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