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Rollup merge of #74314 - eddyb:closure-substs-direct, r=nikomatsakis
[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, TyEncodable, TyDecodable)]
31 #[derive(HashStable, TypeFoldable, Lift)]
32 pub struct TypeAndMut<'tcx> {
33     pub ty: Ty<'tcx>,
34     pub mutbl: hir::Mutability,
35 }
36
37 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
38 #[derive(HashStable)]
39 /// A "free" region `fr` can be interpreted as "some region
40 /// at least as big as the scope `fr.scope`".
41 pub struct FreeRegion {
42     pub scope: DefId,
43     pub bound_region: BoundRegion,
44 }
45
46 #[derive(Clone, PartialEq, PartialOrd, Eq, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Copy)]
47 #[derive(HashStable)]
48 pub enum BoundRegion {
49     /// An anonymous region parameter for a given fn (&T)
50     BrAnon(u32),
51
52     /// Named region parameters for functions (a in &'a T)
53     ///
54     /// The `DefId` is needed to distinguish free regions in
55     /// the event of shadowing.
56     BrNamed(DefId, Symbol),
57
58     /// Anonymous region for the implicit env pointer parameter
59     /// to a closure
60     BrEnv,
61 }
62
63 impl BoundRegion {
64     pub fn is_named(&self) -> bool {
65         match *self {
66             BoundRegion::BrNamed(_, name) => name != kw::UnderscoreLifetime,
67             _ => false,
68         }
69     }
70
71     /// When canonicalizing, we replace unbound inference variables and free
72     /// regions with anonymous late bound regions. This method asserts that
73     /// we have an anonymous late bound region, which hence may refer to
74     /// a canonical variable.
75     pub fn assert_bound_var(&self) -> BoundVar {
76         match *self {
77             BoundRegion::BrAnon(var) => BoundVar::from_u32(var),
78             _ => bug!("bound region is not anonymous"),
79         }
80     }
81 }
82
83 /// N.B., if you change this, you'll probably want to change the corresponding
84 /// AST structure in `librustc_ast/ast.rs` as well.
85 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug)]
86 #[derive(HashStable)]
87 #[rustc_diagnostic_item = "TyKind"]
88 pub enum TyKind<'tcx> {
89     /// The primitive boolean type. Written as `bool`.
90     Bool,
91
92     /// The primitive character type; holds a Unicode scalar value
93     /// (a non-surrogate code point). Written as `char`.
94     Char,
95
96     /// A primitive signed integer type. For example, `i32`.
97     Int(ast::IntTy),
98
99     /// A primitive unsigned integer type. For example, `u32`.
100     Uint(ast::UintTy),
101
102     /// A primitive floating-point type. For example, `f64`.
103     Float(ast::FloatTy),
104
105     /// Structures, enumerations and unions.
106     ///
107     /// InternalSubsts here, possibly against intuition, *may* contain `Param`s.
108     /// That is, even after substitution it is possible that there are type
109     /// variables. This happens when the `Adt` corresponds to an ADT
110     /// definition and not a concrete use of it.
111     Adt(&'tcx AdtDef, SubstsRef<'tcx>),
112
113     /// An unsized FFI type that is opaque to Rust. Written as `extern type T`.
114     Foreign(DefId),
115
116     /// The pointee of a string slice. Written as `str`.
117     Str,
118
119     /// An array with the given length. Written as `[T; n]`.
120     Array(Ty<'tcx>, &'tcx ty::Const<'tcx>),
121
122     /// The pointee of an array slice. Written as `[T]`.
123     Slice(Ty<'tcx>),
124
125     /// A raw pointer. Written as `*mut T` or `*const T`
126     RawPtr(TypeAndMut<'tcx>),
127
128     /// A reference; a pointer with an associated lifetime. Written as
129     /// `&'a mut T` or `&'a T`.
130     Ref(Region<'tcx>, Ty<'tcx>, hir::Mutability),
131
132     /// The anonymous type of a function declaration/definition. Each
133     /// function has a unique type, which is output (for a function
134     /// named `foo` returning an `i32`) as `fn() -> i32 {foo}`.
135     ///
136     /// For example the type of `bar` here:
137     ///
138     /// ```rust
139     /// fn foo() -> i32 { 1 }
140     /// let bar = foo; // bar: fn() -> i32 {foo}
141     /// ```
142     FnDef(DefId, SubstsRef<'tcx>),
143
144     /// A pointer to a function. Written as `fn() -> i32`.
145     ///
146     /// For example the type of `bar` here:
147     ///
148     /// ```rust
149     /// fn foo() -> i32 { 1 }
150     /// let bar: fn() -> i32 = foo;
151     /// ```
152     FnPtr(PolyFnSig<'tcx>),
153
154     /// A trait, defined with `trait`.
155     Dynamic(Binder<&'tcx List<ExistentialPredicate<'tcx>>>, ty::Region<'tcx>),
156
157     /// The anonymous type of a closure. Used to represent the type of
158     /// `|a| a`.
159     Closure(DefId, SubstsRef<'tcx>),
160
161     /// The anonymous type of a generator. Used to represent the type of
162     /// `|a| yield a`.
163     Generator(DefId, SubstsRef<'tcx>, hir::Movability),
164
165     /// A type representin the types stored inside a generator.
166     /// This should only appear in GeneratorInteriors.
167     GeneratorWitness(Binder<&'tcx List<Ty<'tcx>>>),
168
169     /// The never type `!`
170     Never,
171
172     /// A tuple type. For example, `(i32, bool)`.
173     /// Use `TyS::tuple_fields` to iterate over the field types.
174     Tuple(SubstsRef<'tcx>),
175
176     /// The projection of an associated type. For example,
177     /// `<T as Trait<..>>::N`.
178     Projection(ProjectionTy<'tcx>),
179
180     /// Opaque (`impl Trait`) type found in a return type.
181     /// The `DefId` comes either from
182     /// * the `impl Trait` ast::Ty node,
183     /// * or the `type Foo = impl Trait` declaration
184     /// The substitutions are for the generics of the function in question.
185     /// After typeck, the concrete type can be found in the `types` map.
186     Opaque(DefId, SubstsRef<'tcx>),
187
188     /// A type parameter; for example, `T` in `fn f<T>(x: T) {}
189     Param(ParamTy),
190
191     /// Bound type variable, used only when preparing a trait query.
192     Bound(ty::DebruijnIndex, BoundTy),
193
194     /// A placeholder type - universally quantified higher-ranked type.
195     Placeholder(ty::PlaceholderType),
196
197     /// A type variable used during type checking.
198     Infer(InferTy),
199
200     /// A placeholder for a type which could not be computed; this is
201     /// propagated to avoid useless error messages.
202     Error(DelaySpanBugEmitted),
203 }
204
205 impl TyKind<'tcx> {
206     #[inline]
207     pub fn is_primitive(&self) -> bool {
208         match self {
209             Bool | Char | Int(_) | Uint(_) | Float(_) => true,
210             _ => false,
211         }
212     }
213 }
214
215 /// A type that is not publicly constructable. This prevents people from making `TyKind::Error`
216 /// except through `tcx.err*()`.
217 #[derive(Copy, Clone, Debug, Eq, Hash, PartialEq, PartialOrd, Ord)]
218 #[derive(TyEncodable, TyDecodable, HashStable)]
219 pub struct DelaySpanBugEmitted(pub(super) ());
220
221 // `TyKind` is used a lot. Make sure it doesn't unintentionally get bigger.
222 #[cfg(target_arch = "x86_64")]
223 static_assert_size!(TyKind<'_>, 24);
224
225 /// A closure can be modeled as a struct that looks like:
226 ///
227 ///     struct Closure<'l0...'li, T0...Tj, CK, CS, U>(...U);
228 ///
229 /// where:
230 ///
231 /// - 'l0...'li and T0...Tj are the generic parameters
232 ///   in scope on the function that defined the closure,
233 /// - CK represents the *closure kind* (Fn vs FnMut vs FnOnce). This
234 ///   is rather hackily encoded via a scalar type. See
235 ///   `TyS::to_opt_closure_kind` for details.
236 /// - CS represents the *closure signature*, representing as a `fn()`
237 ///   type. For example, `fn(u32, u32) -> u32` would mean that the closure
238 ///   implements `CK<(u32, u32), Output = u32>`, where `CK` is the trait
239 ///   specified above.
240 /// - U is a type parameter representing the types of its upvars, tupled up
241 ///   (borrowed, if appropriate; that is, if an U field represents a by-ref upvar,
242 ///    and the up-var has the type `Foo`, then that field of U will be `&Foo`).
243 ///
244 /// So, for example, given this function:
245 ///
246 ///     fn foo<'a, T>(data: &'a mut T) {
247 ///          do(|| data.count += 1)
248 ///     }
249 ///
250 /// the type of the closure would be something like:
251 ///
252 ///     struct Closure<'a, T, U>(...U);
253 ///
254 /// Note that the type of the upvar is not specified in the struct.
255 /// You may wonder how the impl would then be able to use the upvar,
256 /// if it doesn't know it's type? The answer is that the impl is
257 /// (conceptually) not fully generic over Closure but rather tied to
258 /// instances with the expected upvar types:
259 ///
260 ///     impl<'b, 'a, T> FnMut() for Closure<'a, T, (&'b mut &'a mut T,)> {
261 ///         ...
262 ///     }
263 ///
264 /// You can see that the *impl* fully specified the type of the upvar
265 /// and thus knows full well that `data` has type `&'b mut &'a mut T`.
266 /// (Here, I am assuming that `data` is mut-borrowed.)
267 ///
268 /// Now, the last question you may ask is: Why include the upvar types
269 /// in an extra type parameter? The reason for this design is that the
270 /// upvar types can reference lifetimes that are internal to the
271 /// creating function. In my example above, for example, the lifetime
272 /// `'b` represents the scope of the closure itself; this is some
273 /// subset of `foo`, probably just the scope of the call to the to
274 /// `do()`. If we just had the lifetime/type parameters from the
275 /// enclosing function, we couldn't name this lifetime `'b`. Note that
276 /// there can also be lifetimes in the types of the upvars themselves,
277 /// if one of them happens to be a reference to something that the
278 /// creating fn owns.
279 ///
280 /// OK, you say, so why not create a more minimal set of parameters
281 /// that just includes the extra lifetime parameters? The answer is
282 /// primarily that it would be hard --- we don't know at the time when
283 /// we create the closure type what the full types of the upvars are,
284 /// nor do we know which are borrowed and which are not. In this
285 /// design, we can just supply a fresh type parameter and figure that
286 /// out later.
287 ///
288 /// All right, you say, but why include the type parameters from the
289 /// original function then? The answer is that codegen may need them
290 /// when monomorphizing, and they may not appear in the upvars. A
291 /// closure could capture no variables but still make use of some
292 /// in-scope type parameter with a bound (e.g., if our example above
293 /// had an extra `U: Default`, and the closure called `U::default()`).
294 ///
295 /// There is another reason. This design (implicitly) prohibits
296 /// closures from capturing themselves (except via a trait
297 /// object). This simplifies closure inference considerably, since it
298 /// means that when we infer the kind of a closure or its upvars, we
299 /// don't have to handle cycles where the decisions we make for
300 /// closure C wind up influencing the decisions we ought to make for
301 /// closure C (which would then require fixed point iteration to
302 /// handle). Plus it fixes an ICE. :P
303 ///
304 /// ## Generators
305 ///
306 /// Generators are handled similarly in `GeneratorSubsts`.  The set of
307 /// type parameters is similar, but `CK` and `CS` are replaced by the
308 /// following type parameters:
309 ///
310 /// * `GS`: The generator's "resume type", which is the type of the
311 ///   argument passed to `resume`, and the type of `yield` expressions
312 ///   inside the generator.
313 /// * `GY`: The "yield type", which is the type of values passed to
314 ///   `yield` inside the generator.
315 /// * `GR`: The "return type", which is the type of value returned upon
316 ///   completion of the generator.
317 /// * `GW`: The "generator witness".
318 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
319 pub struct ClosureSubsts<'tcx> {
320     /// Lifetime and type parameters from the enclosing function,
321     /// concatenated with a tuple containing the types of the upvars.
322     ///
323     /// These are separated out because codegen wants to pass them around
324     /// when monomorphizing.
325     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
326 }
327
328 /// Struct returned by `split()`.
329 pub struct ClosureSubstsParts<'tcx, T> {
330     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
331     pub closure_kind_ty: T,
332     pub closure_sig_as_fn_ptr_ty: T,
333     pub tupled_upvars_ty: T,
334 }
335
336 impl<'tcx> ClosureSubsts<'tcx> {
337     /// Construct `ClosureSubsts` from `ClosureSubstsParts`, containing `Substs`
338     /// for the closure parent, alongside additional closure-specific components.
339     pub fn new(
340         tcx: TyCtxt<'tcx>,
341         parts: ClosureSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
342     ) -> ClosureSubsts<'tcx> {
343         ClosureSubsts {
344             substs: tcx.mk_substs(
345                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
346                     [parts.closure_kind_ty, parts.closure_sig_as_fn_ptr_ty, parts.tupled_upvars_ty]
347                         .iter()
348                         .map(|&ty| ty.into()),
349                 ),
350             ),
351         }
352     }
353
354     /// Divides the closure substs into their respective components.
355     /// The ordering assumed here must match that used by `ClosureSubsts::new` above.
356     fn split(self) -> ClosureSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
357         match self.substs[..] {
358             [ref parent_substs @ .., closure_kind_ty, closure_sig_as_fn_ptr_ty, tupled_upvars_ty] => {
359                 ClosureSubstsParts {
360                     parent_substs,
361                     closure_kind_ty,
362                     closure_sig_as_fn_ptr_ty,
363                     tupled_upvars_ty,
364                 }
365             }
366             _ => bug!("closure substs missing synthetics"),
367         }
368     }
369
370     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
371     /// allow using all of the methods on `ClosureSubsts` without panicking.
372     ///
373     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle closure
374     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
375     pub fn is_valid(self) -> bool {
376         self.substs.len() >= 3 && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind, Tuple(_))
377     }
378
379     /// Returns the substitutions of the closure's parent.
380     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
381         self.split().parent_substs
382     }
383
384     #[inline]
385     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
386         self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()
387     }
388
389     /// Returns the tuple type representing the upvars for this closure.
390     #[inline]
391     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
392         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
393     }
394
395     /// Returns the closure kind for this closure; may return a type
396     /// variable during inference. To get the closure kind during
397     /// inference, use `infcx.closure_kind(substs)`.
398     pub fn kind_ty(self) -> Ty<'tcx> {
399         self.split().closure_kind_ty.expect_ty()
400     }
401
402     /// Returns the `fn` pointer type representing the closure signature for this
403     /// closure.
404     // FIXME(eddyb) this should be unnecessary, as the shallowly resolved
405     // type is known at the time of the creation of `ClosureSubsts`,
406     // see `rustc_typeck::check::closure`.
407     pub fn sig_as_fn_ptr_ty(self) -> Ty<'tcx> {
408         self.split().closure_sig_as_fn_ptr_ty.expect_ty()
409     }
410
411     /// Returns the closure kind for this closure; only usable outside
412     /// of an inference context, because in that context we know that
413     /// there are no type variables.
414     ///
415     /// If you have an inference context, use `infcx.closure_kind()`.
416     pub fn kind(self) -> ty::ClosureKind {
417         self.kind_ty().to_opt_closure_kind().unwrap()
418     }
419
420     /// Extracts the signature from the closure.
421     pub fn sig(self) -> ty::PolyFnSig<'tcx> {
422         let ty = self.sig_as_fn_ptr_ty();
423         match ty.kind {
424             ty::FnPtr(sig) => sig,
425             _ => bug!("closure_sig_as_fn_ptr_ty is not a fn-ptr: {:?}", ty.kind),
426         }
427     }
428 }
429
430 /// Similar to `ClosureSubsts`; see the above documentation for more.
431 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
432 pub struct GeneratorSubsts<'tcx> {
433     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
434 }
435
436 pub struct GeneratorSubstsParts<'tcx, T> {
437     pub parent_substs: &'tcx [GenericArg<'tcx>],
438     pub resume_ty: T,
439     pub yield_ty: T,
440     pub return_ty: T,
441     pub witness: T,
442     pub tupled_upvars_ty: T,
443 }
444
445 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
446     /// Construct `GeneratorSubsts` from `GeneratorSubstsParts`, containing `Substs`
447     /// for the generator parent, alongside additional generator-specific components.
448     pub fn new(
449         tcx: TyCtxt<'tcx>,
450         parts: GeneratorSubstsParts<'tcx, Ty<'tcx>>,
451     ) -> GeneratorSubsts<'tcx> {
452         GeneratorSubsts {
453             substs: tcx.mk_substs(
454                 parts.parent_substs.iter().copied().chain(
455                     [
456                         parts.resume_ty,
457                         parts.yield_ty,
458                         parts.return_ty,
459                         parts.witness,
460                         parts.tupled_upvars_ty,
461                     ]
462                     .iter()
463                     .map(|&ty| ty.into()),
464                 ),
465             ),
466         }
467     }
468
469     /// Divides the generator substs into their respective components.
470     /// The ordering assumed here must match that used by `GeneratorSubsts::new` above.
471     fn split(self) -> GeneratorSubstsParts<'tcx, GenericArg<'tcx>> {
472         match self.substs[..] {
473             [ref parent_substs @ .., resume_ty, yield_ty, return_ty, witness, tupled_upvars_ty] => {
474                 GeneratorSubstsParts {
475                     parent_substs,
476                     resume_ty,
477                     yield_ty,
478                     return_ty,
479                     witness,
480                     tupled_upvars_ty,
481                 }
482             }
483             _ => bug!("generator substs missing synthetics"),
484         }
485     }
486
487     /// Returns `true` only if enough of the synthetic types are known to
488     /// allow using all of the methods on `GeneratorSubsts` without panicking.
489     ///
490     /// Used primarily by `ty::print::pretty` to be able to handle generator
491     /// types that haven't had their synthetic types substituted in.
492     pub fn is_valid(self) -> bool {
493         self.substs.len() >= 5 && matches!(self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty().kind, Tuple(_))
494     }
495
496     /// Returns the substitutions of the generator's parent.
497     pub fn parent_substs(self) -> &'tcx [GenericArg<'tcx>] {
498         self.split().parent_substs
499     }
500
501     /// This describes the types that can be contained in a generator.
502     /// It will be a type variable initially and unified in the last stages of typeck of a body.
503     /// It contains a tuple of all the types that could end up on a generator frame.
504     /// The state transformation MIR pass may only produce layouts which mention types
505     /// in this tuple. Upvars are not counted here.
506     pub fn witness(self) -> Ty<'tcx> {
507         self.split().witness.expect_ty()
508     }
509
510     #[inline]
511     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
512         self.tupled_upvars_ty().tuple_fields()
513     }
514
515     /// Returns the tuple type representing the upvars for this generator.
516     #[inline]
517     pub fn tupled_upvars_ty(self) -> Ty<'tcx> {
518         self.split().tupled_upvars_ty.expect_ty()
519     }
520
521     /// Returns the type representing the resume type of the generator.
522     pub fn resume_ty(self) -> Ty<'tcx> {
523         self.split().resume_ty.expect_ty()
524     }
525
526     /// Returns the type representing the yield type of the generator.
527     pub fn yield_ty(self) -> Ty<'tcx> {
528         self.split().yield_ty.expect_ty()
529     }
530
531     /// Returns the type representing the return type of the generator.
532     pub fn return_ty(self) -> Ty<'tcx> {
533         self.split().return_ty.expect_ty()
534     }
535
536     /// Returns the "generator signature", which consists of its yield
537     /// and return types.
538     ///
539     /// N.B., some bits of the code prefers to see this wrapped in a
540     /// binder, but it never contains bound regions. Probably this
541     /// function should be removed.
542     pub fn poly_sig(self) -> PolyGenSig<'tcx> {
543         ty::Binder::dummy(self.sig())
544     }
545
546     /// Returns the "generator signature", which consists of its resume, yield
547     /// and return types.
548     pub fn sig(self) -> GenSig<'tcx> {
549         ty::GenSig {
550             resume_ty: self.resume_ty(),
551             yield_ty: self.yield_ty(),
552             return_ty: self.return_ty(),
553         }
554     }
555 }
556
557 impl<'tcx> GeneratorSubsts<'tcx> {
558     /// Generator has not been resumed yet.
559     pub const UNRESUMED: usize = 0;
560     /// Generator has returned or is completed.
561     pub const RETURNED: usize = 1;
562     /// Generator has been poisoned.
563     pub const POISONED: usize = 2;
564
565     const UNRESUMED_NAME: &'static str = "Unresumed";
566     const RETURNED_NAME: &'static str = "Returned";
567     const POISONED_NAME: &'static str = "Panicked";
568
569     /// The valid variant indices of this generator.
570     #[inline]
571     pub fn variant_range(&self, def_id: DefId, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Range<VariantIdx> {
572         // FIXME requires optimized MIR
573         let num_variants = tcx.generator_layout(def_id).variant_fields.len();
574         VariantIdx::new(0)..VariantIdx::new(num_variants)
575     }
576
577     /// The discriminant for the given variant. Panics if the `variant_index` is
578     /// out of range.
579     #[inline]
580     pub fn discriminant_for_variant(
581         &self,
582         def_id: DefId,
583         tcx: TyCtxt<'tcx>,
584         variant_index: VariantIdx,
585     ) -> Discr<'tcx> {
586         // Generators don't support explicit discriminant values, so they are
587         // the same as the variant index.
588         assert!(self.variant_range(def_id, tcx).contains(&variant_index));
589         Discr { val: variant_index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) }
590     }
591
592     /// The set of all discriminants for the generator, enumerated with their
593     /// variant indices.
594     #[inline]
595     pub fn discriminants(
596         self,
597         def_id: DefId,
598         tcx: TyCtxt<'tcx>,
599     ) -> impl Iterator<Item = (VariantIdx, Discr<'tcx>)> + Captures<'tcx> {
600         self.variant_range(def_id, tcx).map(move |index| {
601             (index, Discr { val: index.as_usize() as u128, ty: self.discr_ty(tcx) })
602         })
603     }
604
605     /// Calls `f` with a reference to the name of the enumerator for the given
606     /// variant `v`.
607     pub fn variant_name(v: VariantIdx) -> Cow<'static, str> {
608         match v.as_usize() {
609             Self::UNRESUMED => Cow::from(Self::UNRESUMED_NAME),
610             Self::RETURNED => Cow::from(Self::RETURNED_NAME),
611             Self::POISONED => Cow::from(Self::POISONED_NAME),
612             _ => Cow::from(format!("Suspend{}", v.as_usize() - 3)),
613         }
614     }
615
616     /// The type of the state discriminant used in the generator type.
617     #[inline]
618     pub fn discr_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
619         tcx.types.u32
620     }
621
622     /// This returns the types of the MIR locals which had to be stored across suspension points.
623     /// It is calculated in rustc_mir::transform::generator::StateTransform.
624     /// All the types here must be in the tuple in GeneratorInterior.
625     ///
626     /// The locals are grouped by their variant number. Note that some locals may
627     /// be repeated in multiple variants.
628     #[inline]
629     pub fn state_tys(
630         self,
631         def_id: DefId,
632         tcx: TyCtxt<'tcx>,
633     ) -> impl Iterator<Item = impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + Captures<'tcx>> {
634         let layout = tcx.generator_layout(def_id);
635         layout.variant_fields.iter().map(move |variant| {
636             variant.iter().map(move |field| layout.field_tys[*field].subst(tcx, self.substs))
637         })
638     }
639
640     /// This is the types of the fields of a generator which are not stored in a
641     /// variant.
642     #[inline]
643     pub fn prefix_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> {
644         self.upvar_tys()
645     }
646 }
647
648 #[derive(Debug, Copy, Clone)]
649 pub enum UpvarSubsts<'tcx> {
650     Closure(SubstsRef<'tcx>),
651     Generator(SubstsRef<'tcx>),
652 }
653
654 impl<'tcx> UpvarSubsts<'tcx> {
655     #[inline]
656     pub fn upvar_tys(self) -> impl Iterator<Item = Ty<'tcx>> + 'tcx {
657         let tupled_upvars_ty = match self {
658             UpvarSubsts::Closure(substs) => substs.as_closure().split().tupled_upvars_ty,
659             UpvarSubsts::Generator(substs) => substs.as_generator().split().tupled_upvars_ty,
660         };
661         tupled_upvars_ty.expect_ty().tuple_fields()
662     }
663 }
664
665 #[derive(Debug, Copy, Clone, PartialEq, PartialOrd, Ord, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
666 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
667 pub enum ExistentialPredicate<'tcx> {
668     /// E.g., `Iterator`.
669     Trait(ExistentialTraitRef<'tcx>),
670     /// E.g., `Iterator::Item = T`.
671     Projection(ExistentialProjection<'tcx>),
672     /// E.g., `Send`.
673     AutoTrait(DefId),
674 }
675
676 impl<'tcx> ExistentialPredicate<'tcx> {
677     /// Compares via an ordering that will not change if modules are reordered or other changes are
678     /// made to the tree. In particular, this ordering is preserved across incremental compilations.
679     pub fn stable_cmp(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, other: &Self) -> Ordering {
680         use self::ExistentialPredicate::*;
681         match (*self, *other) {
682             (Trait(_), Trait(_)) => Ordering::Equal,
683             (Projection(ref a), Projection(ref b)) => {
684                 tcx.def_path_hash(a.item_def_id).cmp(&tcx.def_path_hash(b.item_def_id))
685             }
686             (AutoTrait(ref a), AutoTrait(ref b)) => {
687                 tcx.trait_def(*a).def_path_hash.cmp(&tcx.trait_def(*b).def_path_hash)
688             }
689             (Trait(_), _) => Ordering::Less,
690             (Projection(_), Trait(_)) => Ordering::Greater,
691             (Projection(_), _) => Ordering::Less,
692             (AutoTrait(_), _) => Ordering::Greater,
693         }
694     }
695 }
696
697 impl<'tcx> Binder<ExistentialPredicate<'tcx>> {
698     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::Predicate<'tcx> {
699         use crate::ty::ToPredicate;
700         match self.skip_binder() {
701             ExistentialPredicate::Trait(tr) => {
702                 Binder(tr).with_self_ty(tcx, self_ty).without_const().to_predicate(tcx)
703             }
704             ExistentialPredicate::Projection(p) => {
705                 Binder(p.with_self_ty(tcx, self_ty)).to_predicate(tcx)
706             }
707             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => {
708                 let trait_ref =
709                     Binder(ty::TraitRef { def_id: did, substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, &[]) });
710                 trait_ref.without_const().to_predicate(tcx)
711             }
712         }
713     }
714 }
715
716 impl<'tcx> List<ExistentialPredicate<'tcx>> {
717     /// Returns the "principal `DefId`" of this set of existential predicates.
718     ///
719     /// A Rust trait object type consists (in addition to a lifetime bound)
720     /// of a set of trait bounds, which are separated into any number
721     /// of auto-trait bounds, and at most one non-auto-trait bound. The
722     /// non-auto-trait bound is called the "principal" of the trait
723     /// object.
724     ///
725     /// Only the principal can have methods or type parameters (because
726     /// auto traits can have neither of them). This is important, because
727     /// it means the auto traits can be treated as an unordered set (methods
728     /// would force an order for the vtable, while relating traits with
729     /// type parameters without knowing the order to relate them in is
730     /// a rather non-trivial task).
731     ///
732     /// For example, in the trait object `dyn fmt::Debug + Sync`, the
733     /// principal bound is `Some(fmt::Debug)`, while the auto-trait bounds
734     /// are the set `{Sync}`.
735     ///
736     /// It is also possible to have a "trivial" trait object that
737     /// consists only of auto traits, with no principal - for example,
738     /// `dyn Send + Sync`. In that case, the set of auto-trait bounds
739     /// is `{Send, Sync}`, while there is no principal. These trait objects
740     /// have a "trivial" vtable consisting of just the size, alignment,
741     /// and destructor.
742     pub fn principal(&self) -> Option<ExistentialTraitRef<'tcx>> {
743         match self[0] {
744             ExistentialPredicate::Trait(tr) => Some(tr),
745             _ => None,
746         }
747     }
748
749     pub fn principal_def_id(&self) -> Option<DefId> {
750         self.principal().map(|trait_ref| trait_ref.def_id)
751     }
752
753     #[inline]
754     pub fn projection_bounds<'a>(
755         &'a self,
756     ) -> impl Iterator<Item = ExistentialProjection<'tcx>> + 'a {
757         self.iter().filter_map(|predicate| match predicate {
758             ExistentialPredicate::Projection(projection) => Some(projection),
759             _ => None,
760         })
761     }
762
763     #[inline]
764     pub fn auto_traits<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = DefId> + 'a {
765         self.iter().filter_map(|predicate| match predicate {
766             ExistentialPredicate::AutoTrait(did) => Some(did),
767             _ => None,
768         })
769     }
770 }
771
772 impl<'tcx> Binder<&'tcx List<ExistentialPredicate<'tcx>>> {
773     pub fn principal(&self) -> Option<ty::Binder<ExistentialTraitRef<'tcx>>> {
774         self.skip_binder().principal().map(Binder::bind)
775     }
776
777     pub fn principal_def_id(&self) -> Option<DefId> {
778         self.skip_binder().principal_def_id()
779     }
780
781     #[inline]
782     pub fn projection_bounds<'a>(
783         &'a self,
784     ) -> impl Iterator<Item = PolyExistentialProjection<'tcx>> + 'a {
785         self.skip_binder().projection_bounds().map(Binder::bind)
786     }
787
788     #[inline]
789     pub fn auto_traits<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = DefId> + 'a {
790         self.skip_binder().auto_traits()
791     }
792
793     pub fn iter<'a>(
794         &'a self,
795     ) -> impl DoubleEndedIterator<Item = Binder<ExistentialPredicate<'tcx>>> + 'tcx {
796         self.skip_binder().iter().map(Binder::bind)
797     }
798 }
799
800 /// A complete reference to a trait. These take numerous guises in syntax,
801 /// but perhaps the most recognizable form is in a where-clause:
802 ///
803 ///     T: Foo<U>
804 ///
805 /// This would be represented by a trait-reference where the `DefId` is the
806 /// `DefId` for the trait `Foo` and the substs define `T` as parameter 0,
807 /// and `U` as parameter 1.
808 ///
809 /// Trait references also appear in object types like `Foo<U>`, but in
810 /// that case the `Self` parameter is absent from the substitutions.
811 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
812 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
813 pub struct TraitRef<'tcx> {
814     pub def_id: DefId,
815     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
816 }
817
818 impl<'tcx> TraitRef<'tcx> {
819     pub fn new(def_id: DefId, substs: SubstsRef<'tcx>) -> TraitRef<'tcx> {
820         TraitRef { def_id, substs }
821     }
822
823     /// Returns a `TraitRef` of the form `P0: Foo<P1..Pn>` where `Pi`
824     /// are the parameters defined on trait.
825     pub fn identity(tcx: TyCtxt<'tcx>, def_id: DefId) -> TraitRef<'tcx> {
826         TraitRef { def_id, substs: InternalSubsts::identity_for_item(tcx, def_id) }
827     }
828
829     #[inline]
830     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
831         self.substs.type_at(0)
832     }
833
834     pub fn from_method(
835         tcx: TyCtxt<'tcx>,
836         trait_id: DefId,
837         substs: SubstsRef<'tcx>,
838     ) -> ty::TraitRef<'tcx> {
839         let defs = tcx.generics_of(trait_id);
840
841         ty::TraitRef { def_id: trait_id, substs: tcx.intern_substs(&substs[..defs.params.len()]) }
842     }
843 }
844
845 pub type PolyTraitRef<'tcx> = Binder<TraitRef<'tcx>>;
846
847 impl<'tcx> PolyTraitRef<'tcx> {
848     pub fn self_ty(&self) -> Binder<Ty<'tcx>> {
849         self.map_bound_ref(|tr| tr.self_ty())
850     }
851
852     pub fn def_id(&self) -> DefId {
853         self.skip_binder().def_id
854     }
855
856     pub fn to_poly_trait_predicate(&self) -> ty::PolyTraitPredicate<'tcx> {
857         // Note that we preserve binding levels
858         Binder(ty::TraitPredicate { trait_ref: self.skip_binder() })
859     }
860 }
861
862 /// An existential reference to a trait, where `Self` is erased.
863 /// For example, the trait object `Trait<'a, 'b, X, Y>` is:
864 ///
865 ///     exists T. T: Trait<'a, 'b, X, Y>
866 ///
867 /// The substitutions don't include the erased `Self`, only trait
868 /// type and lifetime parameters (`[X, Y]` and `['a, 'b]` above).
869 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
870 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
871 pub struct ExistentialTraitRef<'tcx> {
872     pub def_id: DefId,
873     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
874 }
875
876 impl<'tcx> ExistentialTraitRef<'tcx> {
877     pub fn erase_self_ty(
878         tcx: TyCtxt<'tcx>,
879         trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
880     ) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
881         // Assert there is a Self.
882         trait_ref.substs.type_at(0);
883
884         ty::ExistentialTraitRef {
885             def_id: trait_ref.def_id,
886             substs: tcx.intern_substs(&trait_ref.substs[1..]),
887         }
888     }
889
890     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
891     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
892     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
893     /// or some placeholder type.
894     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
895         // otherwise the escaping vars would be captured by the binder
896         // debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
897
898         ty::TraitRef { def_id: self.def_id, substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs) }
899     }
900 }
901
902 pub type PolyExistentialTraitRef<'tcx> = Binder<ExistentialTraitRef<'tcx>>;
903
904 impl<'tcx> PolyExistentialTraitRef<'tcx> {
905     pub fn def_id(&self) -> DefId {
906         self.skip_binder().def_id
907     }
908
909     /// Object types don't have a self type specified. Therefore, when
910     /// we convert the principal trait-ref into a normal trait-ref,
911     /// you must give *some* self type. A common choice is `mk_err()`
912     /// or some placeholder type.
913     pub fn with_self_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, self_ty: Ty<'tcx>) -> ty::PolyTraitRef<'tcx> {
914         self.map_bound(|trait_ref| trait_ref.with_self_ty(tcx, self_ty))
915     }
916 }
917
918 /// Binder is a binder for higher-ranked lifetimes or types. It is part of the
919 /// compiler's representation for things like `for<'a> Fn(&'a isize)`
920 /// (which would be represented by the type `PolyTraitRef ==
921 /// Binder<TraitRef>`). Note that when we instantiate,
922 /// erase, or otherwise "discharge" these bound vars, we change the
923 /// type from `Binder<T>` to just `T` (see
924 /// e.g., `liberate_late_bound_regions`).
925 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
926 pub struct Binder<T>(T);
927
928 impl<T> Binder<T> {
929     /// Wraps `value` in a binder, asserting that `value` does not
930     /// contain any bound vars that would be bound by the
931     /// binder. This is commonly used to 'inject' a value T into a
932     /// different binding level.
933     pub fn dummy<'tcx>(value: T) -> Binder<T>
934     where
935         T: TypeFoldable<'tcx>,
936     {
937         debug_assert!(!value.has_escaping_bound_vars());
938         Binder(value)
939     }
940
941     /// Wraps `value` in a binder, binding higher-ranked vars (if any).
942     pub fn bind(value: T) -> Binder<T> {
943         Binder(value)
944     }
945
946     /// Wraps `value` in a binder without actually binding any currently
947     /// unbound variables.
948     ///
949     /// Note that this will shift all debrujin indices of escaping bound variables
950     /// by 1 to avoid accidential captures.
951     pub fn wrap_nonbinding(tcx: TyCtxt<'tcx>, value: T) -> Binder<T>
952     where
953         T: TypeFoldable<'tcx>,
954     {
955         if value.has_escaping_bound_vars() {
956             Binder::bind(super::fold::shift_vars(tcx, &value, 1))
957         } else {
958             Binder::dummy(value)
959         }
960     }
961
962     /// Skips the binder and returns the "bound" value. This is a
963     /// risky thing to do because it's easy to get confused about
964     /// De Bruijn indices and the like. It is usually better to
965     /// discharge the binder using `no_bound_vars` or
966     /// `replace_late_bound_regions` or something like
967     /// that. `skip_binder` is only valid when you are either
968     /// extracting data that has nothing to do with bound vars, you
969     /// are doing some sort of test that does not involve bound
970     /// regions, or you are being very careful about your depth
971     /// accounting.
972     ///
973     /// Some examples where `skip_binder` is reasonable:
974     ///
975     /// - extracting the `DefId` from a PolyTraitRef;
976     /// - comparing the self type of a PolyTraitRef to see if it is equal to
977     ///   a type parameter `X`, since the type `X` does not reference any regions
978     pub fn skip_binder(self) -> T {
979         self.0
980     }
981
982     pub fn as_ref(&self) -> Binder<&T> {
983         Binder(&self.0)
984     }
985
986     pub fn map_bound_ref<F, U>(&self, f: F) -> Binder<U>
987     where
988         F: FnOnce(&T) -> U,
989     {
990         self.as_ref().map_bound(f)
991     }
992
993     pub fn map_bound<F, U>(self, f: F) -> Binder<U>
994     where
995         F: FnOnce(T) -> U,
996     {
997         Binder(f(self.0))
998     }
999
1000     /// Unwraps and returns the value within, but only if it contains
1001     /// no bound vars at all. (In other words, if this binder --
1002     /// and indeed any enclosing binder -- doesn't bind anything at
1003     /// all.) Otherwise, returns `None`.
1004     ///
1005     /// (One could imagine having a method that just unwraps a single
1006     /// binder, but permits late-bound vars bound by enclosing
1007     /// binders, but that would require adjusting the debruijn
1008     /// indices, and given the shallow binding structure we often use,
1009     /// would not be that useful.)
1010     pub fn no_bound_vars<'tcx>(self) -> Option<T>
1011     where
1012         T: TypeFoldable<'tcx>,
1013     {
1014         if self.0.has_escaping_bound_vars() { None } else { Some(self.skip_binder()) }
1015     }
1016
1017     /// Given two things that have the same binder level,
1018     /// and an operation that wraps on their contents, executes the operation
1019     /// and then wraps its result.
1020     ///
1021     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
1022     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
1023     /// bound in the resulting return value.
1024     pub fn fuse<U, F, R>(self, u: Binder<U>, f: F) -> Binder<R>
1025     where
1026         F: FnOnce(T, U) -> R,
1027     {
1028         Binder(f(self.0, u.0))
1029     }
1030
1031     /// Splits the contents into two things that share the same binder
1032     /// level as the original, returning two distinct binders.
1033     ///
1034     /// `f` should consider bound regions at depth 1 to be free, and
1035     /// anything it produces with bound regions at depth 1 will be
1036     /// bound in the resulting return values.
1037     pub fn split<U, V, F>(self, f: F) -> (Binder<U>, Binder<V>)
1038     where
1039         F: FnOnce(T) -> (U, V),
1040     {
1041         let (u, v) = f(self.0);
1042         (Binder(u), Binder(v))
1043     }
1044 }
1045
1046 impl<T> Binder<Option<T>> {
1047     pub fn transpose(self) -> Option<Binder<T>> {
1048         match self.0 {
1049             Some(v) => Some(Binder(v)),
1050             None => None,
1051         }
1052     }
1053 }
1054
1055 /// Represents the projection of an associated type. In explicit UFCS
1056 /// form this would be written `<T as Trait<..>>::N`.
1057 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1058 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1059 pub struct ProjectionTy<'tcx> {
1060     /// The parameters of the associated item.
1061     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1062
1063     /// The `DefId` of the `TraitItem` for the associated type `N`.
1064     ///
1065     /// Note that this is not the `DefId` of the `TraitRef` containing this
1066     /// associated type, which is in `tcx.associated_item(item_def_id).container`.
1067     pub item_def_id: DefId,
1068 }
1069
1070 impl<'tcx> ProjectionTy<'tcx> {
1071     /// Construct a `ProjectionTy` by searching the trait from `trait_ref` for the
1072     /// associated item named `item_name`.
1073     pub fn from_ref_and_name(
1074         tcx: TyCtxt<'_>,
1075         trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
1076         item_name: Ident,
1077     ) -> ProjectionTy<'tcx> {
1078         let item_def_id = tcx
1079             .associated_items(trait_ref.def_id)
1080             .find_by_name_and_kind(tcx, item_name, ty::AssocKind::Type, trait_ref.def_id)
1081             .unwrap()
1082             .def_id;
1083
1084         ProjectionTy { substs: trait_ref.substs, item_def_id }
1085     }
1086
1087     /// Extracts the underlying trait reference from this projection.
1088     /// For example, if this is a projection of `<T as Iterator>::Item`,
1089     /// then this function would return a `T: Iterator` trait reference.
1090     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> ty::TraitRef<'tcx> {
1091         let def_id = tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id();
1092         ty::TraitRef { def_id, substs: self.substs.truncate_to(tcx, tcx.generics_of(def_id)) }
1093     }
1094
1095     pub fn self_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1096         self.substs.type_at(0)
1097     }
1098 }
1099
1100 #[derive(Copy, Clone, Debug, TypeFoldable)]
1101 pub struct GenSig<'tcx> {
1102     pub resume_ty: Ty<'tcx>,
1103     pub yield_ty: Ty<'tcx>,
1104     pub return_ty: Ty<'tcx>,
1105 }
1106
1107 pub type PolyGenSig<'tcx> = Binder<GenSig<'tcx>>;
1108
1109 impl<'tcx> PolyGenSig<'tcx> {
1110     pub fn resume_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1111         self.map_bound_ref(|sig| sig.resume_ty)
1112     }
1113     pub fn yield_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1114         self.map_bound_ref(|sig| sig.yield_ty)
1115     }
1116     pub fn return_ty(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1117         self.map_bound_ref(|sig| sig.return_ty)
1118     }
1119 }
1120
1121 /// Signature of a function type, which we have arbitrarily
1122 /// decided to use to refer to the input/output types.
1123 ///
1124 /// - `inputs`: is the list of arguments and their modes.
1125 /// - `output`: is the return type.
1126 /// - `c_variadic`: indicates whether this is a C-variadic function.
1127 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1128 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1129 pub struct FnSig<'tcx> {
1130     pub inputs_and_output: &'tcx List<Ty<'tcx>>,
1131     pub c_variadic: bool,
1132     pub unsafety: hir::Unsafety,
1133     pub abi: abi::Abi,
1134 }
1135
1136 impl<'tcx> FnSig<'tcx> {
1137     pub fn inputs(&self) -> &'tcx [Ty<'tcx>] {
1138         &self.inputs_and_output[..self.inputs_and_output.len() - 1]
1139     }
1140
1141     pub fn output(&self) -> Ty<'tcx> {
1142         self.inputs_and_output[self.inputs_and_output.len() - 1]
1143     }
1144
1145     // Creates a minimal `FnSig` to be used when encountering a `TyKind::Error` in a fallible
1146     // method.
1147     fn fake() -> FnSig<'tcx> {
1148         FnSig {
1149             inputs_and_output: List::empty(),
1150             c_variadic: false,
1151             unsafety: hir::Unsafety::Normal,
1152             abi: abi::Abi::Rust,
1153         }
1154     }
1155 }
1156
1157 pub type PolyFnSig<'tcx> = Binder<FnSig<'tcx>>;
1158
1159 impl<'tcx> PolyFnSig<'tcx> {
1160     #[inline]
1161     pub fn inputs(&self) -> Binder<&'tcx [Ty<'tcx>]> {
1162         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs())
1163     }
1164     #[inline]
1165     pub fn input(&self, index: usize) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1166         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs()[index])
1167     }
1168     pub fn inputs_and_output(&self) -> ty::Binder<&'tcx List<Ty<'tcx>>> {
1169         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.inputs_and_output)
1170     }
1171     #[inline]
1172     pub fn output(&self) -> ty::Binder<Ty<'tcx>> {
1173         self.map_bound_ref(|fn_sig| fn_sig.output())
1174     }
1175     pub fn c_variadic(&self) -> bool {
1176         self.skip_binder().c_variadic
1177     }
1178     pub fn unsafety(&self) -> hir::Unsafety {
1179         self.skip_binder().unsafety
1180     }
1181     pub fn abi(&self) -> abi::Abi {
1182         self.skip_binder().abi
1183     }
1184 }
1185
1186 pub type CanonicalPolyFnSig<'tcx> = Canonical<'tcx, Binder<FnSig<'tcx>>>;
1187
1188 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1189 #[derive(HashStable)]
1190 pub struct ParamTy {
1191     pub index: u32,
1192     pub name: Symbol,
1193 }
1194
1195 impl<'tcx> ParamTy {
1196     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamTy {
1197         ParamTy { index, name }
1198     }
1199
1200     pub fn for_self() -> ParamTy {
1201         ParamTy::new(0, kw::SelfUpper)
1202     }
1203
1204     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamTy {
1205         ParamTy::new(def.index, def.name)
1206     }
1207
1208     pub fn to_ty(self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1209         tcx.mk_ty_param(self.index, self.name)
1210     }
1211 }
1212
1213 #[derive(Copy, Clone, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd)]
1214 #[derive(HashStable)]
1215 pub struct ParamConst {
1216     pub index: u32,
1217     pub name: Symbol,
1218 }
1219
1220 impl<'tcx> ParamConst {
1221     pub fn new(index: u32, name: Symbol) -> ParamConst {
1222         ParamConst { index, name }
1223     }
1224
1225     pub fn for_def(def: &ty::GenericParamDef) -> ParamConst {
1226         ParamConst::new(def.index, def.name)
1227     }
1228
1229     pub fn to_const(self, tcx: TyCtxt<'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> &'tcx ty::Const<'tcx> {
1230         tcx.mk_const_param(self.index, self.name, ty)
1231     }
1232 }
1233
1234 rustc_index::newtype_index! {
1235     /// A [De Bruijn index][dbi] is a standard means of representing
1236     /// regions (and perhaps later types) in a higher-ranked setting. In
1237     /// particular, imagine a type like this:
1238     ///
1239     ///     for<'a> fn(for<'b> fn(&'b isize, &'a isize), &'a char)
1240     ///     ^          ^            |        |         |
1241     ///     |          |            |        |         |
1242     ///     |          +------------+ 0      |         |
1243     ///     |                                |         |
1244     ///     +--------------------------------+ 1       |
1245     ///     |                                          |
1246     ///     +------------------------------------------+ 0
1247     ///
1248     /// In this type, there are two binders (the outer fn and the inner
1249     /// fn). We need to be able to determine, for any given region, which
1250     /// fn type it is bound by, the inner or the outer one. There are
1251     /// various ways you can do this, but a De Bruijn index is one of the
1252     /// more convenient and has some nice properties. The basic idea is to
1253     /// count the number of binders, inside out. Some examples should help
1254     /// clarify what I mean.
1255     ///
1256     /// Let's start with the reference type `&'b isize` that is the first
1257     /// argument to the inner function. This region `'b` is assigned a De
1258     /// Bruijn index of 0, meaning "the innermost binder" (in this case, a
1259     /// fn). The region `'a` that appears in the second argument type (`&'a
1260     /// isize`) would then be assigned a De Bruijn index of 1, meaning "the
1261     /// second-innermost binder". (These indices are written on the arrays
1262     /// in the diagram).
1263     ///
1264     /// What is interesting is that De Bruijn index attached to a particular
1265     /// variable will vary depending on where it appears. For example,
1266     /// the final type `&'a char` also refers to the region `'a` declared on
1267     /// the outermost fn. But this time, this reference is not nested within
1268     /// any other binders (i.e., it is not an argument to the inner fn, but
1269     /// rather the outer one). Therefore, in this case, it is assigned a
1270     /// De Bruijn index of 0, because the innermost binder in that location
1271     /// is the outer fn.
1272     ///
1273     /// [dbi]: http://en.wikipedia.org/wiki/De_Bruijn_index
1274     #[derive(HashStable)]
1275     pub struct DebruijnIndex {
1276         DEBUG_FORMAT = "DebruijnIndex({})",
1277         const INNERMOST = 0,
1278     }
1279 }
1280
1281 pub type Region<'tcx> = &'tcx RegionKind;
1282
1283 /// Representation of regions. Note that the NLL checker uses a distinct
1284 /// representation of regions. For this reason, it internally replaces all the
1285 /// regions with inference variables -- the index of the variable is then used
1286 /// to index into internal NLL data structures. See `rustc_mir::borrow_check`
1287 /// module for more information.
1288 ///
1289 /// ## The Region lattice within a given function
1290 ///
1291 /// In general, the region lattice looks like
1292 ///
1293 /// ```
1294 /// static ----------+-----...------+       (greatest)
1295 /// |                |              |
1296 /// early-bound and  |              |
1297 /// free regions     |              |
1298 /// |                |              |
1299 /// |                |              |
1300 /// empty(root)   placeholder(U1)   |
1301 /// |            /                  |
1302 /// |           /         placeholder(Un)
1303 /// empty(U1) --         /
1304 /// |                   /
1305 /// ...                /
1306 /// |                 /
1307 /// empty(Un) --------                      (smallest)
1308 /// ```
1309 ///
1310 /// Early-bound/free regions are the named lifetimes in scope from the
1311 /// function declaration. They have relationships to one another
1312 /// determined based on the declared relationships from the
1313 /// function.
1314 ///
1315 /// Note that inference variables and bound regions are not included
1316 /// in this diagram. In the case of inference variables, they should
1317 /// be inferred to some other region from the diagram.  In the case of
1318 /// bound regions, they are excluded because they don't make sense to
1319 /// include -- the diagram indicates the relationship between free
1320 /// regions.
1321 ///
1322 /// ## Inference variables
1323 ///
1324 /// During region inference, we sometimes create inference variables,
1325 /// represented as `ReVar`. These will be inferred by the code in
1326 /// `infer::lexical_region_resolve` to some free region from the
1327 /// lattice above (the minimal region that meets the
1328 /// constraints).
1329 ///
1330 /// During NLL checking, where regions are defined differently, we
1331 /// also use `ReVar` -- in that case, the index is used to index into
1332 /// the NLL region checker's data structures. The variable may in fact
1333 /// represent either a free region or an inference variable, in that
1334 /// case.
1335 ///
1336 /// ## Bound Regions
1337 ///
1338 /// These are regions that are stored behind a binder and must be substituted
1339 /// with some concrete region before being used. There are two kind of
1340 /// bound regions: early-bound, which are bound in an item's `Generics`,
1341 /// and are substituted by a `InternalSubsts`, and late-bound, which are part of
1342 /// higher-ranked types (e.g., `for<'a> fn(&'a ())`), and are substituted by
1343 /// the likes of `liberate_late_bound_regions`. The distinction exists
1344 /// because higher-ranked lifetimes aren't supported in all places. See [1][2].
1345 ///
1346 /// Unlike `Param`s, bound regions are not supposed to exist "in the wild"
1347 /// outside their binder, e.g., in types passed to type inference, and
1348 /// should first be substituted (by placeholder regions, free regions,
1349 /// or region variables).
1350 ///
1351 /// ## Placeholder and Free Regions
1352 ///
1353 /// One often wants to work with bound regions without knowing their precise
1354 /// identity. For example, when checking a function, the lifetime of a borrow
1355 /// can end up being assigned to some region parameter. In these cases,
1356 /// it must be ensured that bounds on the region can't be accidentally
1357 /// assumed without being checked.
1358 ///
1359 /// To do this, we replace the bound regions with placeholder markers,
1360 /// which don't satisfy any relation not explicitly provided.
1361 ///
1362 /// There are two kinds of placeholder regions in rustc: `ReFree` and
1363 /// `RePlaceholder`. When checking an item's body, `ReFree` is supposed
1364 /// to be used. These also support explicit bounds: both the internally-stored
1365 /// *scope*, which the region is assumed to outlive, as well as other
1366 /// relations stored in the `FreeRegionMap`. Note that these relations
1367 /// aren't checked when you `make_subregion` (or `eq_types`), only by
1368 /// `resolve_regions_and_report_errors`.
1369 ///
1370 /// When working with higher-ranked types, some region relations aren't
1371 /// yet known, so you can't just call `resolve_regions_and_report_errors`.
1372 /// `RePlaceholder` is designed for this purpose. In these contexts,
1373 /// there's also the risk that some inference variable laying around will
1374 /// get unified with your placeholder region: if you want to check whether
1375 /// `for<'a> Foo<'_>: 'a`, and you substitute your bound region `'a`
1376 /// with a placeholder region `'%a`, the variable `'_` would just be
1377 /// instantiated to the placeholder region `'%a`, which is wrong because
1378 /// the inference variable is supposed to satisfy the relation
1379 /// *for every value of the placeholder region*. To ensure that doesn't
1380 /// happen, you can use `leak_check`. This is more clearly explained
1381 /// by the [rustc dev guide].
1382 ///
1383 /// [1]: http://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2013/10/29/intermingled-parameter-lists/
1384 /// [2]: http://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2013/11/04/intermingled-parameter-lists/
1385 /// [rustc dev guide]: https://rustc-dev-guide.rust-lang.org/traits/hrtb.html
1386 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Hash, Copy, TyEncodable, TyDecodable, PartialOrd, Ord)]
1387 pub enum RegionKind {
1388     /// Region bound in a type or fn declaration which will be
1389     /// substituted 'early' -- that is, at the same time when type
1390     /// parameters are substituted.
1391     ReEarlyBound(EarlyBoundRegion),
1392
1393     /// Region bound in a function scope, which will be substituted when the
1394     /// function is called.
1395     ReLateBound(DebruijnIndex, BoundRegion),
1396
1397     /// When checking a function body, the types of all arguments and so forth
1398     /// that refer to bound region parameters are modified to refer to free
1399     /// region parameters.
1400     ReFree(FreeRegion),
1401
1402     /// Static data that has an "infinite" lifetime. Top in the region lattice.
1403     ReStatic,
1404
1405     /// A region variable. Should not exist after typeck.
1406     ReVar(RegionVid),
1407
1408     /// A placeholder region -- basically, the higher-ranked version of `ReFree`.
1409     /// Should not exist after typeck.
1410     RePlaceholder(ty::PlaceholderRegion),
1411
1412     /// Empty lifetime is for data that is never accessed.  We tag the
1413     /// empty lifetime with a universe -- the idea is that we don't
1414     /// want `exists<'a> { forall<'b> { 'b: 'a } }` to be satisfiable.
1415     /// Therefore, the `'empty` in a universe `U` is less than all
1416     /// regions visible from `U`, but not less than regions not visible
1417     /// from `U`.
1418     ReEmpty(ty::UniverseIndex),
1419
1420     /// Erased region, used by trait selection, in MIR and during codegen.
1421     ReErased,
1422 }
1423
1424 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, TyEncodable, TyDecodable, Debug, PartialOrd, Ord)]
1425 pub struct EarlyBoundRegion {
1426     pub def_id: DefId,
1427     pub index: u32,
1428     pub name: Symbol,
1429 }
1430
1431 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1432 pub struct TyVid {
1433     pub index: u32,
1434 }
1435
1436 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1437 pub struct ConstVid<'tcx> {
1438     pub index: u32,
1439     pub phantom: PhantomData<&'tcx ()>,
1440 }
1441
1442 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1443 pub struct IntVid {
1444     pub index: u32,
1445 }
1446
1447 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1448 pub struct FloatVid {
1449     pub index: u32,
1450 }
1451
1452 rustc_index::newtype_index! {
1453     pub struct RegionVid {
1454         DEBUG_FORMAT = custom,
1455     }
1456 }
1457
1458 impl Atom for RegionVid {
1459     fn index(self) -> usize {
1460         Idx::index(self)
1461     }
1462 }
1463
1464 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, TyEncodable, TyDecodable)]
1465 #[derive(HashStable)]
1466 pub enum InferTy {
1467     TyVar(TyVid),
1468     IntVar(IntVid),
1469     FloatVar(FloatVid),
1470
1471     /// A `FreshTy` is one that is generated as a replacement for an
1472     /// unbound type variable. This is convenient for caching etc. See
1473     /// `infer::freshen` for more details.
1474     FreshTy(u32),
1475     FreshIntTy(u32),
1476     FreshFloatTy(u32),
1477 }
1478
1479 rustc_index::newtype_index! {
1480     pub struct BoundVar { .. }
1481 }
1482
1483 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1484 #[derive(HashStable)]
1485 pub struct BoundTy {
1486     pub var: BoundVar,
1487     pub kind: BoundTyKind,
1488 }
1489
1490 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1491 #[derive(HashStable)]
1492 pub enum BoundTyKind {
1493     Anon,
1494     Param(Symbol),
1495 }
1496
1497 impl From<BoundVar> for BoundTy {
1498     fn from(var: BoundVar) -> Self {
1499         BoundTy { var, kind: BoundTyKind::Anon }
1500     }
1501 }
1502
1503 /// A `ProjectionPredicate` for an `ExistentialTraitRef`.
1504 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Hash, Debug, TyEncodable, TyDecodable)]
1505 #[derive(HashStable, TypeFoldable)]
1506 pub struct ExistentialProjection<'tcx> {
1507     pub item_def_id: DefId,
1508     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
1509     pub ty: Ty<'tcx>,
1510 }
1511
1512 pub type PolyExistentialProjection<'tcx> = Binder<ExistentialProjection<'tcx>>;
1513
1514 impl<'tcx> ExistentialProjection<'tcx> {
1515     /// Extracts the underlying existential trait reference from this projection.
1516     /// For example, if this is a projection of `exists T. <T as Iterator>::Item == X`,
1517     /// then this function would return a `exists T. T: Iterator` existential trait
1518     /// reference.
1519     pub fn trait_ref(&self, tcx: TyCtxt<'_>) -> ty::ExistentialTraitRef<'tcx> {
1520         let def_id = tcx.associated_item(self.item_def_id).container.id();
1521         ty::ExistentialTraitRef { def_id, substs: self.substs }
1522     }
1523
1524     pub fn with_self_ty(
1525         &self,
1526         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1527         self_ty: Ty<'tcx>,
1528     ) -> ty::ProjectionPredicate<'tcx> {
1529         // otherwise the escaping regions would be captured by the binders
1530         debug_assert!(!self_ty.has_escaping_bound_vars());
1531
1532         ty::ProjectionPredicate {
1533             projection_ty: ty::ProjectionTy {
1534                 item_def_id: self.item_def_id,
1535                 substs: tcx.mk_substs_trait(self_ty, self.substs),
1536             },
1537             ty: self.ty,
1538         }
1539     }
1540 }
1541
1542 impl<'tcx> PolyExistentialProjection<'tcx> {
1543     pub fn with_self_ty(
1544         &self,
1545         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1546         self_ty: Ty<'tcx>,
1547     ) -> ty::PolyProjectionPredicate<'tcx> {
1548         self.map_bound(|p| p.with_self_ty(tcx, self_ty))
1549     }
1550
1551     pub fn item_def_id(&self) -> DefId {
1552         self.skip_binder().item_def_id
1553     }
1554 }
1555
1556 impl DebruijnIndex {
1557     /// Returns the resulting index when this value is moved into
1558     /// `amount` number of new binders. So, e.g., if you had
1559     ///
1560     ///    for<'a> fn(&'a x)
1561     ///
1562     /// and you wanted to change it to
1563     ///
1564     ///    for<'a> fn(for<'b> fn(&'a x))
1565     ///
1566     /// you would need to shift the index for `'a` into a new binder.
1567     #[must_use]
1568     pub fn shifted_in(self, amount: u32) -> DebruijnIndex {
1569         DebruijnIndex::from_u32(self.as_u32() + amount)
1570     }
1571
1572     /// Update this index in place by shifting it "in" through
1573     /// `amount` number of binders.
1574     pub fn shift_in(&mut self, amount: u32) {
1575         *self = self.shifted_in(amount);
1576     }
1577
1578     /// Returns the resulting index when this value is moved out from
1579     /// `amount` number of new binders.
1580     #[must_use]
1581     pub fn shifted_out(self, amount: u32) -> DebruijnIndex {
1582         DebruijnIndex::from_u32(self.as_u32() - amount)
1583     }
1584
1585     /// Update in place by shifting out from `amount` binders.
1586     pub fn shift_out(&mut self, amount: u32) {
1587         *self = self.shifted_out(amount);
1588     }
1589
1590     /// Adjusts any De Bruijn indices so as to make `to_binder` the
1591     /// innermost binder. That is, if we have something bound at `to_binder`,
1592     /// it will now be bound at INNERMOST. This is an appropriate thing to do
1593     /// when moving a region out from inside binders:
1594     ///
1595     /// ```
1596     ///             for<'a>   fn(for<'b>   for<'c>   fn(&'a u32), _)
1597     /// // Binder:  D3           D2        D1            ^^
1598     /// ```
1599     ///
1600     /// Here, the region `'a` would have the De Bruijn index D3,
1601     /// because it is the bound 3 binders out. However, if we wanted
1602     /// to refer to that region `'a` in the second argument (the `_`),
1603     /// those two binders would not be in scope. In that case, we
1604     /// might invoke `shift_out_to_binder(D3)`. This would adjust the
1605     /// De Bruijn index of `'a` to D1 (the innermost binder).
1606     ///
1607     /// If we invoke `shift_out_to_binder` and the region is in fact
1608     /// bound by one of the binders we are shifting out of, that is an
1609     /// error (and should fail an assertion failure).
1610     pub fn shifted_out_to_binder(self, to_binder: DebruijnIndex) -> Self {
1611         self.shifted_out(to_binder.as_u32() - INNERMOST.as_u32())
1612     }
1613 }
1614
1615 /// Region utilities
1616 impl RegionKind {
1617     /// Is this region named by the user?
1618     pub fn has_name(&self) -> bool {
1619         match *self {
1620             RegionKind::ReEarlyBound(ebr) => ebr.has_name(),
1621             RegionKind::ReLateBound(_, br) => br.is_named(),
1622             RegionKind::ReFree(fr) => fr.bound_region.is_named(),
1623             RegionKind::ReStatic => true,
1624             RegionKind::ReVar(..) => false,
1625             RegionKind::RePlaceholder(placeholder) => placeholder.name.is_named(),
1626             RegionKind::ReEmpty(_) => false,
1627             RegionKind::ReErased => false,
1628         }
1629     }
1630
1631     pub fn is_late_bound(&self) -> bool {
1632         match *self {
1633             ty::ReLateBound(..) => true,
1634             _ => false,
1635         }
1636     }
1637
1638     pub fn is_placeholder(&self) -> bool {
1639         match *self {
1640             ty::RePlaceholder(..) => true,
1641             _ => false,
1642         }
1643     }
1644
1645     pub fn bound_at_or_above_binder(&self, index: DebruijnIndex) -> bool {
1646         match *self {
1647             ty::ReLateBound(debruijn, _) => debruijn >= index,
1648             _ => false,
1649         }
1650     }
1651
1652     /// Adjusts any De Bruijn indices so as to make `to_binder` the
1653     /// innermost binder. That is, if we have something bound at `to_binder`,
1654     /// it will now be bound at INNERMOST. This is an appropriate thing to do
1655     /// when moving a region out from inside binders:
1656     ///
1657     /// ```
1658     ///             for<'a>   fn(for<'b>   for<'c>   fn(&'a u32), _)
1659     /// // Binder:  D3           D2        D1            ^^
1660     /// ```
1661     ///
1662     /// Here, the region `'a` would have the De Bruijn index D3,
1663     /// because it is the bound 3 binders out. However, if we wanted
1664     /// to refer to that region `'a` in the second argument (the `_`),
1665     /// those two binders would not be in scope. In that case, we
1666     /// might invoke `shift_out_to_binder(D3)`. This would adjust the
1667     /// De Bruijn index of `'a` to D1 (the innermost binder).
1668     ///
1669     /// If we invoke `shift_out_to_binder` and the region is in fact
1670     /// bound by one of the binders we are shifting out of, that is an
1671     /// error (and should fail an assertion failure).
1672     pub fn shifted_out_to_binder(&self, to_binder: ty::DebruijnIndex) -> RegionKind {
1673         match *self {
1674             ty::ReLateBound(debruijn, r) => {
1675                 ty::ReLateBound(debruijn.shifted_out_to_binder(to_binder), r)
1676             }
1677             r => r,
1678         }
1679     }
1680
1681     pub fn type_flags(&self) -> TypeFlags {
1682         let mut flags = TypeFlags::empty();
1683
1684         match *self {
1685             ty::ReVar(..) => {
1686                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1687                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1688                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_INFER;
1689             }
1690             ty::RePlaceholder(..) => {
1691                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1692                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1693                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PLACEHOLDER;
1694             }
1695             ty::ReEarlyBound(..) => {
1696                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1697                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1698                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_PARAM;
1699             }
1700             ty::ReFree { .. } => {
1701                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1702                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_LOCAL_REGIONS;
1703             }
1704             ty::ReEmpty(_) | ty::ReStatic => {
1705                 flags = flags | TypeFlags::HAS_FREE_REGIONS;
1706             }
1707             ty::ReLateBound(..) => {
1708                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_LATE_BOUND;
1709             }
1710             ty::ReErased => {
1711                 flags = flags | TypeFlags::HAS_RE_ERASED;
1712             }
1713         }
1714
1715         debug!("type_flags({:?}) = {:?}", self, flags);
1716
1717         flags
1718     }
1719
1720     /// Given an early-bound or free region, returns the `DefId` where it was bound.
1721     /// For example, consider the regions in this snippet of code:
1722     ///
1723     /// ```
1724     /// impl<'a> Foo {
1725     ///      ^^ -- early bound, declared on an impl
1726     ///
1727     ///     fn bar<'b, 'c>(x: &self, y: &'b u32, z: &'c u64) where 'static: 'c
1728     ///            ^^  ^^     ^ anonymous, late-bound
1729     ///            |   early-bound, appears in where-clauses
1730     ///            late-bound, appears only in fn args
1731     ///     {..}
1732     /// }
1733     /// ```
1734     ///
1735     /// Here, `free_region_binding_scope('a)` would return the `DefId`
1736     /// of the impl, and for all the other highlighted regions, it
1737     /// would return the `DefId` of the function. In other cases (not shown), this
1738     /// function might return the `DefId` of a closure.
1739     pub fn free_region_binding_scope(&self, tcx: TyCtxt<'_>) -> DefId {
1740         match self {
1741             ty::ReEarlyBound(br) => tcx.parent(br.def_id).unwrap(),
1742             ty::ReFree(fr) => fr.scope,
1743             _ => bug!("free_region_binding_scope invoked on inappropriate region: {:?}", self),
1744         }
1745     }
1746 }
1747
1748 /// Type utilities
1749 impl<'tcx> TyS<'tcx> {
1750     #[inline]
1751     pub fn is_unit(&self) -> bool {
1752         match self.kind {
1753             Tuple(ref tys) => tys.is_empty(),
1754             _ => false,
1755         }
1756     }
1757
1758     #[inline]
1759     pub fn is_never(&self) -> bool {
1760         match self.kind {
1761             Never => true,
1762             _ => false,
1763         }
1764     }
1765
1766     /// Checks whether a type is definitely uninhabited. This is
1767     /// conservative: for some types that are uninhabited we return `false`,
1768     /// but we only return `true` for types that are definitely uninhabited.
1769     /// `ty.conservative_is_privately_uninhabited` implies that any value of type `ty`
1770     /// will be `Abi::Uninhabited`. (Note that uninhabited types may have nonzero
1771     /// size, to account for partial initialisation. See #49298 for details.)
1772     pub fn conservative_is_privately_uninhabited(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
1773         // FIXME(varkor): we can make this less conversative by substituting concrete
1774         // type arguments.
1775         match self.kind {
1776             ty::Never => true,
1777             ty::Adt(def, _) if def.is_union() => {
1778                 // For now, `union`s are never considered uninhabited.
1779                 false
1780             }
1781             ty::Adt(def, _) => {
1782                 // Any ADT is uninhabited if either:
1783                 // (a) It has no variants (i.e. an empty `enum`);
1784                 // (b) Each of its variants (a single one in the case of a `struct`) has at least
1785                 //     one uninhabited field.
1786                 def.variants.iter().all(|var| {
1787                     var.fields.iter().any(|field| {
1788                         tcx.type_of(field.did).conservative_is_privately_uninhabited(tcx)
1789                     })
1790                 })
1791             }
1792             ty::Tuple(..) => {
1793                 self.tuple_fields().any(|ty| ty.conservative_is_privately_uninhabited(tcx))
1794             }
1795             ty::Array(ty, len) => {
1796                 match len.try_eval_usize(tcx, ParamEnv::empty()) {
1797                     // If the array is definitely non-empty, it's uninhabited if
1798                     // the type of its elements is uninhabited.
1799                     Some(n) if n != 0 => ty.conservative_is_privately_uninhabited(tcx),
1800                     _ => false,
1801                 }
1802             }
1803             ty::Ref(..) => {
1804                 // References to uninitialised memory is valid for any type, including
1805                 // uninhabited types, in unsafe code, so we treat all references as
1806                 // inhabited.
1807                 false
1808             }
1809             _ => false,
1810         }
1811     }
1812
1813     #[inline]
1814     pub fn is_primitive(&self) -> bool {
1815         self.kind.is_primitive()
1816     }
1817
1818     #[inline]
1819     pub fn is_ty_var(&self) -> bool {
1820         match self.kind {
1821             Infer(TyVar(_)) => true,
1822             _ => false,
1823         }
1824     }
1825
1826     #[inline]
1827     pub fn is_ty_infer(&self) -> bool {
1828         match self.kind {
1829             Infer(_) => true,
1830             _ => false,
1831         }
1832     }
1833
1834     #[inline]
1835     pub fn is_phantom_data(&self) -> bool {
1836         if let Adt(def, _) = self.kind { def.is_phantom_data() } else { false }
1837     }
1838
1839     #[inline]
1840     pub fn is_bool(&self) -> bool {
1841         self.kind == Bool
1842     }
1843
1844     /// Returns `true` if this type is a `str`.
1845     #[inline]
1846     pub fn is_str(&self) -> bool {
1847         self.kind == Str
1848     }
1849
1850     #[inline]
1851     pub fn is_param(&self, index: u32) -> bool {
1852         match self.kind {
1853             ty::Param(ref data) => data.index == index,
1854             _ => false,
1855         }
1856     }
1857
1858     #[inline]
1859     pub fn is_slice(&self) -> bool {
1860         match self.kind {
1861             RawPtr(TypeAndMut { ty, .. }) | Ref(_, ty, _) => match ty.kind {
1862                 Slice(_) | Str => true,
1863                 _ => false,
1864             },
1865             _ => false,
1866         }
1867     }
1868
1869     #[inline]
1870     pub fn is_simd(&self) -> bool {
1871         match self.kind {
1872             Adt(def, _) => def.repr.simd(),
1873             _ => false,
1874         }
1875     }
1876
1877     pub fn sequence_element_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1878         match self.kind {
1879             Array(ty, _) | Slice(ty) => ty,
1880             Str => tcx.mk_mach_uint(ast::UintTy::U8),
1881             _ => bug!("`sequence_element_type` called on non-sequence value: {}", self),
1882         }
1883     }
1884
1885     pub fn simd_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
1886         match self.kind {
1887             Adt(def, substs) => def.non_enum_variant().fields[0].ty(tcx, substs),
1888             _ => bug!("`simd_type` called on invalid type"),
1889         }
1890     }
1891
1892     pub fn simd_size(&self, _tcx: TyCtxt<'tcx>) -> u64 {
1893         // Parameter currently unused, but probably needed in the future to
1894         // allow `#[repr(simd)] struct Simd<T, const N: usize>([T; N]);`.
1895         match self.kind {
1896             Adt(def, _) => def.non_enum_variant().fields.len() as u64,
1897             _ => bug!("`simd_size` called on invalid type"),
1898         }
1899     }
1900
1901     pub fn simd_size_and_type(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> (u64, Ty<'tcx>) {
1902         match self.kind {
1903             Adt(def, substs) => {
1904                 let variant = def.non_enum_variant();
1905                 (variant.fields.len() as u64, variant.fields[0].ty(tcx, substs))
1906             }
1907             _ => bug!("`simd_size_and_type` called on invalid type"),
1908         }
1909     }
1910
1911     #[inline]
1912     pub fn is_region_ptr(&self) -> bool {
1913         match self.kind {
1914             Ref(..) => true,
1915             _ => false,
1916         }
1917     }
1918
1919     #[inline]
1920     pub fn is_mutable_ptr(&self) -> bool {
1921         match self.kind {
1922             RawPtr(TypeAndMut { mutbl: hir::Mutability::Mut, .. })
1923             | Ref(_, _, hir::Mutability::Mut) => true,
1924             _ => false,
1925         }
1926     }
1927
1928     #[inline]
1929     pub fn is_unsafe_ptr(&self) -> bool {
1930         match self.kind {
1931             RawPtr(_) => true,
1932             _ => false,
1933         }
1934     }
1935
1936     /// Tests if this is any kind of primitive pointer type (reference, raw pointer, fn pointer).
1937     #[inline]
1938     pub fn is_any_ptr(&self) -> bool {
1939         self.is_region_ptr() || self.is_unsafe_ptr() || self.is_fn_ptr()
1940     }
1941
1942     #[inline]
1943     pub fn is_box(&self) -> bool {
1944         match self.kind {
1945             Adt(def, _) => def.is_box(),
1946             _ => false,
1947         }
1948     }
1949
1950     /// Panics if called on any type other than `Box<T>`.
1951     pub fn boxed_ty(&self) -> Ty<'tcx> {
1952         match self.kind {
1953             Adt(def, substs) if def.is_box() => substs.type_at(0),
1954             _ => bug!("`boxed_ty` is called on non-box type {:?}", self),
1955         }
1956     }
1957
1958     /// A scalar type is one that denotes an atomic datum, with no sub-components.
1959     /// (A RawPtr is scalar because it represents a non-managed pointer, so its
1960     /// contents are abstract to rustc.)
1961     #[inline]
1962     pub fn is_scalar(&self) -> bool {
1963         match self.kind {
1964             Bool
1965             | Char
1966             | Int(_)
1967             | Float(_)
1968             | Uint(_)
1969             | Infer(IntVar(_) | FloatVar(_))
1970             | FnDef(..)
1971             | FnPtr(_)
1972             | RawPtr(_) => true,
1973             _ => false,
1974         }
1975     }
1976
1977     /// Returns `true` if this type is a floating point type.
1978     #[inline]
1979     pub fn is_floating_point(&self) -> bool {
1980         match self.kind {
1981             Float(_) | Infer(FloatVar(_)) => true,
1982             _ => false,
1983         }
1984     }
1985
1986     #[inline]
1987     pub fn is_trait(&self) -> bool {
1988         match self.kind {
1989             Dynamic(..) => true,
1990             _ => false,
1991         }
1992     }
1993
1994     #[inline]
1995     pub fn is_enum(&self) -> bool {
1996         match self.kind {
1997             Adt(adt_def, _) => adt_def.is_enum(),
1998             _ => false,
1999         }
2000     }
2001
2002     #[inline]
2003     pub fn is_closure(&self) -> bool {
2004         match self.kind {
2005             Closure(..) => true,
2006             _ => false,
2007         }
2008     }
2009
2010     #[inline]
2011     pub fn is_generator(&self) -> bool {
2012         match self.kind {
2013             Generator(..) => true,
2014             _ => false,
2015         }
2016     }
2017
2018     #[inline]
2019     pub fn is_integral(&self) -> bool {
2020         match self.kind {
2021             Infer(IntVar(_)) | Int(_) | Uint(_) => true,
2022             _ => false,
2023         }
2024     }
2025
2026     #[inline]
2027     pub fn is_fresh_ty(&self) -> bool {
2028         match self.kind {
2029             Infer(FreshTy(_)) => true,
2030             _ => false,
2031         }
2032     }
2033
2034     #[inline]
2035     pub fn is_fresh(&self) -> bool {
2036         match self.kind {
2037             Infer(FreshTy(_)) => true,
2038             Infer(FreshIntTy(_)) => true,
2039             Infer(FreshFloatTy(_)) => true,
2040             _ => false,
2041         }
2042     }
2043
2044     #[inline]
2045     pub fn is_char(&self) -> bool {
2046         match self.kind {
2047             Char => true,
2048             _ => false,
2049         }
2050     }
2051
2052     #[inline]
2053     pub fn is_numeric(&self) -> bool {
2054         self.is_integral() || self.is_floating_point()
2055     }
2056
2057     #[inline]
2058     pub fn is_signed(&self) -> bool {
2059         match self.kind {
2060             Int(_) => true,
2061             _ => false,
2062         }
2063     }
2064
2065     #[inline]
2066     pub fn is_ptr_sized_integral(&self) -> bool {
2067         match self.kind {
2068             Int(ast::IntTy::Isize) | Uint(ast::UintTy::Usize) => true,
2069             _ => false,
2070         }
2071     }
2072
2073     #[inline]
2074     pub fn is_machine(&self) -> bool {
2075         match self.kind {
2076             Int(..) | Uint(..) | Float(..) => true,
2077             _ => false,
2078         }
2079     }
2080
2081     #[inline]
2082     pub fn has_concrete_skeleton(&self) -> bool {
2083         match self.kind {
2084             Param(_) | Infer(_) | Error(_) => false,
2085             _ => true,
2086         }
2087     }
2088
2089     /// Returns the type and mutability of `*ty`.
2090     ///
2091     /// The parameter `explicit` indicates if this is an *explicit* dereference.
2092     /// Some types -- notably unsafe ptrs -- can only be dereferenced explicitly.
2093     pub fn builtin_deref(&self, explicit: bool) -> Option<TypeAndMut<'tcx>> {
2094         match self.kind {
2095             Adt(def, _) if def.is_box() => {
2096                 Some(TypeAndMut { ty: self.boxed_ty(), mutbl: hir::Mutability::Not })
2097             }
2098             Ref(_, ty, mutbl) => Some(TypeAndMut { ty, mutbl }),
2099             RawPtr(mt) if explicit => Some(mt),
2100             _ => None,
2101         }
2102     }
2103
2104     /// Returns the type of `ty[i]`.
2105     pub fn builtin_index(&self) -> Option<Ty<'tcx>> {
2106         match self.kind {
2107             Array(ty, _) | Slice(ty) => Some(ty),
2108             _ => None,
2109         }
2110     }
2111
2112     pub fn fn_sig(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> PolyFnSig<'tcx> {
2113         match self.kind {
2114             FnDef(def_id, substs) => tcx.fn_sig(def_id).subst(tcx, substs),
2115             FnPtr(f) => f,
2116             Error(_) => {
2117                 // ignore errors (#54954)
2118                 ty::Binder::dummy(FnSig::fake())
2119             }
2120             Closure(..) => bug!(
2121                 "to get the signature of a closure, use `substs.as_closure().sig()` not `fn_sig()`",
2122             ),
2123             _ => bug!("Ty::fn_sig() called on non-fn type: {:?}", self),
2124         }
2125     }
2126
2127     #[inline]
2128     pub fn is_fn(&self) -> bool {
2129         match self.kind {
2130             FnDef(..) | FnPtr(_) => true,
2131             _ => false,
2132         }
2133     }
2134
2135     #[inline]
2136     pub fn is_fn_ptr(&self) -> bool {
2137         match self.kind {
2138             FnPtr(_) => true,
2139             _ => false,
2140         }
2141     }
2142
2143     #[inline]
2144     pub fn is_impl_trait(&self) -> bool {
2145         match self.kind {
2146             Opaque(..) => true,
2147             _ => false,
2148         }
2149     }
2150
2151     #[inline]
2152     pub fn ty_adt_def(&self) -> Option<&'tcx AdtDef> {
2153         match self.kind {
2154             Adt(adt, _) => Some(adt),
2155             _ => None,
2156         }
2157     }
2158
2159     /// Iterates over tuple fields.
2160     /// Panics when called on anything but a tuple.
2161     pub fn tuple_fields(&self) -> impl DoubleEndedIterator<Item = Ty<'tcx>> {
2162         match self.kind {
2163             Tuple(substs) => substs.iter().map(|field| field.expect_ty()),
2164             _ => bug!("tuple_fields called on non-tuple"),
2165         }
2166     }
2167
2168     /// If the type contains variants, returns the valid range of variant indices.
2169     //
2170     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2171     #[inline]
2172     pub fn variant_range(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<Range<VariantIdx>> {
2173         match self.kind {
2174             TyKind::Adt(adt, _) => Some(adt.variant_range()),
2175             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2176                 Some(substs.as_generator().variant_range(def_id, tcx))
2177             }
2178             _ => None,
2179         }
2180     }
2181
2182     /// If the type contains variants, returns the variant for `variant_index`.
2183     /// Panics if `variant_index` is out of range.
2184     //
2185     // FIXME: This requires the optimized MIR in the case of generators.
2186     #[inline]
2187     pub fn discriminant_for_variant(
2188         &self,
2189         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2190         variant_index: VariantIdx,
2191     ) -> Option<Discr<'tcx>> {
2192         match self.kind {
2193             TyKind::Adt(adt, _) if adt.variants.is_empty() => {
2194                 bug!("discriminant_for_variant called on zero variant enum");
2195             }
2196             TyKind::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => {
2197                 Some(adt.discriminant_for_variant(tcx, variant_index))
2198             }
2199             TyKind::Generator(def_id, substs, _) => {
2200                 Some(substs.as_generator().discriminant_for_variant(def_id, tcx, variant_index))
2201             }
2202             _ => None,
2203         }
2204     }
2205
2206     /// Returns the type of the discriminant of this type.
2207     pub fn discriminant_ty(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
2208         match self.kind {
2209             ty::Adt(adt, _) if adt.is_enum() => adt.repr.discr_type().to_ty(tcx),
2210             ty::Generator(_, substs, _) => substs.as_generator().discr_ty(tcx),
2211             _ => {
2212                 // This can only be `0`, for now, so `u8` will suffice.
2213                 tcx.types.u8
2214             }
2215         }
2216     }
2217
2218     /// When we create a closure, we record its kind (i.e., what trait
2219     /// it implements) into its `ClosureSubsts` using a type
2220     /// parameter. This is kind of a phantom type, except that the
2221     /// most convenient thing for us to are the integral types. This
2222     /// function converts such a special type into the closure
2223     /// kind. To go the other way, use
2224     /// `tcx.closure_kind_ty(closure_kind)`.
2225     ///
2226     /// Note that during type checking, we use an inference variable
2227     /// to represent the closure kind, because it has not yet been
2228     /// inferred. Once upvar inference (in `src/librustc_typeck/check/upvar.rs`)
2229     /// is complete, that type variable will be unified.
2230     pub fn to_opt_closure_kind(&self) -> Option<ty::ClosureKind> {
2231         match self.kind {
2232             Int(int_ty) => match int_ty {
2233                 ast::IntTy::I8 => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2234                 ast::IntTy::I16 => Some(ty::ClosureKind::FnMut),
2235                 ast::IntTy::I32 => Some(ty::ClosureKind::FnOnce),
2236                 _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2237             },
2238
2239             // "Bound" types appear in canonical queries when the
2240             // closure type is not yet known
2241             Bound(..) | Infer(_) => None,
2242
2243             Error(_) => Some(ty::ClosureKind::Fn),
2244
2245             _ => bug!("cannot convert type `{:?}` to a closure kind", self),
2246         }
2247     }
2248
2249     /// Fast path helper for testing if a type is `Sized`.
2250     ///
2251     /// Returning true means the type is known to be sized. Returning
2252     /// `false` means nothing -- could be sized, might not be.
2253     pub fn is_trivially_sized(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
2254         match self.kind {
2255             ty::Infer(ty::IntVar(_) | ty::FloatVar(_))
2256             | ty::Uint(_)
2257             | ty::Int(_)
2258             | ty::Bool
2259             | ty::Float(_)
2260             | ty::FnDef(..)
2261             | ty::FnPtr(_)
2262             | ty::RawPtr(..)
2263             | ty::Char
2264             | ty::Ref(..)
2265             | ty::Generator(..)
2266             | ty::GeneratorWitness(..)
2267             | ty::Array(..)
2268             | ty::Closure(..)
2269             | ty::Never
2270             | ty::Error(_) => true,
2271
2272             ty::Str | ty::Slice(_) | ty::Dynamic(..) | ty::Foreign(..) => false,
2273
2274             ty::Tuple(tys) => tys.iter().all(|ty| ty.expect_ty().is_trivially_sized(tcx)),
2275
2276             ty::Adt(def, _substs) => def.sized_constraint(tcx).is_empty(),
2277
2278             ty::Projection(_) | ty::Param(_) | ty::Opaque(..) => false,
2279
2280             ty::Infer(ty::TyVar(_)) => false,
2281
2282             ty::Bound(..)
2283             | ty::Placeholder(..)
2284             | ty::Infer(ty::FreshTy(_) | ty::FreshIntTy(_) | ty::FreshFloatTy(_)) => {
2285                 bug!("`is_trivially_sized` applied to unexpected type: {:?}", self)
2286             }
2287         }
2288     }
2289
2290     /// Is this a zero-sized type?
2291     pub fn is_zst(&'tcx self, tcx: TyCtxt<'tcx>, did: DefId) -> bool {
2292         tcx.layout_of(tcx.param_env(did).and(self)).map(|layout| layout.is_zst()).unwrap_or(false)
2293     }
2294 }