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