src/librustc_middle/ty/sty.rs

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