]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc_mir/interpret/place.rs
Auto merge of #56313 - nikic:update-llvm, r=alexcrichton
[rust.git] / src / librustc_mir / interpret / place.rs
1 // Copyright 2018 The Rust Project Developers. See the COPYRIGHT
2 // file at the top-level directory of this distribution and at
3 // http://rust-lang.org/COPYRIGHT.
4 //
5 // Licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE or
6 // http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
7 // <LICENSE-MIT or http://opensource.org/licenses/MIT>, at your
8 // option. This file may not be copied, modified, or distributed
9 // except according to those terms.
10
11 //! Computations on places -- field projections, going from mir::Place, and writing
12 //! into a place.
13 //! All high-level functions to write to memory work on places as destinations.
14
15 use std::convert::TryFrom;
16 use std::hash::Hash;
17
18 use rustc::hir;
19 use rustc::mir;
20 use rustc::ty::{self, Ty};
21 use rustc::ty::layout::{self, Size, Align, LayoutOf, TyLayout, HasDataLayout, VariantIdx};
22
23 use super::{
24     GlobalId, AllocId, Allocation, Scalar, EvalResult, Pointer, PointerArithmetic,
25     EvalContext, Machine, AllocMap, AllocationExtra,
26     RawConst, Immediate, ImmTy, ScalarMaybeUndef, Operand, OpTy, MemoryKind
27 };
28
29 #[derive(Copy, Clone, Debug, Hash, PartialEq, Eq)]
30 pub struct MemPlace<Tag=(), Id=AllocId> {
31     /// A place may have an integral pointer for ZSTs, and since it might
32     /// be turned back into a reference before ever being dereferenced.
33     /// However, it may never be undef.
34     pub ptr: Scalar<Tag, Id>,
35     pub align: Align,
36     /// Metadata for unsized places.  Interpretation is up to the type.
37     /// Must not be present for sized types, but can be missing for unsized types
38     /// (e.g. `extern type`).
39     pub meta: Option<Scalar<Tag, Id>>,
40 }
41
42 #[derive(Copy, Clone, Debug, Hash, PartialEq, Eq)]
43 pub enum Place<Tag=(), Id=AllocId> {
44     /// A place referring to a value allocated in the `Memory` system.
45     Ptr(MemPlace<Tag, Id>),
46
47     /// To support alloc-free locals, we are able to write directly to a local.
48     /// (Without that optimization, we'd just always be a `MemPlace`.)
49     Local {
50         frame: usize,
51         local: mir::Local,
52     },
53 }
54
55 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
56 pub struct PlaceTy<'tcx, Tag=()> {
57     place: Place<Tag>,
58     pub layout: TyLayout<'tcx>,
59 }
60
61 impl<'tcx, Tag> ::std::ops::Deref for PlaceTy<'tcx, Tag> {
62     type Target = Place<Tag>;
63     #[inline(always)]
64     fn deref(&self) -> &Place<Tag> {
65         &self.place
66     }
67 }
68
69 /// A MemPlace with its layout. Constructing it is only possible in this module.
70 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
71 pub struct MPlaceTy<'tcx, Tag=()> {
72     mplace: MemPlace<Tag>,
73     pub layout: TyLayout<'tcx>,
74 }
75
76 impl<'tcx, Tag> ::std::ops::Deref for MPlaceTy<'tcx, Tag> {
77     type Target = MemPlace<Tag>;
78     #[inline(always)]
79     fn deref(&self) -> &MemPlace<Tag> {
80         &self.mplace
81     }
82 }
83
84 impl<'tcx, Tag> From<MPlaceTy<'tcx, Tag>> for PlaceTy<'tcx, Tag> {
85     #[inline(always)]
86     fn from(mplace: MPlaceTy<'tcx, Tag>) -> Self {
87         PlaceTy {
88             place: Place::Ptr(mplace.mplace),
89             layout: mplace.layout
90         }
91     }
92 }
93
94 impl MemPlace {
95     #[inline]
96     pub fn with_default_tag<Tag>(self) -> MemPlace<Tag>
97         where Tag: Default
98     {
99         MemPlace {
100             ptr: self.ptr.with_default_tag(),
101             align: self.align,
102             meta: self.meta.map(Scalar::with_default_tag),
103         }
104     }
105 }
106
107 impl<Tag> MemPlace<Tag> {
108     #[inline]
109     pub fn erase_tag(self) -> MemPlace
110     {
111         MemPlace {
112             ptr: self.ptr.erase_tag(),
113             align: self.align,
114             meta: self.meta.map(Scalar::erase_tag),
115         }
116     }
117
118     #[inline(always)]
119     pub fn from_scalar_ptr(ptr: Scalar<Tag>, align: Align) -> Self {
120         MemPlace {
121             ptr,
122             align,
123             meta: None,
124         }
125     }
126
127     /// Produces a Place that will error if attempted to be read from or written to
128     #[inline(always)]
129     pub fn null(cx: &impl HasDataLayout) -> Self {
130         Self::from_scalar_ptr(Scalar::ptr_null(cx), Align::from_bytes(1).unwrap())
131     }
132
133     #[inline(always)]
134     pub fn from_ptr(ptr: Pointer<Tag>, align: Align) -> Self {
135         Self::from_scalar_ptr(ptr.into(), align)
136     }
137
138     #[inline(always)]
139     pub fn to_scalar_ptr_align(self) -> (Scalar<Tag>, Align) {
140         assert!(self.meta.is_none());
141         (self.ptr, self.align)
142     }
143
144     /// metact the ptr part of the mplace
145     #[inline(always)]
146     pub fn to_ptr(self) -> EvalResult<'tcx, Pointer<Tag>> {
147         // At this point, we forget about the alignment information --
148         // the place has been turned into a reference, and no matter where it came from,
149         // it now must be aligned.
150         self.to_scalar_ptr_align().0.to_ptr()
151     }
152
153     /// Turn a mplace into a (thin or fat) pointer, as a reference, pointing to the same space.
154     /// This is the inverse of `ref_to_mplace`.
155     #[inline(always)]
156     pub fn to_ref(self) -> Immediate<Tag> {
157         match self.meta {
158             None => Immediate::Scalar(self.ptr.into()),
159             Some(meta) => Immediate::ScalarPair(self.ptr.into(), meta.into()),
160         }
161     }
162
163     pub fn offset(
164         self,
165         offset: Size,
166         meta: Option<Scalar<Tag>>,
167         cx: &impl HasDataLayout,
168     ) -> EvalResult<'tcx, Self> {
169         Ok(MemPlace {
170             ptr: self.ptr.ptr_offset(offset, cx)?,
171             align: self.align.restrict_for_offset(offset),
172             meta,
173         })
174     }
175 }
176
177 impl<'tcx, Tag> MPlaceTy<'tcx, Tag> {
178     /// Produces a MemPlace that works for ZST but nothing else
179     #[inline]
180     pub fn dangling(layout: TyLayout<'tcx>, cx: &impl HasDataLayout) -> Self {
181         MPlaceTy {
182             mplace: MemPlace::from_scalar_ptr(
183                 Scalar::from_uint(layout.align.abi.bytes(), cx.pointer_size()),
184                 layout.align.abi
185             ),
186             layout
187         }
188     }
189
190     pub fn offset(
191         self,
192         offset: Size,
193         meta: Option<Scalar<Tag>>,
194         layout: TyLayout<'tcx>,
195         cx: &impl HasDataLayout,
196     ) -> EvalResult<'tcx, Self> {
197         Ok(MPlaceTy {
198             mplace: self.mplace.offset(offset, meta, cx)?,
199             layout,
200         })
201     }
202
203     #[inline]
204     fn from_aligned_ptr(ptr: Pointer<Tag>, layout: TyLayout<'tcx>) -> Self {
205         MPlaceTy { mplace: MemPlace::from_ptr(ptr, layout.align.abi), layout }
206     }
207
208     #[inline]
209     pub(super) fn len(self, cx: &impl HasDataLayout) -> EvalResult<'tcx, u64> {
210         if self.layout.is_unsized() {
211             // We need to consult `meta` metadata
212             match self.layout.ty.sty {
213                 ty::Slice(..) | ty::Str =>
214                     return self.mplace.meta.unwrap().to_usize(cx),
215                 _ => bug!("len not supported on unsized type {:?}", self.layout.ty),
216             }
217         } else {
218             // Go through the layout.  There are lots of types that support a length,
219             // e.g. SIMD types.
220             match self.layout.fields {
221                 layout::FieldPlacement::Array { count, .. } => Ok(count),
222                 _ => bug!("len not supported on sized type {:?}", self.layout.ty),
223             }
224         }
225     }
226
227     #[inline]
228     pub(super) fn vtable(self) -> EvalResult<'tcx, Pointer<Tag>> {
229         match self.layout.ty.sty {
230             ty::Dynamic(..) => self.mplace.meta.unwrap().to_ptr(),
231             _ => bug!("vtable not supported on type {:?}", self.layout.ty),
232         }
233     }
234 }
235
236 impl<'tcx, Tag: ::std::fmt::Debug> OpTy<'tcx, Tag> {
237     #[inline(always)]
238     pub fn try_as_mplace(self) -> Result<MPlaceTy<'tcx, Tag>, Immediate<Tag>> {
239         match self.op {
240             Operand::Indirect(mplace) => Ok(MPlaceTy { mplace, layout: self.layout }),
241             Operand::Immediate(imm) => Err(imm),
242         }
243     }
244
245     #[inline(always)]
246     pub fn to_mem_place(self) -> MPlaceTy<'tcx, Tag> {
247         self.try_as_mplace().unwrap()
248     }
249 }
250
251 impl<'tcx, Tag: ::std::fmt::Debug> Place<Tag> {
252     /// Produces a Place that will error if attempted to be read from or written to
253     #[inline(always)]
254     pub fn null(cx: &impl HasDataLayout) -> Self {
255         Place::Ptr(MemPlace::null(cx))
256     }
257
258     #[inline(always)]
259     pub fn from_scalar_ptr(ptr: Scalar<Tag>, align: Align) -> Self {
260         Place::Ptr(MemPlace::from_scalar_ptr(ptr, align))
261     }
262
263     #[inline(always)]
264     pub fn from_ptr(ptr: Pointer<Tag>, align: Align) -> Self {
265         Place::Ptr(MemPlace::from_ptr(ptr, align))
266     }
267
268     #[inline]
269     pub fn to_mem_place(self) -> MemPlace<Tag> {
270         match self {
271             Place::Ptr(mplace) => mplace,
272             _ => bug!("to_mem_place: expected Place::Ptr, got {:?}", self),
273
274         }
275     }
276
277     #[inline]
278     pub fn to_scalar_ptr_align(self) -> (Scalar<Tag>, Align) {
279         self.to_mem_place().to_scalar_ptr_align()
280     }
281
282     #[inline]
283     pub fn to_ptr(self) -> EvalResult<'tcx, Pointer<Tag>> {
284         self.to_mem_place().to_ptr()
285     }
286 }
287
288 impl<'tcx, Tag: ::std::fmt::Debug> PlaceTy<'tcx, Tag> {
289     #[inline]
290     pub fn to_mem_place(self) -> MPlaceTy<'tcx, Tag> {
291         MPlaceTy { mplace: self.place.to_mem_place(), layout: self.layout }
292     }
293 }
294
295 // separating the pointer tag for `impl Trait`, see https://github.com/rust-lang/rust/issues/54385
296 impl<'a, 'mir, 'tcx, Tag, M> EvalContext<'a, 'mir, 'tcx, M>
297 where
298     // FIXME: Working around https://github.com/rust-lang/rust/issues/54385
299     Tag: ::std::fmt::Debug+Default+Copy+Eq+Hash+'static,
300     M: Machine<'a, 'mir, 'tcx, PointerTag=Tag>,
301     // FIXME: Working around https://github.com/rust-lang/rust/issues/24159
302     M::MemoryMap: AllocMap<AllocId, (MemoryKind<M::MemoryKinds>, Allocation<Tag, M::AllocExtra>)>,
303     M::AllocExtra: AllocationExtra<Tag, M::MemoryExtra>,
304 {
305     /// Take a value, which represents a (thin or fat) reference, and make it a place.
306     /// Alignment is just based on the type.  This is the inverse of `MemPlace::to_ref()`.
307     /// This does NOT call the "deref" machine hook, so it does NOT count as a
308     /// deref as far as Stacked Borrows is concerned.  Use `deref_operand` for that!
309     pub fn ref_to_mplace(
310         &self,
311         val: ImmTy<'tcx, M::PointerTag>,
312     ) -> EvalResult<'tcx, MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>> {
313         let pointee_type = val.layout.ty.builtin_deref(true).unwrap().ty;
314         let layout = self.layout_of(pointee_type)?;
315
316         let mplace = MemPlace {
317             ptr: val.to_scalar_ptr()?,
318             align: layout.align.abi,
319             meta: val.to_meta()?,
320         };
321         Ok(MPlaceTy { mplace, layout })
322     }
323
324     // Take an operand, representing a pointer, and dereference it to a place -- that
325     // will always be a MemPlace.  Lives in `place.rs` because it creates a place.
326     // This calls the "deref" machine hook, and counts as a deref as far as
327     // Stacked Borrows is concerned.
328     pub fn deref_operand(
329         &self,
330         src: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
331     ) -> EvalResult<'tcx, MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>> {
332         let val = self.read_immediate(src)?;
333         trace!("deref to {} on {:?}", val.layout.ty, *val);
334         let mut place = self.ref_to_mplace(val)?;
335         // Pointer tag tracking might want to adjust the tag.
336         let mutbl = match val.layout.ty.sty {
337             // `builtin_deref` considers boxes immutable, that's useless for our purposes
338             ty::Ref(_, _, mutbl) => Some(mutbl),
339             ty::Adt(def, _) if def.is_box() => Some(hir::MutMutable),
340             ty::RawPtr(_) => None,
341             _ => bug!("Unexpected pointer type {}", val.layout.ty.sty),
342         };
343         place.mplace.ptr = M::tag_dereference(self, place, mutbl)?;
344         Ok(place)
345     }
346
347     /// Offset a pointer to project to a field. Unlike place_field, this is always
348     /// possible without allocating, so it can take &self. Also return the field's layout.
349     /// This supports both struct and array fields.
350     #[inline(always)]
351     pub fn mplace_field(
352         &self,
353         base: MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>,
354         field: u64,
355     ) -> EvalResult<'tcx, MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>> {
356         // Not using the layout method because we want to compute on u64
357         let offset = match base.layout.fields {
358             layout::FieldPlacement::Arbitrary { ref offsets, .. } =>
359                 offsets[usize::try_from(field).unwrap()],
360             layout::FieldPlacement::Array { stride, .. } => {
361                 let len = base.len(self)?;
362                 assert!(field < len, "Tried to access element {} of array/slice with length {}",
363                     field, len);
364                 stride * field
365             }
366             layout::FieldPlacement::Union(count) => {
367                 assert!(field < count as u64,
368                         "Tried to access field {} of union with {} fields", field, count);
369                 // Offset is always 0
370                 Size::from_bytes(0)
371             }
372         };
373         // the only way conversion can fail if is this is an array (otherwise we already panicked
374         // above). In that case, all fields are equal.
375         let field_layout = base.layout.field(self, usize::try_from(field).unwrap_or(0))?;
376
377         // Offset may need adjustment for unsized fields
378         let (meta, offset) = if field_layout.is_unsized() {
379             // re-use parent metadata to determine dynamic field layout
380             let align = match self.size_and_align_of(base.meta, field_layout)? {
381                 Some((_, align)) => align,
382                 None if offset == Size::ZERO =>
383                     // An extern type at offset 0, we fall back to its static alignment.
384                     // FIXME: Once we have made decisions for how to handle size and alignment
385                     // of `extern type`, this should be adapted.  It is just a temporary hack
386                     // to get some code to work that probably ought to work.
387                     field_layout.align.abi,
388                 None =>
389                     bug!("Cannot compute offset for extern type field at non-0 offset"),
390             };
391             (base.meta, offset.align_to(align))
392         } else {
393             // base.meta could be present; we might be accessing a sized field of an unsized
394             // struct.
395             (None, offset)
396         };
397
398         // We do not look at `base.layout.align` nor `field_layout.align`, unlike
399         // codegen -- mostly to see if we can get away with that
400         base.offset(offset, meta, field_layout, self)
401     }
402
403     // Iterates over all fields of an array. Much more efficient than doing the
404     // same by repeatedly calling `mplace_array`.
405     pub fn mplace_array_fields(
406         &self,
407         base: MPlaceTy<'tcx, Tag>,
408     ) ->
409         EvalResult<'tcx, impl Iterator<Item=EvalResult<'tcx, MPlaceTy<'tcx, Tag>>> + 'a>
410     {
411         let len = base.len(self)?; // also asserts that we have a type where this makes sense
412         let stride = match base.layout.fields {
413             layout::FieldPlacement::Array { stride, .. } => stride,
414             _ => bug!("mplace_array_fields: expected an array layout"),
415         };
416         let layout = base.layout.field(self, 0)?;
417         let dl = &self.tcx.data_layout;
418         Ok((0..len).map(move |i| base.offset(i * stride, None, layout, dl)))
419     }
420
421     pub fn mplace_subslice(
422         &self,
423         base: MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>,
424         from: u64,
425         to: u64,
426     ) -> EvalResult<'tcx, MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>> {
427         let len = base.len(self)?; // also asserts that we have a type where this makes sense
428         assert!(from <= len - to);
429
430         // Not using layout method because that works with usize, and does not work with slices
431         // (that have count 0 in their layout).
432         let from_offset = match base.layout.fields {
433             layout::FieldPlacement::Array { stride, .. } =>
434                 stride * from,
435             _ => bug!("Unexpected layout of index access: {:#?}", base.layout),
436         };
437
438         // Compute meta and new layout
439         let inner_len = len - to - from;
440         let (meta, ty) = match base.layout.ty.sty {
441             // It is not nice to match on the type, but that seems to be the only way to
442             // implement this.
443             ty::Array(inner, _) =>
444                 (None, self.tcx.mk_array(inner, inner_len)),
445             ty::Slice(..) => {
446                 let len = Scalar::from_uint(inner_len, self.pointer_size());
447                 (Some(len), base.layout.ty)
448             }
449             _ =>
450                 bug!("cannot subslice non-array type: `{:?}`", base.layout.ty),
451         };
452         let layout = self.layout_of(ty)?;
453         base.offset(from_offset, meta, layout, self)
454     }
455
456     pub fn mplace_downcast(
457         &self,
458         base: MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>,
459         variant: VariantIdx,
460     ) -> EvalResult<'tcx, MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>> {
461         // Downcasts only change the layout
462         assert!(base.meta.is_none());
463         Ok(MPlaceTy { layout: base.layout.for_variant(self, variant), ..base })
464     }
465
466     /// Project into an mplace
467     pub fn mplace_projection(
468         &self,
469         base: MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>,
470         proj_elem: &mir::PlaceElem<'tcx>,
471     ) -> EvalResult<'tcx, MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>> {
472         use rustc::mir::ProjectionElem::*;
473         Ok(match *proj_elem {
474             Field(field, _) => self.mplace_field(base, field.index() as u64)?,
475             Downcast(_, variant) => self.mplace_downcast(base, variant)?,
476             Deref => self.deref_operand(base.into())?,
477
478             Index(local) => {
479                 let n = *self.frame().locals[local].access()?;
480                 let n_layout = self.layout_of(self.tcx.types.usize)?;
481                 let n = self.read_scalar(OpTy { op: n, layout: n_layout })?;
482                 let n = n.to_bits(self.tcx.data_layout.pointer_size)?;
483                 self.mplace_field(base, u64::try_from(n).unwrap())?
484             }
485
486             ConstantIndex {
487                 offset,
488                 min_length,
489                 from_end,
490             } => {
491                 let n = base.len(self)?;
492                 assert!(n >= min_length as u64);
493
494                 let index = if from_end {
495                     n - u64::from(offset)
496                 } else {
497                     u64::from(offset)
498                 };
499
500                 self.mplace_field(base, index)?
501             }
502
503             Subslice { from, to } =>
504                 self.mplace_subslice(base, u64::from(from), u64::from(to))?,
505         })
506     }
507
508     /// Get the place of a field inside the place, and also the field's type.
509     /// Just a convenience function, but used quite a bit.
510     /// This is the only projection that might have a side-effect: We cannot project
511     /// into the field of a local `ScalarPair`, we have to first allocate it.
512     pub fn place_field(
513         &mut self,
514         base: PlaceTy<'tcx, M::PointerTag>,
515         field: u64,
516     ) -> EvalResult<'tcx, PlaceTy<'tcx, M::PointerTag>> {
517         // FIXME: We could try to be smarter and avoid allocation for fields that span the
518         // entire place.
519         let mplace = self.force_allocation(base)?;
520         Ok(self.mplace_field(mplace, field)?.into())
521     }
522
523     pub fn place_downcast(
524         &self,
525         base: PlaceTy<'tcx, M::PointerTag>,
526         variant: VariantIdx,
527     ) -> EvalResult<'tcx, PlaceTy<'tcx, M::PointerTag>> {
528         // Downcast just changes the layout
529         Ok(match base.place {
530             Place::Ptr(mplace) =>
531                 self.mplace_downcast(MPlaceTy { mplace, layout: base.layout }, variant)?.into(),
532             Place::Local { .. } => {
533                 let layout = base.layout.for_variant(self, variant);
534                 PlaceTy { layout, ..base }
535             }
536         })
537     }
538
539     /// Project into a place
540     pub fn place_projection(
541         &mut self,
542         base: PlaceTy<'tcx, M::PointerTag>,
543         proj_elem: &mir::ProjectionElem<'tcx, mir::Local, Ty<'tcx>>,
544     ) -> EvalResult<'tcx, PlaceTy<'tcx, M::PointerTag>> {
545         use rustc::mir::ProjectionElem::*;
546         Ok(match *proj_elem {
547             Field(field, _) =>  self.place_field(base, field.index() as u64)?,
548             Downcast(_, variant) => self.place_downcast(base, variant)?,
549             Deref => self.deref_operand(self.place_to_op(base)?)?.into(),
550             // For the other variants, we have to force an allocation.
551             // This matches `operand_projection`.
552             Subslice { .. } | ConstantIndex { .. } | Index(_) => {
553                 let mplace = self.force_allocation(base)?;
554                 self.mplace_projection(mplace, proj_elem)?.into()
555             }
556         })
557     }
558
559     /// Evaluate statics and promoteds to an `MPlace`.  Used to share some code between
560     /// `eval_place` and `eval_place_to_op`.
561     pub(super) fn eval_place_to_mplace(
562         &self,
563         mir_place: &mir::Place<'tcx>
564     ) -> EvalResult<'tcx, MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>> {
565         use rustc::mir::Place::*;
566         Ok(match *mir_place {
567             Promoted(ref promoted) => {
568                 let instance = self.frame().instance;
569                 self.const_eval_raw(GlobalId {
570                     instance,
571                     promoted: Some(promoted.0),
572                 })?
573             }
574
575             Static(ref static_) => {
576                 let ty = self.monomorphize(static_.ty, self.substs());
577                 let layout = self.layout_of(ty)?;
578                 let instance = ty::Instance::mono(*self.tcx, static_.def_id);
579                 let cid = GlobalId {
580                     instance,
581                     promoted: None
582                 };
583                 // Just create a lazy reference, so we can support recursive statics.
584                 // tcx takes are of assigning every static one and only one unique AllocId.
585                 // When the data here is ever actually used, memory will notice,
586                 // and it knows how to deal with alloc_id that are present in the
587                 // global table but not in its local memory: It calls back into tcx through
588                 // a query, triggering the CTFE machinery to actually turn this lazy reference
589                 // into a bunch of bytes.  IOW, statics are evaluated with CTFE even when
590                 // this EvalContext uses another Machine (e.g., in miri).  This is what we
591                 // want!  This way, computing statics works concistently between codegen
592                 // and miri: They use the same query to eventually obtain a `ty::Const`
593                 // and use that for further computation.
594                 let alloc = self.tcx.alloc_map.lock().intern_static(cid.instance.def_id());
595                 MPlaceTy::from_aligned_ptr(Pointer::from(alloc).with_default_tag(), layout)
596             }
597
598             _ => bug!("eval_place_to_mplace called on {:?}", mir_place),
599         })
600     }
601
602     /// Compute a place.  You should only use this if you intend to write into this
603     /// place; for reading, a more efficient alternative is `eval_place_for_read`.
604     pub fn eval_place(
605         &mut self,
606         mir_place: &mir::Place<'tcx>
607     ) -> EvalResult<'tcx, PlaceTy<'tcx, M::PointerTag>> {
608         use rustc::mir::Place::*;
609         let place = match *mir_place {
610             Local(mir::RETURN_PLACE) => match self.frame().return_place {
611                 Some(return_place) =>
612                     // We use our layout to verify our assumption; caller will validate
613                     // their layout on return.
614                     PlaceTy {
615                         place: *return_place,
616                         layout: self.layout_of_local(self.frame(), mir::RETURN_PLACE)?,
617                     },
618                 None => return err!(InvalidNullPointerUsage),
619             },
620             Local(local) => PlaceTy {
621                 place: Place::Local {
622                     frame: self.cur_frame(),
623                     local,
624                 },
625                 layout: self.layout_of_local(self.frame(), local)?,
626             },
627
628             Projection(ref proj) => {
629                 let place = self.eval_place(&proj.base)?;
630                 self.place_projection(place, &proj.elem)?
631             }
632
633             _ => self.eval_place_to_mplace(mir_place)?.into(),
634         };
635
636         self.dump_place(place.place);
637         Ok(place)
638     }
639
640     /// Write a scalar to a place
641     pub fn write_scalar(
642         &mut self,
643         val: impl Into<ScalarMaybeUndef<M::PointerTag>>,
644         dest: PlaceTy<'tcx, M::PointerTag>,
645     ) -> EvalResult<'tcx> {
646         self.write_immediate(Immediate::Scalar(val.into()), dest)
647     }
648
649     /// Write an immediate to a place
650     #[inline(always)]
651     pub fn write_immediate(
652         &mut self,
653         src: Immediate<M::PointerTag>,
654         dest: PlaceTy<'tcx, M::PointerTag>,
655     ) -> EvalResult<'tcx> {
656         self.write_immediate_no_validate(src, dest)?;
657
658         if M::enforce_validity(self) {
659             // Data got changed, better make sure it matches the type!
660             self.validate_operand(self.place_to_op(dest)?, vec![], None, /*const_mode*/false)?;
661         }
662
663         Ok(())
664     }
665
666     /// Write an immediate to a place.
667     /// If you use this you are responsible for validating that things got copied at the
668     /// right type.
669     fn write_immediate_no_validate(
670         &mut self,
671         src: Immediate<M::PointerTag>,
672         dest: PlaceTy<'tcx, M::PointerTag>,
673     ) -> EvalResult<'tcx> {
674         if cfg!(debug_assertions) {
675             // This is a very common path, avoid some checks in release mode
676             assert!(!dest.layout.is_unsized(), "Cannot write unsized data");
677             match src {
678                 Immediate::Scalar(ScalarMaybeUndef::Scalar(Scalar::Ptr(_))) =>
679                     assert_eq!(self.pointer_size(), dest.layout.size,
680                         "Size mismatch when writing pointer"),
681                 Immediate::Scalar(ScalarMaybeUndef::Scalar(Scalar::Bits { size, .. })) =>
682                     assert_eq!(Size::from_bytes(size.into()), dest.layout.size,
683                         "Size mismatch when writing bits"),
684                 Immediate::Scalar(ScalarMaybeUndef::Undef) => {}, // undef can have any size
685                 Immediate::ScalarPair(_, _) => {
686                     // FIXME: Can we check anything here?
687                 }
688             }
689         }
690         trace!("write_immediate: {:?} <- {:?}: {}", *dest, src, dest.layout.ty);
691
692         // See if we can avoid an allocation. This is the counterpart to `try_read_immediate`,
693         // but not factored as a separate function.
694         let mplace = match dest.place {
695             Place::Local { frame, local } => {
696                 match *self.stack[frame].locals[local].access_mut()? {
697                     Operand::Immediate(ref mut dest_val) => {
698                         // Yay, we can just change the local directly.
699                         *dest_val = src;
700                         return Ok(());
701                     },
702                     Operand::Indirect(mplace) => mplace, // already in memory
703                 }
704             },
705             Place::Ptr(mplace) => mplace, // already in memory
706         };
707         let dest = MPlaceTy { mplace, layout: dest.layout };
708
709         // This is already in memory, write there.
710         self.write_immediate_to_mplace_no_validate(src, dest)
711     }
712
713     /// Write an immediate to memory.
714     /// If you use this you are responsible for validating that things git copied at the
715     /// right type.
716     fn write_immediate_to_mplace_no_validate(
717         &mut self,
718         value: Immediate<M::PointerTag>,
719         dest: MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>,
720     ) -> EvalResult<'tcx> {
721         let (ptr, ptr_align) = dest.to_scalar_ptr_align();
722         // Note that it is really important that the type here is the right one, and matches the
723         // type things are read at. In case `src_val` is a `ScalarPair`, we don't do any magic here
724         // to handle padding properly, which is only correct if we never look at this data with the
725         // wrong type.
726
727         // Nothing to do for ZSTs, other than checking alignment
728         if dest.layout.is_zst() {
729             return self.memory.check_align(ptr, ptr_align);
730         }
731
732         // check for integer pointers before alignment to report better errors
733         let ptr = ptr.to_ptr()?;
734         self.memory.check_align(ptr.into(), ptr_align)?;
735         let tcx = &*self.tcx;
736         // FIXME: We should check that there are dest.layout.size many bytes available in
737         // memory.  The code below is not sufficient, with enough padding it might not
738         // cover all the bytes!
739         match value {
740             Immediate::Scalar(scalar) => {
741                 match dest.layout.abi {
742                     layout::Abi::Scalar(_) => {}, // fine
743                     _ => bug!("write_immediate_to_mplace: invalid Scalar layout: {:#?}",
744                             dest.layout)
745                 }
746                 self.memory.get_mut(ptr.alloc_id)?.write_scalar(
747                     tcx, ptr, scalar, dest.layout.size
748                 )
749             }
750             Immediate::ScalarPair(a_val, b_val) => {
751                 let (a, b) = match dest.layout.abi {
752                     layout::Abi::ScalarPair(ref a, ref b) => (&a.value, &b.value),
753                     _ => bug!("write_immediate_to_mplace: invalid ScalarPair layout: {:#?}",
754                               dest.layout)
755                 };
756                 let (a_size, b_size) = (a.size(self), b.size(self));
757                 let b_offset = a_size.align_to(b.align(self).abi);
758                 let b_align = ptr_align.restrict_for_offset(b_offset);
759                 let b_ptr = ptr.offset(b_offset, self)?;
760
761                 self.memory.check_align(b_ptr.into(), b_align)?;
762
763                 // It is tempting to verify `b_offset` against `layout.fields.offset(1)`,
764                 // but that does not work: We could be a newtype around a pair, then the
765                 // fields do not match the `ScalarPair` components.
766
767                 self.memory
768                     .get_mut(ptr.alloc_id)?
769                     .write_scalar(tcx, ptr, a_val, a_size)?;
770                 self.memory
771                     .get_mut(b_ptr.alloc_id)?
772                     .write_scalar(tcx, b_ptr, b_val, b_size)
773             }
774         }
775     }
776
777     /// Copy the data from an operand to a place.  This does not support transmuting!
778     /// Use `copy_op_transmute` if the layouts could disagree.
779     #[inline(always)]
780     pub fn copy_op(
781         &mut self,
782         src: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
783         dest: PlaceTy<'tcx, M::PointerTag>,
784     ) -> EvalResult<'tcx> {
785         self.copy_op_no_validate(src, dest)?;
786
787         if M::enforce_validity(self) {
788             // Data got changed, better make sure it matches the type!
789             self.validate_operand(self.place_to_op(dest)?, vec![], None, /*const_mode*/false)?;
790         }
791
792         Ok(())
793     }
794
795     /// Copy the data from an operand to a place.  This does not support transmuting!
796     /// Use `copy_op_transmute` if the layouts could disagree.
797     /// Also, if you use this you are responsible for validating that things git copied at the
798     /// right type.
799     fn copy_op_no_validate(
800         &mut self,
801         src: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
802         dest: PlaceTy<'tcx, M::PointerTag>,
803     ) -> EvalResult<'tcx> {
804         debug_assert!(!src.layout.is_unsized() && !dest.layout.is_unsized(),
805             "Cannot copy unsized data");
806         // We do NOT compare the types for equality, because well-typed code can
807         // actually "transmute" `&mut T` to `&T` in an assignment without a cast.
808         assert!(src.layout.details == dest.layout.details,
809             "Layout mismatch when copying!\nsrc: {:#?}\ndest: {:#?}", src, dest);
810
811         // Let us see if the layout is simple so we take a shortcut, avoid force_allocation.
812         let src = match self.try_read_immediate(src)? {
813             Ok(src_val) => {
814                 // Yay, we got a value that we can write directly.
815                 return self.write_immediate_no_validate(src_val, dest);
816             }
817             Err(mplace) => mplace,
818         };
819         // Slow path, this does not fit into an immediate. Just memcpy.
820         trace!("copy_op: {:?} <- {:?}: {}", *dest, src, dest.layout.ty);
821
822         let dest = self.force_allocation(dest)?;
823         let (src_ptr, src_align) = src.to_scalar_ptr_align();
824         let (dest_ptr, dest_align) = dest.to_scalar_ptr_align();
825         self.memory.copy(
826             src_ptr, src_align,
827             dest_ptr, dest_align,
828             dest.layout.size, false
829         )?;
830
831         Ok(())
832     }
833
834     /// Copy the data from an operand to a place.  The layouts may disagree, but they must
835     /// have the same size.
836     pub fn copy_op_transmute(
837         &mut self,
838         src: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
839         dest: PlaceTy<'tcx, M::PointerTag>,
840     ) -> EvalResult<'tcx> {
841         if src.layout.details == dest.layout.details {
842             // Fast path: Just use normal `copy_op`
843             return self.copy_op(src, dest);
844         }
845         // We still require the sizes to match
846         debug_assert!(!src.layout.is_unsized() && !dest.layout.is_unsized(),
847             "Cannot copy unsized data");
848         assert!(src.layout.size == dest.layout.size,
849             "Size mismatch when transmuting!\nsrc: {:#?}\ndest: {:#?}", src, dest);
850
851         // The hard case is `ScalarPair`.  `src` is already read from memory in this case,
852         // using `src.layout` to figure out which bytes to use for the 1st and 2nd field.
853         // We have to write them to `dest` at the offsets they were *read at*, which is
854         // not necessarily the same as the offsets in `dest.layout`!
855         // Hence we do the copy with the source layout on both sides.  We also make sure to write
856         // into memory, because if `dest` is a local we would not even have a way to write
857         // at the `src` offsets; the fact that we came from a different layout would
858         // just be lost.
859         let dest = self.force_allocation(dest)?;
860         self.copy_op_no_validate(
861             src,
862             PlaceTy::from(MPlaceTy { mplace: *dest, layout: src.layout }),
863         )?;
864
865         if M::enforce_validity(self) {
866             // Data got changed, better make sure it matches the type!
867             self.validate_operand(dest.into(), vec![], None, /*const_mode*/false)?;
868         }
869
870         Ok(())
871     }
872
873     /// Make sure that a place is in memory, and return where it is.
874     /// If the place currently refers to a local that doesn't yet have a matching allocation,
875     /// create such an allocation.
876     /// This is essentially `force_to_memplace`.
877     pub fn force_allocation(
878         &mut self,
879         place: PlaceTy<'tcx, M::PointerTag>,
880     ) -> EvalResult<'tcx, MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>> {
881         let mplace = match place.place {
882             Place::Local { frame, local } => {
883                 match *self.stack[frame].locals[local].access()? {
884                     Operand::Indirect(mplace) => mplace,
885                     Operand::Immediate(value) => {
886                         // We need to make an allocation.
887                         // FIXME: Consider not doing anything for a ZST, and just returning
888                         // a fake pointer?  Are we even called for ZST?
889
890                         // We need the layout of the local.  We can NOT use the layout we got,
891                         // that might e.g. be an inner field of a struct with `Scalar` layout,
892                         // that has different alignment than the outer field.
893                         let local_layout = self.layout_of_local(&self.stack[frame], local)?;
894                         let ptr = self.allocate(local_layout, MemoryKind::Stack)?;
895                         // We don't have to validate as we can assume the local
896                         // was already valid for its type.
897                         self.write_immediate_to_mplace_no_validate(value, ptr)?;
898                         let mplace = ptr.mplace;
899                         // Update the local
900                         *self.stack[frame].locals[local].access_mut()? =
901                             Operand::Indirect(mplace);
902                         mplace
903                     }
904                 }
905             }
906             Place::Ptr(mplace) => mplace
907         };
908         // Return with the original layout, so that the caller can go on
909         Ok(MPlaceTy { mplace, layout: place.layout })
910     }
911
912     pub fn allocate(
913         &mut self,
914         layout: TyLayout<'tcx>,
915         kind: MemoryKind<M::MemoryKinds>,
916     ) -> EvalResult<'tcx, MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>> {
917         if layout.is_unsized() {
918             assert!(self.tcx.features().unsized_locals, "cannot alloc memory for unsized type");
919             // FIXME: What should we do here? We should definitely also tag!
920             Ok(MPlaceTy::dangling(layout, self))
921         } else {
922             let ptr = self.memory.allocate(layout.size, layout.align.abi, kind)?;
923             let ptr = M::tag_new_allocation(self, ptr, kind)?;
924             Ok(MPlaceTy::from_aligned_ptr(ptr, layout))
925         }
926     }
927
928     pub fn write_discriminant_index(
929         &mut self,
930         variant_index: VariantIdx,
931         dest: PlaceTy<'tcx, M::PointerTag>,
932     ) -> EvalResult<'tcx> {
933         match dest.layout.variants {
934             layout::Variants::Single { index } => {
935                 assert_eq!(index, variant_index);
936             }
937             layout::Variants::Tagged { ref tag, .. } => {
938                 let adt_def = dest.layout.ty.ty_adt_def().unwrap();
939                 assert!(variant_index.as_usize() < adt_def.variants.len());
940                 let discr_val = adt_def
941                     .discriminant_for_variant(*self.tcx, variant_index)
942                     .val;
943
944                 // raw discriminants for enums are isize or bigger during
945                 // their computation, but the in-memory tag is the smallest possible
946                 // representation
947                 let size = tag.value.size(self);
948                 let shift = 128 - size.bits();
949                 let discr_val = (discr_val << shift) >> shift;
950
951                 let discr_dest = self.place_field(dest, 0)?;
952                 self.write_scalar(Scalar::from_uint(discr_val, size), discr_dest)?;
953             }
954             layout::Variants::NicheFilling {
955                 dataful_variant,
956                 ref niche_variants,
957                 niche_start,
958                 ..
959             } => {
960                 assert!(
961                     variant_index.as_usize() < dest.layout.ty.ty_adt_def().unwrap().variants.len(),
962                 );
963                 if variant_index != dataful_variant {
964                     let niche_dest =
965                         self.place_field(dest, 0)?;
966                     let niche_value = variant_index.as_u32() - niche_variants.start().as_u32();
967                     let niche_value = (niche_value as u128)
968                         .wrapping_add(niche_start);
969                     self.write_scalar(
970                         Scalar::from_uint(niche_value, niche_dest.layout.size),
971                         niche_dest
972                     )?;
973                 }
974             }
975         }
976
977         Ok(())
978     }
979
980     /// Every place can be read from, so we can turm them into an operand
981     #[inline(always)]
982     pub fn place_to_op(
983         &self,
984         place: PlaceTy<'tcx, M::PointerTag>
985     ) -> EvalResult<'tcx, OpTy<'tcx, M::PointerTag>> {
986         let op = match place.place {
987             Place::Ptr(mplace) => {
988                 Operand::Indirect(mplace)
989             }
990             Place::Local { frame, local } =>
991                 *self.stack[frame].locals[local].access()?
992         };
993         Ok(OpTy { op, layout: place.layout })
994     }
995
996     pub fn raw_const_to_mplace(
997         &self,
998         raw: RawConst<'tcx>,
999     ) -> EvalResult<'tcx, MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>> {
1000         // This must be an allocation in `tcx`
1001         assert!(self.tcx.alloc_map.lock().get(raw.alloc_id).is_some());
1002         let layout = self.layout_of(raw.ty)?;
1003         Ok(MPlaceTy::from_aligned_ptr(
1004             Pointer::new(raw.alloc_id, Size::ZERO).with_default_tag(),
1005             layout,
1006         ))
1007     }
1008
1009     /// Turn a place with a `dyn Trait` type into a place with the actual dynamic type.
1010     /// Also return some more information so drop doesn't have to run the same code twice.
1011     pub(super) fn unpack_dyn_trait(&self, mplace: MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>)
1012     -> EvalResult<'tcx, (ty::Instance<'tcx>, MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>)> {
1013         let vtable = mplace.vtable()?; // also sanity checks the type
1014         let (instance, ty) = self.read_drop_type_from_vtable(vtable)?;
1015         let layout = self.layout_of(ty)?;
1016
1017         // More sanity checks
1018         if cfg!(debug_assertions) {
1019             let (size, align) = self.read_size_and_align_from_vtable(vtable)?;
1020             assert_eq!(size, layout.size);
1021             // only ABI alignment is preserved
1022             assert_eq!(align, layout.align.abi);
1023         }
1024
1025         let mplace = MPlaceTy {
1026             mplace: MemPlace { meta: None, ..*mplace },
1027             layout
1028         };
1029         Ok((instance, mplace))
1030     }
1031 }