]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc_mir/monomorphize/collector.rs
Rollup merge of #48035 - technicalguy:Early-exit-empty-hashmap-38880, r=arthurprs
[rust.git] / src / librustc_mir / monomorphize / collector.rs
1 // Copyright 2014 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 //! Mono Item Collection
12 //! ===========================
13 //!
14 //! This module is responsible for discovering all items that will contribute to
15 //! to code generation of the crate. The important part here is that it not only
16 //! needs to find syntax-level items (functions, structs, etc) but also all
17 //! their monomorphized instantiations. Every non-generic, non-const function
18 //! maps to one LLVM artifact. Every generic function can produce
19 //! from zero to N artifacts, depending on the sets of type arguments it
20 //! is instantiated with.
21 //! This also applies to generic items from other crates: A generic definition
22 //! in crate X might produce monomorphizations that are compiled into crate Y.
23 //! We also have to collect these here.
24 //!
25 //! The following kinds of "mono items" are handled here:
26 //!
27 //! - Functions
28 //! - Methods
29 //! - Closures
30 //! - Statics
31 //! - Drop glue
32 //!
33 //! The following things also result in LLVM artifacts, but are not collected
34 //! here, since we instantiate them locally on demand when needed in a given
35 //! codegen unit:
36 //!
37 //! - Constants
38 //! - Vtables
39 //! - Object Shims
40 //!
41 //!
42 //! General Algorithm
43 //! -----------------
44 //! Let's define some terms first:
45 //!
46 //! - A "mono item" is something that results in a function or global in
47 //!   the LLVM IR of a codegen unit. Mono items do not stand on their
48 //!   own, they can reference other mono items. For example, if function
49 //!   `foo()` calls function `bar()` then the mono item for `foo()`
50 //!   references the mono item for function `bar()`. In general, the
51 //!   definition for mono item A referencing a mono item B is that
52 //!   the LLVM artifact produced for A references the LLVM artifact produced
53 //!   for B.
54 //!
55 //! - Mono items and the references between them form a directed graph,
56 //!   where the mono items are the nodes and references form the edges.
57 //!   Let's call this graph the "mono item graph".
58 //!
59 //! - The mono item graph for a program contains all mono items
60 //!   that are needed in order to produce the complete LLVM IR of the program.
61 //!
62 //! The purpose of the algorithm implemented in this module is to build the
63 //! mono item graph for the current crate. It runs in two phases:
64 //!
65 //! 1. Discover the roots of the graph by traversing the HIR of the crate.
66 //! 2. Starting from the roots, find neighboring nodes by inspecting the MIR
67 //!    representation of the item corresponding to a given node, until no more
68 //!    new nodes are found.
69 //!
70 //! ### Discovering roots
71 //!
72 //! The roots of the mono item graph correspond to the non-generic
73 //! syntactic items in the source code. We find them by walking the HIR of the
74 //! crate, and whenever we hit upon a function, method, or static item, we
75 //! create a mono item consisting of the items DefId and, since we only
76 //! consider non-generic items, an empty type-substitution set.
77 //!
78 //! ### Finding neighbor nodes
79 //! Given a mono item node, we can discover neighbors by inspecting its
80 //! MIR. We walk the MIR and any time we hit upon something that signifies a
81 //! reference to another mono item, we have found a neighbor. Since the
82 //! mono item we are currently at is always monomorphic, we also know the
83 //! concrete type arguments of its neighbors, and so all neighbors again will be
84 //! monomorphic. The specific forms a reference to a neighboring node can take
85 //! in MIR are quite diverse. Here is an overview:
86 //!
87 //! #### Calling Functions/Methods
88 //! The most obvious form of one mono item referencing another is a
89 //! function or method call (represented by a CALL terminator in MIR). But
90 //! calls are not the only thing that might introduce a reference between two
91 //! function mono items, and as we will see below, they are just a
92 //! specialized of the form described next, and consequently will don't get any
93 //! special treatment in the algorithm.
94 //!
95 //! #### Taking a reference to a function or method
96 //! A function does not need to actually be called in order to be a neighbor of
97 //! another function. It suffices to just take a reference in order to introduce
98 //! an edge. Consider the following example:
99 //!
100 //! ```rust
101 //! fn print_val<T: Display>(x: T) {
102 //!     println!("{}", x);
103 //! }
104 //!
105 //! fn call_fn(f: &Fn(i32), x: i32) {
106 //!     f(x);
107 //! }
108 //!
109 //! fn main() {
110 //!     let print_i32 = print_val::<i32>;
111 //!     call_fn(&print_i32, 0);
112 //! }
113 //! ```
114 //! The MIR of none of these functions will contain an explicit call to
115 //! `print_val::<i32>`. Nonetheless, in order to mono this program, we need
116 //! an instance of this function. Thus, whenever we encounter a function or
117 //! method in operand position, we treat it as a neighbor of the current
118 //! mono item. Calls are just a special case of that.
119 //!
120 //! #### Closures
121 //! In a way, closures are a simple case. Since every closure object needs to be
122 //! constructed somewhere, we can reliably discover them by observing
123 //! `RValue::Aggregate` expressions with `AggregateKind::Closure`. This is also
124 //! true for closures inlined from other crates.
125 //!
126 //! #### Drop glue
127 //! Drop glue mono items are introduced by MIR drop-statements. The
128 //! generated mono item will again have drop-glue item neighbors if the
129 //! type to be dropped contains nested values that also need to be dropped. It
130 //! might also have a function item neighbor for the explicit `Drop::drop`
131 //! implementation of its type.
132 //!
133 //! #### Unsizing Casts
134 //! A subtle way of introducing neighbor edges is by casting to a trait object.
135 //! Since the resulting fat-pointer contains a reference to a vtable, we need to
136 //! instantiate all object-save methods of the trait, as we need to store
137 //! pointers to these functions even if they never get called anywhere. This can
138 //! be seen as a special case of taking a function reference.
139 //!
140 //! #### Boxes
141 //! Since `Box` expression have special compiler support, no explicit calls to
142 //! `exchange_malloc()` and `exchange_free()` may show up in MIR, even if the
143 //! compiler will generate them. We have to observe `Rvalue::Box` expressions
144 //! and Box-typed drop-statements for that purpose.
145 //!
146 //!
147 //! Interaction with Cross-Crate Inlining
148 //! -------------------------------------
149 //! The binary of a crate will not only contain machine code for the items
150 //! defined in the source code of that crate. It will also contain monomorphic
151 //! instantiations of any extern generic functions and of functions marked with
152 //! `#[inline]`.
153 //! The collection algorithm handles this more or less mono. If it is
154 //! about to create a mono item for something with an external `DefId`,
155 //! it will take a look if the MIR for that item is available, and if so just
156 //! proceed normally. If the MIR is not available, it assumes that the item is
157 //! just linked to and no node is created; which is exactly what we want, since
158 //! no machine code should be generated in the current crate for such an item.
159 //!
160 //! Eager and Lazy Collection Mode
161 //! ------------------------------
162 //! Mono item collection can be performed in one of two modes:
163 //!
164 //! - Lazy mode means that items will only be instantiated when actually
165 //!   referenced. The goal is to produce the least amount of machine code
166 //!   possible.
167 //!
168 //! - Eager mode is meant to be used in conjunction with incremental compilation
169 //!   where a stable set of mono items is more important than a minimal
170 //!   one. Thus, eager mode will instantiate drop-glue for every drop-able type
171 //!   in the crate, even of no drop call for that type exists (yet). It will
172 //!   also instantiate default implementations of trait methods, something that
173 //!   otherwise is only done on demand.
174 //!
175 //!
176 //! Open Issues
177 //! -----------
178 //! Some things are not yet fully implemented in the current version of this
179 //! module.
180 //!
181 //! ### Initializers of Constants and Statics
182 //! Since no MIR is constructed yet for initializer expressions of constants and
183 //! statics we cannot inspect these properly.
184 //!
185 //! ### Const Fns
186 //! Ideally, no mono item should be generated for const fns unless there
187 //! is a call to them that cannot be evaluated at compile time. At the moment
188 //! this is not implemented however: a mono item will be produced
189 //! regardless of whether it is actually needed or not.
190
191 use rustc::hir;
192 use rustc::hir::itemlikevisit::ItemLikeVisitor;
193
194 use rustc::hir::map as hir_map;
195 use rustc::hir::def_id::DefId;
196 use rustc::middle::const_val::ConstVal;
197 use rustc::middle::lang_items::{ExchangeMallocFnLangItem, StartFnLangItem};
198 use rustc::traits;
199 use rustc::ty::subst::{Substs, Kind};
200 use rustc::ty::{self, TypeFoldable, Ty, TyCtxt};
201 use rustc::ty::adjustment::CustomCoerceUnsized;
202 use rustc::session::config;
203 use rustc::mir::{self, Location};
204 use rustc::mir::visit::Visitor as MirVisitor;
205 use rustc::mir::mono::MonoItem;
206
207 use monomorphize::{self, Instance};
208 use rustc::util::nodemap::{FxHashSet, FxHashMap, DefIdMap};
209
210 use monomorphize::item::{MonoItemExt, DefPathBasedNames, InstantiationMode};
211
212 use rustc_data_structures::bitvec::BitVector;
213
214 use syntax::attr;
215
216 use std::iter;
217
218 #[derive(PartialEq, Eq, Hash, Clone, Copy, Debug)]
219 pub enum MonoItemCollectionMode {
220     Eager,
221     Lazy
222 }
223
224 /// Maps every mono item to all mono items it references in its
225 /// body.
226 pub struct InliningMap<'tcx> {
227     // Maps a source mono item to the range of mono items
228     // accessed by it.
229     // The two numbers in the tuple are the start (inclusive) and
230     // end index (exclusive) within the `targets` vecs.
231     index: FxHashMap<MonoItem<'tcx>, (usize, usize)>,
232     targets: Vec<MonoItem<'tcx>>,
233
234     // Contains one bit per mono item in the `targets` field. That bit
235     // is true if that mono item needs to be inlined into every CGU.
236     inlines: BitVector,
237 }
238
239 impl<'tcx> InliningMap<'tcx> {
240
241     fn new() -> InliningMap<'tcx> {
242         InliningMap {
243             index: FxHashMap(),
244             targets: Vec::new(),
245             inlines: BitVector::new(1024),
246         }
247     }
248
249     fn record_accesses<I>(&mut self,
250                           source: MonoItem<'tcx>,
251                           new_targets: I)
252         where I: Iterator<Item=(MonoItem<'tcx>, bool)> + ExactSizeIterator
253     {
254         assert!(!self.index.contains_key(&source));
255
256         let start_index = self.targets.len();
257         let new_items_count = new_targets.len();
258         let new_items_count_total = new_items_count + self.targets.len();
259
260         self.targets.reserve(new_items_count);
261         self.inlines.grow(new_items_count_total);
262
263         for (i, (target, inline)) in new_targets.enumerate() {
264             self.targets.push(target);
265             if inline {
266                 self.inlines.insert(i + start_index);
267             }
268         }
269
270         let end_index = self.targets.len();
271         self.index.insert(source, (start_index, end_index));
272     }
273
274     // Internally iterate over all items referenced by `source` which will be
275     // made available for inlining.
276     pub fn with_inlining_candidates<F>(&self, source: MonoItem<'tcx>, mut f: F)
277         where F: FnMut(MonoItem<'tcx>)
278     {
279         if let Some(&(start_index, end_index)) = self.index.get(&source) {
280             for (i, candidate) in self.targets[start_index .. end_index]
281                                       .iter()
282                                       .enumerate() {
283                 if self.inlines.contains(start_index + i) {
284                     f(*candidate);
285                 }
286             }
287         }
288     }
289
290     // Internally iterate over all items and the things each accesses.
291     pub fn iter_accesses<F>(&self, mut f: F)
292         where F: FnMut(MonoItem<'tcx>, &[MonoItem<'tcx>])
293     {
294         for (&accessor, &(start_index, end_index)) in &self.index {
295             f(accessor, &self.targets[start_index .. end_index])
296         }
297     }
298 }
299
300 pub fn collect_crate_mono_items<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
301                                           mode: MonoItemCollectionMode)
302                                           -> (FxHashSet<MonoItem<'tcx>>,
303                                                      InliningMap<'tcx>) {
304     let roots = collect_roots(tcx, mode);
305
306     debug!("Building mono item graph, beginning at roots");
307     let mut visited = FxHashSet();
308     let mut recursion_depths = DefIdMap();
309     let mut inlining_map = InliningMap::new();
310
311     for root in roots {
312         collect_items_rec(tcx,
313                           root,
314                           &mut visited,
315                           &mut recursion_depths,
316                           &mut inlining_map);
317     }
318
319     (visited, inlining_map)
320 }
321
322 // Find all non-generic items by walking the HIR. These items serve as roots to
323 // start monomorphizing from.
324 fn collect_roots<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
325                            mode: MonoItemCollectionMode)
326                            -> Vec<MonoItem<'tcx>> {
327     debug!("Collecting roots");
328     let mut roots = Vec::new();
329
330     {
331         let entry_fn = tcx.sess.entry_fn.borrow().map(|(node_id, _)| {
332             tcx.hir.local_def_id(node_id)
333         });
334
335         debug!("collect_roots: entry_fn = {:?}", entry_fn);
336
337         let mut visitor = RootCollector {
338             tcx,
339             mode,
340             entry_fn,
341             output: &mut roots,
342         };
343
344         tcx.hir.krate().visit_all_item_likes(&mut visitor);
345     }
346
347     // We can only translate items that are instantiable - items all of
348     // whose predicates hold. Luckily, items that aren't instantiable
349     // can't actually be used, so we can just skip translating them.
350     roots.retain(|root| root.is_instantiable(tcx));
351
352     roots
353 }
354
355 // Collect all monomorphized items reachable from `starting_point`
356 fn collect_items_rec<'a, 'tcx: 'a>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
357                                    starting_point: MonoItem<'tcx>,
358                                    visited: &mut FxHashSet<MonoItem<'tcx>>,
359                                    recursion_depths: &mut DefIdMap<usize>,
360                                    inlining_map: &mut InliningMap<'tcx>) {
361     if !visited.insert(starting_point.clone()) {
362         // We've been here already, no need to search again.
363         return;
364     }
365     debug!("BEGIN collect_items_rec({})", starting_point.to_string(tcx));
366
367     let mut neighbors = Vec::new();
368     let recursion_depth_reset;
369
370     match starting_point {
371         MonoItem::Static(node_id) => {
372             let def_id = tcx.hir.local_def_id(node_id);
373             let instance = Instance::mono(tcx, def_id);
374
375             // Sanity check whether this ended up being collected accidentally
376             debug_assert!(should_monomorphize_locally(tcx, &instance));
377
378             let ty = instance.ty(tcx);
379             visit_drop_use(tcx, ty, true, &mut neighbors);
380
381             recursion_depth_reset = None;
382
383             collect_neighbours(tcx, instance, true, &mut neighbors);
384         }
385         MonoItem::Fn(instance) => {
386             // Sanity check whether this ended up being collected accidentally
387             debug_assert!(should_monomorphize_locally(tcx, &instance));
388
389             // Keep track of the monomorphization recursion depth
390             recursion_depth_reset = Some(check_recursion_limit(tcx,
391                                                                instance,
392                                                                recursion_depths));
393             check_type_length_limit(tcx, instance);
394
395             collect_neighbours(tcx, instance, false, &mut neighbors);
396         }
397         MonoItem::GlobalAsm(..) => {
398             recursion_depth_reset = None;
399         }
400     }
401
402     record_accesses(tcx, starting_point, &neighbors[..], inlining_map);
403
404     for neighbour in neighbors {
405         collect_items_rec(tcx, neighbour, visited, recursion_depths, inlining_map);
406     }
407
408     if let Some((def_id, depth)) = recursion_depth_reset {
409         recursion_depths.insert(def_id, depth);
410     }
411
412     debug!("END collect_items_rec({})", starting_point.to_string(tcx));
413 }
414
415 fn record_accesses<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
416                              caller: MonoItem<'tcx>,
417                              callees: &[MonoItem<'tcx>],
418                              inlining_map: &mut InliningMap<'tcx>) {
419     let is_inlining_candidate = |mono_item: &MonoItem<'tcx>| {
420         mono_item.instantiation_mode(tcx) == InstantiationMode::LocalCopy
421     };
422
423     let accesses = callees.into_iter()
424                           .map(|mono_item| {
425                              (*mono_item, is_inlining_candidate(mono_item))
426                           });
427
428     inlining_map.record_accesses(caller, accesses);
429 }
430
431 fn check_recursion_limit<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
432                                    instance: Instance<'tcx>,
433                                    recursion_depths: &mut DefIdMap<usize>)
434                                    -> (DefId, usize) {
435     let def_id = instance.def_id();
436     let recursion_depth = recursion_depths.get(&def_id).cloned().unwrap_or(0);
437     debug!(" => recursion depth={}", recursion_depth);
438
439     let recursion_depth = if Some(def_id) == tcx.lang_items().drop_in_place_fn() {
440         // HACK: drop_in_place creates tight monomorphization loops. Give
441         // it more margin.
442         recursion_depth / 4
443     } else {
444         recursion_depth
445     };
446
447     // Code that needs to instantiate the same function recursively
448     // more than the recursion limit is assumed to be causing an
449     // infinite expansion.
450     if recursion_depth > tcx.sess.recursion_limit.get() {
451         let error = format!("reached the recursion limit while instantiating `{}`",
452                             instance);
453         if let Some(node_id) = tcx.hir.as_local_node_id(def_id) {
454             tcx.sess.span_fatal(tcx.hir.span(node_id), &error);
455         } else {
456             tcx.sess.fatal(&error);
457         }
458     }
459
460     recursion_depths.insert(def_id, recursion_depth + 1);
461
462     (def_id, recursion_depth)
463 }
464
465 fn check_type_length_limit<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
466                                      instance: Instance<'tcx>)
467 {
468     let type_length = instance.substs.types().flat_map(|ty| ty.walk()).count();
469     debug!(" => type length={}", type_length);
470
471     // Rust code can easily create exponentially-long types using only a
472     // polynomial recursion depth. Even with the default recursion
473     // depth, you can easily get cases that take >2^60 steps to run,
474     // which means that rustc basically hangs.
475     //
476     // Bail out in these cases to avoid that bad user experience.
477     let type_length_limit = tcx.sess.type_length_limit.get();
478     if type_length > type_length_limit {
479         // The instance name is already known to be too long for rustc. Use
480         // `{:.64}` to avoid blasting the user's terminal with thousands of
481         // lines of type-name.
482         let instance_name = instance.to_string();
483         let msg = format!("reached the type-length limit while instantiating `{:.64}...`",
484                           instance_name);
485         let mut diag = if let Some(node_id) = tcx.hir.as_local_node_id(instance.def_id()) {
486             tcx.sess.struct_span_fatal(tcx.hir.span(node_id), &msg)
487         } else {
488             tcx.sess.struct_fatal(&msg)
489         };
490
491         diag.note(&format!(
492             "consider adding a `#![type_length_limit=\"{}\"]` attribute to your crate",
493             type_length_limit*2));
494         diag.emit();
495         tcx.sess.abort_if_errors();
496     }
497 }
498
499 struct MirNeighborCollector<'a, 'tcx: 'a> {
500     tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
501     mir: &'a mir::Mir<'tcx>,
502     output: &'a mut Vec<MonoItem<'tcx>>,
503     param_substs: &'tcx Substs<'tcx>,
504     const_context: bool,
505 }
506
507 impl<'a, 'tcx> MirVisitor<'tcx> for MirNeighborCollector<'a, 'tcx> {
508
509     fn visit_rvalue(&mut self, rvalue: &mir::Rvalue<'tcx>, location: Location) {
510         debug!("visiting rvalue {:?}", *rvalue);
511
512         match *rvalue {
513             // When doing an cast from a regular pointer to a fat pointer, we
514             // have to instantiate all methods of the trait being cast to, so we
515             // can build the appropriate vtable.
516             mir::Rvalue::Cast(mir::CastKind::Unsize, ref operand, target_ty) => {
517                 let target_ty = self.tcx.trans_apply_param_substs(self.param_substs,
518                                                                   &target_ty);
519                 let source_ty = operand.ty(self.mir, self.tcx);
520                 let source_ty = self.tcx.trans_apply_param_substs(self.param_substs,
521                                                                   &source_ty);
522                 let (source_ty, target_ty) = find_vtable_types_for_unsizing(self.tcx,
523                                                                             source_ty,
524                                                                             target_ty);
525                 // This could also be a different Unsize instruction, like
526                 // from a fixed sized array to a slice. But we are only
527                 // interested in things that produce a vtable.
528                 if target_ty.is_trait() && !source_ty.is_trait() {
529                     create_mono_items_for_vtable_methods(self.tcx,
530                                                          target_ty,
531                                                          source_ty,
532                                                          self.output);
533                 }
534             }
535             mir::Rvalue::Cast(mir::CastKind::ReifyFnPointer, ref operand, _) => {
536                 let fn_ty = operand.ty(self.mir, self.tcx);
537                 let fn_ty = self.tcx.trans_apply_param_substs(self.param_substs,
538                                                               &fn_ty);
539                 visit_fn_use(self.tcx, fn_ty, false, &mut self.output);
540             }
541             mir::Rvalue::Cast(mir::CastKind::ClosureFnPointer, ref operand, _) => {
542                 let source_ty = operand.ty(self.mir, self.tcx);
543                 let source_ty = self.tcx.trans_apply_param_substs(self.param_substs,
544                                                                   &source_ty);
545                 match source_ty.sty {
546                     ty::TyClosure(def_id, substs) => {
547                         let instance = monomorphize::resolve_closure(
548                             self.tcx, def_id, substs, ty::ClosureKind::FnOnce);
549                         self.output.push(create_fn_mono_item(instance));
550                     }
551                     _ => bug!(),
552                 }
553             }
554             mir::Rvalue::NullaryOp(mir::NullOp::Box, _) => {
555                 let tcx = self.tcx;
556                 let exchange_malloc_fn_def_id = tcx
557                     .lang_items()
558                     .require(ExchangeMallocFnLangItem)
559                     .unwrap_or_else(|e| tcx.sess.fatal(&e));
560                 let instance = Instance::mono(tcx, exchange_malloc_fn_def_id);
561                 if should_monomorphize_locally(tcx, &instance) {
562                     self.output.push(create_fn_mono_item(instance));
563                 }
564             }
565             _ => { /* not interesting */ }
566         }
567
568         self.super_rvalue(rvalue, location);
569     }
570
571     fn visit_const(&mut self, constant: &&'tcx ty::Const<'tcx>, location: Location) {
572         debug!("visiting const {:?} @ {:?}", *constant, location);
573
574         if let ConstVal::Unevaluated(def_id, substs) = constant.val {
575             let substs = self.tcx.trans_apply_param_substs(self.param_substs,
576                                                            &substs);
577             let instance = ty::Instance::resolve(self.tcx,
578                                                  ty::ParamEnv::empty(traits::Reveal::All),
579                                                  def_id,
580                                                  substs).unwrap();
581             collect_neighbours(self.tcx, instance, true, self.output);
582         }
583
584         self.super_const(constant);
585     }
586
587     fn visit_terminator_kind(&mut self,
588                              block: mir::BasicBlock,
589                              kind: &mir::TerminatorKind<'tcx>,
590                              location: Location) {
591         debug!("visiting terminator {:?} @ {:?}", kind, location);
592
593         let tcx = self.tcx;
594         match *kind {
595             mir::TerminatorKind::Call { ref func, .. } => {
596                 let callee_ty = func.ty(self.mir, tcx);
597                 let callee_ty = tcx.trans_apply_param_substs(self.param_substs, &callee_ty);
598
599                 let constness = match (self.const_context, &callee_ty.sty) {
600                     (true, &ty::TyFnDef(def_id, substs)) if self.tcx.is_const_fn(def_id) => {
601                         let instance =
602                             ty::Instance::resolve(self.tcx,
603                                                   ty::ParamEnv::empty(traits::Reveal::All),
604                                                   def_id,
605                                                   substs).unwrap();
606                         Some(instance)
607                     }
608                     _ => None
609                 };
610
611                 if let Some(const_fn_instance) = constness {
612                     // If this is a const fn, called from a const context, we
613                     // have to visit its body in order to find any fn reifications
614                     // it might contain.
615                     collect_neighbours(self.tcx,
616                                        const_fn_instance,
617                                        true,
618                                        self.output);
619                 } else {
620                     visit_fn_use(self.tcx, callee_ty, true, &mut self.output);
621                 }
622             }
623             mir::TerminatorKind::Drop { ref location, .. } |
624             mir::TerminatorKind::DropAndReplace { ref location, .. } => {
625                 let ty = location.ty(self.mir, self.tcx)
626                     .to_ty(self.tcx);
627                 let ty = tcx.trans_apply_param_substs(self.param_substs, &ty);
628                 visit_drop_use(self.tcx, ty, true, self.output);
629             }
630             mir::TerminatorKind::Goto { .. } |
631             mir::TerminatorKind::SwitchInt { .. } |
632             mir::TerminatorKind::Resume |
633             mir::TerminatorKind::Abort |
634             mir::TerminatorKind::Return |
635             mir::TerminatorKind::Unreachable |
636             mir::TerminatorKind::Assert { .. } => {}
637             mir::TerminatorKind::GeneratorDrop |
638             mir::TerminatorKind::Yield { .. } |
639             mir::TerminatorKind::FalseEdges { .. } |
640             mir::TerminatorKind::FalseUnwind { .. } => bug!(),
641         }
642
643         self.super_terminator_kind(block, kind, location);
644     }
645
646     fn visit_static(&mut self,
647                     static_: &mir::Static<'tcx>,
648                     context: mir::visit::PlaceContext<'tcx>,
649                     location: Location) {
650         debug!("visiting static {:?} @ {:?}", static_.def_id, location);
651
652         let tcx = self.tcx;
653         let instance = Instance::mono(tcx, static_.def_id);
654         if should_monomorphize_locally(tcx, &instance) {
655             let node_id = tcx.hir.as_local_node_id(static_.def_id).unwrap();
656             self.output.push(MonoItem::Static(node_id));
657         }
658
659         self.super_static(static_, context, location);
660     }
661 }
662
663 fn visit_drop_use<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
664                             ty: Ty<'tcx>,
665                             is_direct_call: bool,
666                             output: &mut Vec<MonoItem<'tcx>>)
667 {
668     let instance = monomorphize::resolve_drop_in_place(tcx, ty);
669     visit_instance_use(tcx, instance, is_direct_call, output);
670 }
671
672 fn visit_fn_use<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
673                           ty: Ty<'tcx>,
674                           is_direct_call: bool,
675                           output: &mut Vec<MonoItem<'tcx>>)
676 {
677     if let ty::TyFnDef(def_id, substs) = ty.sty {
678         let instance = ty::Instance::resolve(tcx,
679                                              ty::ParamEnv::empty(traits::Reveal::All),
680                                              def_id,
681                                              substs).unwrap();
682         visit_instance_use(tcx, instance, is_direct_call, output);
683     }
684 }
685
686 fn visit_instance_use<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
687                                 instance: ty::Instance<'tcx>,
688                                 is_direct_call: bool,
689                                 output: &mut Vec<MonoItem<'tcx>>)
690 {
691     debug!("visit_item_use({:?}, is_direct_call={:?})", instance, is_direct_call);
692     if !should_monomorphize_locally(tcx, &instance) {
693         return
694     }
695
696     match instance.def {
697         ty::InstanceDef::Intrinsic(def_id) => {
698             if !is_direct_call {
699                 bug!("intrinsic {:?} being reified", def_id);
700             }
701         }
702         ty::InstanceDef::Virtual(..) |
703         ty::InstanceDef::DropGlue(_, None) => {
704             // don't need to emit shim if we are calling directly.
705             if !is_direct_call {
706                 output.push(create_fn_mono_item(instance));
707             }
708         }
709         ty::InstanceDef::DropGlue(_, Some(_)) => {
710             output.push(create_fn_mono_item(instance));
711         }
712         ty::InstanceDef::ClosureOnceShim { .. } |
713         ty::InstanceDef::Item(..) |
714         ty::InstanceDef::FnPtrShim(..) |
715         ty::InstanceDef::CloneShim(..) => {
716             output.push(create_fn_mono_item(instance));
717         }
718     }
719 }
720
721 // Returns true if we should translate an instance in the local crate.
722 // Returns false if we can just link to the upstream crate and therefore don't
723 // need a mono item.
724 fn should_monomorphize_locally<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>, instance: &Instance<'tcx>)
725                                          -> bool {
726     let def_id = match instance.def {
727         ty::InstanceDef::Item(def_id) => def_id,
728         ty::InstanceDef::ClosureOnceShim { .. } |
729         ty::InstanceDef::Virtual(..) |
730         ty::InstanceDef::FnPtrShim(..) |
731         ty::InstanceDef::DropGlue(..) |
732         ty::InstanceDef::Intrinsic(_) |
733         ty::InstanceDef::CloneShim(..) => return true
734     };
735     match tcx.hir.get_if_local(def_id) {
736         Some(hir_map::NodeForeignItem(..)) => {
737             false // foreign items are linked against, not translated.
738         }
739         Some(_) => true,
740         None => {
741             if tcx.is_exported_symbol(def_id) ||
742                 tcx.is_foreign_item(def_id)
743             {
744                 // We can link to the item in question, no instance needed
745                 // in this crate
746                 false
747             } else {
748                 if !tcx.is_mir_available(def_id) {
749                     bug!("Cannot create local mono-item for {:?}", def_id)
750                 }
751                 true
752             }
753         }
754     }
755 }
756
757 /// For given pair of source and target type that occur in an unsizing coercion,
758 /// this function finds the pair of types that determines the vtable linking
759 /// them.
760 ///
761 /// For example, the source type might be `&SomeStruct` and the target type\
762 /// might be `&SomeTrait` in a cast like:
763 ///
764 /// let src: &SomeStruct = ...;
765 /// let target = src as &SomeTrait;
766 ///
767 /// Then the output of this function would be (SomeStruct, SomeTrait) since for
768 /// constructing the `target` fat-pointer we need the vtable for that pair.
769 ///
770 /// Things can get more complicated though because there's also the case where
771 /// the unsized type occurs as a field:
772 ///
773 /// ```rust
774 /// struct ComplexStruct<T: ?Sized> {
775 ///    a: u32,
776 ///    b: f64,
777 ///    c: T
778 /// }
779 /// ```
780 ///
781 /// In this case, if `T` is sized, `&ComplexStruct<T>` is a thin pointer. If `T`
782 /// is unsized, `&SomeStruct` is a fat pointer, and the vtable it points to is
783 /// for the pair of `T` (which is a trait) and the concrete type that `T` was
784 /// originally coerced from:
785 ///
786 /// let src: &ComplexStruct<SomeStruct> = ...;
787 /// let target = src as &ComplexStruct<SomeTrait>;
788 ///
789 /// Again, we want this `find_vtable_types_for_unsizing()` to provide the pair
790 /// `(SomeStruct, SomeTrait)`.
791 ///
792 /// Finally, there is also the case of custom unsizing coercions, e.g. for
793 /// smart pointers such as `Rc` and `Arc`.
794 fn find_vtable_types_for_unsizing<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
795                                             source_ty: Ty<'tcx>,
796                                             target_ty: Ty<'tcx>)
797                                             -> (Ty<'tcx>, Ty<'tcx>) {
798     let ptr_vtable = |inner_source: Ty<'tcx>, inner_target: Ty<'tcx>| {
799         let type_has_metadata = |ty: Ty<'tcx>| -> bool {
800             use syntax_pos::DUMMY_SP;
801             if ty.is_sized(tcx, ty::ParamEnv::empty(traits::Reveal::All), DUMMY_SP) {
802                 return false;
803             }
804             let tail = tcx.struct_tail(ty);
805             match tail.sty {
806                 ty::TyForeign(..) => false,
807                 ty::TyStr | ty::TySlice(..) | ty::TyDynamic(..) => true,
808                 _ => bug!("unexpected unsized tail: {:?}", tail.sty),
809             }
810         };
811         if type_has_metadata(inner_source) {
812             (inner_source, inner_target)
813         } else {
814             tcx.struct_lockstep_tails(inner_source, inner_target)
815         }
816     };
817
818     match (&source_ty.sty, &target_ty.sty) {
819         (&ty::TyRef(_, ty::TypeAndMut { ty: a, .. }),
820          &ty::TyRef(_, ty::TypeAndMut { ty: b, .. })) |
821         (&ty::TyRef(_, ty::TypeAndMut { ty: a, .. }),
822          &ty::TyRawPtr(ty::TypeAndMut { ty: b, .. })) |
823         (&ty::TyRawPtr(ty::TypeAndMut { ty: a, .. }),
824          &ty::TyRawPtr(ty::TypeAndMut { ty: b, .. })) => {
825             ptr_vtable(a, b)
826         }
827         (&ty::TyAdt(def_a, _), &ty::TyAdt(def_b, _)) if def_a.is_box() && def_b.is_box() => {
828             ptr_vtable(source_ty.boxed_ty(), target_ty.boxed_ty())
829         }
830
831         (&ty::TyAdt(source_adt_def, source_substs),
832          &ty::TyAdt(target_adt_def, target_substs)) => {
833             assert_eq!(source_adt_def, target_adt_def);
834
835             let kind =
836                 monomorphize::custom_coerce_unsize_info(tcx, source_ty, target_ty);
837
838             let coerce_index = match kind {
839                 CustomCoerceUnsized::Struct(i) => i
840             };
841
842             let source_fields = &source_adt_def.non_enum_variant().fields;
843             let target_fields = &target_adt_def.non_enum_variant().fields;
844
845             assert!(coerce_index < source_fields.len() &&
846                     source_fields.len() == target_fields.len());
847
848             find_vtable_types_for_unsizing(tcx,
849                                            source_fields[coerce_index].ty(tcx,
850                                                                           source_substs),
851                                            target_fields[coerce_index].ty(tcx,
852                                                                           target_substs))
853         }
854         _ => bug!("find_vtable_types_for_unsizing: invalid coercion {:?} -> {:?}",
855                   source_ty,
856                   target_ty)
857     }
858 }
859
860 fn create_fn_mono_item<'a, 'tcx>(instance: Instance<'tcx>) -> MonoItem<'tcx> {
861     debug!("create_fn_mono_item(instance={})", instance);
862     MonoItem::Fn(instance)
863 }
864
865 /// Creates a `MonoItem` for each method that is referenced by the vtable for
866 /// the given trait/impl pair.
867 fn create_mono_items_for_vtable_methods<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
868                                                   trait_ty: Ty<'tcx>,
869                                                   impl_ty: Ty<'tcx>,
870                                                   output: &mut Vec<MonoItem<'tcx>>) {
871     assert!(!trait_ty.needs_subst() && !trait_ty.has_escaping_regions() &&
872             !impl_ty.needs_subst() && !impl_ty.has_escaping_regions());
873
874     if let ty::TyDynamic(ref trait_ty, ..) = trait_ty.sty {
875         if let Some(principal) = trait_ty.principal() {
876             let poly_trait_ref = principal.with_self_ty(tcx, impl_ty);
877             assert!(!poly_trait_ref.has_escaping_regions());
878
879             // Walk all methods of the trait, including those of its supertraits
880             let methods = tcx.vtable_methods(poly_trait_ref);
881             let methods = methods.iter().cloned().filter_map(|method| method)
882                 .map(|(def_id, substs)| ty::Instance::resolve(
883                         tcx,
884                         ty::ParamEnv::empty(traits::Reveal::All),
885                         def_id,
886                         substs).unwrap())
887                 .filter(|&instance| should_monomorphize_locally(tcx, &instance))
888                 .map(|instance| create_fn_mono_item(instance));
889             output.extend(methods);
890         }
891         // Also add the destructor
892         visit_drop_use(tcx, impl_ty, false, output);
893     }
894 }
895
896 //=-----------------------------------------------------------------------------
897 // Root Collection
898 //=-----------------------------------------------------------------------------
899
900 struct RootCollector<'b, 'a: 'b, 'tcx: 'a + 'b> {
901     tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
902     mode: MonoItemCollectionMode,
903     output: &'b mut Vec<MonoItem<'tcx>>,
904     entry_fn: Option<DefId>,
905 }
906
907 impl<'b, 'a, 'v> ItemLikeVisitor<'v> for RootCollector<'b, 'a, 'v> {
908     fn visit_item(&mut self, item: &'v hir::Item) {
909         match item.node {
910             hir::ItemExternCrate(..) |
911             hir::ItemUse(..)         |
912             hir::ItemForeignMod(..)  |
913             hir::ItemTy(..)          |
914             hir::ItemTrait(..)       |
915             hir::ItemTraitAlias(..)  |
916             hir::ItemMod(..)         => {
917                 // Nothing to do, just keep recursing...
918             }
919
920             hir::ItemImpl(..) => {
921                 if self.mode == MonoItemCollectionMode::Eager {
922                     create_mono_items_for_default_impls(self.tcx,
923                                                         item,
924                                                         self.output);
925                 }
926             }
927
928             hir::ItemEnum(_, ref generics) |
929             hir::ItemStruct(_, ref generics) |
930             hir::ItemUnion(_, ref generics) => {
931                 if generics.params.is_empty() {
932                     if self.mode == MonoItemCollectionMode::Eager {
933                         let def_id = self.tcx.hir.local_def_id(item.id);
934                         debug!("RootCollector: ADT drop-glue for {}",
935                                def_id_to_string(self.tcx, def_id));
936
937                         let ty = Instance::new(def_id, Substs::empty()).ty(self.tcx);
938                         visit_drop_use(self.tcx, ty, true, self.output);
939                     }
940                 }
941             }
942             hir::ItemGlobalAsm(..) => {
943                 debug!("RootCollector: ItemGlobalAsm({})",
944                        def_id_to_string(self.tcx,
945                                         self.tcx.hir.local_def_id(item.id)));
946                 self.output.push(MonoItem::GlobalAsm(item.id));
947             }
948             hir::ItemStatic(..) => {
949                 debug!("RootCollector: ItemStatic({})",
950                        def_id_to_string(self.tcx,
951                                         self.tcx.hir.local_def_id(item.id)));
952                 self.output.push(MonoItem::Static(item.id));
953             }
954             hir::ItemConst(..) => {
955                 // const items only generate mono items if they are
956                 // actually used somewhere. Just declaring them is insufficient.
957             }
958             hir::ItemFn(..) => {
959                 let def_id = self.tcx.hir.local_def_id(item.id);
960                 self.push_if_root(def_id);
961             }
962         }
963     }
964
965     fn visit_trait_item(&mut self, _: &'v hir::TraitItem) {
966         // Even if there's a default body with no explicit generics,
967         // it's still generic over some `Self: Trait`, so not a root.
968     }
969
970     fn visit_impl_item(&mut self, ii: &'v hir::ImplItem) {
971         match ii.node {
972             hir::ImplItemKind::Method(hir::MethodSig { .. }, _) => {
973                 let def_id = self.tcx.hir.local_def_id(ii.id);
974                 self.push_if_root(def_id);
975             }
976             _ => { /* Nothing to do here */ }
977         }
978     }
979 }
980
981 impl<'b, 'a, 'v> RootCollector<'b, 'a, 'v> {
982     fn is_root(&self, def_id: DefId) -> bool {
983         !item_has_type_parameters(self.tcx, def_id) && match self.mode {
984             MonoItemCollectionMode::Eager => {
985                 true
986             }
987             MonoItemCollectionMode::Lazy => {
988                 self.entry_fn == Some(def_id) ||
989                 self.tcx.is_exported_symbol(def_id) ||
990                 attr::contains_name(&self.tcx.get_attrs(def_id),
991                                     "rustc_std_internal_symbol")
992             }
993         }
994     }
995
996     /// If `def_id` represents a root, then push it onto the list of
997     /// outputs. (Note that all roots must be monomorphic.)
998     fn push_if_root(&mut self, def_id: DefId) {
999         if self.is_root(def_id) {
1000             debug!("RootCollector::push_if_root: found root def_id={:?}", def_id);
1001
1002             let instance = Instance::mono(self.tcx, def_id);
1003             self.output.push(create_fn_mono_item(instance));
1004
1005             self.push_extra_entry_roots(def_id);
1006         }
1007     }
1008
1009     /// As a special case, when/if we encounter the
1010     /// `main()` function, we also have to generate a
1011     /// monomorphized copy of the start lang item based on
1012     /// the return type of `main`. This is not needed when
1013     /// the user writes their own `start` manually.
1014     fn push_extra_entry_roots(&mut self, def_id: DefId) {
1015         if self.entry_fn != Some(def_id) {
1016             return;
1017         }
1018
1019         if self.tcx.sess.entry_type.get() != Some(config::EntryMain) {
1020             return;
1021         }
1022
1023         let start_def_id = match self.tcx.lang_items().require(StartFnLangItem) {
1024             Ok(s) => s,
1025             Err(err) => self.tcx.sess.fatal(&err),
1026         };
1027         let main_ret_ty = self.tcx.fn_sig(def_id).output();
1028
1029         // Given that `main()` has no arguments,
1030         // then its return type cannot have
1031         // late-bound regions, since late-bound
1032         // regions must appear in the argument
1033         // listing.
1034         let main_ret_ty = main_ret_ty.no_late_bound_regions().unwrap();
1035
1036         let start_instance = Instance::resolve(
1037             self.tcx,
1038             ty::ParamEnv::empty(traits::Reveal::All),
1039             start_def_id,
1040             self.tcx.mk_substs(iter::once(Kind::from(main_ret_ty)))
1041         ).unwrap();
1042
1043         self.output.push(create_fn_mono_item(start_instance));
1044     }
1045 }
1046
1047 fn item_has_type_parameters<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>, def_id: DefId) -> bool {
1048     let generics = tcx.generics_of(def_id);
1049     generics.parent_types as usize + generics.types.len() > 0
1050 }
1051
1052 fn create_mono_items_for_default_impls<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
1053                                                  item: &'tcx hir::Item,
1054                                                  output: &mut Vec<MonoItem<'tcx>>) {
1055     match item.node {
1056         hir::ItemImpl(_,
1057                       _,
1058                       _,
1059                       ref generics,
1060                       ..,
1061                       ref impl_item_refs) => {
1062             if generics.is_type_parameterized() {
1063                 return
1064             }
1065
1066             let impl_def_id = tcx.hir.local_def_id(item.id);
1067
1068             debug!("create_mono_items_for_default_impls(item={})",
1069                    def_id_to_string(tcx, impl_def_id));
1070
1071             if let Some(trait_ref) = tcx.impl_trait_ref(impl_def_id) {
1072                 let callee_substs = tcx.erase_regions(&trait_ref.substs);
1073                 let overridden_methods: FxHashSet<_> =
1074                     impl_item_refs.iter()
1075                                   .map(|iiref| iiref.name)
1076                                   .collect();
1077                 for method in tcx.provided_trait_methods(trait_ref.def_id) {
1078                     if overridden_methods.contains(&method.name) {
1079                         continue;
1080                     }
1081
1082                     if !tcx.generics_of(method.def_id).types.is_empty() {
1083                         continue;
1084                     }
1085
1086                     let instance = ty::Instance::resolve(tcx,
1087                                                          ty::ParamEnv::empty(traits::Reveal::All),
1088                                                          method.def_id,
1089                                                          callee_substs).unwrap();
1090
1091                     let mono_item = create_fn_mono_item(instance);
1092                     if mono_item.is_instantiable(tcx)
1093                         && should_monomorphize_locally(tcx, &instance) {
1094                         output.push(mono_item);
1095                     }
1096                 }
1097             }
1098         }
1099         _ => {
1100             bug!()
1101         }
1102     }
1103 }
1104
1105 /// Scan the MIR in order to find function calls, closures, and drop-glue
1106 fn collect_neighbours<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
1107                                 instance: Instance<'tcx>,
1108                                 const_context: bool,
1109                                 output: &mut Vec<MonoItem<'tcx>>)
1110 {
1111     let mir = tcx.instance_mir(instance.def);
1112
1113     let mut visitor = MirNeighborCollector {
1114         tcx,
1115         mir: &mir,
1116         output,
1117         param_substs: instance.substs,
1118         const_context,
1119     };
1120
1121     visitor.visit_mir(&mir);
1122     for promoted in &mir.promoted {
1123         visitor.mir = promoted;
1124         visitor.visit_mir(promoted);
1125     }
1126 }
1127
1128 fn def_id_to_string<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
1129                               def_id: DefId)
1130                               -> String {
1131     let mut output = String::new();
1132     let printer = DefPathBasedNames::new(tcx, false, false);
1133     printer.push_def_path(def_id, &mut output);
1134     output
1135 }