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Rollup merge of #75485 - RalfJung:pin, r=nagisa
[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::ty::subst::{GenericArg, InternalSubsts, Subst, SubstsRef};
10 use crate::ty::{
11     self, AdtDef, DefIdTree, Discr, Ty, TyCtxt, TypeFlags, TypeFoldable, WithConstness,
12 };
13 use crate::ty::{DelaySpanBugEmitted, List, ParamEnv, TyS};
14 use polonius_engine::Atom;
15 use rustc_ast::ast;
16 use rustc_data_structures::captures::Captures;
17 use rustc_hir as hir;
18 use rustc_hir::def_id::DefId;
19 use rustc_index::vec::Idx;
20 use rustc_macros::HashStable;
21 use rustc_span::symbol::{kw, Ident, Symbol};
22 use rustc_target::abi::VariantIdx;
23 use rustc_target::spec::abi;
24 use std::borrow::Cow;
25 use std::cmp::Ordering;
26 use std::marker::PhantomData;
27 use std::ops::Range;
28 use ty::util::IntTypeExt;
29
30 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
31 #[derive(HashStable, TypeFoldable, Lift)]
32 pub struct TypeAndMut<'tcx> {
33     pub ty: Ty<'tcx>,
34     pub mutbl: hir::Mutability,
35 }
36
37 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
38 #[derive(HashStable)]
39 /// A "free" region `fr` can be interpreted as "some region
40 /// at least as big as the scope `fr.scope`".
41 pub struct FreeRegion {
42     pub scope: DefId,
43     pub bound_region: BoundRegion,
44 }
45
46 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
47 #[derive(HashStable)]
48 pub enum BoundRegion {
49     /// An anonymous region parameter for a given fn (&T)
50     BrAnon(u32),
51
52     /// Named region parameters for functions (a in &'a T)
53     ///
54     /// The `DefId` is needed to distinguish free regions in
55     /// the event of shadowing.
56     BrNamed(DefId, Symbol),
57
58     /// Anonymous region for the implicit env pointer parameter
59     /// to a closure
60     BrEnv,
61 }
62
63 impl BoundRegion {
64     pub fn is_named(&self) -> bool {
65         match *self {
66             BoundRegion::BrNamed(_, name) => name != kw::UnderscoreLifetime,
67             _ => false,
68         }
69     }
70
71     /// When canonicalizing, we replace unbound inference variables and free
72     /// regions with anonymous late bound regions. This method asserts that
73     /// we have an anonymous late bound region, which hence may refer to
74     /// a canonical variable.
75     pub fn assert_bound_var(&self) -> BoundVar {
76         match *self {
77             BoundRegion::BrAnon(var) => BoundVar::from_u32(var),
78             _ => bug!("bound region is not anonymous"),
79         }
80     }
81 }
82
83 /// N.B., if you change this, you'll probably want to change the corresponding
84 /// AST structure in `librustc_ast/ast.rs` as well.
85 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug)]
86 #[derive(HashStable)]
87 #[rustc_diagnostic_item = "TyKind"]
88 pub enum TyKind<'tcx> {
89     /// The primitive boolean type. Written as `bool`.
90     Bool,
91
92     /// The primitive character type; holds a Unicode scalar value
93     /// (a non-surrogate code point). Written as `char`.
94     Char,
95
96     /// A primitive signed integer type. For example, `i32`.
97     Int(ast::IntTy),
98
99     /// A primitive unsigned integer type. For example, `u32`.
100     Uint(ast::UintTy),
101
102     /// A primitive floating-point type. For example, `f64`.
103     Float(ast::FloatTy),
104
105     /// Structures, enumerations and unions.
106     ///
107     /// InternalSubsts here, possibly against intuition, *may* contain `Param`s.
108     /// That is, even after substitution it is possible that there are type
109     /// variables. This happens when the `Adt` corresponds to an ADT
110     /// definition and not a concrete use of it.
111     Adt(&'tcx AdtDef, SubstsRef<'tcx>),
112
113     /// An unsized FFI type that is opaque to Rust. Written as `extern type T`.
114     Foreign(DefId),
115
116     /// The pointee of a string slice. Written as `str`.
117     Str,
118
119     /// An array with the given length. Written as `[T; n]`.
120     Array(Ty<'tcx>, &'tcx ty::Const<'tcx>),
121
122     /// The pointee of an array slice. Written as `[T]`.
123     Slice(Ty<'tcx>),
124
125     /// A raw pointer. Written as `*mut T` or `*const T`
126     RawPtr(TypeAndMut<'tcx>),
127
128     /// A reference; a pointer with an associated lifetime. Written as
129     /// `&'a mut T` or `&'a T`.
130     Ref(Region<'tcx>, Ty<'tcx>, hir::Mutability),
131
132     /// The anonymous type of a function declaration/definition. Each
133     /// function has a unique type, which is output (for a function
134     /// named `foo` returning an `i32`) as `fn() -> i32 {foo}`.
135     ///
136     /// For example the type of `bar` here:
137     ///
138     /// ```rust
139     /// fn foo() -> i32 { 1 }
140     /// let bar = foo; // bar: fn() -> i32 {foo}
141     /// ```
142     FnDef(DefId, SubstsRef<'tcx>),
143
144     /// A pointer to a function. Written as `fn() -> i32`.
145     ///
146     /// For example the type of `bar` here:
147     ///
148     /// ```rust
149     /// fn foo() -> i32 { 1 }
150     /// let bar: fn() -> i32 = foo;
151     /// ```
152     FnPtr(PolyFnSig<'tcx>),
153
154     /// A trait, defined with `trait`.
155     Dynamic(Binder<&'tcx List<ExistentialPredicate<'tcx>>>, ty::Region<'tcx>),
156
157     /// The anonymous type of a closure. Used to represent the type of
158     /// `|a| a`.
159     Closure(DefId, SubstsRef<'tcx>),
160
161     /// The anonymous type of a generator. Used to represent the type of
162     /// `|a| yield a`.
163     Generator(DefId, SubstsRef<'tcx>, hir::Movability),
164
165     /// A type representin the types stored inside a generator.
166     /// This should only appear in GeneratorInteriors.
167     GeneratorWitness(Binder<&'tcx List<Ty<'tcx>>>),
168
169     /// The never type `!`
170     Never,
171
172     /// A tuple type. For example, `(i32, bool)`.
173     /// Use `TyS::tuple_fields` to iterate over the field types.
174     Tuple(SubstsRef<'tcx>),
175
176     /// The projection of an associated type. For example,
177     /// `<T as Trait<..>>::N`.
178     Projection(ProjectionTy<'tcx>),
179
180     /// Opaque (`impl Trait`) type found in a return type.
181     /// The `DefId` comes either from
182     /// * the `impl Trait` ast::Ty node,
183     /// * or the `type Foo = impl Trait` declaration
184     /// The substitutions are for the generics of the function in question.
185     /// After typeck, the concrete type can be found in the `types` map.
186     Opaque(DefId, SubstsRef<'tcx>),
187
188     /// A type parameter; for example, `T` in `fn f<T>(x: T) {}
189     Param(ParamTy),
190
191     /// Bound type variable, used only when preparing a trait query.
192     Bound(ty::DebruijnIndex, BoundTy),
193
194     /// A placeholder type - universally quantified higher-ranked type.
195     Placeholder(ty::PlaceholderType),
196
197     /// A type variable used during type checking.
198     Infer(InferTy),
199
200     /// A placeholder for a type which could not be computed; this is
201     /// propagated to avoid useless error messages.
202     Error(DelaySpanBugEmitted),
203 }
204
205 impl TyKind<'tcx> {
206     #[inline]
207     pub fn is_primitive(&self) -> bool {
208         match self {
209             Bool | Char | Int(_) | Uint(_) | Float(_) => true,
210             _ => false,
211         }
212     }
213 }
214
215 // `TyKind` is used a lot. Make sure it doesn't unintentionally get bigger.
216 #[cfg(target_arch = "x86_64")]
217 static_assert_size!(TyKind<'_>, 24);
218
219 /// A closure can be modeled as a struct that looks like:
220 ///
221 ///     struct Closure<'l0...'li, T0...Tj, CK, CS, U>(...U);
222 ///
223 /// where:
224 ///
225 /// - 'l0...'li and T0...Tj are the generic parameters
226 ///   in scope on the function that defined the closure,
227 /// - CK represents the *closure kind* (Fn vs FnMut vs FnOnce). This
228 ///   is rather hackily encoded via a scalar type. See
229 ///   `TyS::to_opt_closure_kind` for details.
230 /// - CS represents the *closure signature*, representing as a `fn()`
231 ///   type. For example, `fn(u32, u32) -> u32` would mean that the closure
232 ///   implements `CK<(u32, u32), Output = u32>`, where `CK` is the trait
233 ///   specified above.
234 /// - U is a type parameter representing the types of its upvars, tupled up
235 ///   (borrowed, if appropriate; that is, if an U field represents a by-ref upvar,
236 ///    and the up-var has the type `Foo`, then that field of U will be `&Foo`).
237 ///
238 /// So, for example, given this function:
239 ///
240 ///     fn foo<'a, T>(data: &'a mut T) {
241 ///          do(|| data.count += 1)
242 ///     }
243 ///
244 /// the type of the closure would be something like:
245 ///
246 ///     struct Closure<'a, T, U>(...U);
247 ///
248 /// Note that the type of the upvar is not specified in the struct.
249 /// You may wonder how the impl would then be able to use the upvar,
250 /// if it doesn't know it's type? The answer is that the impl is
251 /// (conceptually) not fully generic over Closure but rather tied to
252 /// instances with the expected upvar types:
253 ///
254 ///     impl<'b, 'a, T> FnMut() for Closure<'a, T, (&'b mut &'a mut T,)> {
255 ///         ...
256 ///     }
257 ///
258 /// You can see that the *impl* fully specified the type of the upvar
259 /// and thus knows full well that `data` has type `&'b mut &'a mut T`.
260 /// (Here, I am assuming that `data` is mut-borrowed.)
261 ///
262 /// Now, the last question you may ask is: Why include the upvar types
263 /// in an extra type parameter? The reason for this design is that the
264 /// upvar types can reference lifetimes that are internal to the
265 /// creating function. In my example above, for example, the lifetime
266 /// `'b` represents the scope of the closure itself; this is some
267 /// subset of `foo`, probably just the scope of the call to the to
268 /// `do()`. If we just had the lifetime/type parameters from the
269 /// enclosing function, we couldn't name this lifetime `'b`. Note that
270 /// there can also be lifetimes in the types of the upvars themselves,
271 /// if one of them happens to be a reference to something that the
272 /// creating fn owns.
273 ///
274 /// OK, you say, so why not create a more minimal set of parameters
275 /// that just includes the extra lifetime parameters? The answer is
276 /// primarily that it would be hard --- we don't know at the time when
277 /// we create the closure type what the full types of the upvars are,
278 /// nor do we know which are borrowed and which are not. In this
279 /// design, we can just supply a fresh type parameter and figure that
280 /// out later.
281 ///
282 /// All right, you say, but why include the type parameters from the
283 /// original function then? The answer is that codegen may need them
284 /// when monomorphizing, and they may not appear in the upvars. A
285 /// closure could capture no variables but still make use of some
286 /// in-scope type parameter with a bound (e.g., if our example above
287 /// had an extra `U: Default`, and the closure called `U::default()`).
288 ///
289 /// There is another reason. This design (implicitly) prohibits
290 /// closures from capturing themselves (except via a trait
291 /// object). This simplifies closure inference considerably, since it
292 /// means that when we infer the kind of a closure or its upvars, we
293 /// don't have to handle cycles where the decisions we make for
294 /// closure C wind up influencing the decisions we ought to make for
295 /// closure C (which would then require fixed point iteration to
296 /// handle). Plus it fixes an ICE. :P
297 ///
298 /// ## Generators
299 ///
300 /// Generators are handled similarly in `GeneratorSubsts`.  The set of
301 /// type parameters is similar, but `CK` and `CS` are replaced by the
302 /// following type parameters:
303 ///
304 /// * `GS`: The generator's "resume type", which is the type of the
305 ///   argument passed to `resume`, and the type of `yield` expressions
306 ///   inside the generator.
307 /// * `GY`: The "yield type", which is the type of values passed to
308 ///   `yield` inside the generator.
309 /// * `GR`: The "return type", which is the type of value returned upon
310 ///   completion of the generator.
311 /// * `GW`: The "generator witness".
312 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
313 pub struct ClosureSubsts<'tcx> {
314     /// Lifetime and type parameters from the enclosing function,
315     /// concatenated with a tuple containing the types of the upvars.
316     ///
317     /// These are separated out because codegen wants to pass them around
318     /// when monomorphizing.
319     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
320 }
321
322 /// Struct returned by `split()`.
323 pub struct ClosureSubstsParts<'tcx, T> {
324     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
325     pub closure_kind_ty: T,
326     pub closure_sig_as_fn_ptr_ty: T,
327     pub tupled_upvars_ty: T,
328 }
329
330 impl<'tcx> ClosureSubsts<'tcx> {
331     /// Construct `ClosureSubsts` from `ClosureSubstsParts`, containing `Substs`
332     /// for the closure parent, alongside additional closure-specific components.
333     pub fn new(
334         tcx: TyCtxt<'tcx>,
335         parts: ClosureSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
336     ) -> ClosureSubsts<'tcx> {
337         ClosureSubsts {
338             substs: tcx.mk_substs(
339                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
340                     [parts.closure_kind_ty, parts.closure_sig_as_fn_ptr_ty, parts.tupled_upvars_ty]
341                         .iter()
342                         .map(|&ty| ty.into()),
343                 ),
344             ),
345         }
346     }
347
348     /// Divides the closure substs into their respective components.
349     /// The ordering assumed here must match that used by `ClosureSubsts::new` above.
350     fn split(self) -> ClosureSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
351         match self.substs[..] {
352             [ref parent_substs @ .., closure_kind_ty, closure_sig_as_fn_ptr_ty, tupled_upvars_ty] => {
353                 ClosureSubstsParts {
354                     parent_substs,
355                     closure_kind_ty,
356                     closure_sig_as_fn_ptr_ty,
357                     tupled_upvars_ty,
358                 }
359             }
360             _ => bug!("closure substs missing synthetics"),
361         }
362     }
363
364     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
365     /// allow using all of the methods on `ClosureSubsts` without panicking.
366     ///
367     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle closure
368     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
369     pub fn is_valid(self) -> bool {
370         self.substs.len() >= 3 && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind, Tuple(_))
371     }
372
373     /// Returns the substitutions of the closure's parent.
374     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
375         self.split().parent_substs
376     }
377
378     #[inline]
379     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
380         self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()
381     }
382
383     /// Returns the tuple type representing the upvars for this closure.
384     #[inline]
385     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
386         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
387     }
388
389     /// Returns the closure kind for this closure; may return a type
390     /// variable during inference. To get the closure kind during
391     /// inference, use `infcx.closure_kind(substs)`.
392     pub fn kind_ty(self) -> Ty<'tcx> {
393         self.split().closure_kind_ty.expect_ty()
394     }
395
396     /// Returns the `fn` pointer type representing the closure signature for this
397     /// closure.
398     // FIXME(eddyb) this should be unnecessary, as the shallowly resolved
399     // type is known at the time of the creation of `ClosureSubsts`,
400     // see `rustc_typeck::check::closure`.
401     pub fn sig_as_fn_ptr_ty(self) -> Ty<'tcx> {
402         self.split().closure_sig_as_fn_ptr_ty.expect_ty()
403     }
404
405     /// Returns the closure kind for this closure; only usable outside
406     /// of an inference context, because in that context we know that
407     /// there are no type variables.
408     ///
409     /// If you have an inference context, use `infcx.closure_kind()`.
410     pub fn kind(self) -> ty::ClosureKind {
411         self.kind_ty().to_opt_closure_kind().unwrap()
412     }
413
414     /// Extracts the signature from the closure.
415     pub fn sig(self) -> ty::PolyFnSig<'tcx> {
416         let ty = self.sig_as_fn_ptr_ty();
417         match ty.kind {
418             ty::FnPtr(sig) => sig,
419             _ => bug!("closure_sig_as_fn_ptr_ty is not a fn-ptr: {:?}", ty.kind),
420         }
421     }
422 }
423
424 /// Similar to `ClosureSubsts`; see the above documentation for more.
425 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
426 pub struct GeneratorSubsts<'tcx> {
427     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
428 }
429
430 pub struct GeneratorSubstsParts<'tcx, T> {
431     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
432     pub resume_ty: T,
433     pub yield_ty: T,
434     pub return_ty: T,
435     pub witness: T,
436     pub tupled_upvars_ty: T,
437 }
438
439 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
440     /// Construct `GeneratorSubsts` from `GeneratorSubstsParts`, containing `Substs`
441     /// for the generator parent, alongside additional generator-specific components.
442     pub fn new(
443         tcx: TyCtxt<'tcx>,
444         parts: GeneratorSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
445     ) -> GeneratorSubsts<'tcx> {
446         GeneratorSubsts {
447             substs: tcx.mk_substs(
448                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
449                     [
450                         parts.resume_ty,
451                         parts.yield_ty,
452                         parts.return_ty,
453                         parts.witness,
454                         parts.tupled_upvars_ty,
455                     ]
456                     .iter()
457                     .map(|&ty| ty.into()),
458                 ),
459             ),
460         }
461     }
462
463     /// Divides the generator substs into their respective components.
464     /// The ordering assumed here must match that used by `GeneratorSubsts::new` above.
465     fn split(self) -> GeneratorSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
466         match self.substs[..] {
467             [ref parent_substs @ .., resume_ty, yield_ty, return_ty, witness, tupled_upvars_ty] => {
468                 GeneratorSubstsParts {
469                     parent_substs,
470                     resume_ty,
471                     yield_ty,
472                     return_ty,
473                     witness,
474                     tupled_upvars_ty,
475                 }
476             }
477             _ => bug!("generator substs missing synthetics"),
478         }
479     }
480
481     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
482     /// allow using all of the methods on `GeneratorSubsts` without panicking.
483     ///
484     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle generator
485     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
486     pub fn is_valid(self) -> bool {
487         self.substs.len() >= 5 && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind, Tuple(_))
488     }
489
490     /// Returns the substitutions of the generator's parent.
491     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
492         self.split().parent_substs
493     }
494
495     /// This describes the types that can be contained in a generator.
496     /// It will be a type variable initially and unified in the last stages of typeck of a body.
497     /// It contains a tuple of all the types that could end up on a generator frame.
498     /// The state transformation MIR pass may only produce layouts which mention types
499     /// in this tuple. Upvars are not counted here.
500     pub fn witness(self) -> Ty<'tcx> {
501         self.split().witness.expect_ty()
502     }
503
504     #[inline]
505     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
506         self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()
507     }
508
509     /// Returns the tuple type representing the upvars for this generator.
510     #[inline]
511     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
512         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
513     }
514
515     /// Returns the type representing the resume type of the generator.
516     pub fn resume_ty(self) -> Ty<'tcx> {
517         self.split().resume_ty.expect_ty()
518     }
519
520     /// Returns the type representing the yield type of the generator.
521     pub fn yield_ty(self) -> Ty<'tcx> {
522         self.split().yield_ty.expect_ty()
523     }
524
525     /// Returns the type representing the return type of the generator.
526     pub fn return_ty(self) -> Ty<'tcx> {
527         self.split().return_ty.expect_ty()
528     }
529
530     /// Returns the "generator signature", which consists of its yield
531     /// and return types.
532     ///
533     /// N.B., some bits of the code prefers to see this wrapped in a
534     /// binder, but it never contains bound regions. Probably this
535     /// function should be removed.
536     pub fn poly_sig(self) -> PolyGenSig<'tcx> {
537         ty::Binder::dummy(self.sig())
538     }
539
540     /// Returns the "generator signature", which consists of its resume, yield
541     /// and return types.
542     pub fn sig(self) -> GenSig<'tcx> {
543         ty::GenSig {
544             resume_ty: self.resume_ty(),
545             yield_ty: self.yield_ty(),
546             return_ty: self.return_ty(),
547         }
548     }
549 }
550
551 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
552     /// Generator has not been resumed yet.
553     pub const UNRESUMED: usize = 0;
554     /// Generator has returned or is completed.
555     pub const RETURNED: usize = 1;
556     /// Generator has been poisoned.
557     pub const POISONED: usize = 2;
558
559     const UNRESUMED_NAME: &'static str = "Unresumed";
560     const RETURNED_NAME: &'static str = "Returned";
561     const POISONED_NAME: &'static str = "Panicked";
562
563     /// The valid variant indices of this generator.
564     #[inline]
565     pub fn variant_range(&self, def_id: DefId, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Range<VariantIdx> {
566         // FIXME requires optimized MIR
567         let num_variants = tcx.generator_layout(def_id).variant_fields.len();
568         VariantIdx::new(0)..VariantIdx::new(num_variants)
569     }
570
571     /// The discriminant for the given variant. Panics if the `variant_index` is
572     /// out of range.
573     #[inline]
574     pub fn discriminant_for_variant(
575         &self,
576         def_id: DefId,
577         tcx: TyCtxt<'tcx>,
578         variant_index: VariantIdx,
579     ) -> Discr<'tcx> {
580         // Generators don't support explicit discriminant values, so they are
581         // the same as the variant index.
582         assert!(self.variant_range(def_id, tcx).contains(&variant_index));
583         Discr { val: variant_index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) }
584     }
585
586     /// The set of all discriminants for the generator, enumerated with their
587     /// variant indices.
588     #[inline]
589     pub fn discriminants(
590         self,
591         def_id: DefId,
592         tcx: TyCtxt<'tcx>,
593     ) -> impl Iterator<Item = (VariantIdx, Discr<'tcx>)> + Captures<'tcx> {
594         self.variant_range(def_id, tcx).map(move |index| {
595             (index, Discr { val: index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) })
596         })
597     }
598
599     /// Calls `f` with a reference to the name of the enumerator for the given
600     /// variant `v`.
601     pub fn variant_name(v: VariantIdx) -> Cow<'static, str> {
602         match v.as_usize() {
603             Self::UNRESUMED => Cow::from(Self::UNRESUMED_NAME),
604             Self::RETURNED => Cow::from(Self::RETURNED_NAME),
605             Self::POISONED => Cow::from(Self::POISONED_NAME),
606             _ => Cow::from(format!("Suspend{}", v.as_usize() - 3)),
607         }
608     }
609
610     /// The type of the state discriminant used in the generator type.
611     #[inline]
612     pub fn discr_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
613         tcx.types.u32
614     }
615
616     /// This returns the types of the MIR locals which had to be stored across suspension points.
617     /// It is calculated in rustc_mir::transform::generator::StateTransform.
618     /// All the types here must be in the tuple in GeneratorInterior.
619     ///
620     /// The locals are grouped by their variant number. Note that some locals may
621     /// be repeated in multiple variants.
622     #[inline]
623     pub fn state_tys(
624         self,
625         def_id: DefId,
626         tcx: TyCtxt<'tcx>,
627     ) -> impl Iterator<Item = impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + Captures<'tcx>> {
628         let layout = tcx.generator_layout(def_id);
629         layout.variant_fields.iter().map(move |variant| {
630             variant.iter().map(move |field| layout.field_tys[*field].subst(tcx, self.substs))
631         })
632     }
633
634     /// This is the types of the fields of a generator which are not stored in a
635     /// variant.
636     #[inline]
637     pub fn prefix_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> {
638         self.upvar_tys()
639     }
640 }
641
642 #[derive(Debug, Copy, Clone)]
643 pub enum UpvarSubsts<'tcx> {
644     Closure(SubstsRef<'tcx>),
645     Generator(SubstsRef<'tcx>),
646 }
647
648 impl<'tcx> UpvarSubsts<'tcx> {
649     #[inline]
650     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
651         let tupled_upvars_ty = match self {
652             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().split().tupled_upvars_ty,
653             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().split().tupled_upvars_ty,
654         };
655         tupled_upvars_ty.expect_ty().tuple_fields()
656     }
657 }
658
659 #[derive(Debug, Copy, Clone, PartialEq, PartialOrd, Ord, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
660 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
661 pub enum ExistentialPredicate<'tcx> {
662     /// E.g., `Iterator`.
663     Trait(ExistentialTraitRef<'tcx>),
664     /// E.g., `Iterator::Item = T`.
665     Projection(ExistentialProjection<'tcx>),
666     /// E.g., `Send`.
667     AutoTrait(DefId),
668 }
669
670 impl<'tcx> ExistentialPredicate<'tcx> {
671     /// Compares via an ordering that will not change if modules are reordered or other changes are
672     /// made to the tree. In particular, this ordering is preserved across incremental compilations.
673     pub fn stable_cmp(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, other: &Self) -> Ordering {
674         use self::ExistentialPredicate::*;
675         match (*self, *other) {
676             (Trait(_), Trait(_)) => Ordering::Equal,
677             (Projection(ref a), Projection(ref b)) => {
678                 tcx.def_path_hash(a.item_def_id).cmp(&tcx.def_path_hash(b.item_def_id))
679             }
680             (AutoTrait(ref a), AutoTrait(ref b)) => {
681                 tcx.trait_def(*a).def_path_hash.cmp(&tcx.trait_def(*b).def_path_hash)
682             }
683             (Trait(_), _) => Ordering::Less,
684             (Projection(_), Trait(_)) => Ordering::Greater,
685             (Projection(_), _) => Ordering::Less,
686             (AutoTrait(_), _) => Ordering::Greater,
687         }
688     }
689 }
690
691 impl<'tcx> Binder<ExistentialPredicate<'tcx>> {
692     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::Predicate<'tcx> {
693         use crate::ty::ToPredicate;
694         match self.skip_binder() {
695             ExistentialPredicate::Trait(tr) => {
696                 Binder(tr).with_self_ty(tcx, self_ty).without_const().to_predicate(tcx)
697             }
698             ExistentialPredicate::Projection(p) => {
699                 Binder(p.with_self_ty(tcx, self_ty)).to_predicate(tcx)
700             }
701             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => {
702                 let trait_ref =
703                     Binder(ty::TraitRef { def_id: did, substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, &[]) });
704                 trait_ref.without_const().to_predicate(tcx)
705             }
706         }
707     }
708 }
709
710 impl<'tcx> List<ExistentialPredicate<'tcx>> {
711     /// Returns the "principal `DefId`" of this set of existential predicates.
712     ///
713     /// A Rust trait object type consists (in addition to a lifetime bound)
714     /// of a set of trait bounds, which are separated into any number
715     /// of auto-trait bounds, and at most one non-auto-trait bound. The
716     /// non-auto-trait bound is called the "principal" of the trait
717     /// object.
718     ///
719     /// Only the principal can have methods or type parameters (because
720     /// auto traits can have neither of them). This is important, because
721     /// it means the auto traits can be treated as an unordered set (methods
722     /// would force an order for the vtable, while relating traits with
723     /// type parameters without knowing the order to relate them in is
724     /// a rather non-trivial task).
725     ///
726     /// For example, in the trait object `dyn fmt::Debug + Sync`, the
727     /// principal bound is `Some(fmt::Debug)`, while the auto-trait bounds
728     /// are the set `{Sync}`.
729     ///
730     /// It is also possible to have a "trivial" trait object that
731     /// consists only of auto traits, with no principal - for example,
732     /// `dyn Send + Sync`. In that case, the set of auto-trait bounds
733     /// is `{Send, Sync}`, while there is no principal. These trait objects
734     /// have a "trivial" vtable consisting of just the size, alignment,
735     /// and destructor.
736     pub fn principal(&self) -> Option<ExistentialTraitRef<'tcx>> {
737         match self[0] {
738             ExistentialPredicate::Trait(tr) => Some(tr),
739             _ => None,
740         }
741     }
742
743     pub fn principal_def_id(&self) -> Option<DefId> {
744         self.principal().map(|trait_ref| trait_ref.def_id)
745     }
746
747     #[inline]
748     pub fn projection_bounds<'a>(
749         &'a self,
750     ) -> impl Iterator<Item = ExistentialProjection<'tcx>> + 'a {
751         self.iter().filter_map(|predicate| match predicate {
752             ExistentialPredicate::Projection(projection) => Some(projection),
753             _ => None,
754         })
755     }
756
757     #[inline]
758     pub fn auto_traits<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = DefId> + 'a {
759         self.iter().filter_map(|predicate| match predicate {
760             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => Some(did),
761             _ => None,
762         })
763     }
764 }
765
766 impl<'tcx> Binder<&'tcx List<ExistentialPredicate<'tcx>>> {
767     pub fn principal(&self) -> Option<ty::Binder<ExistentialTraitRef<'tcx>>> {
768         self.skip_binder().principal().map(Binder::bind)
769     }
770
771     pub fn principal_def_id(&self) -> Option<DefId> {
772         self.skip_binder().principal_def_id()
773     }
774
775     #[inline]
776     pub fn projection_bounds<'a>(
777         &'a self,
778     ) -> impl Iterator<Item = PolyExistentialProjection<'tcx>> + 'a {
779         self.skip_binder().projection_bounds().map(Binder::bind)
780     }
781
782     #[inline]
783     pub fn auto_traits<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = DefId> + 'a {
784         self.skip_binder().auto_traits()
785     }
786
787     pub fn iter<'a>(
788         &'a self,
789     ) -> impl DoubleEndedIterator<Item = Binder<ExistentialPredicate<'tcx>>> + 'tcx {
790         self.skip_binder().iter().map(Binder::bind)
791     }
792 }
793
794 /// A complete reference to a trait. These take numerous guises in syntax,
795 /// but perhaps the most recognizable form is in a where-clause:
796 ///
797 ///     T: Foo<U>
798 ///
799 /// This would be represented by a trait-reference where the `DefId` is the
800 /// `DefId` for the trait `Foo` and the substs define `T` as parameter 0,
801 /// and `U` as parameter 1.
802 ///
803 /// Trait references also appear in object types like `Foo<U>`, but in
804 /// that case the `Self` parameter is absent from the substitutions.
805 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
806 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
807 pub struct TraitRef<'tcx> {
808     pub def_id: DefId,
809     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
810 }
811
812 impl<'tcx> TraitRef<'tcx> {
813     pub fn new(def_id: DefId, substs: SubstsRef<'tcx>) -> TraitRef<'tcx> {
814         TraitRef { def_id, substs }
815     }
816
817     /// Returns a `TraitRef` of the form `P0: Foo<P1..Pn>` where `Pi`
818     /// are the parameters defined on trait.
819     pub fn identity(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId) -> TraitRef<'tcx> {
820         TraitRef { def_id, substs: InternalSubsts::identity_for_item(tcx, def_id) }
821     }
822
823     #[inline]
824     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
825         self.substs.type_at(0)
826     }
827
828     pub fn from_method(
829         tcx: TyCtxt<'tcx>,
830         trait_id: DefId,
831         substs: SubstsRef<'tcx>,
832     ) -> ty::TraitRef<'tcx> {
833         let defs = tcx.generics_of(trait_id);
834
835         ty::TraitRef { def_id: trait_id, substs: tcx.intern_substs(&substs[..defs.params.len()]) }
836     }
837 }
838
839 pub type PolyTraitRef<'tcx> = Binder<TraitRef<'tcx>>;
840
841 impl<'tcx> PolyTraitRef<'tcx> {
842     pub fn self_ty(&self) -> Binder<Ty<'tcx>> {
843         self.map_bound_ref(|tr| tr.self_ty())
844     }
845
846     pub fn def_id(&self) -> DefId {
847         self.skip_binder().def_id
848     }
849
850     pub fn to_poly_trait_predicate(&self) -> ty::PolyTraitPredicate<'tcx> {
851         // Note that we preserve binding levels
852         Binder(ty::TraitPredicate { trait_ref: self.skip_binder() })
853     }
854 }
855
856 /// An existential reference to a trait, where `Self` is erased.
857 /// For example, the trait object `Trait<'a, 'b, X, Y>` is:
858 ///
859 ///     exists T. T: Trait<'a, 'b, X, Y>
860 ///
861 /// The substitutions don't include the erased `Self`, only trait
862 /// type and lifetime parameters (`[X, Y]` and `['a, 'b]` above).
863 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
864 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
865 pub struct ExistentialTraitRef<'tcx> {
866     pub def_id: DefId,
867     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
868 }
869
870 impl<'tcx> ExistentialTraitRef<'tcx> {
871     pub fn erase_self_ty(
872         tcx: TyCtxt<'tcx>,
873         trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
874     ) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
875         // Assert there is a Self.
876         trait_ref.substs.type_at(0);
877
878         ty::ExistentialTraitRef {
879             def_id: trait_ref.def_id,
880             substs: tcx.intern_substs(&trait_ref.substs[1..]),
881         }
882     }
883
884     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
885     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
886     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
887     /// or some placeholder type.
888     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
889         // otherwise the escaping vars would be captured by the binder
890         // debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
891
892         ty::TraitRef { def_id: self.def_id, substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs) }
893     }
894 }
895
896 pub type PolyExistentialTraitRef<'tcx> = Binder<ExistentialTraitRef<'tcx>>;
897
898 impl<'tcx> PolyExistentialTraitRef<'tcx> {
899     pub fn def_id(&self) -> DefId {
900         self.skip_binder().def_id
901     }
902
903     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
904     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
905     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
906     /// or some placeholder type.
907     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::PolyTraitRef<'tcx> {
908         self.map_bound(|trait_ref| trait_ref.with_self_ty(tcx, self_ty))
909     }
910 }
911
912 /// Binder is a binder for higher-ranked lifetimes or types. It is part of the
913 /// compiler's representation for things like `for<'a> Fn(&'a isize)`
914 /// (which would be represented by the type `PolyTraitRef ==
915 /// Binder<TraitRef>`). Note that when we instantiate,
916 /// erase, or otherwise "discharge" these bound vars, we change the
917 /// type from `Binder<T>` to just `T` (see
918 /// e.g., `liberate_late_bound_regions`).
919 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
920 pub struct Binder<T>(T);
921
922 impl<T> Binder<T> {
923     /// Wraps `value` in a binder, asserting that `value` does not
924     /// contain any bound vars that would be bound by the
925     /// binder. This is commonly used to 'inject' a value T into a
926     /// different binding level.
927     pub fn dummy<'tcx>(value: T) -> Binder<T>
928     where
929         T: TypeFoldable<'tcx>,
930     {
931         debug_assert!(!value.has_escaping_bound_vars());
932         Binder(value)
933     }
934
935     /// Wraps `value` in a binder, binding higher-ranked vars (if any).
936     pub fn bind(value: T) -> Binder<T> {
937         Binder(value)
938     }
939
940     /// Wraps `value` in a binder without actually binding any currently
941     /// unbound variables.
942     ///
943     /// Note that this will shift all debrujin indices of escaping bound variables
944     /// by 1 to avoid accidential captures.
945     pub fn wrap_nonbinding(tcx: TyCtxt<'tcx>, value: T) -> Binder<T>
946     where
947         T: TypeFoldable<'tcx>,
948     {
949         if value.has_escaping_bound_vars() {
950             Binder::bind(super::fold::shift_vars(tcx, &value, 1))
951         } else {
952             Binder::dummy(value)
953         }
954     }
955
956     /// Skips the binder and returns the "bound" value. This is a
957     /// risky thing to do because it's easy to get confused about
958     /// De Bruijn indices and the like. It is usually better to
959     /// discharge the binder using `no_bound_vars` or
960     /// `replace_late_bound_regions` or something like
961     /// that. `skip_binder` is only valid when you are either
962     /// extracting data that has nothing to do with bound vars, you
963     /// are doing some sort of test that does not involve bound
964     /// regions, or you are being very careful about your depth
965     /// accounting.
966     ///
967     /// Some examples where `skip_binder` is reasonable:
968     ///
969     /// - extracting the `DefId` from a PolyTraitRef;
970     /// - comparing the self type of a PolyTraitRef to see if it is equal to
971     ///   a type parameter `X`, since the type `X` does not reference any regions
972     pub fn skip_binder(self) -> T {
973         self.0
974     }
975
976     pub fn as_ref(&self) -> Binder<&T> {
977         Binder(&self.0)
978     }
979
980     pub fn map_bound_ref<F, U>(&self, f: F) -> Binder<U>
981     where
982         F: FnOnce(&T) -> U,
983     {
984         self.as_ref().map_bound(f)
985     }
986
987     pub fn map_bound<F, U>(self, f: F) -> Binder<U>
988     where
989         F: FnOnce(T) -> U,
990     {
991         Binder(f(self.0))
992     }
993
994     /// Unwraps and returns the value within, but only if it contains
995     /// no bound vars at all. (In other words, if this binder --
996     /// and indeed any enclosing binder -- doesn't bind anything at
997     /// all.) Otherwise, returns `None`.
998     ///
999     /// (One could imagine having a method that just unwraps a single
1000     /// binder, but permits late-bound vars bound by enclosing
1001     /// binders, but that would require adjusting the debruijn
1002     /// indices, and given the shallow binding structure we often use,
1003     /// would not be that useful.)
1004     pub fn no_bound_vars<'tcx>(self) -> Option<T>
1005     where
1006         T: TypeFoldable<'tcx>,
1007     {
1008         if self.0.has_escaping_bound_vars() { None } else { Some(self.skip_binder()) }
1009     }
1010
1011     /// Given two things that have the same binder level,
1012     /// and an operation that wraps on their contents, executes the operation
1013     /// and then wraps its result.
1014     ///
1015     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
1016     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
1017     /// bound in the resulting return value.
1018     pub fn fuse<U, F, R>(self, u: Binder<U>, f: F) -> Binder<R>
1019     where
1020         F: FnOnce(T, U) -> R,
1021     {
1022         Binder(f(self.0, u.0))
1023     }
1024
1025     /// Splits the contents into two things that share the same binder
1026     /// level as the original, returning two distinct binders.
1027     ///
1028     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
1029     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
1030     /// bound in the resulting return values.
1031     pub fn split<U, V, F>(self, f: F) -> (Binder<U>, Binder<V>)
1032     where
1033         F: FnOnce(T) -> (U, V),
1034     {
1035         let (u, v) = f(self.0);
1036         (Binder(u), Binder(v))
1037     }
1038 }
1039
1040 impl<T> Binder<Option<T>> {
1041     pub fn transpose(self) -> Option<Binder<T>> {
1042         match self.0 {
1043             Some(v) => Some(Binder(v)),
1044             None => None,
1045         }
1046     }
1047 }
1048
1049 /// Represents the projection of an associated type. In explicit UFCS
1050 /// form this would be written `<T as Trait<..>>::N`.
1051 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1052 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1053 pub struct ProjectionTy<'tcx> {
1054     /// The parameters of the associated item.
1055     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1056
1057     /// The `DefId` of the `TraitItem` for the associated type `N`.
1058     ///
1059     /// Note that this is not the `DefId` of the `TraitRef` containing this
1060     /// associated type, which is in `tcx.associated_item(item_def_id).container`.
1061     pub item_def_id: DefId,
1062 }
1063
1064 impl<'tcx> ProjectionTy<'tcx> {
1065     /// Construct a `ProjectionTy` by searching the trait from `trait_ref` for the
1066     /// associated item named `item_name`.
1067     pub fn from_ref_and_name(
1068         tcx: TyCtxt<'_>,
1069         trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
1070         item_name: Ident,
1071     ) -> ProjectionTy<'tcx> {
1072         let item_def_id = tcx
1073             .associated_items(trait_ref.def_id)
1074             .find_by_name_and_kind(tcx, item_name, ty::AssocKind::Type, trait_ref.def_id)
1075             .unwrap()
1076             .def_id;
1077
1078         ProjectionTy { substs: trait_ref.substs, item_def_id }
1079     }
1080
1081     /// Extracts the underlying trait reference from this projection.
1082     /// For example, if this is a projection of `<T as Iterator>::Item`,
1083     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference.
1084     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
1085         let def_id = tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id();
1086         ty::TraitRef { def_id, substs: self.substs.truncate_to(tcx, tcx.generics_of(def_id)) }
1087     }
1088
1089     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1090         self.substs.type_at(0)
1091     }
1092 }
1093
1094 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
1095 pub struct GenSig<'tcx> {
1096     pub resume_ty: Ty<'tcx>,
1097     pub yield_ty: Ty<'tcx>,
1098     pub return_ty: Ty<'tcx>,
1099 }
1100
1101 pub type PolyGenSig<'tcx> = Binder<GenSig<'tcx>>;
1102
1103 impl<'tcx> PolyGenSig<'tcx> {
1104     pub fn resume_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1105         self.map_bound_ref(|sig| sig.resume_ty)
1106     }
1107     pub fn yield_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1108         self.map_bound_ref(|sig| sig.yield_ty)
1109     }
1110     pub fn return_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1111         self.map_bound_ref(|sig| sig.return_ty)
1112     }
1113 }
1114
1115 /// Signature of a function type, which we have arbitrarily
1116 /// decided to use to refer to the input/output types.
1117 ///
1118 /// - `inputs`: is the list of arguments and their modes.
1119 /// - `output`: is the return type.
1120 /// - `c_variadic`: indicates whether this is a C-variadic function.
1121 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1122 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1123 pub struct FnSig<'tcx> {
1124     pub inputs_and_output: &'tcx List<Ty<'tcx>>,
1125     pub c_variadic: bool,
1126     pub unsafety: hir::Unsafety,
1127     pub abi: abi::Abi,
1128 }
1129
1130 impl<'tcx> FnSig<'tcx> {
1131     pub fn inputs(&self) -> &'tcx [Ty<'tcx>] {
1132         &self.inputs_and_output[..self.inputs_and_output.len() - 1]
1133     }
1134
1135     pub fn output(&self) -> Ty<'tcx> {
1136         self.inputs_and_output[self.inputs_and_output.len() - 1]
1137     }
1138
1139     // Creates a minimal `FnSig` to be used when encountering a `TyKind::Error` in a fallible
1140     // method.
1141     fn fake() -> FnSig<'tcx> {
1142         FnSig {
1143             inputs_and_output: List::empty(),
1144             c_variadic: false,
1145             unsafety: hir::Unsafety::Normal,
1146             abi: abi::Abi::Rust,
1147         }
1148     }
1149 }
1150
1151 pub type PolyFnSig<'tcx> = Binder<FnSig<'tcx>>;
1152
1153 impl<'tcx> PolyFnSig<'tcx> {
1154     #[inline]
1155     pub fn inputs(&self) -> Binder<&'tcx [Ty<'tcx>]> {
1156         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs())
1157     }
1158     #[inline]
1159     pub fn input(&self, index: usize) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1160         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs()[index])
1161     }
1162     pub fn inputs_and_output(&self) -> ty::Binder<&'tcx List<Ty<'tcx>>> {
1163         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs_and_output)
1164     }
1165     #[inline]
1166     pub fn output(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1167         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.output())
1168     }
1169     pub fn c_variadic(&self) -> bool {
1170         self.skip_binder().c_variadic
1171     }
1172     pub fn unsafety(&self) -> hir::Unsafety {
1173         self.skip_binder().unsafety
1174     }
1175     pub fn abi(&self) -> abi::Abi {
1176         self.skip_binder().abi
1177     }
1178 }
1179
1180 pub type CanonicalPolyFnSig<'tcx> = Canonical<'tcx, Binder<FnSig<'tcx>>>;
1181
1182 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1183 #[derive(HashStable)]
1184 pub struct ParamTy {
1185     pub index: u32,
1186     pub name: Symbol,
1187 }
1188
1189 impl<'tcx> ParamTy {
1190     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamTy {
1191         ParamTy { index, name }
1192     }
1193
1194     pub fn for_self() -> ParamTy {
1195         ParamTy::new(0, kw::SelfUpper)
1196     }
1197
1198     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamTy {
1199         ParamTy::new(def.index, def.name)
1200     }
1201
1202     pub fn to_ty(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1203         tcx.mk_ty_param(self.index, self.name)
1204     }
1205 }
1206
1207 #[derive(Copy, Clone, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd)]
1208 #[derive(HashStable)]
1209 pub struct ParamConst {
1210     pub index: u32,
1211     pub name: Symbol,
1212 }
1213
1214 impl<'tcx> ParamConst {
1215     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamConst {
1216         ParamConst { index, name }
1217     }
1218
1219     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamConst {
1220         ParamConst::new(def.index, def.name)
1221     }
1222
1223     pub fn to_const(self, tcx: TyCtxt<'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> &'tcx ty::Const<'tcx> {
1224         tcx.mk_const_param(self.index, self.name, ty)
1225     }
1226 }
1227
1228 rustc_index::newtype_index! {
1229     /// A [De Bruijn index][dbi] is a standard means of representing
1230     /// regions (and perhaps later types) in a higher-ranked setting. In
1231     /// particular, imagine a type like this:
1232     ///
1233     ///     for<'a> fn(for<'b> fn(&'b isize, &'a isize), &'a char)
1234     ///     ^          ^            |        |         |
1235     ///     |          |            |        |         |
1236     ///     |          +------------+ 0      |         |
1237     ///     |                                |         |
1238     ///     +--------------------------------+ 1       |
1239     ///     |                                          |
1240     ///     +------------------------------------------+ 0
1241     ///
1242     /// In this type, there are two binders (the outer fn and the inner
1243     /// fn). We need to be able to determine, for any given region, which
1244     /// fn type it is bound by, the inner or the outer one. There are
1245     /// various ways you can do this, but a De Bruijn index is one of the
1246     /// more convenient and has some nice properties. The basic idea is to
1247     /// count the number of binders, inside out. Some examples should help
1248     /// clarify what I mean.
1249     ///
1250     /// Let's start with the reference type `&'b isize` that is the first
1251     /// argument to the inner function. This region `'b` is assigned a De
1252     /// Bruijn index of 0, meaning "the innermost binder" (in this case, a
1253     /// fn). The region `'a` that appears in the second argument type (`&'a
1254     /// isize`) would then be assigned a De Bruijn index of 1, meaning "the
1255     /// second-innermost binder". (These indices are written on the arrays
1256     /// in the diagram).
1257     ///
1258     /// What is interesting is that De Bruijn index attached to a particular
1259     /// variable will vary depending on where it appears. For example,
1260     /// the final type `&'a char` also refers to the region `'a` declared on
1261     /// the outermost fn. But this time, this reference is not nested within
1262     /// any other binders (i.e., it is not an argument to the inner fn, but
1263     /// rather the outer one). Therefore, in this case, it is assigned a
1264     /// De Bruijn index of 0, because the innermost binder in that location
1265     /// is the outer fn.
1266     ///
1267     /// [dbi]: http://en.wikipedia.org/wiki/De_Bruijn_index
1268     #[derive(HashStable)]
1269     pub struct DebruijnIndex {
1270         DEBUG_FORMAT = "DebruijnIndex({})",
1271         const INNERMOST = 0,
1272     }
1273 }
1274
1275 pub type Region<'tcx> = &'tcx RegionKind;
1276
1277 /// Representation of regions. Note that the NLL checker uses a distinct
1278 /// representation of regions. For this reason, it internally replaces all the
1279 /// regions with inference variables -- the index of the variable is then used
1280 /// to index into internal NLL data structures. See `rustc_mir::borrow_check`
1281 /// module for more information.
1282 ///
1283 /// ## The Region lattice within a given function
1284 ///
1285 /// In general, the region lattice looks like
1286 ///
1287 /// ```
1288 /// static ----------+-----...------+       (greatest)
1289 /// |                |              |
1290 /// early-bound and  |              |
1291 /// free regions     |              |
1292 /// |                |              |
1293 /// |                |              |
1294 /// empty(root)   placeholder(U1)   |
1295 /// |            /                  |
1296 /// |           /         placeholder(Un)
1297 /// empty(U1) --         /
1298 /// |                   /
1299 /// ...                /
1300 /// |                 /
1301 /// empty(Un) --------                      (smallest)
1302 /// ```
1303 ///
1304 /// Early-bound/free regions are the named lifetimes in scope from the
1305 /// function declaration. They have relationships to one another
1306 /// determined based on the declared relationships from the
1307 /// function.
1308 ///
1309 /// Note that inference variables and bound regions are not included
1310 /// in this diagram. In the case of inference variables, they should
1311 /// be inferred to some other region from the diagram.  In the case of
1312 /// bound regions, they are excluded because they don't make sense to
1313 /// include -- the diagram indicates the relationship between free
1314 /// regions.
1315 ///
1316 /// ## Inference variables
1317 ///
1318 /// During region inference, we sometimes create inference variables,
1319 /// represented as `ReVar`. These will be inferred by the code in
1320 /// `infer::lexical_region_resolve` to some free region from the
1321 /// lattice above (the minimal region that meets the
1322 /// constraints).
1323 ///
1324 /// During NLL checking, where regions are defined differently, we
1325 /// also use `ReVar` -- in that case, the index is used to index into
1326 /// the NLL region checker's data structures. The variable may in fact
1327 /// represent either a free region or an inference variable, in that
1328 /// case.
1329 ///
1330 /// ## Bound Regions
1331 ///
1332 /// These are regions that are stored behind a binder and must be substituted
1333 /// with some concrete region before being used. There are two kind of
1334 /// bound regions: early-bound, which are bound in an item's `Generics`,
1335 /// and are substituted by a `InternalSubsts`, and late-bound, which are part of
1336 /// higher-ranked types (e.g., `for<'a> fn(&'a ())`), and are substituted by
1337 /// the likes of `liberate_late_bound_regions`. The distinction exists
1338 /// because higher-ranked lifetimes aren't supported in all places. See [1][2].
1339 ///
1340 /// Unlike `Param`s, bound regions are not supposed to exist "in the wild"
1341 /// outside their binder, e.g., in types passed to type inference, and
1342 /// should first be substituted (by placeholder regions, free regions,
1343 /// or region variables).
1344 ///
1345 /// ## Placeholder and Free Regions
1346 ///
1347 /// One often wants to work with bound regions without knowing their precise
1348 /// identity. For example, when checking a function, the lifetime of a borrow
1349 /// can end up being assigned to some region parameter. In these cases,
1350 /// it must be ensured that bounds on the region can't be accidentally
1351 /// assumed without being checked.
1352 ///
1353 /// To do this, we replace the bound regions with placeholder markers,
1354 /// which don't satisfy any relation not explicitly provided.
1355 ///
1356 /// There are two kinds of placeholder regions in rustc: `ReFree` and
1357 /// `RePlaceholder`. When checking an item's body, `ReFree` is supposed
1358 /// to be used. These also support explicit bounds: both the internally-stored
1359 /// *scope*, which the region is assumed to outlive, as well as other
1360 /// relations stored in the `FreeRegionMap`. Note that these relations
1361 /// aren't checked when you `make_subregion` (or `eq_types`), only by
1362 /// `resolve_regions_and_report_errors`.
1363 ///
1364 /// When working with higher-ranked types, some region relations aren't
1365 /// yet known, so you can't just call `resolve_regions_and_report_errors`.
1366 /// `RePlaceholder` is designed for this purpose. In these contexts,
1367 /// there's also the risk that some inference variable laying around will
1368 /// get unified with your placeholder region: if you want to check whether
1369 /// `for<'a> Foo<'_>: 'a`, and you substitute your bound region `'a`
1370 /// with a placeholder region `'%a`, the variable `'_` would just be
1371 /// instantiated to the placeholder region `'%a`, which is wrong because
1372 /// the inference variable is supposed to satisfy the relation
1373 /// *for every value of the placeholder region*. To ensure that doesn't
1374 /// happen, you can use `leak_check`. This is more clearly explained
1375 /// by the [rustc dev guide].
1376 ///
1377 /// [1]: http://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2013/10/29/intermingled-parameter-lists/
1378 /// [2]: http://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2013/11/04/intermingled-parameter-lists/
1379 /// [rustc dev guide]: https://rustc-dev-guide.rust-lang.org/traits/hrtb.html
1380 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Hash, Copy, TyEncodable, TyDecodable, PartialOrd, Ord)]
1381 pub enum RegionKind {
1382     /// Region bound in a type or fn declaration which will be
1383     /// substituted 'early' -- that is, at the same time when type
1384     /// parameters are substituted.
1385     ReEarlyBound(EarlyBoundRegion),
1386
1387     /// Region bound in a function scope, which will be substituted when the
1388     /// function is called.
1389     ReLateBound(DebruijnIndex, BoundRegion),
1390
1391     /// When checking a function body, the types of all arguments and so forth
1392     /// that refer to bound region parameters are modified to refer to free
1393     /// region parameters.
1394     ReFree(FreeRegion),
1395
1396     /// Static data that has an "infinite" lifetime. Top in the region lattice.
1397     ReStatic,
1398
1399     /// A region variable. Should not exist after typeck.
1400     ReVar(RegionVid),
1401
1402     /// A placeholder region -- basically, the higher-ranked version of `ReFree`.
1403     /// Should not exist after typeck.
1404     RePlaceholder(ty::PlaceholderRegion),
1405
1406     /// Empty lifetime is for data that is never accessed.  We tag the
1407     /// empty lifetime with a universe -- the idea is that we don't
1408     /// want `exists<'a> { forall<'b> { 'b: 'a } }` to be satisfiable.
1409     /// Therefore, the `'empty` in a universe `U` is less than all
1410     /// regions visible from `U`, but not less than regions not visible
1411     /// from `U`.
1412     ReEmpty(ty::UniverseIndex),
1413
1414     /// Erased region, used by trait selection, in MIR and during codegen.
1415     ReErased,
1416 }
1417
1418 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialOrd, Ord)]
1419 pub struct EarlyBoundRegion {
1420     pub def_id: DefId,
1421     pub index: u32,
1422     pub name: Symbol,
1423 }
1424
1425 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1426 pub struct TyVid {
1427     pub index: u32,
1428 }
1429
1430 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1431 pub struct ConstVid<'tcx> {
1432     pub index: u32,
1433     pub phantom: PhantomData<&'tcx ()>,
1434 }
1435
1436 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1437 pub struct IntVid {
1438     pub index: u32,
1439 }
1440
1441 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1442 pub struct FloatVid {
1443     pub index: u32,
1444 }
1445
1446 rustc_index::newtype_index! {
1447     pub struct RegionVid {
1448         DEBUG_FORMAT = custom,
1449     }
1450 }
1451
1452 impl Atom for RegionVid {
1453     fn index(self) -> usize {
1454         Idx::index(self)
1455     }
1456 }
1457
1458 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1459 #[derive(HashStable)]
1460 pub enum InferTy {
1461     TyVar(TyVid),
1462     IntVar(IntVid),
1463     FloatVar(FloatVid),
1464
1465     /// A `FreshTy` is one that is generated as a replacement for an
1466     /// unbound type variable. This is convenient for caching etc. See
1467     /// `infer::freshen` for more details.
1468     FreshTy(u32),
1469     FreshIntTy(u32),
1470     FreshFloatTy(u32),
1471 }
1472
1473 rustc_index::newtype_index! {
1474     pub struct BoundVar { .. }
1475 }
1476
1477 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1478 #[derive(HashStable)]
1479 pub struct BoundTy {
1480     pub var: BoundVar,
1481     pub kind: BoundTyKind,
1482 }
1483
1484 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1485 #[derive(HashStable)]
1486 pub enum BoundTyKind {
1487     Anon,
1488     Param(Symbol),
1489 }
1490
1491 impl From<BoundVar> for BoundTy {
1492     fn from(var: BoundVar) -> Self {
1493         BoundTy { var, kind: BoundTyKind::Anon }
1494     }
1495 }
1496
1497 /// A `ProjectionPredicate` for an `ExistentialTraitRef`.
1498 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1499 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1500 pub struct ExistentialProjection<'tcx> {
1501     pub item_def_id: DefId,
1502     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1503     pub ty: Ty<'tcx>,
1504 }
1505
1506 pub type PolyExistentialProjection<'tcx> = Binder<ExistentialProjection<'tcx>>;
1507
1508 impl<'tcx> ExistentialProjection<'tcx> {
1509     /// Extracts the underlying existential trait reference from this projection.
1510     /// For example, if this is a projection of `exists T. <T as Iterator>::Item == X`,
1511     /// then this function would return a `exists T. T: Iterator` existential trait
1512     /// reference.
1513     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'_>) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
1514         let def_id = tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id();
1515         ty::ExistentialTraitRef { def_id, substs: self.substs }
1516     }
1517
1518     pub fn with_self_ty(
1519         &self,
1520         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1521         self_ty: Ty<'tcx>,
1522     ) -> ty::ProjectionPredicate<'tcx> {
1523         // otherwise the escaping regions would be captured by the binders
1524         debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
1525
1526         ty::ProjectionPredicate {
1527             projection_ty: ty::ProjectionTy {
1528                 item_def_id: self.item_def_id,
1529                 substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs),
1530             },
1531             ty: self.ty,
1532         }
1533     }
1534 }
1535
1536 impl<'tcx> PolyExistentialProjection<'tcx> {
1537     pub fn with_self_ty(
1538         &self,
1539         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1540         self_ty: Ty<'tcx>,
1541     ) -> ty::PolyProjectionPredicate<'tcx> {
1542         self.map_bound(|p| p.with_self_ty(tcx, self_ty))
1543     }
1544
1545     pub fn item_def_id(&self) -> DefId {
1546         self.skip_binder().item_def_id
1547     }
1548 }
1549
1550 impl DebruijnIndex {
1551     /// Returns the resulting index when this value is moved into
1552     /// `amount` number of new binders. So, e.g., if you had
1553     ///
1554     ///    for<'a> fn(&'a x)
1555     ///
1556     /// and you wanted to change it to
1557     ///
1558     ///    for<'a> fn(for<'b> fn(&'a x))
1559     ///
1560     /// you would need to shift the index for `'a` into a new binder.
1561     #[must_use]
1562     pub fn shifted_in(self, amount: u32) -> DebruijnIndex {
1563         DebruijnIndex::from_u32(self.as_u32() + amount)
1564     }
1565
1566     /// Update this index in place by shifting it "in" through
1567     /// `amount` number of binders.
1568     pub fn shift_in(&mut self, amount: u32) {
1569         *self = self.shifted_in(amount);
1570     }
1571
1572     /// Returns the resulting index when this value is moved out from
1573     /// `amount` number of new binders.
1574     #[must_use]
1575     pub fn shifted_out(self, amount: u32) -> DebruijnIndex {
1576         DebruijnIndex::from_u32(self.as_u32() - amount)
1577     }
1578
1579     /// Update in place by shifting out from `amount` binders.
1580     pub fn shift_out(&mut self, amount: u32) {
1581         *self = self.shifted_out(amount);
1582     }
1583
1584     /// Adjusts any De Bruijn indices so as to make `to_binder` the
1585     /// innermost binder. That is, if we have something bound at `to_binder`,
1586     /// it will now be bound at INNERMOST. This is an appropriate thing to do
1587     /// when moving a region out from inside binders:
1588     ///
1589     /// ```
1590     ///             for<'a>   fn(for<'b>   for<'c>   fn(&'a u32), _)
1591     /// // Binder:  D3           D2        D1            ^^
1592     /// ```
1593     ///
1594     /// Here, the region `'a` would have the De Bruijn index D3,
1595     /// because it is the bound 3 binders out. However, if we wanted
1596     /// to refer to that region `'a` in the second argument (the `_`),
1597     /// those two binders would not be in scope. In that case, we
1598     /// might invoke `shift_out_to_binder(D3)`. This would adjust the
1599     /// De Bruijn index of `'a` to D1 (the innermost binder).
1600     ///
1601     /// If we invoke `shift_out_to_binder` and the region is in fact
1602     /// bound by one of the binders we are shifting out of, that is an
1603     /// error (and should fail an assertion failure).
1604     pub fn shifted_out_to_binder(self, to_binder: DebruijnIndex) -> Self {
1605         self.shifted_out(to_binder.as_u32() - INNERMOST.as_u32())
1606     }
1607 }
1608
1609 /// Region utilities
1610 impl RegionKind {
1611     /// Is this region named by the user?
1612     pub fn has_name(&self) -> bool {
1613         match *self {
1614             RegionKind::ReEarlyBound(ebr) => ebr.has_name(),
1615             RegionKind::ReLateBound(_, br) => br.is_named(),
1616             RegionKind::ReFree(fr) => fr.bound_region.is_named(),
1617             RegionKind::ReStatic => true,
1618             RegionKind::ReVar(..) => false,
1619             RegionKind::RePlaceholder(placeholder) => placeholder.name.is_named(),
1620             RegionKind::ReEmpty(_) => false,
1621             RegionKind::ReErased => false,
1622         }
1623     }
1624
1625     pub fn is_late_bound(&self) -> bool {
1626         match *self {
1627             ty::ReLateBound(..) => true,
1628             _ => false,
1629         }
1630     }
1631
1632     pub fn is_placeholder(&self) -> bool {
1633         match *self {
1634             ty::RePlaceholder(..) => true,
1635             _ => false,
1636         }
1637     }
1638
1639     pub fn bound_at_or_above_binder(&self, index: DebruijnIndex) -> bool {
1640         match *self {
1641             ty::ReLateBound(debruijn, _) => debruijn >= index,
1642             _ => false,
1643         }
1644     }
1645
1646     /// Adjusts any De Bruijn indices so as to make `to_binder` the
1647     /// innermost binder. That is, if we have something bound at `to_binder`,
1648     /// it will now be bound at INNERMOST. This is an appropriate thing to do
1649     /// when moving a region out from inside binders:
1650     ///
1651     /// ```
1652     ///             for<'a>   fn(for<'b>   for<'c>   fn(&'a u32), _)
1653     /// // Binder:  D3           D2        D1            ^^
1654     /// ```
1655     ///
1656     /// Here, the region `'a` would have the De Bruijn index D3,
1657     /// because it is the bound 3 binders out. However, if we wanted
1658     /// to refer to that region `'a` in the second argument (the `_`),
1659     /// those two binders would not be in scope. In that case, we
1660     /// might invoke `shift_out_to_binder(D3)`. This would adjust the
1661     /// De Bruijn index of `'a` to D1 (the innermost binder).
1662     ///
1663     /// If we invoke `shift_out_to_binder` and the region is in fact
1664     /// bound by one of the binders we are shifting out of, that is an
1665     /// error (and should fail an assertion failure).
1666     pub fn shifted_out_to_binder(&self, to_binder: ty::DebruijnIndex) -> RegionKind {
1667         match *self {
1668             ty::ReLateBound(debruijn, r) => {
1669                 ty::ReLateBound(debruijn.shifted_out_to_binder(to_binder), r)
1670             }
1671             r => r,
1672         }
1673     }
1674
1675     pub fn type_flags(&self) -> TypeFlags {
1676         let mut flags = TypeFlags::empty();
1677
1678         match *self {
1679             ty::ReVar(..) => {
1680                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1681                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1682                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_INFER;
1683             }
1684             ty::RePlaceholder(..) => {
1685                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1686                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1687                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PLACEHOLDER;
1688             }
1689             ty::ReEarlyBound(..) => {
1690                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1691                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1692                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PARAM;
1693             }
1694             ty::ReFree { .. } => {
1695                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1696                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1697             }
1698             ty::ReEmpty(_) | ty::ReStatic => {
1699                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1700             }
1701             ty::ReLateBound(..) => {
1702                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_LATE_BOUND;
1703             }
1704             ty::ReErased => {
1705                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_ERASED;
1706             }
1707         }
1708
1709         debug!("type_flags({:?}) = {:?}", self, flags);
1710
1711         flags
1712     }
1713
1714     /// Given an early-bound or free region, returns the `DefId` where it was bound.
1715     /// For example, consider the regions in this snippet of code:
1716     ///
1717     /// ```
1718     /// impl<'a> Foo {
1719     ///      ^^ -- early bound, declared on an impl
1720     ///
1721     ///     fn bar<'b, 'c>(x: &self, y: &'b u32, z: &'c u64) where 'static: 'c
1722     ///            ^^  ^^     ^ anonymous, late-bound
1723     ///            |   early-bound, appears in where-clauses
1724     ///            late-bound, appears only in fn args
1725     ///     {..}
1726     /// }
1727     /// ```
1728     ///
1729     /// Here, `free_region_binding_scope('a)` would return the `DefId`
1730     /// of the impl, and for all the other highlighted regions, it
1731     /// would return the `DefId` of the function. In other cases (not shown), this
1732     /// function might return the `DefId` of a closure.
1733     pub fn free_region_binding_scope(&self, tcx: TyCtxt<'_>) -> DefId {
1734         match self {
1735             ty::ReEarlyBound(br) => tcx.parent(br.def_id).unwrap(),
1736             ty::ReFree(fr) => fr.scope,
1737             _ => bug!("free_region_binding_scope invoked on inappropriate region: {:?}", self),
1738         }
1739     }
1740 }
1741
1742 /// Type utilities
1743 impl<'tcx> TyS<'tcx> {
1744     #[inline]
1745     pub fn is_unit(&self) -> bool {
1746         match self.kind {
1747             Tuple(ref tys) => tys.is_empty(),
1748             _ => false,
1749         }
1750     }
1751
1752     #[inline]
1753     pub fn is_never(&self) -> bool {
1754         match self.kind {
1755             Never => true,
1756             _ => false,
1757         }
1758     }
1759
1760     /// Checks whether a type is definitely uninhabited. This is
1761     /// conservative: for some types that are uninhabited we return `false`,
1762     /// but we only return `true` for types that are definitely uninhabited.
1763     /// `ty.conservative_is_privately_uninhabited` implies that any value of type `ty`
1764     /// will be `Abi::Uninhabited`. (Note that uninhabited types may have nonzero
1765     /// size, to account for partial initialisation. See #49298 for details.)
1766     pub fn conservative_is_privately_uninhabited(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
1767         // FIXME(varkor): we can make this less conversative by substituting concrete
1768         // type arguments.
1769         match self.kind {
1770             ty::Never => true,
1771             ty::Adt(def, _) if def.is_union() => {
1772                 // For now, `union`s are never considered uninhabited.
1773                 false
1774             }
1775             ty::Adt(def, _) => {
1776                 // Any ADT is uninhabited if either:
1777                 // (a) It has no variants (i.e. an empty `enum`);
1778                 // (b) Each of its variants (a single one in the case of a `struct`) has at least
1779                 //     one uninhabited field.
1780                 def.variants.iter().all(|var| {
1781                     var.fields.iter().any(|field| {
1782                         tcx.type_of(field.did).conservative_is_privately_uninhabited(tcx)
1783                     })
1784                 })
1785             }
1786             ty::Tuple(..) => {
1787                 self.tuple_fields().any(|ty| ty.conservative_is_privately_uninhabited(tcx))
1788             }
1789             ty::Array(ty, len) => {
1790                 match len.try_eval_usize(tcx, ParamEnv::empty()) {
1791                     // If the array is definitely non-empty, it's uninhabited if
1792                     // the type of its elements is uninhabited.
1793                     Some(n) if n != 0 => ty.conservative_is_privately_uninhabited(tcx),
1794                     _ => false,
1795                 }
1796             }
1797             ty::Ref(..) => {
1798                 // References to uninitialised memory is valid for any type, including
1799                 // uninhabited types, in unsafe code, so we treat all references as
1800                 // inhabited.
1801                 false
1802             }
1803             _ => false,
1804         }
1805     }
1806
1807     #[inline]
1808     pub fn is_primitive(&self) -> bool {
1809         self.kind.is_primitive()
1810     }
1811
1812     #[inline]
1813     pub fn is_ty_var(&self) -> bool {
1814         match self.kind {
1815             Infer(TyVar(_)) => true,
1816             _ => false,
1817         }
1818     }
1819
1820     #[inline]
1821     pub fn is_ty_infer(&self) -> bool {
1822         match self.kind {
1823             Infer(_) => true,
1824             _ => false,
1825         }
1826     }
1827
1828     #[inline]
1829     pub fn is_phantom_data(&self) -> bool {
1830         if let Adt(def, _) = self.kind { def.is_phantom_data() } else { false }
1831     }
1832
1833     #[inline]
1834     pub fn is_bool(&self) -> bool {
1835         self.kind == Bool
1836     }
1837
1838     /// Returns `true` if this type is a `str`.
1839     #[inline]
1840     pub fn is_str(&self) -> bool {
1841         self.kind == Str
1842     }
1843
1844     #[inline]
1845     pub fn is_param(&self, index: u32) -> bool {
1846         match self.kind {
1847             ty::Param(ref data) => data.index == index,
1848             _ => false,
1849         }
1850     }
1851
1852     #[inline]
1853     pub fn is_slice(&self) -> bool {
1854         match self.kind {
1855             RawPtr(TypeAndMut { ty, .. }) | Ref(_, ty, _) => match ty.kind {
1856                 Slice(_) | Str => true,
1857                 _ => false,
1858             },
1859             _ => false,
1860         }
1861     }
1862
1863     #[inline]
1864     pub fn is_simd(&self) -> bool {
1865         match self.kind {
1866             Adt(def, _) => def.repr.simd(),
1867             _ => false,
1868         }
1869     }
1870
1871     pub fn sequence_element_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1872         match self.kind {
1873             Array(ty, _) | Slice(ty) => ty,
1874             Str => tcx.mk_mach_uint(ast::UintTy::U8),
1875             _ => bug!("`sequence_element_type` called on non-sequence value: {}", self),
1876         }
1877     }
1878
1879     pub fn simd_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1880         match self.kind {
1881             Adt(def, substs) => def.non_enum_variant().fields[0].ty(tcx, substs),
1882             _ => bug!("`simd_type` called on invalid type"),
1883         }
1884     }
1885
1886     pub fn simd_size(&self, _tcx: TyCtxt<'tcx>) -> u64 {
1887         // Parameter currently unused, but probably needed in the future to
1888         // allow `#[repr(simd)] struct Simd<T, const N: usize>([T; N]);`.
1889         match self.kind {
1890             Adt(def, _) => def.non_enum_variant().fields.len() as u64,
1891             _ => bug!("`simd_size` called on invalid type"),
1892         }
1893     }
1894
1895     pub fn simd_size_and_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> (u64, Ty<'tcx>) {
1896         match self.kind {
1897             Adt(def, substs) => {
1898                 let variant = def.non_enum_variant();
1899                 (variant.fields.len() as u64, variant.fields[0].ty(tcx, substs))
1900             }
1901             _ => bug!("`simd_size_and_type` called on invalid type"),
1902         }
1903     }
1904
1905     #[inline]
1906     pub fn is_region_ptr(&self) -> bool {
1907         match self.kind {
1908             Ref(..) => true,
1909             _ => false,
1910         }
1911     }
1912
1913     #[inline]
1914     pub fn is_mutable_ptr(&self) -> bool {
1915         match self.kind {
1916             RawPtr(TypeAndMut { mutbl: hir::Mutability::Mut, .. })
1917             | Ref(_, _, hir::Mutability::Mut) => true,
1918             _ => false,
1919         }
1920     }
1921
1922     #[inline]
1923     pub fn is_unsafe_ptr(&self) -> bool {
1924         match self.kind {
1925             RawPtr(_) => true,
1926             _ => false,
1927         }
1928     }
1929
1930     /// Tests if this is any kind of primitive pointer type (reference, raw pointer, fn pointer).
1931     #[inline]
1932     pub fn is_any_ptr(&self) -> bool {
1933         self.is_region_ptr() || self.is_unsafe_ptr() || self.is_fn_ptr()
1934     }
1935
1936     #[inline]
1937     pub fn is_box(&self) -> bool {
1938         match self.kind {
1939             Adt(def, _) => def.is_box(),
1940             _ => false,
1941         }
1942     }
1943
1944     /// Panics if called on any type other than `Box<T>`.
1945     pub fn boxed_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1946         match self.kind {
1947             Adt(def, substs) if def.is_box() => substs.type_at(0),
1948             _ => bug!("`boxed_ty` is called on non-box type {:?}", self),
1949         }
1950     }
1951
1952     /// A scalar type is one that denotes an atomic datum, with no sub-components.
1953     /// (A RawPtr is scalar because it represents a non-managed pointer, so its
1954     /// contents are abstract to rustc.)
1955     #[inline]
1956     pub fn is_scalar(&self) -> bool {
1957         match self.kind {
1958             Bool
1959             | Char
1960             | Int(_)
1961             | Float(_)
1962             | Uint(_)
1963             | Infer(IntVar(_) | FloatVar(_))
1964             | FnDef(..)
1965             | FnPtr(_)
1966             | RawPtr(_) => true,
1967             _ => false,
1968         }
1969     }
1970
1971     /// Returns `true` if this type is a floating point type.
1972     #[inline]
1973     pub fn is_floating_point(&self) -> bool {
1974         match self.kind {
1975             Float(_) | Infer(FloatVar(_)) => true,
1976             _ => false,
1977         }
1978     }
1979
1980     #[inline]
1981     pub fn is_trait(&self) -> bool {
1982         match self.kind {
1983             Dynamic(..) => true,
1984             _ => false,
1985         }
1986     }
1987
1988     #[inline]
1989     pub fn is_enum(&self) -> bool {
1990         match self.kind {
1991             Adt(adt_def, _) => adt_def.is_enum(),
1992             _ => false,
1993         }
1994     }
1995
1996     #[inline]
1997     pub fn is_closure(&self) -> bool {
1998         match self.kind {
1999             Closure(..) => true,
2000             _ => false,
2001         }
2002     }
2003
2004     #[inline]
2005     pub fn is_generator(&self) -> bool {
2006         match self.kind {
2007             Generator(..) => true,
2008             _ => false,
2009         }
2010     }
2011
2012     #[inline]
2013     pub fn is_integral(&self) -> bool {
2014         match self.kind {
2015             Infer(IntVar(_)) | Int(_) | Uint(_) => true,
2016             _ => false,
2017         }
2018     }
2019
2020     #[inline]
2021     pub fn is_fresh_ty(&self) -> bool {
2022         match self.kind {
2023             Infer(FreshTy(_)) => true,
2024             _ => false,
2025         }
2026     }
2027
2028     #[inline]
2029     pub fn is_fresh(&self) -> bool {
2030         match self.kind {
2031             Infer(FreshTy(_)) => true,
2032             Infer(FreshIntTy(_)) => true,
2033             Infer(FreshFloatTy(_)) => true,
2034             _ => false,
2035         }
2036     }
2037
2038     #[inline]
2039     pub fn is_char(&self) -> bool {
2040         match self.kind {
2041             Char => true,
2042             _ => false,
2043         }
2044     }
2045
2046     #[inline]
2047     pub fn is_numeric(&self) -> bool {
2048         self.is_integral() || self.is_floating_point()
2049     }
2050
2051     #[inline]
2052     pub fn is_signed(&self) -> bool {
2053         match self.kind {
2054             Int(_) => true,
2055             _ => false,
2056         }
2057     }
2058
2059     #[inline]
2060     pub fn is_ptr_sized_integral(&self) -> bool {
2061         match self.kind {
2062             Int(ast::IntTy::Isize) | Uint(ast::UintTy::Usize) => true,
2063             _ => false,
2064         }
2065     }
2066
2067     #[inline]
2068     pub fn is_machine(&self) -> bool {
2069         match self.kind {
2070             Int(..) | Uint(..) | Float(..) => true,
2071             _ => false,
2072         }
2073     }
2074
2075     #[inline]
2076     pub fn has_concrete_skeleton(&self) -> bool {
2077         match self.kind {
2078             Param(_) | Infer(_) | Error(_) => false,
2079             _ => true,
2080         }
2081     }
2082
2083     /// Returns the type and mutability of `*ty`.
2084     ///
2085     /// The parameter `explicit` indicates if this is an *explicit* dereference.
2086     /// Some types -- notably unsafe ptrs -- can only be dereferenced explicitly.
2087     pub fn builtin_deref(&self, explicit: bool) -> Option<TypeAndMut<'tcx>> {
2088         match self.kind {
2089             Adt(def, _) if def.is_box() => {
2090                 Some(TypeAndMut { ty: self.boxed_ty(), mutbl: hir::Mutability::Not })
2091             }
2092             Ref(_, ty, mutbl) => Some(TypeAndMut { ty, mutbl }),
2093             RawPtr(mt) if explicit => Some(mt),
2094             _ => None,
2095         }
2096     }
2097
2098     /// Returns the type of `ty[i]`.
2099     pub fn builtin_index(&self) -> Option<Ty<'tcx>> {
2100         match self.kind {
2101             Array(ty, _) | Slice(ty) => Some(ty),
2102             _ => None,
2103         }
2104     }
2105
2106     pub fn fn_sig(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> PolyFnSig<'tcx> {
2107         match self.kind {
2108             FnDef(def_id, substs) => tcx.fn_sig(def_id).subst(tcx, substs),
2109             FnPtr(f) => f,
2110             Error(_) => {
2111                 // ignore errors (#54954)
2112                 ty::Binder::dummy(FnSig::fake())
2113             }
2114             Closure(..) => bug!(
2115                 "to get the signature of a closure, use `substs.as_closure().sig()` not `fn_sig()`",
2116             ),
2117             _ => bug!("Ty::fn_sig() called on non-fn type: {:?}", self),
2118         }
2119     }
2120
2121     #[inline]
2122     pub fn is_fn(&self) -> bool {
2123         match self.kind {
2124             FnDef(..) | FnPtr(_) => true,
2125             _ => false,
2126         }
2127     }
2128
2129     #[inline]
2130     pub fn is_fn_ptr(&self) -> bool {
2131         match self.kind {
2132             FnPtr(_) => true,
2133             _ => false,
2134         }
2135     }
2136
2137     #[inline]
2138     pub fn is_impl_trait(&self) -> bool {
2139         match self.kind {
2140             Opaque(..) => true,
2141             _ => false,
2142         }
2143     }
2144
2145     #[inline]
2146     pub fn ty_adt_def(&self) -> Option<&'tcx AdtDef> {
2147         match self.kind {
2148             Adt(adt, _) => Some(adt),
2149             _ => None,
2150         }
2151     }
2152
2153     /// Iterates over tuple fields.
2154     /// Panics when called on anything but a tuple.
2155     pub fn tuple_fields(&self) -> impl DoubleEndedIterator<Item = Ty<'tcx>> {
2156         match self.kind {
2157             Tuple(substs) => substs.iter().map(|field| field.expect_ty()),
2158             _ => bug!("tuple_fields called on non-tuple"),
2159         }
2160     }
2161
2162     /// If the type contains variants, returns the valid range of variant indices.
2163     //
2164     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2165     #[inline]
2166     pub fn variant_range(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<Range<VariantIdx>> {
2167         match self.kind {
2168             TyKind::Adt(adt, _) => Some(adt.variant_range()),
2169             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2170                 Some(substs.as_generator().variant_range(def_id, tcx))
2171             }
2172             _ => None,
2173         }
2174     }
2175
2176     /// If the type contains variants, returns the variant for `variant_index`.
2177     /// Panics if `variant_index` is out of range.
2178     //
2179     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2180     #[inline]
2181     pub fn discriminant_for_variant(
2182         &self,
2183         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2184         variant_index: VariantIdx,
2185     ) -> Option<Discr<'tcx>> {
2186         match self.kind {
2187             TyKind::Adt(adt, _) if adt.variants.is_empty() => {
2188                 bug!("discriminant_for_variant called on zero variant enum");
2189             }
2190             TyKind::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => {
2191                 Some(adt.discriminant_for_variant(tcx, variant_index))
2192             }
2193             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2194                 Some(substs.as_generator().discriminant_for_variant(def_id, tcx, variant_index))
2195             }
2196             _ => None,
2197         }
2198     }
2199
2200     /// Returns the type of the discriminant of this type.
2201     pub fn discriminant_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
2202         match self.kind {
2203             ty::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => adt.repr.discr_type().to_ty(tcx),
2204             ty::Generator(_, substs, _) => substs.as_generator().discr_ty(tcx),
2205             _ => {
2206                 // This can only be `0`, for now, so `u8` will suffice.
2207                 tcx.types.u8
2208             }
2209         }
2210     }
2211
2212     /// When we create a closure, we record its kind (i.e., what trait
2213     /// it implements) into its `ClosureSubsts` using a type
2214     /// parameter. This is kind of a phantom type, except that the
2215     /// most convenient thing for us to are the integral types. This
2216     /// function converts such a special type into the closure
2217     /// kind. To go the other way, use
2218     /// `tcx.closure_kind_ty(closure_kind)`.
2219     ///
2220     /// Note that during type checking, we use an inference variable
2221     /// to represent the closure kind, because it has not yet been
2222     /// inferred. Once upvar inference (in `src/librustc_typeck/check/upvar.rs`)
2223     /// is complete, that type variable will be unified.
2224     pub fn to_opt_closure_kind(&self) -> Option<ty::ClosureKind> {
2225         match self.kind {
2226             Int(int_ty) => match int_ty {
2227                 ast::IntTy::I8 => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2228                 ast::IntTy::I16 => Some(ty::ClosureKind::FnMut),
2229                 ast::IntTy::I32 => Some(ty::ClosureKind::FnOnce),
2230                 _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2231             },
2232
2233             // "Bound" types appear in canonical queries when the
2234             // closure type is not yet known
2235             Bound(..) | Infer(_) => None,
2236
2237             Error(_) => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2238
2239             _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2240         }
2241     }
2242
2243     /// Fast path helper for testing if a type is `Sized`.
2244     ///
2245     /// Returning true means the type is known to be sized. Returning
2246     /// `false` means nothing -- could be sized, might not be.
2247     pub fn is_trivially_sized(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
2248         match self.kind {
2249             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2250             | ty::Uint(_)
2251             | ty::Int(_)
2252             | ty::Bool
2253             | ty::Float(_)
2254             | ty::FnDef(..)
2255             | ty::FnPtr(_)
2256             | ty::RawPtr(..)
2257             | ty::Char
2258             | ty::Ref(..)
2259             | ty::Generator(..)
2260             | ty::GeneratorWitness(..)
2261             | ty::Array(..)
2262             | ty::Closure(..)
2263             | ty::Never
2264             | ty::Error(_) => true,
2265
2266             ty::Str | ty::Slice(_) | ty::Dynamic(..) | ty::Foreign(..) => false,
2267
2268             ty::Tuple(tys) => tys.iter().all(|ty| ty.expect_ty().is_trivially_sized(tcx)),
2269
2270             ty::Adt(def, _substs) => def.sized_constraint(tcx).is_empty(),
2271
2272             ty::Projection(_) | ty::Param(_) | ty::Opaque(..) => false,
2273
2274             ty::Infer(ty::TyVar(_)) => false,
2275
2276             ty::Bound(..)
2277             | ty::Placeholder(..)
2278             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2279                 bug!("`is_trivially_sized` applied to unexpected type: {:?}", self)
2280             }
2281         }
2282     }
2283
2284     /// Is this a zero-sized type?
2285     pub fn is_zst(&'tcx self, tcx: TyCtxt<'tcx>, did: DefId) -> bool {
2286         tcx.layout_of(tcx.param_env(did).and(self)).map(|layout| layout.is_zst()).unwrap_or(false)
2287     }
2288 }