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improve naming
[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(DelaySpanBugEmitted),
207 }
208
209 /// A type that is not publicly constructable. This prevents people from making `TyKind::Error`
210 /// except through `tcx.err*()`.
211 #[derive(Copy, Clone, Debug, Eq, Hash, PartialEq, PartialOrd, Ord)]
212 #[derive(RustcEncodable, RustcDecodable, HashStable)]
213 pub struct DelaySpanBugEmitted(pub(super) ());
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()`. Note that these are subslices of the
323 /// parent slice and not canonical substs themselves.
324 struct SplitClosureSubsts<'tcx> {
325     closure_kind_ty: GenericArg<'tcx>,
326     closure_sig_as_fn_ptr_ty: GenericArg<'tcx>,
327     tupled_upvars_ty: GenericArg<'tcx>,
328 }
329
330 impl<'tcx> ClosureSubsts<'tcx> {
331     /// Divides the closure substs into their respective
332     /// components. Single source of truth with respect to the
333     /// ordering.
334     fn split(self) -> SplitClosureSubsts<'tcx> {
335         match self.substs[..] {
336             [.., closure_kind_ty, closure_sig_as_fn_ptr_ty, tupled_upvars_ty] => {
337                 SplitClosureSubsts { closure_kind_ty, closure_sig_as_fn_ptr_ty, tupled_upvars_ty }
338             }
339             _ => bug!("closure substs missing synthetics"),
340         }
341     }
342
343     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
344     /// allow using all of the methods on `ClosureSubsts` without panicking.
345     ///
346     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle closure
347     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
348     pub fn is_valid(self) -> bool {
349         self.substs.len() >= 3 && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind, Tuple(_))
350     }
351
352     #[inline]
353     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
354         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().tuple_fields()
355     }
356
357     /// Returns the closure kind for this closure; may return a type
358     /// variable during inference. To get the closure kind during
359     /// inference, use `infcx.closure_kind(substs)`.
360     pub fn kind_ty(self) -> Ty<'tcx> {
361         self.split().closure_kind_ty.expect_ty()
362     }
363
364     /// Returns the `fn` pointer type representing the closure signature for this
365     /// closure.
366     // FIXME(eddyb) this should be unnecessary, as the shallowly resolved
367     // type is known at the time of the creation of `ClosureSubsts`,
368     // see `rustc_typeck::check::closure`.
369     pub fn sig_as_fn_ptr_ty(self) -> Ty<'tcx> {
370         self.split().closure_sig_as_fn_ptr_ty.expect_ty()
371     }
372
373     /// Returns the closure kind for this closure; only usable outside
374     /// of an inference context, because in that context we know that
375     /// there are no type variables.
376     ///
377     /// If you have an inference context, use `infcx.closure_kind()`.
378     pub fn kind(self) -> ty::ClosureKind {
379         self.kind_ty().to_opt_closure_kind().unwrap()
380     }
381
382     /// Extracts the signature from the closure.
383     pub fn sig(self) -> ty::PolyFnSig<'tcx> {
384         let ty = self.sig_as_fn_ptr_ty();
385         match ty.kind {
386             ty::FnPtr(sig) => sig,
387             _ => bug!("closure_sig_as_fn_ptr_ty is not a fn-ptr: {:?}", ty.kind),
388         }
389     }
390 }
391
392 /// Similar to `ClosureSubsts`; see the above documentation for more.
393 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
394 pub struct GeneratorSubsts<'tcx> {
395     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
396 }
397
398 struct SplitGeneratorSubsts<'tcx> {
399     resume_ty: GenericArg<'tcx>,
400     yield_ty: GenericArg<'tcx>,
401     return_ty: GenericArg<'tcx>,
402     witness: GenericArg<'tcx>,
403     tupled_upvars_ty: GenericArg<'tcx>,
404 }
405
406 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
407     fn split(self) -> SplitGeneratorSubsts<'tcx> {
408         match self.substs[..] {
409             [.., resume_ty, yield_ty, return_ty, witness, tupled_upvars_ty] => {
410                 SplitGeneratorSubsts { resume_ty, yield_ty, return_ty, witness, tupled_upvars_ty }
411             }
412             _ => bug!("generator substs missing synthetics"),
413         }
414     }
415
416     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
417     /// allow using all of the methods on `GeneratorSubsts` without panicking.
418     ///
419     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle generator
420     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
421     pub fn is_valid(self) -> bool {
422         self.substs.len() >= 5 && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind, Tuple(_))
423     }
424
425     /// This describes the types that can be contained in a generator.
426     /// It will be a type variable initially and unified in the last stages of typeck of a body.
427     /// It contains a tuple of all the types that could end up on a generator frame.
428     /// The state transformation MIR pass may only produce layouts which mention types
429     /// in this tuple. Upvars are not counted here.
430     pub fn witness(self) -> Ty<'tcx> {
431         self.split().witness.expect_ty()
432     }
433
434     #[inline]
435     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
436         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().tuple_fields()
437     }
438
439     /// Returns the type representing the resume type of the generator.
440     pub fn resume_ty(self) -> Ty<'tcx> {
441         self.split().resume_ty.expect_ty()
442     }
443
444     /// Returns the type representing the yield type of the generator.
445     pub fn yield_ty(self) -> Ty<'tcx> {
446         self.split().yield_ty.expect_ty()
447     }
448
449     /// Returns the type representing the return type of the generator.
450     pub fn return_ty(self) -> Ty<'tcx> {
451         self.split().return_ty.expect_ty()
452     }
453
454     /// Returns the "generator signature", which consists of its yield
455     /// and return types.
456     ///
457     /// N.B., some bits of the code prefers to see this wrapped in a
458     /// binder, but it never contains bound regions. Probably this
459     /// function should be removed.
460     pub fn poly_sig(self) -> PolyGenSig<'tcx> {
461         ty::Binder::dummy(self.sig())
462     }
463
464     /// Returns the "generator signature", which consists of its resume, yield
465     /// and return types.
466     pub fn sig(self) -> GenSig<'tcx> {
467         ty::GenSig {
468             resume_ty: self.resume_ty(),
469             yield_ty: self.yield_ty(),
470             return_ty: self.return_ty(),
471         }
472     }
473 }
474
475 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
476     /// Generator has not been resumed yet.
477     pub const UNRESUMED: usize = 0;
478     /// Generator has returned or is completed.
479     pub const RETURNED: usize = 1;
480     /// Generator has been poisoned.
481     pub const POISONED: usize = 2;
482
483     const UNRESUMED_NAME: &'static str = "Unresumed";
484     const RETURNED_NAME: &'static str = "Returned";
485     const POISONED_NAME: &'static str = "Panicked";
486
487     /// The valid variant indices of this generator.
488     #[inline]
489     pub fn variant_range(&self, def_id: DefId, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Range<VariantIdx> {
490         // FIXME requires optimized MIR
491         let num_variants = tcx.generator_layout(def_id).variant_fields.len();
492         VariantIdx::new(0)..VariantIdx::new(num_variants)
493     }
494
495     /// The discriminant for the given variant. Panics if the `variant_index` is
496     /// out of range.
497     #[inline]
498     pub fn discriminant_for_variant(
499         &self,
500         def_id: DefId,
501         tcx: TyCtxt<'tcx>,
502         variant_index: VariantIdx,
503     ) -> Discr<'tcx> {
504         // Generators don't support explicit discriminant values, so they are
505         // the same as the variant index.
506         assert!(self.variant_range(def_id, tcx).contains(&variant_index));
507         Discr { val: variant_index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) }
508     }
509
510     /// The set of all discriminants for the generator, enumerated with their
511     /// variant indices.
512     #[inline]
513     pub fn discriminants(
514         self,
515         def_id: DefId,
516         tcx: TyCtxt<'tcx>,
517     ) -> impl Iterator<Item = (VariantIdx, Discr<'tcx>)> + Captures<'tcx> {
518         self.variant_range(def_id, tcx).map(move |index| {
519             (index, Discr { val: index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) })
520         })
521     }
522
523     /// Calls `f` with a reference to the name of the enumerator for the given
524     /// variant `v`.
525     pub fn variant_name(v: VariantIdx) -> Cow<'static, str> {
526         match v.as_usize() {
527             Self::UNRESUMED => Cow::from(Self::UNRESUMED_NAME),
528             Self::RETURNED => Cow::from(Self::RETURNED_NAME),
529             Self::POISONED => Cow::from(Self::POISONED_NAME),
530             _ => Cow::from(format!("Suspend{}", v.as_usize() - 3)),
531         }
532     }
533
534     /// The type of the state discriminant used in the generator type.
535     #[inline]
536     pub fn discr_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
537         tcx.types.u32
538     }
539
540     /// This returns the types of the MIR locals which had to be stored across suspension points.
541     /// It is calculated in rustc_mir::transform::generator::StateTransform.
542     /// All the types here must be in the tuple in GeneratorInterior.
543     ///
544     /// The locals are grouped by their variant number. Note that some locals may
545     /// be repeated in multiple variants.
546     #[inline]
547     pub fn state_tys(
548         self,
549         def_id: DefId,
550         tcx: TyCtxt<'tcx>,
551     ) -> impl Iterator<Item = impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + Captures<'tcx>> {
552         let layout = tcx.generator_layout(def_id);
553         layout.variant_fields.iter().map(move |variant| {
554             variant.iter().map(move |field| layout.field_tys[*field].subst(tcx, self.substs))
555         })
556     }
557
558     /// This is the types of the fields of a generator which are not stored in a
559     /// variant.
560     #[inline]
561     pub fn prefix_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> {
562         self.upvar_tys()
563     }
564 }
565
566 #[derive(Debug, Copy, Clone)]
567 pub enum UpvarSubsts<'tcx> {
568     Closure(SubstsRef<'tcx>),
569     Generator(SubstsRef<'tcx>),
570 }
571
572 impl<'tcx> UpvarSubsts<'tcx> {
573     #[inline]
574     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
575         let tupled_upvars_ty = match self {
576             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().split().tupled_upvars_ty,
577             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().split().tupled_upvars_ty,
578         };
579         tupled_upvars_ty.expect_ty().tuple_fields()
580     }
581 }
582
583 #[derive(Debug, Copy, Clone, PartialEq, PartialOrd, Ord, Eq, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable)]
584 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
585 pub enum ExistentialPredicate<'tcx> {
586     /// E.g., `Iterator`.
587     Trait(ExistentialTraitRef<'tcx>),
588     /// E.g., `Iterator::Item = T`.
589     Projection(ExistentialProjection<'tcx>),
590     /// E.g., `Send`.
591     AutoTrait(DefId),
592 }
593
594 impl<'tcx> ExistentialPredicate<'tcx> {
595     /// Compares via an ordering that will not change if modules are reordered or other changes are
596     /// made to the tree. In particular, this ordering is preserved across incremental compilations.
597     pub fn stable_cmp(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, other: &Self) -> Ordering {
598         use self::ExistentialPredicate::*;
599         match (*self, *other) {
600             (Trait(_), Trait(_)) => Ordering::Equal,
601             (Projection(ref a), Projection(ref b)) => {
602                 tcx.def_path_hash(a.item_def_id).cmp(&tcx.def_path_hash(b.item_def_id))
603             }
604             (AutoTrait(ref a), AutoTrait(ref b)) => {
605                 tcx.trait_def(*a).def_path_hash.cmp(&tcx.trait_def(*b).def_path_hash)
606             }
607             (Trait(_), _) => Ordering::Less,
608             (Projection(_), Trait(_)) => Ordering::Greater,
609             (Projection(_), _) => Ordering::Less,
610             (AutoTrait(_), _) => Ordering::Greater,
611         }
612     }
613 }
614
615 impl<'tcx> Binder<ExistentialPredicate<'tcx>> {
616     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::Predicate<'tcx> {
617         use crate::ty::ToPredicate;
618         match self.skip_binder() {
619             ExistentialPredicate::Trait(tr) => {
620                 Binder(tr).with_self_ty(tcx, self_ty).without_const().to_predicate(tcx)
621             }
622             ExistentialPredicate::Projection(p) => {
623                 ty::PredicateKind::Projection(Binder(p.with_self_ty(tcx, self_ty)))
624                     .to_predicate(tcx)
625             }
626             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => {
627                 let trait_ref =
628                     Binder(ty::TraitRef { def_id: did, substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, &[]) });
629                 trait_ref.without_const().to_predicate(tcx)
630             }
631         }
632     }
633 }
634
635 impl<'tcx> rustc_serialize::UseSpecializedDecodable for &'tcx List<ExistentialPredicate<'tcx>> {}
636
637 impl<'tcx> List<ExistentialPredicate<'tcx>> {
638     /// Returns the "principal `DefId`" of this set of existential predicates.
639     ///
640     /// A Rust trait object type consists (in addition to a lifetime bound)
641     /// of a set of trait bounds, which are separated into any number
642     /// of auto-trait bounds, and at most one non-auto-trait bound. The
643     /// non-auto-trait bound is called the "principal" of the trait
644     /// object.
645     ///
646     /// Only the principal can have methods or type parameters (because
647     /// auto traits can have neither of them). This is important, because
648     /// it means the auto traits can be treated as an unordered set (methods
649     /// would force an order for the vtable, while relating traits with
650     /// type parameters without knowing the order to relate them in is
651     /// a rather non-trivial task).
652     ///
653     /// For example, in the trait object `dyn fmt::Debug + Sync`, the
654     /// principal bound is `Some(fmt::Debug)`, while the auto-trait bounds
655     /// are the set `{Sync}`.
656     ///
657     /// It is also possible to have a "trivial" trait object that
658     /// consists only of auto traits, with no principal - for example,
659     /// `dyn Send + Sync`. In that case, the set of auto-trait bounds
660     /// is `{Send, Sync}`, while there is no principal. These trait objects
661     /// have a "trivial" vtable consisting of just the size, alignment,
662     /// and destructor.
663     pub fn principal(&self) -> Option<ExistentialTraitRef<'tcx>> {
664         match self[0] {
665             ExistentialPredicate::Trait(tr) => Some(tr),
666             _ => None,
667         }
668     }
669
670     pub fn principal_def_id(&self) -> Option<DefId> {
671         self.principal().map(|trait_ref| trait_ref.def_id)
672     }
673
674     #[inline]
675     pub fn projection_bounds<'a>(
676         &'a self,
677     ) -> impl Iterator<Item = ExistentialProjection<'tcx>> + 'a {
678         self.iter().filter_map(|predicate| match predicate {
679             ExistentialPredicate::Projection(projection) => Some(projection),
680             _ => None,
681         })
682     }
683
684     #[inline]
685     pub fn auto_traits<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = DefId> + 'a {
686         self.iter().filter_map(|predicate| match predicate {
687             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => Some(did),
688             _ => None,
689         })
690     }
691 }
692
693 impl<'tcx> Binder<&'tcx List<ExistentialPredicate<'tcx>>> {
694     pub fn principal(&self) -> Option<ty::Binder<ExistentialTraitRef<'tcx>>> {
695         self.skip_binder().principal().map(Binder::bind)
696     }
697
698     pub fn principal_def_id(&self) -> Option<DefId> {
699         self.skip_binder().principal_def_id()
700     }
701
702     #[inline]
703     pub fn projection_bounds<'a>(
704         &'a self,
705     ) -> impl Iterator<Item = PolyExistentialProjection<'tcx>> + 'a {
706         self.skip_binder().projection_bounds().map(Binder::bind)
707     }
708
709     #[inline]
710     pub fn auto_traits<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = DefId> + 'a {
711         self.skip_binder().auto_traits()
712     }
713
714     pub fn iter<'a>(
715         &'a self,
716     ) -> impl DoubleEndedIterator<Item = Binder<ExistentialPredicate<'tcx>>> + 'tcx {
717         self.skip_binder().iter().map(Binder::bind)
718     }
719 }
720
721 /// A complete reference to a trait. These take numerous guises in syntax,
722 /// but perhaps the most recognizable form is in a where-clause:
723 ///
724 ///     T: Foo<U>
725 ///
726 /// This would be represented by a trait-reference where the `DefId` is the
727 /// `DefId` for the trait `Foo` and the substs define `T` as parameter 0,
728 /// and `U` as parameter 1.
729 ///
730 /// Trait references also appear in object types like `Foo<U>`, but in
731 /// that case the `Self` parameter is absent from the substitutions.
732 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable)]
733 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
734 pub struct TraitRef<'tcx> {
735     pub def_id: DefId,
736     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
737 }
738
739 impl<'tcx> TraitRef<'tcx> {
740     pub fn new(def_id: DefId, substs: SubstsRef<'tcx>) -> TraitRef<'tcx> {
741         TraitRef { def_id, substs }
742     }
743
744     /// Returns a `TraitRef` of the form `P0: Foo<P1..Pn>` where `Pi`
745     /// are the parameters defined on trait.
746     pub fn identity(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId) -> TraitRef<'tcx> {
747         TraitRef { def_id, substs: InternalSubsts::identity_for_item(tcx, def_id) }
748     }
749
750     #[inline]
751     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
752         self.substs.type_at(0)
753     }
754
755     pub fn from_method(
756         tcx: TyCtxt<'tcx>,
757         trait_id: DefId,
758         substs: SubstsRef<'tcx>,
759     ) -> ty::TraitRef<'tcx> {
760         let defs = tcx.generics_of(trait_id);
761
762         ty::TraitRef { def_id: trait_id, substs: tcx.intern_substs(&substs[..defs.params.len()]) }
763     }
764 }
765
766 pub type PolyTraitRef<'tcx> = Binder<TraitRef<'tcx>>;
767
768 impl<'tcx> PolyTraitRef<'tcx> {
769     pub fn self_ty(&self) -> Binder<Ty<'tcx>> {
770         self.map_bound_ref(|tr| tr.self_ty())
771     }
772
773     pub fn def_id(&self) -> DefId {
774         self.skip_binder().def_id
775     }
776
777     pub fn to_poly_trait_predicate(&self) -> ty::PolyTraitPredicate<'tcx> {
778         // Note that we preserve binding levels
779         Binder(ty::TraitPredicate { trait_ref: self.skip_binder() })
780     }
781 }
782
783 /// An existential reference to a trait, where `Self` is erased.
784 /// For example, the trait object `Trait<'a, 'b, X, Y>` is:
785 ///
786 ///     exists T. T: Trait<'a, 'b, X, Y>
787 ///
788 /// The substitutions don't include the erased `Self`, only trait
789 /// type and lifetime parameters (`[X, Y]` and `['a, 'b]` above).
790 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable)]
791 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
792 pub struct ExistentialTraitRef<'tcx> {
793     pub def_id: DefId,
794     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
795 }
796
797 impl<'tcx> ExistentialTraitRef<'tcx> {
798     pub fn erase_self_ty(
799         tcx: TyCtxt<'tcx>,
800         trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
801     ) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
802         // Assert there is a Self.
803         trait_ref.substs.type_at(0);
804
805         ty::ExistentialTraitRef {
806             def_id: trait_ref.def_id,
807             substs: tcx.intern_substs(&trait_ref.substs[1..]),
808         }
809     }
810
811     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
812     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
813     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
814     /// or some placeholder type.
815     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
816         // otherwise the escaping vars would be captured by the binder
817         // debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
818
819         ty::TraitRef { def_id: self.def_id, substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs) }
820     }
821 }
822
823 pub type PolyExistentialTraitRef<'tcx> = Binder<ExistentialTraitRef<'tcx>>;
824
825 impl<'tcx> PolyExistentialTraitRef<'tcx> {
826     pub fn def_id(&self) -> DefId {
827         self.skip_binder().def_id
828     }
829
830     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
831     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
832     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
833     /// or some placeholder type.
834     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::PolyTraitRef<'tcx> {
835         self.map_bound(|trait_ref| trait_ref.with_self_ty(tcx, self_ty))
836     }
837 }
838
839 /// Binder is a binder for higher-ranked lifetimes or types. It is part of the
840 /// compiler's representation for things like `for<'a> Fn(&'a isize)`
841 /// (which would be represented by the type `PolyTraitRef ==
842 /// Binder<TraitRef>`). Note that when we instantiate,
843 /// erase, or otherwise "discharge" these bound vars, we change the
844 /// type from `Binder<T>` to just `T` (see
845 /// e.g., `liberate_late_bound_regions`).
846 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, RustcEncodable, RustcDecodable)]
847 pub struct Binder<T>(T);
848
849 impl<T> Binder<T> {
850     /// Wraps `value` in a binder, asserting that `value` does not
851     /// contain any bound vars that would be bound by the
852     /// binder. This is commonly used to 'inject' a value T into a
853     /// different binding level.
854     pub fn dummy<'tcx>(value: T) -> Binder<T>
855     where
856         T: TypeFoldable<'tcx>,
857     {
858         debug_assert!(!value.has_escaping_bound_vars());
859         Binder(value)
860     }
861
862     /// Wraps `value` in a binder, binding higher-ranked vars (if any).
863     pub fn bind(value: T) -> Binder<T> {
864         Binder(value)
865     }
866
867     /// Skips the binder and returns the "bound" value. This is a
868     /// risky thing to do because it's easy to get confused about
869     /// De Bruijn indices and the like. It is usually better to
870     /// discharge the binder using `no_bound_vars` or
871     /// `replace_late_bound_regions` or something like
872     /// that. `skip_binder` is only valid when you are either
873     /// extracting data that has nothing to do with bound vars, you
874     /// are doing some sort of test that does not involve bound
875     /// regions, or you are being very careful about your depth
876     /// accounting.
877     ///
878     /// Some examples where `skip_binder` is reasonable:
879     ///
880     /// - extracting the `DefId` from a PolyTraitRef;
881     /// - comparing the self type of a PolyTraitRef to see if it is equal to
882     ///   a type parameter `X`, since the type `X` does not reference any regions
883     pub fn skip_binder(self) -> T {
884         self.0
885     }
886
887     pub fn as_ref(&self) -> Binder<&T> {
888         Binder(&self.0)
889     }
890
891     pub fn map_bound_ref<F, U>(&self, f: F) -> Binder<U>
892     where
893         F: FnOnce(&T) -> U,
894     {
895         self.as_ref().map_bound(f)
896     }
897
898     pub fn map_bound<F, U>(self, f: F) -> Binder<U>
899     where
900         F: FnOnce(T) -> U,
901     {
902         Binder(f(self.0))
903     }
904
905     /// Unwraps and returns the value within, but only if it contains
906     /// no bound vars at all. (In other words, if this binder --
907     /// and indeed any enclosing binder -- doesn't bind anything at
908     /// all.) Otherwise, returns `None`.
909     ///
910     /// (One could imagine having a method that just unwraps a single
911     /// binder, but permits late-bound vars bound by enclosing
912     /// binders, but that would require adjusting the debruijn
913     /// indices, and given the shallow binding structure we often use,
914     /// would not be that useful.)
915     pub fn no_bound_vars<'tcx>(self) -> Option<T>
916     where
917         T: TypeFoldable<'tcx>,
918     {
919         if self.0.has_escaping_bound_vars() { None } else { Some(self.skip_binder()) }
920     }
921
922     /// Given two things that have the same binder level,
923     /// and an operation that wraps on their contents, executes the operation
924     /// and then wraps its result.
925     ///
926     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
927     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
928     /// bound in the resulting return value.
929     pub fn fuse<U, F, R>(self, u: Binder<U>, f: F) -> Binder<R>
930     where
931         F: FnOnce(T, U) -> R,
932     {
933         Binder(f(self.0, u.0))
934     }
935
936     /// Splits the contents into two things that share the same binder
937     /// level as the original, returning two distinct binders.
938     ///
939     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
940     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
941     /// bound in the resulting return values.
942     pub fn split<U, V, F>(self, f: F) -> (Binder<U>, Binder<V>)
943     where
944         F: FnOnce(T) -> (U, V),
945     {
946         let (u, v) = f(self.0);
947         (Binder(u), Binder(v))
948     }
949 }
950
951 /// Represents the projection of an associated type. In explicit UFCS
952 /// form this would be written `<T as Trait<..>>::N`.
953 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, RustcEncodable, RustcDecodable)]
954 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
955 pub struct ProjectionTy<'tcx> {
956     /// The parameters of the associated item.
957     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
958
959     /// The `DefId` of the `TraitItem` for the associated type `N`.
960     ///
961     /// Note that this is not the `DefId` of the `TraitRef` containing this
962     /// associated type, which is in `tcx.associated_item(item_def_id).container`.
963     pub item_def_id: DefId,
964 }
965
966 impl<'tcx> ProjectionTy<'tcx> {
967     /// Construct a `ProjectionTy` by searching the trait from `trait_ref` for the
968     /// associated item named `item_name`.
969     pub fn from_ref_and_name(
970         tcx: TyCtxt<'_>,
971         trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
972         item_name: Ident,
973     ) -> ProjectionTy<'tcx> {
974         let item_def_id = tcx
975             .associated_items(trait_ref.def_id)
976             .find_by_name_and_kind(tcx, item_name, ty::AssocKind::Type, trait_ref.def_id)
977             .unwrap()
978             .def_id;
979
980         ProjectionTy { substs: trait_ref.substs, item_def_id }
981     }
982
983     /// Extracts the underlying trait reference from this projection.
984     /// For example, if this is a projection of `<T as Iterator>::Item`,
985     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference.
986     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
987         let def_id = tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id();
988         ty::TraitRef { def_id, substs: self.substs.truncate_to(tcx, tcx.generics_of(def_id)) }
989     }
990
991     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
992         self.substs.type_at(0)
993     }
994 }
995
996 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
997 pub struct GenSig<'tcx> {
998     pub resume_ty: Ty<'tcx>,
999     pub yield_ty: Ty<'tcx>,
1000     pub return_ty: Ty<'tcx>,
1001 }
1002
1003 pub type PolyGenSig<'tcx> = Binder<GenSig<'tcx>>;
1004
1005 impl<'tcx> PolyGenSig<'tcx> {
1006     pub fn resume_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1007         self.map_bound_ref(|sig| sig.resume_ty)
1008     }
1009     pub fn yield_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1010         self.map_bound_ref(|sig| sig.yield_ty)
1011     }
1012     pub fn return_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1013         self.map_bound_ref(|sig| sig.return_ty)
1014     }
1015 }
1016
1017 /// Signature of a function type, which we have arbitrarily
1018 /// decided to use to refer to the input/output types.
1019 ///
1020 /// - `inputs`: is the list of arguments and their modes.
1021 /// - `output`: is the return type.
1022 /// - `c_variadic`: indicates whether this is a C-variadic function.
1023 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable)]
1024 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1025 pub struct FnSig<'tcx> {
1026     pub inputs_and_output: &'tcx List<Ty<'tcx>>,
1027     pub c_variadic: bool,
1028     pub unsafety: hir::Unsafety,
1029     pub abi: abi::Abi,
1030 }
1031
1032 impl<'tcx> FnSig<'tcx> {
1033     pub fn inputs(&self) -> &'tcx [Ty<'tcx>] {
1034         &self.inputs_and_output[..self.inputs_and_output.len() - 1]
1035     }
1036
1037     pub fn output(&self) -> Ty<'tcx> {
1038         self.inputs_and_output[self.inputs_and_output.len() - 1]
1039     }
1040
1041     // Creates a minimal `FnSig` to be used when encountering a `TyKind::Error` in a fallible
1042     // method.
1043     fn fake() -> FnSig<'tcx> {
1044         FnSig {
1045             inputs_and_output: List::empty(),
1046             c_variadic: false,
1047             unsafety: hir::Unsafety::Normal,
1048             abi: abi::Abi::Rust,
1049         }
1050     }
1051 }
1052
1053 pub type PolyFnSig<'tcx> = Binder<FnSig<'tcx>>;
1054
1055 impl<'tcx> PolyFnSig<'tcx> {
1056     #[inline]
1057     pub fn inputs(&self) -> Binder<&'tcx [Ty<'tcx>]> {
1058         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs())
1059     }
1060     #[inline]
1061     pub fn input(&self, index: usize) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1062         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs()[index])
1063     }
1064     pub fn inputs_and_output(&self) -> ty::Binder<&'tcx List<Ty<'tcx>>> {
1065         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs_and_output)
1066     }
1067     #[inline]
1068     pub fn output(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1069         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.output())
1070     }
1071     pub fn c_variadic(&self) -> bool {
1072         self.skip_binder().c_variadic
1073     }
1074     pub fn unsafety(&self) -> hir::Unsafety {
1075         self.skip_binder().unsafety
1076     }
1077     pub fn abi(&self) -> abi::Abi {
1078         self.skip_binder().abi
1079     }
1080 }
1081
1082 pub type CanonicalPolyFnSig<'tcx> = Canonical<'tcx, Binder<FnSig<'tcx>>>;
1083
1084 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable)]
1085 #[derive(HashStable)]
1086 pub struct ParamTy {
1087     pub index: u32,
1088     pub name: Symbol,
1089 }
1090
1091 impl<'tcx> ParamTy {
1092     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamTy {
1093         ParamTy { index, name }
1094     }
1095
1096     pub fn for_self() -> ParamTy {
1097         ParamTy::new(0, kw::SelfUpper)
1098     }
1099
1100     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamTy {
1101         ParamTy::new(def.index, def.name)
1102     }
1103
1104     pub fn to_ty(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1105         tcx.mk_ty_param(self.index, self.name)
1106     }
1107 }
1108
1109 #[derive(Copy, Clone, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd)]
1110 #[derive(HashStable)]
1111 pub struct ParamConst {
1112     pub index: u32,
1113     pub name: Symbol,
1114 }
1115
1116 impl<'tcx> ParamConst {
1117     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamConst {
1118         ParamConst { index, name }
1119     }
1120
1121     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamConst {
1122         ParamConst::new(def.index, def.name)
1123     }
1124
1125     pub fn to_const(self, tcx: TyCtxt<'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> &'tcx Const<'tcx> {
1126         tcx.mk_const_param(self.index, self.name, ty)
1127     }
1128 }
1129
1130 rustc_index::newtype_index! {
1131     /// A [De Bruijn index][dbi] is a standard means of representing
1132     /// regions (and perhaps later types) in a higher-ranked setting. In
1133     /// particular, imagine a type like this:
1134     ///
1135     ///     for<'a> fn(for<'b> fn(&'b isize, &'a isize), &'a char)
1136     ///     ^          ^            |        |         |
1137     ///     |          |            |        |         |
1138     ///     |          +------------+ 0      |         |
1139     ///     |                                |         |
1140     ///     +--------------------------------+ 1       |
1141     ///     |                                          |
1142     ///     +------------------------------------------+ 0
1143     ///
1144     /// In this type, there are two binders (the outer fn and the inner
1145     /// fn). We need to be able to determine, for any given region, which
1146     /// fn type it is bound by, the inner or the outer one. There are
1147     /// various ways you can do this, but a De Bruijn index is one of the
1148     /// more convenient and has some nice properties. The basic idea is to
1149     /// count the number of binders, inside out. Some examples should help
1150     /// clarify what I mean.
1151     ///
1152     /// Let's start with the reference type `&'b isize` that is the first
1153     /// argument to the inner function. This region `'b` is assigned a De
1154     /// Bruijn index of 0, meaning "the innermost binder" (in this case, a
1155     /// fn). The region `'a` that appears in the second argument type (`&'a
1156     /// isize`) would then be assigned a De Bruijn index of 1, meaning "the
1157     /// second-innermost binder". (These indices are written on the arrays
1158     /// in the diagram).
1159     ///
1160     /// What is interesting is that De Bruijn index attached to a particular
1161     /// variable will vary depending on where it appears. For example,
1162     /// the final type `&'a char` also refers to the region `'a` declared on
1163     /// the outermost fn. But this time, this reference is not nested within
1164     /// any other binders (i.e., it is not an argument to the inner fn, but
1165     /// rather the outer one). Therefore, in this case, it is assigned a
1166     /// De Bruijn index of 0, because the innermost binder in that location
1167     /// is the outer fn.
1168     ///
1169     /// [dbi]: http://en.wikipedia.org/wiki/De_Bruijn_index
1170     #[derive(HashStable)]
1171     pub struct DebruijnIndex {
1172         DEBUG_FORMAT = "DebruijnIndex({})",
1173         const INNERMOST = 0,
1174     }
1175 }
1176
1177 pub type Region<'tcx> = &'tcx RegionKind;
1178
1179 /// Representation of regions. Note that the NLL checker uses a distinct
1180 /// representation of regions. For this reason, it internally replaces all the
1181 /// regions with inference variables -- the index of the variable is then used
1182 /// to index into internal NLL data structures. See `rustc_mir::borrow_check`
1183 /// module for more information.
1184 ///
1185 /// ## The Region lattice within a given function
1186 ///
1187 /// In general, the region lattice looks like
1188 ///
1189 /// ```
1190 /// static ----------+-----...------+       (greatest)
1191 /// |                |              |
1192 /// early-bound and  |              |
1193 /// free regions     |              |
1194 /// |                |              |
1195 /// |                |              |
1196 /// empty(root)   placeholder(U1)   |
1197 /// |            /                  |
1198 /// |           /         placeholder(Un)
1199 /// empty(U1) --         /
1200 /// |                   /
1201 /// ...                /
1202 /// |                 /
1203 /// empty(Un) --------                      (smallest)
1204 /// ```
1205 ///
1206 /// Early-bound/free regions are the named lifetimes in scope from the
1207 /// function declaration. They have relationships to one another
1208 /// determined based on the declared relationships from the
1209 /// function.
1210 ///
1211 /// Note that inference variables and bound regions are not included
1212 /// in this diagram. In the case of inference variables, they should
1213 /// be inferred to some other region from the diagram.  In the case of
1214 /// bound regions, they are excluded because they don't make sense to
1215 /// include -- the diagram indicates the relationship between free
1216 /// regions.
1217 ///
1218 /// ## Inference variables
1219 ///
1220 /// During region inference, we sometimes create inference variables,
1221 /// represented as `ReVar`. These will be inferred by the code in
1222 /// `infer::lexical_region_resolve` to some free region from the
1223 /// lattice above (the minimal region that meets the
1224 /// constraints).
1225 ///
1226 /// During NLL checking, where regions are defined differently, we
1227 /// also use `ReVar` -- in that case, the index is used to index into
1228 /// the NLL region checker's data structures. The variable may in fact
1229 /// represent either a free region or an inference variable, in that
1230 /// case.
1231 ///
1232 /// ## Bound Regions
1233 ///
1234 /// These are regions that are stored behind a binder and must be substituted
1235 /// with some concrete region before being used. There are two kind of
1236 /// bound regions: early-bound, which are bound in an item's `Generics`,
1237 /// and are substituted by a `InternalSubsts`, and late-bound, which are part of
1238 /// higher-ranked types (e.g., `for<'a> fn(&'a ())`), and are substituted by
1239 /// the likes of `liberate_late_bound_regions`. The distinction exists
1240 /// because higher-ranked lifetimes aren't supported in all places. See [1][2].
1241 ///
1242 /// Unlike `Param`s, bound regions are not supposed to exist "in the wild"
1243 /// outside their binder, e.g., in types passed to type inference, and
1244 /// should first be substituted (by placeholder regions, free regions,
1245 /// or region variables).
1246 ///
1247 /// ## Placeholder and Free Regions
1248 ///
1249 /// One often wants to work with bound regions without knowing their precise
1250 /// identity. For example, when checking a function, the lifetime of a borrow
1251 /// can end up being assigned to some region parameter. In these cases,
1252 /// it must be ensured that bounds on the region can't be accidentally
1253 /// assumed without being checked.
1254 ///
1255 /// To do this, we replace the bound regions with placeholder markers,
1256 /// which don't satisfy any relation not explicitly provided.
1257 ///
1258 /// There are two kinds of placeholder regions in rustc: `ReFree` and
1259 /// `RePlaceholder`. When checking an item's body, `ReFree` is supposed
1260 /// to be used. These also support explicit bounds: both the internally-stored
1261 /// *scope*, which the region is assumed to outlive, as well as other
1262 /// relations stored in the `FreeRegionMap`. Note that these relations
1263 /// aren't checked when you `make_subregion` (or `eq_types`), only by
1264 /// `resolve_regions_and_report_errors`.
1265 ///
1266 /// When working with higher-ranked types, some region relations aren't
1267 /// yet known, so you can't just call `resolve_regions_and_report_errors`.
1268 /// `RePlaceholder` is designed for this purpose. In these contexts,
1269 /// there's also the risk that some inference variable laying around will
1270 /// get unified with your placeholder region: if you want to check whether
1271 /// `for<'a> Foo<'_>: 'a`, and you substitute your bound region `'a`
1272 /// with a placeholder region `'%a`, the variable `'_` would just be
1273 /// instantiated to the placeholder region `'%a`, which is wrong because
1274 /// the inference variable is supposed to satisfy the relation
1275 /// *for every value of the placeholder region*. To ensure that doesn't
1276 /// happen, you can use `leak_check`. This is more clearly explained
1277 /// by the [rustc dev guide].
1278 ///
1279 /// [1]: http://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2013/10/29/intermingled-parameter-lists/
1280 /// [2]: http://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2013/11/04/intermingled-parameter-lists/
1281 /// [rustc dev guide]: https://rustc-dev-guide.rust-lang.org/traits/hrtb.html
1282 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Hash, Copy, RustcEncodable, RustcDecodable, PartialOrd, Ord)]
1283 pub enum RegionKind {
1284     /// Region bound in a type or fn declaration which will be
1285     /// substituted 'early' -- that is, at the same time when type
1286     /// parameters are substituted.
1287     ReEarlyBound(EarlyBoundRegion),
1288
1289     /// Region bound in a function scope, which will be substituted when the
1290     /// function is called.
1291     ReLateBound(DebruijnIndex, BoundRegion),
1292
1293     /// When checking a function body, the types of all arguments and so forth
1294     /// that refer to bound region parameters are modified to refer to free
1295     /// region parameters.
1296     ReFree(FreeRegion),
1297
1298     /// Static data that has an "infinite" lifetime. Top in the region lattice.
1299     ReStatic,
1300
1301     /// A region variable. Should not exist after typeck.
1302     ReVar(RegionVid),
1303
1304     /// A placeholder region -- basically, the higher-ranked version of `ReFree`.
1305     /// Should not exist after typeck.
1306     RePlaceholder(ty::PlaceholderRegion),
1307
1308     /// Empty lifetime is for data that is never accessed.  We tag the
1309     /// empty lifetime with a universe -- the idea is that we don't
1310     /// want `exists<'a> { forall<'b> { 'b: 'a } }` to be satisfiable.
1311     /// Therefore, the `'empty` in a universe `U` is less than all
1312     /// regions visible from `U`, but not less than regions not visible
1313     /// from `U`.
1314     ReEmpty(ty::UniverseIndex),
1315
1316     /// Erased region, used by trait selection, in MIR and during codegen.
1317     ReErased,
1318 }
1319
1320 impl<'tcx> rustc_serialize::UseSpecializedDecodable for Region<'tcx> {}
1321
1322 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable, Debug, PartialOrd, Ord)]
1323 pub struct EarlyBoundRegion {
1324     pub def_id: DefId,
1325     pub index: u32,
1326     pub name: Symbol,
1327 }
1328
1329 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable)]
1330 pub struct TyVid {
1331     pub index: u32,
1332 }
1333
1334 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable)]
1335 pub struct ConstVid<'tcx> {
1336     pub index: u32,
1337     pub phantom: PhantomData<&'tcx ()>,
1338 }
1339
1340 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable)]
1341 pub struct IntVid {
1342     pub index: u32,
1343 }
1344
1345 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable)]
1346 pub struct FloatVid {
1347     pub index: u32,
1348 }
1349
1350 rustc_index::newtype_index! {
1351     pub struct RegionVid {
1352         DEBUG_FORMAT = custom,
1353     }
1354 }
1355
1356 impl Atom for RegionVid {
1357     fn index(self) -> usize {
1358         Idx::index(self)
1359     }
1360 }
1361
1362 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable)]
1363 #[derive(HashStable)]
1364 pub enum InferTy {
1365     TyVar(TyVid),
1366     IntVar(IntVid),
1367     FloatVar(FloatVid),
1368
1369     /// A `FreshTy` is one that is generated as a replacement for an
1370     /// unbound type variable. This is convenient for caching etc. See
1371     /// `infer::freshen` for more details.
1372     FreshTy(u32),
1373     FreshIntTy(u32),
1374     FreshFloatTy(u32),
1375 }
1376
1377 rustc_index::newtype_index! {
1378     pub struct BoundVar { .. }
1379 }
1380
1381 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, RustcEncodable, RustcDecodable)]
1382 #[derive(HashStable)]
1383 pub struct BoundTy {
1384     pub var: BoundVar,
1385     pub kind: BoundTyKind,
1386 }
1387
1388 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, RustcEncodable, RustcDecodable)]
1389 #[derive(HashStable)]
1390 pub enum BoundTyKind {
1391     Anon,
1392     Param(Symbol),
1393 }
1394
1395 impl From<BoundVar> for BoundTy {
1396     fn from(var: BoundVar) -> Self {
1397         BoundTy { var, kind: BoundTyKind::Anon }
1398     }
1399 }
1400
1401 /// A `ProjectionPredicate` for an `ExistentialTraitRef`.
1402 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, RustcEncodable, RustcDecodable)]
1403 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1404 pub struct ExistentialProjection<'tcx> {
1405     pub item_def_id: DefId,
1406     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1407     pub ty: Ty<'tcx>,
1408 }
1409
1410 pub type PolyExistentialProjection<'tcx> = Binder<ExistentialProjection<'tcx>>;
1411
1412 impl<'tcx> ExistentialProjection<'tcx> {
1413     /// Extracts the underlying existential trait reference from this projection.
1414     /// For example, if this is a projection of `exists T. <T as Iterator>::Item == X`,
1415     /// then this function would return a `exists T. T: Iterator` existential trait
1416     /// reference.
1417     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'_>) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
1418         let def_id = tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id();
1419         ty::ExistentialTraitRef { def_id, substs: self.substs }
1420     }
1421
1422     pub fn with_self_ty(
1423         &self,
1424         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1425         self_ty: Ty<'tcx>,
1426     ) -> ty::ProjectionPredicate<'tcx> {
1427         // otherwise the escaping regions would be captured by the binders
1428         debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
1429
1430         ty::ProjectionPredicate {
1431             projection_ty: ty::ProjectionTy {
1432                 item_def_id: self.item_def_id,
1433                 substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs),
1434             },
1435             ty: self.ty,
1436         }
1437     }
1438 }
1439
1440 impl<'tcx> PolyExistentialProjection<'tcx> {
1441     pub fn with_self_ty(
1442         &self,
1443         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1444         self_ty: Ty<'tcx>,
1445     ) -> ty::PolyProjectionPredicate<'tcx> {
1446         self.map_bound(|p| p.with_self_ty(tcx, self_ty))
1447     }
1448
1449     pub fn item_def_id(&self) -> DefId {
1450         self.skip_binder().item_def_id
1451     }
1452 }
1453
1454 impl DebruijnIndex {
1455     /// Returns the resulting index when this value is moved into
1456     /// `amount` number of new binders. So, e.g., if you had
1457     ///
1458     ///    for<'a> fn(&'a x)
1459     ///
1460     /// and you wanted to change it to
1461     ///
1462     ///    for<'a> fn(for<'b> fn(&'a x))
1463     ///
1464     /// you would need to shift the index for `'a` into a new binder.
1465     #[must_use]
1466     pub fn shifted_in(self, amount: u32) -> DebruijnIndex {
1467         DebruijnIndex::from_u32(self.as_u32() + amount)
1468     }
1469
1470     /// Update this index in place by shifting it "in" through
1471     /// `amount` number of binders.
1472     pub fn shift_in(&mut self, amount: u32) {
1473         *self = self.shifted_in(amount);
1474     }
1475
1476     /// Returns the resulting index when this value is moved out from
1477     /// `amount` number of new binders.
1478     #[must_use]
1479     pub fn shifted_out(self, amount: u32) -> DebruijnIndex {
1480         DebruijnIndex::from_u32(self.as_u32() - amount)
1481     }
1482
1483     /// Update in place by shifting out from `amount` binders.
1484     pub fn shift_out(&mut self, amount: u32) {
1485         *self = self.shifted_out(amount);
1486     }
1487
1488     /// Adjusts any De Bruijn indices so as to make `to_binder` the
1489     /// innermost binder. That is, if we have something bound at `to_binder`,
1490     /// it will now be bound at INNERMOST. This is an appropriate thing to do
1491     /// when moving a region out from inside binders:
1492     ///
1493     /// ```
1494     ///             for<'a>   fn(for<'b>   for<'c>   fn(&'a u32), _)
1495     /// // Binder:  D3           D2        D1            ^^
1496     /// ```
1497     ///
1498     /// Here, the region `'a` would have the De Bruijn index D3,
1499     /// because it is the bound 3 binders out. However, if we wanted
1500     /// to refer to that region `'a` in the second argument (the `_`),
1501     /// those two binders would not be in scope. In that case, we
1502     /// might invoke `shift_out_to_binder(D3)`. This would adjust the
1503     /// De Bruijn index of `'a` to D1 (the innermost binder).
1504     ///
1505     /// If we invoke `shift_out_to_binder` and the region is in fact
1506     /// bound by one of the binders we are shifting out of, that is an
1507     /// error (and should fail an assertion failure).
1508     pub fn shifted_out_to_binder(self, to_binder: DebruijnIndex) -> Self {
1509         self.shifted_out(to_binder.as_u32() - INNERMOST.as_u32())
1510     }
1511 }
1512
1513 /// Region utilities
1514 impl RegionKind {
1515     /// Is this region named by the user?
1516     pub fn has_name(&self) -> bool {
1517         match *self {
1518             RegionKind::ReEarlyBound(ebr) => ebr.has_name(),
1519             RegionKind::ReLateBound(_, br) => br.is_named(),
1520             RegionKind::ReFree(fr) => fr.bound_region.is_named(),
1521             RegionKind::ReStatic => true,
1522             RegionKind::ReVar(..) => false,
1523             RegionKind::RePlaceholder(placeholder) => placeholder.name.is_named(),
1524             RegionKind::ReEmpty(_) => false,
1525             RegionKind::ReErased => false,
1526         }
1527     }
1528
1529     pub fn is_late_bound(&self) -> bool {
1530         match *self {
1531             ty::ReLateBound(..) => true,
1532             _ => false,
1533         }
1534     }
1535
1536     pub fn is_placeholder(&self) -> bool {
1537         match *self {
1538             ty::RePlaceholder(..) => true,
1539             _ => false,
1540         }
1541     }
1542
1543     pub fn bound_at_or_above_binder(&self, index: DebruijnIndex) -> bool {
1544         match *self {
1545             ty::ReLateBound(debruijn, _) => debruijn >= index,
1546             _ => false,
1547         }
1548     }
1549
1550     /// Adjusts any De Bruijn indices so as to make `to_binder` the
1551     /// innermost binder. That is, if we have something bound at `to_binder`,
1552     /// it will now be bound at INNERMOST. This is an appropriate thing to do
1553     /// when moving a region out from inside binders:
1554     ///
1555     /// ```
1556     ///             for<'a>   fn(for<'b>   for<'c>   fn(&'a u32), _)
1557     /// // Binder:  D3           D2        D1            ^^
1558     /// ```
1559     ///
1560     /// Here, the region `'a` would have the De Bruijn index D3,
1561     /// because it is the bound 3 binders out. However, if we wanted
1562     /// to refer to that region `'a` in the second argument (the `_`),
1563     /// those two binders would not be in scope. In that case, we
1564     /// might invoke `shift_out_to_binder(D3)`. This would adjust the
1565     /// De Bruijn index of `'a` to D1 (the innermost binder).
1566     ///
1567     /// If we invoke `shift_out_to_binder` and the region is in fact
1568     /// bound by one of the binders we are shifting out of, that is an
1569     /// error (and should fail an assertion failure).
1570     pub fn shifted_out_to_binder(&self, to_binder: ty::DebruijnIndex) -> RegionKind {
1571         match *self {
1572             ty::ReLateBound(debruijn, r) => {
1573                 ty::ReLateBound(debruijn.shifted_out_to_binder(to_binder), r)
1574             }
1575             r => r,
1576         }
1577     }
1578
1579     pub fn type_flags(&self) -> TypeFlags {
1580         let mut flags = TypeFlags::empty();
1581
1582         match *self {
1583             ty::ReVar(..) => {
1584                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1585                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1586                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_INFER;
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             }
1593             ty::ReEarlyBound(..) => {
1594                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1595                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1596                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PARAM;
1597             }
1598             ty::ReFree { .. } => {
1599                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1600                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1601             }
1602             ty::ReEmpty(_) | ty::ReStatic => {
1603                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1604             }
1605             ty::ReLateBound(..) => {
1606                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_LATE_BOUND;
1607             }
1608             ty::ReErased => {
1609                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_ERASED;
1610             }
1611         }
1612
1613         debug!("type_flags({:?}) = {:?}", self, flags);
1614
1615         flags
1616     }
1617
1618     /// Given an early-bound or free region, returns the `DefId` where it was bound.
1619     /// For example, consider the regions in this snippet of code:
1620     ///
1621     /// ```
1622     /// impl<'a> Foo {
1623     ///      ^^ -- early bound, declared on an impl
1624     ///
1625     ///     fn bar<'b, 'c>(x: &self, y: &'b u32, z: &'c u64) where 'static: 'c
1626     ///            ^^  ^^     ^ anonymous, late-bound
1627     ///            |   early-bound, appears in where-clauses
1628     ///            late-bound, appears only in fn args
1629     ///     {..}
1630     /// }
1631     /// ```
1632     ///
1633     /// Here, `free_region_binding_scope('a)` would return the `DefId`
1634     /// of the impl, and for all the other highlighted regions, it
1635     /// would return the `DefId` of the function. In other cases (not shown), this
1636     /// function might return the `DefId` of a closure.
1637     pub fn free_region_binding_scope(&self, tcx: TyCtxt<'_>) -> DefId {
1638         match self {
1639             ty::ReEarlyBound(br) => tcx.parent(br.def_id).unwrap(),
1640             ty::ReFree(fr) => fr.scope,
1641             _ => bug!("free_region_binding_scope invoked on inappropriate region: {:?}", self),
1642         }
1643     }
1644 }
1645
1646 /// Type utilities
1647 impl<'tcx> TyS<'tcx> {
1648     #[inline]
1649     pub fn is_unit(&self) -> bool {
1650         match self.kind {
1651             Tuple(ref tys) => tys.is_empty(),
1652             _ => false,
1653         }
1654     }
1655
1656     #[inline]
1657     pub fn is_never(&self) -> bool {
1658         match self.kind {
1659             Never => true,
1660             _ => false,
1661         }
1662     }
1663
1664     /// Checks whether a type is definitely uninhabited. This is
1665     /// conservative: for some types that are uninhabited we return `false`,
1666     /// but we only return `true` for types that are definitely uninhabited.
1667     /// `ty.conservative_is_privately_uninhabited` implies that any value of type `ty`
1668     /// will be `Abi::Uninhabited`. (Note that uninhabited types may have nonzero
1669     /// size, to account for partial initialisation. See #49298 for details.)
1670     pub fn conservative_is_privately_uninhabited(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
1671         // FIXME(varkor): we can make this less conversative by substituting concrete
1672         // type arguments.
1673         match self.kind {
1674             ty::Never => true,
1675             ty::Adt(def, _) if def.is_union() => {
1676                 // For now, `union`s are never considered uninhabited.
1677                 false
1678             }
1679             ty::Adt(def, _) => {
1680                 // Any ADT is uninhabited if either:
1681                 // (a) It has no variants (i.e. an empty `enum`);
1682                 // (b) Each of its variants (a single one in the case of a `struct`) has at least
1683                 //     one uninhabited field.
1684                 def.variants.iter().all(|var| {
1685                     var.fields.iter().any(|field| {
1686                         tcx.type_of(field.did).conservative_is_privately_uninhabited(tcx)
1687                     })
1688                 })
1689             }
1690             ty::Tuple(..) => {
1691                 self.tuple_fields().any(|ty| ty.conservative_is_privately_uninhabited(tcx))
1692             }
1693             ty::Array(ty, len) => {
1694                 match len.try_eval_usize(tcx, ParamEnv::empty()) {
1695                     // If the array is definitely non-empty, it's uninhabited if
1696                     // the type of its elements is uninhabited.
1697                     Some(n) if n != 0 => ty.conservative_is_privately_uninhabited(tcx),
1698                     _ => false,
1699                 }
1700             }
1701             ty::Ref(..) => {
1702                 // References to uninitialised memory is valid for any type, including
1703                 // uninhabited types, in unsafe code, so we treat all references as
1704                 // inhabited.
1705                 false
1706             }
1707             _ => false,
1708         }
1709     }
1710
1711     #[inline]
1712     pub fn is_primitive(&self) -> bool {
1713         match self.kind {
1714             Bool | Char | Int(_) | Uint(_) | Float(_) => true,
1715             _ => false,
1716         }
1717     }
1718
1719     #[inline]
1720     pub fn is_ty_var(&self) -> bool {
1721         match self.kind {
1722             Infer(TyVar(_)) => true,
1723             _ => false,
1724         }
1725     }
1726
1727     #[inline]
1728     pub fn is_ty_infer(&self) -> bool {
1729         match self.kind {
1730             Infer(_) => true,
1731             _ => false,
1732         }
1733     }
1734
1735     #[inline]
1736     pub fn is_phantom_data(&self) -> bool {
1737         if let Adt(def, _) = self.kind { def.is_phantom_data() } else { false }
1738     }
1739
1740     #[inline]
1741     pub fn is_bool(&self) -> bool {
1742         self.kind == Bool
1743     }
1744
1745     /// Returns `true` if this type is a `str`.
1746     #[inline]
1747     pub fn is_str(&self) -> bool {
1748         self.kind == Str
1749     }
1750
1751     #[inline]
1752     pub fn is_param(&self, index: u32) -> bool {
1753         match self.kind {
1754             ty::Param(ref data) => data.index == index,
1755             _ => false,
1756         }
1757     }
1758
1759     #[inline]
1760     pub fn is_slice(&self) -> bool {
1761         match self.kind {
1762             RawPtr(TypeAndMut { ty, .. }) | Ref(_, ty, _) => match ty.kind {
1763                 Slice(_) | Str => true,
1764                 _ => false,
1765             },
1766             _ => false,
1767         }
1768     }
1769
1770     #[inline]
1771     pub fn is_simd(&self) -> bool {
1772         match self.kind {
1773             Adt(def, _) => def.repr.simd(),
1774             _ => false,
1775         }
1776     }
1777
1778     pub fn sequence_element_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1779         match self.kind {
1780             Array(ty, _) | Slice(ty) => ty,
1781             Str => tcx.mk_mach_uint(ast::UintTy::U8),
1782             _ => bug!("`sequence_element_type` called on non-sequence value: {}", self),
1783         }
1784     }
1785
1786     pub fn simd_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1787         match self.kind {
1788             Adt(def, substs) => def.non_enum_variant().fields[0].ty(tcx, substs),
1789             _ => bug!("`simd_type` called on invalid type"),
1790         }
1791     }
1792
1793     pub fn simd_size(&self, _tcx: TyCtxt<'tcx>) -> u64 {
1794         // Parameter currently unused, but probably needed in the future to
1795         // allow `#[repr(simd)] struct Simd<T, const N: usize>([T; N]);`.
1796         match self.kind {
1797             Adt(def, _) => def.non_enum_variant().fields.len() as u64,
1798             _ => bug!("`simd_size` called on invalid type"),
1799         }
1800     }
1801
1802     pub fn simd_size_and_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> (u64, Ty<'tcx>) {
1803         match self.kind {
1804             Adt(def, substs) => {
1805                 let variant = def.non_enum_variant();
1806                 (variant.fields.len() as u64, variant.fields[0].ty(tcx, substs))
1807             }
1808             _ => bug!("`simd_size_and_type` called on invalid type"),
1809         }
1810     }
1811
1812     #[inline]
1813     pub fn is_region_ptr(&self) -> bool {
1814         match self.kind {
1815             Ref(..) => true,
1816             _ => false,
1817         }
1818     }
1819
1820     #[inline]
1821     pub fn is_mutable_ptr(&self) -> bool {
1822         match self.kind {
1823             RawPtr(TypeAndMut { mutbl: hir::Mutability::Mut, .. })
1824             | Ref(_, _, hir::Mutability::Mut) => true,
1825             _ => false,
1826         }
1827     }
1828
1829     #[inline]
1830     pub fn is_unsafe_ptr(&self) -> bool {
1831         match self.kind {
1832             RawPtr(_) => true,
1833             _ => false,
1834         }
1835     }
1836
1837     /// Tests if this is any kind of primitive pointer type (reference, raw pointer, fn pointer).
1838     #[inline]
1839     pub fn is_any_ptr(&self) -> bool {
1840         self.is_region_ptr() || self.is_unsafe_ptr() || self.is_fn_ptr()
1841     }
1842
1843     #[inline]
1844     pub fn is_box(&self) -> bool {
1845         match self.kind {
1846             Adt(def, _) => def.is_box(),
1847             _ => false,
1848         }
1849     }
1850
1851     /// Panics if called on any type other than `Box<T>`.
1852     pub fn boxed_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1853         match self.kind {
1854             Adt(def, substs) if def.is_box() => substs.type_at(0),
1855             _ => bug!("`boxed_ty` is called on non-box type {:?}", self),
1856         }
1857     }
1858
1859     /// A scalar type is one that denotes an atomic datum, with no sub-components.
1860     /// (A RawPtr is scalar because it represents a non-managed pointer, so its
1861     /// contents are abstract to rustc.)
1862     #[inline]
1863     pub fn is_scalar(&self) -> bool {
1864         match self.kind {
1865             Bool
1866             | Char
1867             | Int(_)
1868             | Float(_)
1869             | Uint(_)
1870             | Infer(IntVar(_) | FloatVar(_))
1871             | FnDef(..)
1872             | FnPtr(_)
1873             | RawPtr(_) => true,
1874             _ => false,
1875         }
1876     }
1877
1878     /// Returns `true` if this type is a floating point type.
1879     #[inline]
1880     pub fn is_floating_point(&self) -> bool {
1881         match self.kind {
1882             Float(_) | Infer(FloatVar(_)) => true,
1883             _ => false,
1884         }
1885     }
1886
1887     #[inline]
1888     pub fn is_trait(&self) -> bool {
1889         match self.kind {
1890             Dynamic(..) => true,
1891             _ => false,
1892         }
1893     }
1894
1895     #[inline]
1896     pub fn is_enum(&self) -> bool {
1897         match self.kind {
1898             Adt(adt_def, _) => adt_def.is_enum(),
1899             _ => false,
1900         }
1901     }
1902
1903     #[inline]
1904     pub fn is_closure(&self) -> bool {
1905         match self.kind {
1906             Closure(..) => true,
1907             _ => false,
1908         }
1909     }
1910
1911     #[inline]
1912     pub fn is_generator(&self) -> bool {
1913         match self.kind {
1914             Generator(..) => true,
1915             _ => false,
1916         }
1917     }
1918
1919     #[inline]
1920     pub fn is_integral(&self) -> bool {
1921         match self.kind {
1922             Infer(IntVar(_)) | Int(_) | Uint(_) => true,
1923             _ => false,
1924         }
1925     }
1926
1927     #[inline]
1928     pub fn is_fresh_ty(&self) -> bool {
1929         match self.kind {
1930             Infer(FreshTy(_)) => true,
1931             _ => false,
1932         }
1933     }
1934
1935     #[inline]
1936     pub fn is_fresh(&self) -> bool {
1937         match self.kind {
1938             Infer(FreshTy(_)) => true,
1939             Infer(FreshIntTy(_)) => true,
1940             Infer(FreshFloatTy(_)) => true,
1941             _ => false,
1942         }
1943     }
1944
1945     #[inline]
1946     pub fn is_char(&self) -> bool {
1947         match self.kind {
1948             Char => true,
1949             _ => false,
1950         }
1951     }
1952
1953     #[inline]
1954     pub fn is_numeric(&self) -> bool {
1955         self.is_integral() || self.is_floating_point()
1956     }
1957
1958     #[inline]
1959     pub fn is_signed(&self) -> bool {
1960         match self.kind {
1961             Int(_) => true,
1962             _ => false,
1963         }
1964     }
1965
1966     #[inline]
1967     pub fn is_ptr_sized_integral(&self) -> bool {
1968         match self.kind {
1969             Int(ast::IntTy::Isize) | Uint(ast::UintTy::Usize) => true,
1970             _ => false,
1971         }
1972     }
1973
1974     #[inline]
1975     pub fn is_machine(&self) -> bool {
1976         match self.kind {
1977             Int(..) | Uint(..) | Float(..) => true,
1978             _ => false,
1979         }
1980     }
1981
1982     #[inline]
1983     pub fn has_concrete_skeleton(&self) -> bool {
1984         match self.kind {
1985             Param(_) | Infer(_) | Error(_) => false,
1986             _ => true,
1987         }
1988     }
1989
1990     /// Returns the type and mutability of `*ty`.
1991     ///
1992     /// The parameter `explicit` indicates if this is an *explicit* dereference.
1993     /// Some types -- notably unsafe ptrs -- can only be dereferenced explicitly.
1994     pub fn builtin_deref(&self, explicit: bool) -> Option<TypeAndMut<'tcx>> {
1995         match self.kind {
1996             Adt(def, _) if def.is_box() => {
1997                 Some(TypeAndMut { ty: self.boxed_ty(), mutbl: hir::Mutability::Not })
1998             }
1999             Ref(_, ty, mutbl) => Some(TypeAndMut { ty, mutbl }),
2000             RawPtr(mt) if explicit => Some(mt),
2001             _ => None,
2002         }
2003     }
2004
2005     /// Returns the type of `ty[i]`.
2006     pub fn builtin_index(&self) -> Option<Ty<'tcx>> {
2007         match self.kind {
2008             Array(ty, _) | Slice(ty) => Some(ty),
2009             _ => None,
2010         }
2011     }
2012
2013     pub fn fn_sig(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> PolyFnSig<'tcx> {
2014         match self.kind {
2015             FnDef(def_id, substs) => tcx.fn_sig(def_id).subst(tcx, substs),
2016             FnPtr(f) => f,
2017             Error(_) => {
2018                 // ignore errors (#54954)
2019                 ty::Binder::dummy(FnSig::fake())
2020             }
2021             Closure(..) => bug!(
2022                 "to get the signature of a closure, use `substs.as_closure().sig()` not `fn_sig()`",
2023             ),
2024             _ => bug!("Ty::fn_sig() called on non-fn type: {:?}", self),
2025         }
2026     }
2027
2028     #[inline]
2029     pub fn is_fn(&self) -> bool {
2030         match self.kind {
2031             FnDef(..) | FnPtr(_) => true,
2032             _ => false,
2033         }
2034     }
2035
2036     #[inline]
2037     pub fn is_fn_ptr(&self) -> bool {
2038         match self.kind {
2039             FnPtr(_) => true,
2040             _ => false,
2041         }
2042     }
2043
2044     #[inline]
2045     pub fn is_impl_trait(&self) -> bool {
2046         match self.kind {
2047             Opaque(..) => true,
2048             _ => false,
2049         }
2050     }
2051
2052     #[inline]
2053     pub fn ty_adt_def(&self) -> Option<&'tcx AdtDef> {
2054         match self.kind {
2055             Adt(adt, _) => Some(adt),
2056             _ => None,
2057         }
2058     }
2059
2060     /// Iterates over tuple fields.
2061     /// Panics when called on anything but a tuple.
2062     pub fn tuple_fields(&self) -> impl DoubleEndedIterator<Item = Ty<'tcx>> {
2063         match self.kind {
2064             Tuple(substs) => substs.iter().map(|field| field.expect_ty()),
2065             _ => bug!("tuple_fields called on non-tuple"),
2066         }
2067     }
2068
2069     /// If the type contains variants, returns the valid range of variant indices.
2070     //
2071     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2072     #[inline]
2073     pub fn variant_range(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<Range<VariantIdx>> {
2074         match self.kind {
2075             TyKind::Adt(adt, _) => Some(adt.variant_range()),
2076             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2077                 Some(substs.as_generator().variant_range(def_id, tcx))
2078             }
2079             _ => None,
2080         }
2081     }
2082
2083     /// If the type contains variants, returns the variant for `variant_index`.
2084     /// Panics if `variant_index` is out of range.
2085     //
2086     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2087     #[inline]
2088     pub fn discriminant_for_variant(
2089         &self,
2090         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2091         variant_index: VariantIdx,
2092     ) -> Option<Discr<'tcx>> {
2093         match self.kind {
2094             TyKind::Adt(adt, _) if adt.variants.is_empty() => {
2095                 bug!("discriminant_for_variant called on zero variant enum");
2096             }
2097             TyKind::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => {
2098                 Some(adt.discriminant_for_variant(tcx, variant_index))
2099             }
2100             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2101                 Some(substs.as_generator().discriminant_for_variant(def_id, tcx, variant_index))
2102             }
2103             _ => None,
2104         }
2105     }
2106
2107     /// Returns the type of the discriminant of this type.
2108     pub fn discriminant_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
2109         match self.kind {
2110             ty::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => adt.repr.discr_type().to_ty(tcx),
2111             ty::Generator(_, substs, _) => substs.as_generator().discr_ty(tcx),
2112             _ => {
2113                 // This can only be `0`, for now, so `u8` will suffice.
2114                 tcx.types.u8
2115             }
2116         }
2117     }
2118
2119     /// When we create a closure, we record its kind (i.e., what trait
2120     /// it implements) into its `ClosureSubsts` using a type
2121     /// parameter. This is kind of a phantom type, except that the
2122     /// most convenient thing for us to are the integral types. This
2123     /// function converts such a special type into the closure
2124     /// kind. To go the other way, use
2125     /// `tcx.closure_kind_ty(closure_kind)`.
2126     ///
2127     /// Note that during type checking, we use an inference variable
2128     /// to represent the closure kind, because it has not yet been
2129     /// inferred. Once upvar inference (in `src/librustc_typeck/check/upvar.rs`)
2130     /// is complete, that type variable will be unified.
2131     pub fn to_opt_closure_kind(&self) -> Option<ty::ClosureKind> {
2132         match self.kind {
2133             Int(int_ty) => match int_ty {
2134                 ast::IntTy::I8 => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2135                 ast::IntTy::I16 => Some(ty::ClosureKind::FnMut),
2136                 ast::IntTy::I32 => Some(ty::ClosureKind::FnOnce),
2137                 _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2138             },
2139
2140             // "Bound" types appear in canonical queries when the
2141             // closure type is not yet known
2142             Bound(..) | Infer(_) => None,
2143
2144             Error(_) => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2145
2146             _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2147         }
2148     }
2149
2150     /// Fast path helper for testing if a type is `Sized`.
2151     ///
2152     /// Returning true means the type is known to be sized. Returning
2153     /// `false` means nothing -- could be sized, might not be.
2154     pub fn is_trivially_sized(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
2155         match self.kind {
2156             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2157             | ty::Uint(_)
2158             | ty::Int(_)
2159             | ty::Bool
2160             | ty::Float(_)
2161             | ty::FnDef(..)
2162             | ty::FnPtr(_)
2163             | ty::RawPtr(..)
2164             | ty::Char
2165             | ty::Ref(..)
2166             | ty::Generator(..)
2167             | ty::GeneratorWitness(..)
2168             | ty::Array(..)
2169             | ty::Closure(..)
2170             | ty::Never
2171             | ty::Error(_) => true,
2172
2173             ty::Str | ty::Slice(_) | ty::Dynamic(..) | ty::Foreign(..) => false,
2174
2175             ty::Tuple(tys) => tys.iter().all(|ty| ty.expect_ty().is_trivially_sized(tcx)),
2176
2177             ty::Adt(def, _substs) => def.sized_constraint(tcx).is_empty(),
2178
2179             ty::Projection(_) | ty::Param(_) | ty::Opaque(..) => false,
2180
2181             ty::Infer(ty::TyVar(_)) => false,
2182
2183             ty::Bound(..)
2184             | ty::Placeholder(..)
2185             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2186                 bug!("`is_trivially_sized` applied to unexpected type: {:?}", self)
2187             }
2188         }
2189     }
2190
2191     /// Is this a zero-sized type?
2192     pub fn is_zst(&'tcx self, tcx: TyCtxt<'tcx>, did: DefId) -> bool {
2193         tcx.layout_of(tcx.param_env(did).and(self)).map(|layout| layout.is_zst()).unwrap_or(false)
2194     }
2195 }
2196
2197 /// Typed constant value.
2198 #[derive(Copy, Clone, Debug, Hash, RustcEncodable, RustcDecodable, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd)]
2199 #[derive(HashStable)]
2200 pub struct Const<'tcx> {
2201     pub ty: Ty<'tcx>,
2202
2203     pub val: ConstKind<'tcx>,
2204 }
2205
2206 #[cfg(target_arch = "x86_64")]
2207 static_assert_size!(Const<'_>, 48);
2208
2209 impl<'tcx> Const<'tcx> {
2210     /// Literals and const generic parameters are eagerly converted to a constant, everything else
2211     /// becomes `Unevaluated`.
2212     pub fn from_anon_const(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: LocalDefId) -> &'tcx Self {
2213         Self::from_opt_const_arg_anon_const(tcx, ty::WithOptConstParam::dummy(def_id))
2214     }
2215
2216     pub fn from_opt_const_arg_anon_const(
2217         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2218         def: ty::WithOptConstParam<LocalDefId>,
2219     ) -> &'tcx Self {
2220         debug!("Const::from_anon_const(def={:?})", def);
2221
2222         let hir_id = tcx.hir().local_def_id_to_hir_id(def.did);
2223
2224         let body_id = match tcx.hir().get(hir_id) {
2225             hir::Node::AnonConst(ac) => ac.body,
2226             _ => span_bug!(
2227                 tcx.def_span(def.did.to_def_id()),
2228                 "from_anon_const can only process anonymous constants"
2229             ),
2230         };
2231
2232         let expr = &tcx.hir().body(body_id).value;
2233
2234         let ty = tcx.type_of(def.ty_def_id());
2235
2236         let lit_input = match expr.kind {
2237             hir::ExprKind::Lit(ref lit) => Some(LitToConstInput { lit: &lit.node, ty, neg: false }),
2238             hir::ExprKind::Unary(hir::UnOp::UnNeg, ref expr) => match expr.kind {
2239                 hir::ExprKind::Lit(ref lit) => {
2240                     Some(LitToConstInput { lit: &lit.node, ty, neg: true })
2241                 }
2242                 _ => None,
2243             },
2244             _ => None,
2245         };
2246
2247         if let Some(lit_input) = lit_input {
2248             // If an error occurred, ignore that it's a literal and leave reporting the error up to
2249             // mir.
2250             if let Ok(c) = tcx.at(expr.span).lit_to_const(lit_input) {
2251                 return c;
2252             } else {
2253                 tcx.sess.delay_span_bug(expr.span, "Const::from_anon_const: couldn't lit_to_const");
2254             }
2255         }
2256
2257         // Unwrap a block, so that e.g. `{ P }` is recognised as a parameter. Const arguments
2258         // currently have to be wrapped in curly brackets, so it's necessary to special-case.
2259         let expr = match &expr.kind {
2260             hir::ExprKind::Block(block, _) if block.stmts.is_empty() && block.expr.is_some() => {
2261                 block.expr.as_ref().unwrap()
2262             }
2263             _ => expr,
2264         };
2265
2266         use hir::{def::DefKind::ConstParam, def::Res, ExprKind, Path, QPath};
2267         let val = match expr.kind {
2268             ExprKind::Path(QPath::Resolved(_, &Path { res: Res::Def(ConstParam, def_id), .. })) => {
2269                 // Find the name and index of the const parameter by indexing the generics of
2270                 // the parent item and construct a `ParamConst`.
2271                 let hir_id = tcx.hir().as_local_hir_id(def_id.expect_local());
2272                 let item_id = tcx.hir().get_parent_node(hir_id);
2273                 let item_def_id = tcx.hir().local_def_id(item_id);
2274                 let generics = tcx.generics_of(item_def_id.to_def_id());
2275                 let index =
2276                     generics.param_def_id_to_index[&tcx.hir().local_def_id(hir_id).to_def_id()];
2277                 let name = tcx.hir().name(hir_id);
2278                 ty::ConstKind::Param(ty::ParamConst::new(index, name))
2279             }
2280             _ => ty::ConstKind::Unevaluated(
2281                 def.to_global(),
2282                 InternalSubsts::identity_for_item(tcx, def.did.to_def_id()),
2283                 None,
2284             ),
2285         };
2286
2287         tcx.mk_const(ty::Const { val, ty })
2288     }
2289
2290     #[inline]
2291     /// Interns the given value as a constant.
2292     pub fn from_value(tcx: TyCtxt<'tcx>, val: ConstValue<'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> &'tcx Self {
2293         tcx.mk_const(Self { val: ConstKind::Value(val), ty })
2294     }
2295
2296     #[inline]
2297     /// Interns the given scalar as a constant.
2298     pub fn from_scalar(tcx: TyCtxt<'tcx>, val: Scalar, ty: Ty<'tcx>) -> &'tcx Self {
2299         Self::from_value(tcx, ConstValue::Scalar(val), ty)
2300     }
2301
2302     #[inline]
2303     /// Creates a constant with the given integer value and interns it.
2304     pub fn from_bits(tcx: TyCtxt<'tcx>, bits: u128, ty: ParamEnvAnd<'tcx, Ty<'tcx>>) -> &'tcx Self {
2305         let size = tcx
2306             .layout_of(ty)
2307             .unwrap_or_else(|e| panic!("could not compute layout for {:?}: {:?}", ty, e))
2308             .size;
2309         Self::from_scalar(tcx, Scalar::from_uint(bits, size), ty.value)
2310     }
2311
2312     #[inline]
2313     /// Creates an interned zst constant.
2314     pub fn zero_sized(tcx: TyCtxt<'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> &'tcx Self {
2315         Self::from_scalar(tcx, Scalar::zst(), ty)
2316     }
2317
2318     #[inline]
2319     /// Creates an interned bool constant.
2320     pub fn from_bool(tcx: TyCtxt<'tcx>, v: bool) -> &'tcx Self {
2321         Self::from_bits(tcx, v as u128, ParamEnv::empty().and(tcx.types.bool))
2322     }
2323
2324     #[inline]
2325     /// Creates an interned usize constant.
2326     pub fn from_usize(tcx: TyCtxt<'tcx>, n: u64) -> &'tcx Self {
2327         Self::from_bits(tcx, n as u128, ParamEnv::empty().and(tcx.types.usize))
2328     }
2329
2330     #[inline]
2331     /// Attempts to evaluate the given constant to bits. Can fail to evaluate in the presence of
2332     /// generics (or erroneous code) or if the value can't be represented as bits (e.g. because it
2333     /// contains const generic parameters or pointers).
2334     pub fn try_eval_bits(
2335         &self,
2336         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2337         param_env: ParamEnv<'tcx>,
2338         ty: Ty<'tcx>,
2339     ) -> Option<u128> {
2340         assert_eq!(self.ty, ty);
2341         let size = tcx.layout_of(param_env.with_reveal_all().and(ty)).ok()?.size;
2342         // if `ty` does not depend on generic parameters, use an empty param_env
2343         self.eval(tcx, param_env).val.try_to_bits(size)
2344     }
2345
2346     #[inline]
2347     /// Tries to evaluate the constant if it is `Unevaluated`. If that doesn't succeed, return the
2348     /// unevaluated constant.
2349     pub fn eval(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, param_env: ParamEnv<'tcx>) -> &Const<'tcx> {
2350         if let ConstKind::Unevaluated(def, substs, promoted) = self.val {
2351             use crate::mir::interpret::ErrorHandled;
2352
2353             let param_env_and_substs = param_env.with_reveal_all().and(substs);
2354
2355             // HACK(eddyb) this erases lifetimes even though `const_eval_resolve`
2356             // also does later, but we want to do it before checking for
2357             // inference variables.
2358             let param_env_and_substs = tcx.erase_regions(&param_env_and_substs);
2359
2360             // HACK(eddyb) when the query key would contain inference variables,
2361             // attempt using identity substs and `ParamEnv` instead, that will succeed
2362             // when the expression doesn't depend on any parameters.
2363             // FIXME(eddyb, skinny121) pass `InferCtxt` into here when it's available, so that
2364             // we can call `infcx.const_eval_resolve` which handles inference variables.
2365             let param_env_and_substs = if param_env_and_substs.needs_infer() {
2366                 tcx.param_env(def.did).and(InternalSubsts::identity_for_item(tcx, def.did))
2367             } else {
2368                 param_env_and_substs
2369             };
2370
2371             // FIXME(eddyb) maybe the `const_eval_*` methods should take
2372             // `ty::ParamEnvAnd<SubstsRef>` instead of having them separate.
2373             let (param_env, substs) = param_env_and_substs.into_parts();
2374             // try to resolve e.g. associated constants to their definition on an impl, and then
2375             // evaluate the const.
2376             match tcx.const_eval_resolve(param_env, def, substs, promoted, None) {
2377                 // NOTE(eddyb) `val` contains no lifetimes/types/consts,
2378                 // and we use the original type, so nothing from `substs`
2379                 // (which may be identity substs, see above),
2380                 // can leak through `val` into the const we return.
2381                 Ok(val) => Const::from_value(tcx, val, self.ty),
2382                 Err(ErrorHandled::TooGeneric | ErrorHandled::Linted) => self,
2383                 Err(ErrorHandled::Reported(ErrorReported)) => tcx.const_error(self.ty),
2384             }
2385         } else {
2386             self
2387         }
2388     }
2389
2390     #[inline]
2391     pub fn try_eval_bool(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, param_env: ParamEnv<'tcx>) -> Option<bool> {
2392         self.try_eval_bits(tcx, param_env, tcx.types.bool).and_then(|v| match v {
2393             0 => Some(false),
2394             1 => Some(true),
2395             _ => None,
2396         })
2397     }
2398
2399     #[inline]
2400     pub fn try_eval_usize(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, param_env: ParamEnv<'tcx>) -> Option<u64> {
2401         self.try_eval_bits(tcx, param_env, tcx.types.usize).map(|v| v as u64)
2402     }
2403
2404     #[inline]
2405     /// Panics if the value cannot be evaluated or doesn't contain a valid integer of the given type.
2406     pub fn eval_bits(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, param_env: ParamEnv<'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> u128 {
2407         self.try_eval_bits(tcx, param_env, ty)
2408             .unwrap_or_else(|| bug!("expected bits of {:#?}, got {:#?}", ty, self))
2409     }
2410
2411     #[inline]
2412     /// Panics if the value cannot be evaluated or doesn't contain a valid `usize`.
2413     pub fn eval_usize(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, param_env: ParamEnv<'tcx>) -> u64 {
2414         self.eval_bits(tcx, param_env, tcx.types.usize) as u64
2415     }
2416 }
2417
2418 /// Represents a constant in Rust.
2419 #[derive(Copy, Clone, Debug, Eq, PartialEq, PartialOrd, Ord, RustcEncodable, RustcDecodable, Hash)]
2420 #[derive(HashStable)]
2421 pub enum ConstKind<'tcx> {
2422     /// A const generic parameter.
2423     Param(ParamConst),
2424
2425     /// Infer the value of the const.
2426     Infer(InferConst<'tcx>),
2427
2428     /// Bound const variable, used only when preparing a trait query.
2429     Bound(DebruijnIndex, BoundVar),
2430
2431     /// A placeholder const - universally quantified higher-ranked const.
2432     Placeholder(ty::PlaceholderConst),
2433
2434     /// Used in the HIR by using `Unevaluated` everywhere and later normalizing to one of the other
2435     /// variants when the code is monomorphic enough for that.
2436     Unevaluated(ty::WithOptConstParam<DefId>, SubstsRef<'tcx>, Option<Promoted>),
2437
2438     /// Used to hold computed value.
2439     Value(ConstValue<'tcx>),
2440
2441     /// A placeholder for a const which could not be computed; this is
2442     /// propagated to avoid useless error messages.
2443     Error(DelaySpanBugEmitted),
2444 }
2445
2446 #[cfg(target_arch = "x86_64")]
2447 static_assert_size!(ConstKind<'_>, 40);
2448
2449 impl<'tcx> ConstKind<'tcx> {
2450     #[inline]
2451     pub fn try_to_scalar(&self) -> Option<Scalar> {
2452         if let ConstKind::Value(val) = self { val.try_to_scalar() } else { None }
2453     }
2454
2455     #[inline]
2456     pub fn try_to_bits(&self, size: Size) -> Option<u128> {
2457         if let ConstKind::Value(val) = self { val.try_to_bits(size) } else { None }
2458     }
2459 }
2460
2461 /// An inference variable for a const, for use in const generics.
2462 #[derive(Copy, Clone, Debug, Eq, PartialEq, PartialOrd, Ord, RustcEncodable, RustcDecodable, Hash)]
2463 #[derive(HashStable)]
2464 pub enum InferConst<'tcx> {
2465     /// Infer the value of the const.
2466     Var(ConstVid<'tcx>),
2467     /// A fresh const variable. See `infer::freshen` for more details.
2468     Fresh(u32),
2469 }