substs.type_at(0)
992     }
993 }
994
995 #[derive(Clone, Debug, TypeFoldable)]
996 pub struct GenSig<'tcx> {
997     pub resume_ty: Ty<'tcx>,
998     pub yield_ty: Ty<'tcx>,
999     pub return_ty: Ty<'tcx>,
1000 }
1001
1002 pub type PolyGenSig<'tcx> = Binder<GenSig<'tcx>>;
1003
1004 impl<'tcx> PolyGenSig<'tcx> {
1005     pub fn resume_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1006         self.map_bound_ref(|sig| sig.resume_ty)
1007     }
1008     pub fn yield_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1009         self.map_bound_ref(|sig| sig.yield_ty)
1010     }
1011     pub fn return_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1012         self.map_bound_ref(|sig| sig.return_ty)
1013     }
1014 }
1015
1016 /// Signature of a function type, which we have arbitrarily
1017 /// decided to use to refer to the input/output types.
1018 ///
1019 /// - `inputs`: is the list of arguments and their modes.
1020 /// - `output`: is the return type.
1021 /// - `c_variadic`: indicates whether this is a C-variadic function.
1022 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable)]
1023 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1024 pub struct FnSig<'tcx> {
1025     pub inputs_and_output: &'tcx List<Ty<'tcx>>,
1026     pub c_variadic: bool,
1027     pub unsafety: hir::Unsafety,
1028     pub abi: abi::Abi,
1029 }
1030
1031 impl<'tcx> FnSig<'tcx> {
1032     pub fn inputs(&self) -> &'tcx [Ty<'tcx>] {
1033         &self.inputs_and_output[..self.inputs_and_output.len() - 1]
1034     }
1035
1036     pub fn output(&self) -> Ty<'tcx> {
1037         self.inputs_and_output[self.inputs_and_output.len() - 1]
1038     }
1039
1040     // Creates a minimal `FnSig` to be used when encountering a `TyKind::Error` in a fallible
1041     // method.
1042     fn fake() -> FnSig<'tcx> {
1043         FnSig {
1044             inputs_and_output: List::empty(),
1045             c_variadic: false,
1046             unsafety: hir::Unsafety::Normal,
1047             abi: abi::Abi::Rust,
1048         }
1049     }
1050 }
1051
1052 pub type PolyFnSig<'tcx> = Binder<FnSig<'tcx>>;
1053
1054 impl<'tcx> PolyFnSig<'tcx> {
1055     #[inline]
1056     pub fn inputs(&self) -> Binder<&'tcx [Ty<'tcx>]> {
1057         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs())
1058     }
1059     #[inline]
1060     pub fn input(&self, index: usize) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1061         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs()[index])
1062     }
1063     pub fn inputs_and_output(&self) -> ty::Binder<&'tcx List<Ty<'tcx>>> {
1064         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs_and_output)
1065     }
1066     #[inline]
1067     pub fn output(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1068         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.output())
1069     }
1070     pub fn c_variadic(&self) -> bool {
1071         self.skip_binder().c_variadic
1072     }
1073     pub fn unsafety(&self) -> hir::Unsafety {
1074         self.skip_binder().unsafety
1075     }
1076     pub fn abi(&self) -> abi::Abi {
1077         self.skip_binder().abi
1078     }
1079 }
1080
1081 pub type CanonicalPolyFnSig<'tcx> = Canonical<'tcx, Binder<FnSig<'tcx>>>;
1082
1083 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable)]
1084 #[derive(HashStable)]
1085 pub struct ParamTy {
1086     pub index: u32,
1087     pub name: Symbol,
1088 }
1089
1090 impl<'tcx> ParamTy {
1091     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamTy {
1092         ParamTy { index, name }
1093     }
1094
1095     pub fn for_self() -> ParamTy {
1096         ParamTy::new(0, kw::SelfUpper)
1097     }
1098
1099     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamTy {
1100         ParamTy::new(def.index, def.name)
1101     }
1102
1103     pub fn to_ty(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1104         tcx.mk_ty_param(self.index, self.name)
1105     }
1106 }
1107
1108 #[derive(Copy, Clone, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd)]
1109 #[derive(HashStable)]
1110 pub struct ParamConst {
1111     pub index: u32,
1112     pub name: Symbol,
1113 }
1114
1115 impl<'tcx> ParamConst {
1116     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamConst {
1117         ParamConst { index, name }
1118     }
1119
1120     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamConst {
1121         ParamConst::new(def.index, def.name)
1122     }
1123
1124     pub fn to_const(self, tcx: TyCtxt<'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> &'tcx Const<'tcx> {
1125         tcx.mk_const_param(self.index, self.name, ty)
1126     }
1127 }
1128
1129 rustc_index::newtype_index! {
1130     /// A [De Bruijn index][dbi] is a standard means of representing
1131     /// regions (and perhaps later types) in a higher-ranked setting. In
1132     /// particular, imagine a type like this:
1133     ///
1134     ///     for<'a> fn(for<'b> fn(&'b isize, &'a isize), &'a char)
1135     ///     ^          ^            |        |         |
1136     ///     |          |            |        |         |
1137     ///     |          +------------+ 0      |         |
1138     ///     |                                |         |
1139     ///     +--------------------------------+ 1       |
1140     ///     |                                          |
1141     ///     +------------------------------------------+ 0
1142     ///
1143     /// In this type, there are two binders (the outer fn and the inner
1144     /// fn). We need to be able to determine, for any given region, which
1145     /// fn type it is bound by, the inner or the outer one. There are
1146     /// various ways you can do this, but a De Bruijn index is one of the
1147     /// more convenient and has some nice properties. The basic idea is to
1148     /// count the number of binders, inside out. Some examples should help
1149     /// clarify what I mean.
1150     ///
1151     /// Let's start with the reference type `&'b isize` that is the first
1152     /// argument to the inner function. This region `'b` is assigned a De
1153     /// Bruijn index of 0, meaning "the innermost binder" (in this case, a
1154     /// fn). The region `'a` that appears in the second argument type (`&'a
1155     /// isize`) would then be assigned a De Bruijn index of 1, meaning "the
1156     /// second-innermost binder". (These indices are written on the arrays
1157     /// in the diagram).
1158     ///
1159     /// What is interesting is that De Bruijn index attached to a particular
1160     /// variable will vary depending on where it appears. For example,
1161     /// the final type `&'a char` also refers to the region `'a` declared on
1162     /// the outermost fn. But this time, this reference is not nested within
1163     /// any other binders (i.e., it is not an argument to the inner fn, but
1164     /// rather the outer one). Therefore, in this case, it is assigned a
1165     /// De Bruijn index of 0, because the innermost binder in that location
1166     /// is the outer fn.
1167     ///
1168     /// [dbi]: http://en.wikipedia.org/wiki/De_Bruijn_index
1169     #[derive(HashStable)]
1170     pub struct DebruijnIndex {
1171         DEBUG_FORMAT = "DebruijnIndex({})",
1172         const INNERMOST = 0,
1173     }
1174 }
1175
1176 pub type Region<'tcx> = &'tcx RegionKind;
1177
1178 /// Representation of regions. Note that the NLL checker uses a distinct
1179 /// representation of regions. For this reason, it internally replaces all the
1180 /// regions with inference variables -- the index of the variable is then used
1181 /// to index into internal NLL data structures. See `rustc_mir::borrow_check`
1182 /// module for more information.
1183 ///
1184 /// ## The Region lattice within a given function
1185 ///
1186 /// In general, the region lattice looks like
1187 ///
1188 /// ```
1189 /// static ----------+-----...------+       (greatest)
1190 /// |                |              |
1191 /// early-bound and  |              |
1192 /// free regions     |              |
1193 /// |                |              |
1194 /// |                |              |
1195 /// empty(root)   placeholder(U1)   |
1196 /// |            /                  |
1197 /// |           /         placeholder(Un)
1198 /// empty(U1) --         /
1199 /// |                   /
1200 /// ...                /
1201 /// |                 /
1202 /// empty(Un) --------                      (smallest)
1203 /// ```
1204 ///
1205 /// Early-bound/free regions are the named lifetimes in scope from the
1206 /// function declaration. They have relationships to one another
1207 /// determined based on the declared relationships from the
1208 /// function.
1209 ///
1210 /// Note that inference variables and bound regions are not included
1211 /// in this diagram. In the case of inference variables, they should
1212 /// be inferred to some other region from the diagram.  In the case of
1213 /// bound regions, they are excluded because they don't make sense to
1214 /// include -- the diagram indicates the relationship between free
1215 /// regions.
1216 ///
1217 /// ## Inference variables
1218 ///
1219 /// During region inference, we sometimes create inference variables,
1220 /// represented as `ReVar`. These will be inferred by the code in
1221 /// `infer::lexical_region_resolve` to some free region from the
1222 /// lattice above (the minimal region that meets the
1223 /// constraints).
1224 ///
1225 /// During NLL checking, where regions are defined differently, we
1226 /// also use `ReVar` -- in that case, the index is used to index into
1227 /// the NLL region checker's data structures. The variable may in fact
1228 /// represent either a free region or an inference variable, in that
1229 /// case.
1230 ///
1231 /// ## Bound Regions
1232 ///
1233 /// These are regions that are stored behind a binder and must be substituted
1234 /// with some concrete region before being used. There are two kind of
1235 /// bound regions: early-bound, which are bound in an item's `Generics`,
1236 /// and are substituted by a `InternalSubsts`, and late-bound, which are part of
1237 /// higher-ranked types (e.g., `for<'a> fn(&'a ())`), and are substituted by
1238 /// the likes of `liberate_late_bound_regions`. The distinction exists
1239 /// because higher-ranked lifetimes aren't supported in all places. See [1][2].
1240 ///
1241 /// Unlike `Param`s, bound regions are not supposed to exist "in the wild"
1242 /// outside their binder, e.g., in types passed to type inference, and
1243 /// should first be substituted (by placeholder regions, free regions,
1244 /// or region variables).
1245 ///
1246 /// ## Placeholder and Free Regions
1247 ///
1248 /// One often wants to work with bound regions without knowing their precise
1249 /// identity. For example, when checking a function, the lifetime of a borrow
1250 /// can end up being assigned to some region parameter. In these cases,
1251 /// it must be ensured that bounds on the region can't be accidentally
1252 /// assumed without being checked.
1253 ///
1254 /// To do this, we replace the bound regions with placeholder markers,
1255 /// which don't satisfy any relation not explicitly provided.
1256 ///
1257 /// There are two kinds of placeholder regions in rustc: `ReFree` and
1258 /// `RePlaceholder`. When checking an item's body, `ReFree` is supposed
1259 /// to be used. These also support explicit bounds: both the internally-stored
1260 /// *scope*, which the region is assumed to outlive, as well as other
1261 /// relations stored in the `FreeRegionMap`. Note that these relations
1262 /// aren't checked when you `make_subregion` (or `eq_types`), only by
1263 /// `resolve_regions_and_report_errors`.
1264 ///
1265 /// When working with higher-ranked types, some region relations aren't
1266 /// yet known, so you can't just call `resolve_regions_and_report_errors`.
1267 /// `RePlaceholder` is designed for this purpose. In these contexts,
1268 /// there's also the risk that some inference variable laying around will
1269 /// get unified with your placeholder region: if you want to check whether
1270 /// `for<'a> Foo<'_>: 'a`, and you substitute your bound region `'a`
1271 /// with a placeholder region `'%a`, the variable `'_` would just be
1272 /// instantiated to the placeholder region `'%a`, which is wrong because
1273 /// the inference variable is supposed to satisfy the relation
1274 /// *for every value of the placeholder region*. To ensure that doesn't
1275 /// happen, you can use `leak_check`. This is more clearly explained
1276 /// by the [rustc dev guide].
1277 ///
1278 /// [1]: http://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2013/10/29/intermingled-parameter-lists/
1279 /// [2]: http://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2013/11/04/intermingled-parameter-lists/
1280 /// [rustc dev guide]: https://rustc-dev-guide.rust-lang.org/traits/hrtb.html
1281 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Hash, Copy, RustcEncodable, RustcDecodable, PartialOrd, Ord)]
1282 pub enum RegionKind {
1283     /// Region bound in a type or fn declaration which will be
1284     /// substituted 'early' -- that is, at the same time when type
1285     /// parameters are substituted.
1286     ReEarlyBound(EarlyBoundRegion),
1287
1288     /// Region bound in a function scope, which will be substituted when the
1289     /// function is called.
1290     ReLateBound(DebruijnIndex, BoundRegion),
1291
1292     /// When checking a function body, the types of all arguments and so forth
1293     /// that refer to bound region parameters are modified to refer to free
1294     /// region parameters.
1295     ReFree(FreeRegion),
1296
1297     /// Static data that has an "infinite" lifetime. Top in the region lattice.
1298     ReStatic,
1299
1300     /// A region variable. Should not exist after typeck.
1301     ReVar(RegionVid),
1302
1303     /// A placeholder region -- basically, the higher-ranked version of `ReFree`.
1304     /// Should not exist after typeck.
1305     RePlaceholder(ty::PlaceholderRegion),
1306
1307     /// Empty lifetime is for data that is never accessed.  We tag the
1308     /// empty lifetime with a universe -- the idea is that we don't
1309     /// want `exists<'a> { forall<'b> { 'b: 'a } }` to be satisfiable.
1310     /// Therefore, the `'empty` in a universe `U` is less than all
1311     /// regions visible from `U`, but not less than regions not visible
1312     /// from `U`.
1313     ReEmpty(ty::UniverseIndex),
1314
1315     /// Erased region, used by trait selection, in MIR and during codegen.
1316     ReErased,
1317 }
1318
1319 impl<'tcx> rustc_serialize::UseSpecializedDecodable for Region<'tcx> {}
1320
1321 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable, Debug, PartialOrd, Ord)]
1322 pub struct EarlyBoundRegion {
1323     pub def_id: DefId,
1324     pub index: u32,
1325     pub name: Symbol,
1326 }
1327
1328 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable)]
1329 pub struct TyVid {
1330     pub index: u32,
1331 }
1332
1333 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable)]
1334 pub struct ConstVid<'tcx> {
1335     pub index: u32,
1336     pub phantom: PhantomData<&'tcx ()>,
1337 }
1338
1339 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable)]
1340 pub struct IntVid {
1341     pub index: u32,
1342 }
1343
1344 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable)]
1345 pub struct FloatVid {
1346     pub index: u32,
1347 }
1348
1349 rustc_index::newtype_index! {
1350     pub struct RegionVid {
1351         DEBUG_FORMAT = custom,
1352     }
1353 }
1354
1355 impl Atom for RegionVid {
1356     fn index(self) -> usize {
1357         Idx::index(self)
1358     }
1359 }
1360
1361 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable)]
1362 #[derive(HashStable)]
1363 pub enum InferTy {
1364     TyVar(TyVid),
1365     IntVar(IntVid),
1366     FloatVar(FloatVid),
1367
1368     /// A `FreshTy` is one that is generated as a replacement for an
1369     /// unbound type variable. This is convenient for caching etc. See
1370     /// `infer::freshen` for more details.
1371     FreshTy(u32),
1372     FreshIntTy(u32),
1373     FreshFloatTy(u32),
1374 }
1375
1376 rustc_index::newtype_index! {
1377     pub struct BoundVar { .. }
1378 }
1379
1380 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, RustcEncodable, RustcDecodable)]
1381 #[derive(HashStable)]
1382 pub struct BoundTy {
1383     pub var: BoundVar,
1384     pub kind: BoundTyKind,
1385 }
1386
1387 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, RustcEncodable, RustcDecodable)]
1388 #[derive(HashStable)]
1389 pub enum BoundTyKind {
1390     Anon,
1391     Param(Symbol),
1392 }
1393
1394 impl From<BoundVar> for BoundTy {
1395     fn from(var: BoundVar) -> Self {
1396         BoundTy { var, kind: BoundTyKind::Anon }
1397     }
1398 }
1399
1400 /// A `ProjectionPredicate` for an `ExistentialTraitRef`.
1401 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, RustcEncodable, RustcDecodable)]
1402 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1403 pub struct ExistentialProjection<'tcx> {
1404     pub item_def_id: DefId,
1405     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1406     pub ty: Ty<'tcx>,
1407 }
1408
1409 pub type PolyExistentialProjection<'tcx> = Binder<ExistentialProjection<'tcx>>;
1410
1411 impl<'tcx> ExistentialProjection<'tcx> {
1412     /// Extracts the underlying existential trait reference from this projection.
1413     /// For example, if this is a projection of `exists T. <T as Iterator>::Item == X`,
1414     /// then this function would return a `exists T. T: Iterator` existential trait
1415     /// reference.
1416     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'_>) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
1417         let def_id = tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id();
1418         ty::ExistentialTraitRef { def_id, substs: self.substs }
1419     }
1420
1421     pub fn with_self_ty(
1422         &self,
1423         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1424         self_ty: Ty<'tcx>,
1425     ) -> ty::ProjectionPredicate<'tcx> {
1426         // otherwise the escaping regions would be captured by the binders
1427         debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
1428
1429         ty::ProjectionPredicate {
1430             projection_ty: ty::ProjectionTy {
1431                 item_def_id: self.item_def_id,
1432                 substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs),
1433             },
1434             ty: self.ty,
1435         }
1436     }
1437 }
1438
1439 impl<'tcx> PolyExistentialProjection<'tcx> {
1440     pub fn with_self_ty(
1441         &self,
1442         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1443         self_ty: Ty<'tcx>,
1444     ) -> ty::PolyProjectionPredicate<'tcx> {
1445         self.map_bound(|p| p.with_self_ty(tcx, self_ty))
1446     }
1447
1448     pub fn item_def_id(&self) -> DefId {
1449         self.skip_binder().item_def_id
1450     }
1451 }
1452
1453 impl DebruijnIndex {
1454     /// Returns the resulting index when this value is moved into
1455     /// `amount` number of new binders. So, e.g., if you had
1456     ///
1457     ///    for<'a> fn(&'a x)
1458     ///
1459     /// and you wanted to change it to
1460     ///
1461     ///    for<'a> fn(for<'b> fn(&'a x))
1462     ///
1463     /// you would need to shift the index for `'a` into a new binder.
1464     #[must_use]
1465     pub fn shifted_in(self, amount: u32) -> DebruijnIndex {
1466         DebruijnIndex::from_u32(self.as_u32() + amount)
1467     }
1468
1469     /// Update this index in place by shifting it "in" through
1470     /// `amount` number of binders.
1471     pub fn shift_in(&mut self, amount: u32) {
1472         *self = self.shifted_in(amount);
1473     }
1474
1475     /// Returns the resulting index when this value is moved out from
1476     /// `amount` number of new binders.
1477     #[must_use]
1478     pub fn shifted_out(self, amount: u32) -> DebruijnIndex {
1479         DebruijnIndex::from_u32(self.as_u32() - amount)
1480     }
1481
1482     /// Update in place by shifting out from `amount` binders.
1483     pub fn shift_out(&mut self, amount: u32) {
1484         *self = self.shifted_out(amount);
1485     }
1486
1487     /// Adjusts any De Bruijn indices so as to make `to_binder` the
1488     /// innermost binder. That is, if we have something bound at `to_binder`,
1489     /// it will now be bound at INNERMOST. This is an appropriate thing to do
1490     /// when moving a region out from inside binders:
1491     ///
1492     /// ```
1493     ///             for<'a>   fn(for<'b>   for<'c>   fn(&'a u32), _)
1494     /// // Binder:  D3           D2        D1            ^^
1495     /// ```
1496     ///
1497     /// Here, the region `'a` would have the De Bruijn index D3,
1498     /// because it is the bound 3 binders out. However, if we wanted
1499     /// to refer to that region `'a` in the second argument (the `_`),
1500     /// those two binders would not be in scope. In that case, we
1501     /// might invoke `shift_out_to_binder(D3)`. This would adjust the
1502     /// De Bruijn index of `'a` to D1 (the innermost binder).
1503     ///
1504     /// If we invoke `shift_out_to_binder` and the region is in fact
1505     /// bound by one of the binders we are shifting out of, that is an
1506     /// error (and should fail an assertion failure).
1507     pub fn shifted_out_to_binder(self, to_binder: DebruijnIndex) -> Self {
1508         self.shifted_out(to_binder.as_u32() - INNERMOST.as_u32())
1509     }
1510 }
1511
1512 /// Region utilities
1513 impl RegionKind {
1514     /// Is this region named by the user?
1515     pub fn has_name(&self) -> bool {
1516         match *self {
1517             RegionKind::ReEarlyBound(ebr) => ebr.has_name(),
1518             RegionKind::ReLateBound(_, br) => br.is_named(),
1519             RegionKind::ReFree(fr) => fr.bound_region.is_named(),
1520             RegionKind::ReStatic => true,
1521             RegionKind::ReVar(..) => false,
1522             RegionKind::RePlaceholder(placeholder) => placeholder.name.is_named(),
1523             RegionKind::ReEmpty(_) => false,
1524             RegionKind::ReErased => false,
1525         }
1526     }
1527
1528     pub fn is_late_bound(&self) -> bool {
1529         match *self {
1530             ty::ReLateBound(..) => true,
1531             _ => false,
1532         }
1533     }
1534
1535     pub fn is_placeholder(&self) -> bool {
1536         match *self {
1537             ty::RePlaceholder(..) => true,
1538             _ => false,
1539         }
1540     }
1541
1542     pub fn bound_at_or_above_binder(&self, index: DebruijnIndex) -> bool {
1543         match *self {
1544             ty::ReLateBound(debruijn, _) => debruijn >= index,
1545             _ => false,
1546         }
1547     }
1548
1549     /// Adjusts any De Bruijn indices so as to make `to_binder` the
1550     /// innermost binder. That is, if we have something bound at `to_binder`,
1551     /// it will now be bound at INNERMOST. This is an appropriate thing to do
1552     /// when moving a region out from inside binders:
1553     ///
1554     /// ```
1555     ///             for<'a>   fn(for<'b>   for<'c>   fn(&'a u32), _)
1556     /// // Binder:  D3           D2        D1            ^^
1557     /// ```
1558     ///
1559     /// Here, the region `'a` would have the De Bruijn index D3,
1560     /// because it is the bound 3 binders out. However, if we wanted
1561     /// to refer to that region `'a` in the second argument (the `_`),
1562     /// those two binders would not be in scope. In that case, we
1563     /// might invoke `shift_out_to_binder(D3)`. This would adjust the
1564     /// De Bruijn index of `'a` to D1 (the innermost binder).
1565     ///
1566     /// If we invoke `shift_out_to_binder` and the region is in fact
1567     /// bound by one of the binders we are shifting out of, that is an
1568     /// error (and should fail an assertion failure).
1569     pub fn shifted_out_to_binder(&self, to_binder: ty::DebruijnIndex) -> RegionKind {
1570         match *self {
1571             ty::ReLateBound(debruijn, r) => {
1572                 ty::ReLateBound(debruijn.shifted_out_to_binder(to_binder), r)
1573             }
1574             r => r,
1575         }
1576     }
1577
1578     pub fn type_flags(&self) -> TypeFlags {
1579         let mut flags = TypeFlags::empty();
1580
1581         match *self {
1582             ty::ReVar(..) => {
1583                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1584                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1585                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_INFER;
1586                 flags = flags | TypeFlags::STILL_FURTHER_SPECIALIZABLE;
1587             }
1588             ty::RePlaceholder(..) => {
1589                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1590                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1591                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PLACEHOLDER;
1592                 flags = flags | TypeFlags::STILL_FURTHER_SPECIALIZABLE;
1593             }
1594             ty::ReEarlyBound(..) => {
1595                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1596                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1597                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PARAM;
1598                 flags = flags | TypeFlags::STILL_FURTHER_SPECIALIZABLE;
1599             }
1600             ty::ReFree { .. } => {
1601                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1602                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1603             }
1604             ty::ReEmpty(_) | ty::ReStatic => {
1605                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1606             }
1607             ty::ReLateBound(..) => {
1608                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_LATE_BOUND;
1609             }
1610             ty::ReErased => {
1611                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_ERASED;
1612             }
1613         }
1614
1615         debug!("type_flags({:?}) = {:?}", self, flags);
1616
1617         flags
1618     }
1619
1620     /// Given an early-bound or free region, returns the `DefId` where it was bound.
1621     /// For example, consider the regions in this snippet of code:
1622     ///
1623     /// ```
1624     /// impl<'a> Foo {
1625     ///      ^^ -- early bound, declared on an impl
1626     ///
1627     ///     fn bar<'b, 'c>(x: &self, y: &'b u32, z: &'c u64) where 'static: 'c
1628     ///            ^^  ^^     ^ anonymous, late-bound
1629     ///            |   early-bound, appears in where-clauses
1630     ///            late-bound, appears only in fn args
1631     ///     {..}
1632     /// }
1633     /// ```
1634     ///
1635     /// Here, `free_region_binding_scope('a)` would return the `DefId`
1636     /// of the impl, and for all the other highlighted regions, it
1637     /// would return the `DefId` of the function. In other cases (not shown), this
1638     /// function might return the `DefId` of a closure.
1639     pub fn free_region_binding_scope(&self, tcx: TyCtxt<'_>) -> DefId {
1640         match self {
1641             ty::ReEarlyBound(br) => tcx.parent(br.def_id).unwrap(),
1642             ty::ReFree(fr) => fr.scope,
1643             _ => bug!("free_region_binding_scope invoked on inappropriate region: {:?}", self),
1644         }
1645     }
1646 }
1647
1648 /// Type utilities
1649 impl<'tcx> TyS<'tcx> {
1650     #[inline]
1651     pub fn is_unit(&self) -> bool {
1652         match self.kind {
1653             Tuple(ref tys) => tys.is_empty(),
1654             _ => false,
1655         }
1656     }
1657
1658     #[inline]
1659     pub fn is_never(&self) -> bool {
1660         match self.kind {
1661             Never => true,
1662             _ => false,
1663         }
1664     }
1665
1666     /// Checks whether a type is definitely uninhabited. This is
1667     /// conservative: for some types that are uninhabited we return `false`,
1668     /// but we only return `true` for types that are definitely uninhabited.
1669     /// `ty.conservative_is_privately_uninhabited` implies that any value of type `ty`
1670     /// will be `Abi::Uninhabited`. (Note that uninhabited types may have nonzero
1671     /// size, to account for partial initialisation. See #49298 for details.)
1672     pub fn conservative_is_privately_uninhabited(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
1673         // FIXME(varkor): we can make this less conversative by substituting concrete
1674         // type arguments.
1675         match self.kind {
1676             ty::Never => true,
1677             ty::Adt(def, _) if def.is_union() => {
1678                 // For now, `union`s are never considered uninhabited.
1679                 false
1680             }
1681             ty::Adt(def, _) => {
1682                 // Any ADT is uninhabited if either:
1683                 // (a) It has no variants (i.e. an empty `enum`);
1684                 // (b) Each of its variants (a single one in the case of a `struct`) has at least
1685                 //     one uninhabited field.
1686                 def.variants.iter().all(|var| {
1687                     var.fields.iter().any(|field| {
1688                         tcx.type_of(field.did).conservative_is_privately_uninhabited(tcx)
1689                     })
1690                 })
1691             }
1692             ty::Tuple(..) => {
1693                 self.tuple_fields().any(|ty| ty.conservative_is_privately_uninhabited(tcx))
1694             }
1695             ty::Array(ty, len) => {
1696                 match len.try_eval_usize(tcx, ParamEnv::empty()) {
1697                     // If the array is definitely non-empty, it's uninhabited if
1698                     // the type of its elements is uninhabited.
1699                     Some(n) if n != 0 => ty.conservative_is_privately_uninhabited(tcx),
1700                     _ => false,
1701                 }
1702             }
1703             ty::Ref(..) => {
1704                 // References to uninitialised memory is valid for any type, including
1705                 // uninhabited types, in unsafe code, so we treat all references as
1706                 // inhabited.
1707                 false
1708             }
1709             _ => false,
1710         }
1711     }
1712
1713     #[inline]
1714     pub fn is_primitive(&self) -> bool {
1715         match self.kind {
1716             Bool | Char | Int(_) | Uint(_) | Float(_) => true,
1717             _ => false,
1718         }
1719     }
1720
1721     #[inline]
1722     pub fn is_ty_var(&self) -> bool {
1723         match self.kind {
1724             Infer(TyVar(_)) => true,
1725             _ => false,
1726         }
1727     }
1728
1729     #[inline]
1730     pub fn is_ty_infer(&self) -> bool {
1731         match self.kind {
1732             Infer(_) => true,
1733             _ => false,
1734         }
1735     }
1736
1737     #[inline]
1738     pub fn is_phantom_data(&self) -> bool {
1739         if let Adt(def, _) = self.kind { def.is_phantom_data() } else { false }
1740     }
1741
1742     #[inline]
1743     pub fn is_bool(&self) -> bool {
1744         self.kind == Bool
1745     }
1746
1747     /// Returns `true` if this type is a `str`.
1748     #[inline]
1749     pub fn is_str(&self) -> bool {
1750         self.kind == Str
1751     }
1752
1753     #[inline]
1754     pub fn is_param(&self, index: u32) -> bool {
1755         match self.kind {
1756             ty::Param(ref data) => data.index == index,
1757             _ => false,
1758         }
1759     }
1760
1761     #[inline]
1762     pub fn is_slice(&self) -> bool {
1763         match self.kind {
1764             RawPtr(TypeAndMut { ty, .. }) | Ref(_, ty, _) => match ty.kind {
1765                 Slice(_) | Str => true,
1766                 _ => false,
1767             },
1768             _ => false,
1769         }
1770     }
1771
1772     #[inline]
1773     pub fn is_simd(&self) -> bool {
1774         match self.kind {
1775             Adt(def, _) => def.repr.simd(),
1776             _ => false,
1777         }
1778     }
1779
1780     pub fn sequence_element_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1781         match self.kind {
1782             Array(ty, _) | Slice(ty) => ty,
1783             Str => tcx.mk_mach_uint(ast::UintTy::U8),
1784             _ => bug!("`sequence_element_type` called on non-sequence value: {}", self),
1785         }
1786     }
1787
1788     pub fn simd_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1789         match self.kind {
1790             Adt(def, substs) => def.non_enum_variant().fields[0].ty(tcx, substs),
1791             _ => bug!("`simd_type` called on invalid type"),
1792         }
1793     }
1794
1795     pub fn simd_size(&self, _tcx: TyCtxt<'tcx>) -> u64 {
1796         // Parameter currently unused, but probably needed in the future to
1797         // allow `#[repr(simd)] struct Simd<T, const N: usize>([T; N]);`.
1798         match self.kind {
1799             Adt(def, _) => def.non_enum_variant().fields.len() as u64,
1800             _ => bug!("`simd_size` called on invalid type"),
1801         }
1802     }
1803
1804     pub fn simd_size_and_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> (u64, Ty<'tcx>) {
1805         match self.kind {
1806             Adt(def, substs) => {
1807                 let variant = def.non_enum_variant();
1808                 (variant.fields.len() as u64, variant.fields[0].ty(tcx, substs))
1809             }
1810             _ => bug!("`simd_size_and_type` called on invalid type"),
1811         }
1812     }
1813
1814     #[inline]
1815     pub fn is_region_ptr(&self) -> bool {
1816         match self.kind {
1817             Ref(..) => true,
1818             _ => false,
1819         }
1820     }
1821
1822     #[inline]
1823     pub fn is_mutable_ptr(&self) -> bool {
1824         match self.kind {
1825             RawPtr(TypeAndMut { mutbl: hir::Mutability::Mut, .. })
1826             | Ref(_, _, hir::Mutability::Mut) => true,
1827             _ => false,
1828         }
1829     }
1830
1831     #[inline]
1832     pub fn is_unsafe_ptr(&self) -> bool {
1833         match self.kind {
1834             RawPtr(_) => true,
1835             _ => false,
1836         }
1837     }
1838
1839     /// Tests if this is any kind of primitive pointer type (reference, raw pointer, fn pointer).
1840     #[inline]
1841     pub fn is_any_ptr(&self) -> bool {
1842         self.is_region_ptr() || self.is_unsafe_ptr() || self.is_fn_ptr()
1843     }
1844
1845     #[inline]
1846     pub fn is_box(&self) -> bool {
1847         match self.kind {
1848             Adt(def, _) => def.is_box(),
1849             _ => false,
1850         }
1851     }
1852
1853     /// Panics if called on any type other than `Box<T>`.
1854     pub fn boxed_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1855         match self.kind {
1856             Adt(def, substs) if def.is_box() => substs.type_at(0),
1857             _ => bug!("`boxed_ty` is called on non-box type {:?}", self),
1858         }
1859     }
1860
1861     /// A scalar type is one that denotes an atomic datum, with no sub-components.
1862     /// (A RawPtr is scalar because it represents a non-managed pointer, so its
1863     /// contents are abstract to rustc.)
1864     #[inline]
1865     pub fn is_scalar(&self) -> bool {
1866         match self.kind {
1867             Bool
1868             | Char
1869             | Int(_)
1870             | Float(_)
1871             | Uint(_)
1872             | Infer(IntVar(_) | FloatVar(_))
1873             | FnDef(..)
1874             | FnPtr(_)
1875             | RawPtr(_) => true,
1876             _ => false,
1877         }
1878     }
1879
1880     /// Returns `true` if this type is a floating point type.
1881     #[inline]
1882     pub fn is_floating_point(&self) -> bool {
1883         match self.kind {
1884             Float(_) | Infer(FloatVar(_)) => true,
1885             _ => false,
1886         }
1887     }
1888
1889     #[inline]
1890     pub fn is_trait(&self) -> bool {
1891         match self.kind {
1892             Dynamic(..) => true,
1893             _ => false,
1894         }
1895     }
1896
1897     #[inline]
1898     pub fn is_enum(&self) -> bool {
1899         match self.kind {
1900             Adt(adt_def, _) => adt_def.is_enum(),
1901             _ => false,
1902         }
1903     }
1904
1905     #[inline]
1906     pub fn is_closure(&self) -> bool {
1907         match self.kind {
1908             Closure(..) => true,
1909             _ => false,
1910         }
1911     }
1912
1913     #[inline]
1914     pub fn is_generator(&self) -> bool {
1915         match self.kind {
1916             Generator(..) => true,
1917             _ => false,
1918         }
1919     }
1920
1921     #[inline]
1922     pub fn is_integral(&self) -> bool {
1923         match self.kind {
1924             Infer(IntVar(_)) | Int(_) | Uint(_) => true,
1925             _ => false,
1926         }
1927     }
1928
1929     #[inline]
1930     pub fn is_fresh_ty(&self) -> bool {
1931         match self.kind {
1932             Infer(FreshTy(_)) => true,
1933             _ => false,
1934         }
1935     }
1936
1937     #[inline]
1938     pub fn is_fresh(&self) -> bool {
1939         match self.kind {
1940             Infer(FreshTy(_)) => true,
1941             Infer(FreshIntTy(_)) => true,
1942             Infer(FreshFloatTy(_)) => true,
1943             _ => false,
1944         }
1945     }
1946
1947     #[inline]
1948     pub fn is_char(&self) -> bool {
1949         match self.kind {
1950             Char => true,
1951             _ => false,
1952         }
1953     }
1954
1955     #[inline]
1956     pub fn is_numeric(&self) -> bool {
1957         self.is_integral() || self.is_floating_point()
1958     }
1959
1960     #[inline]
1961     pub fn is_signed(&self) -> bool {
1962         match self.kind {
1963             Int(_) => true,
1964             _ => false,
1965         }
1966     }
1967
1968     #[inline]
1969     pub fn is_ptr_sized_integral(&self) -> bool {
1970         match self.kind {
1971             Int(ast::IntTy::Isize) | Uint(ast::UintTy::Usize) => true,
1972             _ => false,
1973         }
1974     }
1975
1976     #[inline]
1977     pub fn is_machine(&self) -> bool {
1978         match self.kind {
1979             Int(..) | Uint(..) | Float(..) => true,
1980             _ => false,
1981         }
1982     }
1983
1984     #[inline]
1985     pub fn has_concrete_skeleton(&self) -> bool {
1986         match self.kind {
1987             Param(_) | Infer(_) | Error => false,
1988             _ => true,
1989         }
1990     }
1991
1992     /// Returns the type and mutability of `*ty`.
1993     ///
1994     /// The parameter `explicit` indicates if this is an *explicit* dereference.
1995     /// Some types -- notably unsafe ptrs -- can only be dereferenced explicitly.
1996     pub fn builtin_deref(&self, explicit: bool) -> Option<TypeAndMut<'tcx>> {
1997         match self.kind {
1998             Adt(def, _) if def.is_box() => {
1999                 Some(TypeAndMut { ty: self.boxed_ty(), mutbl: hir::Mutability::Not })
2000             }
2001             Ref(_, ty, mutbl) => Some(TypeAndMut { ty, mutbl }),
2002             RawPtr(mt) if explicit => Some(mt),
2003             _ => None,
2004         }
2005     }
2006
2007     /// Returns the type of `ty[i]`.
2008     pub fn builtin_index(&self) -> Option<Ty<'tcx>> {
2009         match self.kind {
2010             Array(ty, _) | Slice(ty) => Some(ty),
2011             _ => None,
2012         }
2013     }
2014
2015     pub fn fn_sig(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> PolyFnSig<'tcx> {
2016         match self.kind {
2017             FnDef(def_id, substs) => tcx.fn_sig(def_id).subst(tcx, substs),
2018             FnPtr(f) => f,
2019             Error => {
2020                 // ignore errors (#54954)
2021                 ty::Binder::dummy(FnSig::fake())
2022             }
2023             Closure(..) => bug!(
2024                 "to get the signature of a closure, use `substs.as_closure().sig()` not `fn_sig()`",
2025             ),
2026             _ => bug!("Ty::fn_sig() called on non-fn type: {:?}", self),
2027         }
2028     }
2029
2030     #[inline]
2031     pub fn is_fn(&self) -> bool {
2032         match self.kind {
2033             FnDef(..) | FnPtr(_) => true,
2034             _ => false,
2035         }
2036     }
2037
2038     #[inline]
2039     pub fn is_fn_ptr(&self) -> bool {
2040         match self.kind {
2041             FnPtr(_) => true,
2042             _ => false,
2043         }
2044     }
2045
2046     #[inline]
2047     pub fn is_impl_trait(&self) -> bool {
2048         match self.kind {
2049             Opaque(..) => true,
2050             _ => false,
2051         }
2052     }
2053
2054     #[inline]
2055     pub fn ty_adt_def(&self) -> Option<&'tcx AdtDef> {
2056         match self.kind {
2057             Adt(adt, _) => Some(adt),
2058             _ => None,
2059         }
2060     }
2061
2062     /// Iterates over tuple fields.
2063     /// Panics when called on anything but a tuple.
2064     pub fn tuple_fields(&self) -> impl DoubleEndedIterator<Item = Ty<'tcx>> {
2065         match self.kind {
2066             Tuple(substs) => substs.iter().map(|field| field.expect_ty()),
2067             _ => bug!("tuple_fields called on non-tuple"),
2068         }
2069     }
2070
2071     /// If the type contains variants, returns the valid range of variant indices.
2072     //
2073     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2074     #[inline]
2075     pub fn variant_range(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<Range<VariantIdx>> {
2076         match self.kind {
2077             TyKind::Adt(adt, _) => Some(adt.variant_range()),
2078             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2079                 Some(substs.as_generator().variant_range(def_id, tcx))
2080             }
2081             _ => None,
2082         }
2083     }
2084
2085     /// If the type contains variants, returns the variant for `variant_index`.
2086     /// Panics if `variant_index` is out of range.
2087     //
2088     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2089     #[inline]
2090     pub fn discriminant_for_variant(
2091         &self,
2092         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2093         variant_index: VariantIdx,
2094     ) -> Option<Discr<'tcx>> {
2095         match self.kind {
2096             TyKind::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => {
2097                 Some(adt.discriminant_for_variant(tcx, variant_index))
2098             }
2099             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2100                 Some(substs.as_generator().discriminant_for_variant(def_id, tcx, variant_index))
2101             }
2102             _ => None,
2103         }
2104     }
2105
2106     /// Returns the type of the discriminant of this type.
2107     pub fn discriminant_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
2108         match self.kind {
2109             ty::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => adt.repr.discr_type().to_ty(tcx),
2110             ty::Generator(_, substs, _) => substs.as_generator().discr_ty(tcx),
2111             _ => {
2112                 // This can only be `0`, for now, so `u8` will suffice.
2113                 tcx.types.u8
2114             }
2115         }
2116     }
2117
2118     /// When we create a closure, we record its kind (i.e., what trait
2119     /// it implements) into its `ClosureSubsts` using a type
2120     /// parameter. This is kind of a phantom type, except that the
2121     /// most convenient thing for us to are the integral types. This
2122     /// function converts such a special type into the closure
2123     /// kind. To go the other way, use
2124     /// `tcx.closure_kind_ty(closure_kind)`.
2125     ///
2126     /// Note that during type checking, we use an inference variable
2127     /// to represent the closure kind, because it has not yet been
2128     /// inferred. Once upvar inference (in `src/librustc_typeck/check/upvar.rs`)
2129     /// is complete, that type variable will be unified.
2130     pub fn to_opt_closure_kind(&self) -> Option<ty::ClosureKind> {
2131         match self.kind {
2132             Int(int_ty) => match int_ty {
2133                 ast::IntTy::I8 => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2134                 ast::IntTy::I16 => Some(ty::ClosureKind::FnMut),
2135                 ast::IntTy::I32 => Some(ty::ClosureKind::FnOnce),
2136                 _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2137             },
2138
2139             // "Bound" types appear in canonical queries when the
2140             // closure type is not yet known
2141             Bound(..) | Infer(_) => None,
2142
2143             Error => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2144
2145             _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2146         }
2147     }
2148
2149     /// Fast path helper for testing if a type is `Sized`.
2150     ///
2151     /// Returning true means the type is known to be sized. Returning
2152     /// `false` means nothing -- could be sized, might not be.
2153     pub fn is_trivially_sized(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
2154         match self.kind {
2155             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2156             | ty::Uint(_)
2157             | ty::Int(_)
2158             | ty::Bool
2159             | ty::Float(_)
2160             | ty::FnDef(..)
2161             | ty::FnPtr(_)
2162             | ty::RawPtr(..)
2163             | ty::Char
2164             | ty::Ref(..)
2165             | ty::Generator(..)
2166             | ty::GeneratorWitness(..)
2167             | ty::Array(..)
2168             | ty::Closure(..)
2169             | ty::Never
2170             | ty::Error => true,
2171
2172             ty::Str | ty::Slice(_) | ty::Dynamic(..) | ty::Foreign(..) => false,
2173
2174             ty::Tuple(tys) => tys.iter().all(|ty| ty.expect_ty().is_trivially_sized(tcx)),
2175
2176             ty::Adt(def, _substs) => def.sized_constraint(tcx).is_empty(),
2177
2178             ty::Projection(_) | ty::Param(_) | ty::Opaque(..) => false,
2179
2180             ty::Infer(ty::TyVar(_)) => false,
2181
2182             ty::Bound(..)
2183             | ty::Placeholder(..)
2184             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2185                 bug!("`is_trivially_sized` applied to unexpected type: {:?}", self)
2186             }
2187         }
2188     }
2189 }
2190
2191 /// Typed constant value.
2192 #[derive(Copy, Clone, Debug, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd)]
2193 #[derive(HashStable)]
2194 pub struct Const<'tcx> {
2195     pub ty: Ty<'tcx>,
2196
2197     pub val: ConstKind<'tcx>,
2198 }
2199
2200 #[cfg(target_arch = "x86_64")]
2201 static_assert_size!(Const<'_>, 48);
2202
2203 impl<'tcx> Const<'tcx> {
2204     /// Literals and const generic parameters are eagerly converted to a constant, everything else
2205     /// becomes `Unevaluated`.
2206     pub fn from_anon_const(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: LocalDefId) -> &'tcx Self {
2207         debug!("Const::from_anon_const(id={:?})", def_id);
2208
2209         let hir_id = tcx.hir().local_def_id_to_hir_id(def_id);
2210
2211         let body_id = match tcx.hir().get(hir_id) {
2212             hir::Node::AnonConst(ac) => ac.body,
2213             _ => span_bug!(
2214                 tcx.def_span(def_id.to_def_id()),
2215                 "from_anon_const can only process anonymous constants"
2216             ),
2217         };
2218
2219         let expr = &tcx.hir().body(body_id).value;
2220
2221         let ty = tcx.type_of(def_id.to_def_id());
2222
2223         let lit_input = match expr.kind {
2224             hir::ExprKind::Lit(ref lit) => Some(LitToConstInput { lit: &lit.node, ty, neg: false }),
2225             hir::ExprKind::Unary(hir::UnOp::UnNeg, ref expr) => match expr.kind {
2226                 hir::ExprKind::Lit(ref lit) => {
2227                     Some(LitToConstInput { lit: &lit.node, ty, neg: true })
2228                 }
2229                 _ => None,
2230             },
2231             _ => None,
2232         };
2233
2234         if let Some(lit_input) = lit_input {
2235             // If an error occurred, ignore that it's a literal and leave reporting the error up to
2236             // mir.
2237             if let Ok(c) = tcx.at(expr.span).lit_to_const(lit_input) {
2238                 return c;
2239             } else {
2240                 tcx.sess.delay_span_bug(expr.span, "Const::from_anon_const: couldn't lit_to_const");
2241             }
2242         }
2243
2244         // Unwrap a block, so that e.g. `{ P }` is recognised as a parameter. Const arguments
2245         // currently have to be wrapped in curly brackets, so it's necessary to special-case.
2246         let expr = match &expr.kind {
2247             hir::ExprKind::Block(block, _) if block.stmts.is_empty() && block.expr.is_some() => {
2248                 block.expr.as_ref().unwrap()
2249             }
2250             _ => expr,
2251         };
2252
2253         use hir::{def::DefKind::ConstParam, def::Res, ExprKind, Path, QPath};
2254         let val = match expr.kind {
2255             ExprKind::Path(QPath::Resolved(_, &Path { res: Res::Def(ConstParam, def_id), .. })) => {
2256                 // Find the name and index of the const parameter by indexing the generics of
2257                 // the parent item and construct a `ParamConst`.
2258                 let hir_id = tcx.hir().as_local_hir_id(def_id.expect_local());
2259                 let item_id = tcx.hir().get_parent_node(hir_id);
2260                 let item_def_id = tcx.hir().local_def_id(item_id);
2261                 let generics = tcx.generics_of(item_def_id.to_def_id());
2262                 let index =
2263                     generics.param_def_id_to_index[&tcx.hir().local_def_id(hir_id).to_def_id()];
2264                 let name = tcx.hir().name(hir_id);
2265                 ty::ConstKind::Param(ty::ParamConst::new(index, name))
2266             }
2267             _ => ty::ConstKind::Unevaluated(
2268                 def_id.to_def_id(),
2269                 InternalSubsts::identity_for_item(tcx, def_id.to_def_id()),
2270                 None,
2271             ),
2272         };
2273
2274         tcx.mk_const(ty::Const { val, ty })
2275     }
2276
2277     #[inline]
2278     /// Interns the given value as a constant.
2279     pub fn from_value(tcx: TyCtxt<'tcx>, val: ConstValue<'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> &'tcx Self {
2280         tcx.mk_const(Self { val: ConstKind::Value(val), ty })
2281     }
2282
2283     #[inline]
2284     /// Interns the given scalar as a constant.
2285     pub fn from_scalar(tcx: TyCtxt<'tcx>, val: Scalar, ty: Ty<'tcx>) -> &'tcx Self {
2286         Self::from_value(tcx, ConstValue::Scalar(val), ty)
2287     }
2288
2289     #[inline]
2290     /// Creates a constant with the given integer value and interns it.
2291     pub fn from_bits(tcx: TyCtxt<'tcx>, bits: u128, ty: ParamEnvAnd<'tcx, Ty<'tcx>>) -> &'tcx Self {
2292         let size = tcx
2293             .layout_of(ty)
2294             .unwrap_or_else(|e| panic!("could not compute layout for {:?}: {:?}", ty, e))
2295             .size;
2296         Self::from_scalar(tcx, Scalar::from_uint(bits, size), ty.value)
2297     }
2298
2299     #[inline]
2300     /// Creates an interned zst constant.
2301     pub fn zero_sized(tcx: TyCtxt<'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> &'tcx Self {
2302         Self::from_scalar(tcx, Scalar::zst(), ty)
2303     }
2304
2305     #[inline]
2306     /// Creates an interned bool constant.
2307     pub fn from_bool(tcx: TyCtxt<'tcx>, v: bool) -> &'tcx Self {
2308         Self::from_bits(tcx, v as u128, ParamEnv::empty().and(tcx.types.bool))
2309     }
2310
2311     #[inline]
2312     /// Creates an interned usize constant.
2313     pub fn from_usize(tcx: TyCtxt<'tcx>, n: u64) -> &'tcx Self {
2314         Self::from_bits(tcx, n as u128, ParamEnv::empty().and(tcx.types.usize))
2315     }
2316
2317     #[inline]
2318     /// Attempts to evaluate the given constant to bits. Can fail to evaluate in the presence of
2319     /// generics (or erroneous code) or if the value can't be represented as bits (e.g. because it
2320     /// contains const generic parameters or pointers).
2321     pub fn try_eval_bits(
2322         &self,
2323         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2324         param_env: ParamEnv<'tcx>,
2325         ty: Ty<'tcx>,
2326     ) -> Option<u128> {
2327         assert_eq!(self.ty, ty);
2328         let size = tcx.layout_of(param_env.with_reveal_all().and(ty)).ok()?.size;
2329         // if `ty` does not depend on generic parameters, use an empty param_env
2330         self.eval(tcx, param_env).val.try_to_bits(size)
2331     }
2332
2333     #[inline]
2334     /// Tries to evaluate the constant if it is `Unevaluated`. If that doesn't succeed, return the
2335     /// unevaluated constant.
2336     pub fn eval(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, param_env: ParamEnv<'tcx>) -> &Const<'tcx> {
2337         if let ConstKind::Unevaluated(did, substs, promoted) = self.val {
2338             use crate::mir::interpret::ErrorHandled;
2339
2340             let param_env_and_substs = param_env.with_reveal_all().and(substs);
2341
2342             // HACK(eddyb) this erases lifetimes even though `const_eval_resolve`
2343             // also does later, but we want to do it before checking for
2344             // inference variables.
2345             let param_env_and_substs = tcx.erase_regions(&param_env_and_substs);
2346
2347             // HACK(eddyb) when the query key would contain inference variables,
2348             // attempt using identity substs and `ParamEnv` instead, that will succeed
2349             // when the expression doesn't depend on any parameters.
2350             // FIXME(eddyb, skinny121) pass `InferCtxt` into here when it's available, so that
2351             // we can call `infcx.const_eval_resolve` which handles inference variables.
2352             let param_env_and_substs = if param_env_and_substs.needs_infer() {
2353                 tcx.param_env(did).and(InternalSubsts::identity_for_item(tcx, did))
2354             } else {
2355                 param_env_and_substs
2356             };
2357
2358             // FIXME(eddyb) maybe the `const_eval_*` methods should take
2359             // `ty::ParamEnvAnd<SubstsRef>` instead of having them separate.
2360             let (param_env, substs) = param_env_and_substs.into_parts();
2361             // try to resolve e.g. associated constants to their definition on an impl, and then
2362             // evaluate the const.
2363             match tcx.const_eval_resolve(param_env, did, substs, promoted, None) {
2364                 // NOTE(eddyb) `val` contains no lifetimes/types/consts,
2365                 // and we use the original type, so nothing from `substs`
2366                 // (which may be identity substs, see above),
2367                 // can leak through `val` into the const we return.
2368                 Ok(val) => Const::from_value(tcx, val, self.ty),
2369                 Err(ErrorHandled::TooGeneric | ErrorHandled::Linted) => self,
2370                 Err(ErrorHandled::Reported(ErrorReported)) => {
2371                     tcx.mk_const(ty::Const { val: ty::ConstKind::Error, ty: self.ty })
2372                 }
2373             }
2374         } else {
2375             self
2376         }
2377     }
2378
2379     #[inline]
2380     pub fn try_eval_bool(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, param_env: ParamEnv<'tcx>) -> Option<bool> {
2381         self.try_eval_bits(tcx, param_env, tcx.types.bool).and_then(|v| match v {
2382             0 => Some(false),
2383             1 => Some(true),
2384             _ => None,
2385         })
2386     }
2387
2388     #[inline]
2389     pub fn try_eval_usize(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, param_env: ParamEnv<'tcx>) -> Option<u64> {
2390         self.try_eval_bits(tcx, param_env, tcx.types.usize).map(|v| v as u64)
2391     }
2392
2393     #[inline]
2394     /// Panics if the value cannot be evaluated or doesn't contain a valid integer of the given type.
2395     pub fn eval_bits(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, param_env: ParamEnv<'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> u128 {
2396         self.try_eval_bits(tcx, param_env, ty)
2397             .unwrap_or_else(|| bug!("expected bits of {:#?}, got {:#?}", ty, self))
2398     }
2399
2400     #[inline]
2401     /// Panics if the value cannot be evaluated or doesn't contain a valid `usize`.
2402     pub fn eval_usize(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, param_env: ParamEnv<'tcx>) -> u64 {
2403         self.eval_bits(tcx, param_env, tcx.types.usize) as u64
2404     }
2405 }
2406
2407 impl<'tcx> rustc_serialize::UseSpecializedDecodable for &'tcx Const<'tcx> {}
2408
2409 /// Represents a constant in Rust.
2410 #[derive(Copy, Clone, Debug, Eq, PartialEq, PartialOrd, Ord, RustcEncodable, RustcDecodable, Hash)]
2411 #[derive(HashStable)]
2412 pub enum ConstKind<'tcx> {
2413     /// A const generic parameter.
2414     Param(ParamConst),
2415
2416     /// Infer the value of the const.
2417     Infer(InferConst<'tcx>),
2418
2419     /// Bound const variable, used only when preparing a trait query.
2420     Bound(DebruijnIndex, BoundVar),
2421
2422     /// A placeholder const - universally quantified higher-ranked const.
2423     Placeholder(ty::PlaceholderConst),
2424
2425     /// Used in the HIR by using `Unevaluated` everywhere and later normalizing to one of the other
2426     /// variants when the code is monomorphic enough for that.
2427     Unevaluated(DefId, SubstsRef<'tcx>, Option<Promoted>),
2428
2429     /// Used to hold computed value.
2430     Value(ConstValue<'tcx>),
2431
2432     /// A placeholder for a const which could not be computed; this is
2433     /// propagated to avoid useless error messages.
2434     Error,
2435 }
2436
2437 #[cfg(target_arch = "x86_64")]
2438 static_assert_size!(ConstKind<'_>, 40);
2439
2440 impl<'tcx> ConstKind<'tcx> {
2441     #[inline]
2442     pub fn try_to_scalar(&self) -> Option<Scalar> {
2443         if let ConstKind::Value(val) = self { val.try_to_scalar() } else { None }
2444     }
2445
2446     #[inline]
2447     pub fn try_to_bits(&self, size: Size) -> Option<u128> {
2448         if let ConstKind::Value(val) = self { val.try_to_bits(size) } else { None }
2449     }
2450 }
2451
2452 /// An inference variable for a const, for use in const generics.
2453 #[derive(Copy, Clone, Debug, Eq, PartialEq, PartialOrd, Ord, RustcEncodable, RustcDecodable, Hash)]
2454 #[derive(HashStable)]
2455 pub enum InferConst<'tcx> {
2456     /// Infer the value of the const.
2457     Var(ConstVid<'tcx>),
2458     /// A fresh const variable. See `infer::freshen` for more details.
2459     Fresh(u32),
2460 }