]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc_trans/collector.rs
Auto merge of #37860 - giannicic:defaultimpl, r=nagisa
[rust.git] / src / librustc_trans / 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 //! Translation 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 "translation 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 "translation item" is something that results in a function or global in
47 //!   the LLVM IR of a codegen unit. Translation items do not stand on their
48 //!   own, they can reference other translation items. For example, if function
49 //!   `foo()` calls function `bar()` then the translation item for `foo()`
50 //!   references the translation item for function `bar()`. In general, the
51 //!   definition for translation item A referencing a translation item B is that
52 //!   the LLVM artifact produced for A references the LLVM artifact produced
53 //!   for B.
54 //!
55 //! - Translation items and the references between them form a directed graph,
56 //!   where the translation items are the nodes and references form the edges.
57 //!   Let's call this graph the "translation item graph".
58 //!
59 //! - The translation item graph for a program contains all translation 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 //! translation 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 translation 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 translation 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 translation 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 translation item, we have found a neighbor. Since the
82 //! translation 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 translation 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 translation 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 translate 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 //! translation 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 translation items are introduced by MIR drop-statements. The
128 //! generated translation 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 transparently. If it is
154 //! about to create a translation 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 //! Translation 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 translation 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 translation 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 translation 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::lang_items::{ExchangeMallocFnLangItem};
197 use rustc::traits;
198 use rustc::ty::subst::{Substs, Subst};
199 use rustc::ty::{self, TypeFoldable, TyCtxt};
200 use rustc::ty::adjustment::CustomCoerceUnsized;
201 use rustc::mir::{self, Location};
202 use rustc::mir::visit::Visitor as MirVisitor;
203
204 use context::SharedCrateContext;
205 use common::{def_ty, instance_ty};
206 use monomorphize::{self, Instance};
207 use util::nodemap::{FxHashSet, FxHashMap, DefIdMap};
208
209 use trans_item::{TransItem, DefPathBasedNames, InstantiationMode};
210
211 #[derive(PartialEq, Eq, Hash, Clone, Copy, Debug)]
212 pub enum TransItemCollectionMode {
213     Eager,
214     Lazy
215 }
216
217 /// Maps every translation item to all translation items it references in its
218 /// body.
219 pub struct InliningMap<'tcx> {
220     // Maps a source translation item to a range of target translation items
221     // that are potentially inlined by LLVM into the source.
222     // The two numbers in the tuple are the start (inclusive) and
223     // end index (exclusive) within the `targets` vecs.
224     index: FxHashMap<TransItem<'tcx>, (usize, usize)>,
225     targets: Vec<TransItem<'tcx>>,
226 }
227
228 impl<'tcx> InliningMap<'tcx> {
229
230     fn new() -> InliningMap<'tcx> {
231         InliningMap {
232             index: FxHashMap(),
233             targets: Vec::new(),
234         }
235     }
236
237     fn record_inlining_canditates<I>(&mut self,
238                                      source: TransItem<'tcx>,
239                                      targets: I)
240         where I: Iterator<Item=TransItem<'tcx>>
241     {
242         assert!(!self.index.contains_key(&source));
243
244         let start_index = self.targets.len();
245         self.targets.extend(targets);
246         let end_index = self.targets.len();
247         self.index.insert(source, (start_index, end_index));
248     }
249
250     // Internally iterate over all items referenced by `source` which will be
251     // made available for inlining.
252     pub fn with_inlining_candidates<F>(&self, source: TransItem<'tcx>, mut f: F)
253         where F: FnMut(TransItem<'tcx>) {
254         if let Some(&(start_index, end_index)) = self.index.get(&source)
255         {
256             for candidate in &self.targets[start_index .. end_index] {
257                 f(*candidate)
258             }
259         }
260     }
261 }
262
263 pub fn collect_crate_translation_items<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
264                                                  mode: TransItemCollectionMode)
265                                                  -> (FxHashSet<TransItem<'tcx>>,
266                                                      InliningMap<'tcx>) {
267     // We are not tracking dependencies of this pass as it has to be re-executed
268     // every time no matter what.
269     scx.tcx().dep_graph.with_ignore(|| {
270         let roots = collect_roots(scx, mode);
271
272         debug!("Building translation item graph, beginning at roots");
273         let mut visited = FxHashSet();
274         let mut recursion_depths = DefIdMap();
275         let mut inlining_map = InliningMap::new();
276
277         for root in roots {
278             collect_items_rec(scx,
279                               root,
280                               &mut visited,
281                               &mut recursion_depths,
282                               &mut inlining_map);
283         }
284
285         (visited, inlining_map)
286     })
287 }
288
289 // Find all non-generic items by walking the HIR. These items serve as roots to
290 // start monomorphizing from.
291 fn collect_roots<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
292                            mode: TransItemCollectionMode)
293                            -> Vec<TransItem<'tcx>> {
294     debug!("Collecting roots");
295     let mut roots = Vec::new();
296
297     {
298         let mut visitor = RootCollector {
299             scx: scx,
300             mode: mode,
301             output: &mut roots,
302         };
303
304         scx.tcx().hir.krate().visit_all_item_likes(&mut visitor);
305     }
306
307     roots
308 }
309
310 // Collect all monomorphized translation items reachable from `starting_point`
311 fn collect_items_rec<'a, 'tcx: 'a>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
312                                    starting_point: TransItem<'tcx>,
313                                    visited: &mut FxHashSet<TransItem<'tcx>>,
314                                    recursion_depths: &mut DefIdMap<usize>,
315                                    inlining_map: &mut InliningMap<'tcx>) {
316     if !visited.insert(starting_point.clone()) {
317         // We've been here already, no need to search again.
318         return;
319     }
320     debug!("BEGIN collect_items_rec({})", starting_point.to_string(scx.tcx()));
321
322     let mut neighbors = Vec::new();
323     let recursion_depth_reset;
324
325     match starting_point {
326         TransItem::Static(node_id) => {
327             let def_id = scx.tcx().hir.local_def_id(node_id);
328             let instance = Instance::mono(scx.tcx(), def_id);
329
330             // Sanity check whether this ended up being collected accidentally
331             debug_assert!(should_trans_locally(scx.tcx(), &instance));
332
333             let ty = instance_ty(scx, &instance);
334             visit_drop_use(scx, ty, true, &mut neighbors);
335
336             recursion_depth_reset = None;
337
338             collect_neighbours(scx, instance, &mut neighbors);
339         }
340         TransItem::Fn(instance) => {
341             // Sanity check whether this ended up being collected accidentally
342             debug_assert!(should_trans_locally(scx.tcx(), &instance));
343
344             // Keep track of the monomorphization recursion depth
345             recursion_depth_reset = Some(check_recursion_limit(scx.tcx(),
346                                                                instance,
347                                                                recursion_depths));
348             check_type_length_limit(scx.tcx(), instance);
349
350             collect_neighbours(scx, instance, &mut neighbors);
351         }
352         TransItem::GlobalAsm(..) => {
353             recursion_depth_reset = None;
354         }
355     }
356
357     record_inlining_canditates(scx.tcx(), starting_point, &neighbors[..], inlining_map);
358
359     for neighbour in neighbors {
360         collect_items_rec(scx, neighbour, visited, recursion_depths, inlining_map);
361     }
362
363     if let Some((def_id, depth)) = recursion_depth_reset {
364         recursion_depths.insert(def_id, depth);
365     }
366
367     debug!("END collect_items_rec({})", starting_point.to_string(scx.tcx()));
368 }
369
370 fn record_inlining_canditates<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
371                                         caller: TransItem<'tcx>,
372                                         callees: &[TransItem<'tcx>],
373                                         inlining_map: &mut InliningMap<'tcx>) {
374     let is_inlining_candidate = |trans_item: &TransItem<'tcx>| {
375         trans_item.instantiation_mode(tcx) == InstantiationMode::LocalCopy
376     };
377
378     let inlining_candidates = callees.into_iter()
379                                      .map(|x| *x)
380                                      .filter(is_inlining_candidate);
381
382     inlining_map.record_inlining_canditates(caller, inlining_candidates);
383 }
384
385 fn check_recursion_limit<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
386                                    instance: Instance<'tcx>,
387                                    recursion_depths: &mut DefIdMap<usize>)
388                                    -> (DefId, usize) {
389     let def_id = instance.def_id();
390     let recursion_depth = recursion_depths.get(&def_id).cloned().unwrap_or(0);
391     debug!(" => recursion depth={}", recursion_depth);
392
393     let recursion_depth = if Some(def_id) == tcx.lang_items.drop_in_place_fn() {
394         // HACK: drop_in_place creates tight monomorphization loops. Give
395         // it more margin.
396         recursion_depth / 4
397     } else {
398         recursion_depth
399     };
400
401     // Code that needs to instantiate the same function recursively
402     // more than the recursion limit is assumed to be causing an
403     // infinite expansion.
404     if recursion_depth > tcx.sess.recursion_limit.get() {
405         let error = format!("reached the recursion limit while instantiating `{}`",
406                             instance);
407         if let Some(node_id) = tcx.hir.as_local_node_id(def_id) {
408             tcx.sess.span_fatal(tcx.hir.span(node_id), &error);
409         } else {
410             tcx.sess.fatal(&error);
411         }
412     }
413
414     recursion_depths.insert(def_id, recursion_depth + 1);
415
416     (def_id, recursion_depth)
417 }
418
419 fn check_type_length_limit<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
420                                      instance: Instance<'tcx>)
421 {
422     let type_length = instance.substs.types().flat_map(|ty| ty.walk()).count();
423     debug!(" => type length={}", type_length);
424
425     // Rust code can easily create exponentially-long types using only a
426     // polynomial recursion depth. Even with the default recursion
427     // depth, you can easily get cases that take >2^60 steps to run,
428     // which means that rustc basically hangs.
429     //
430     // Bail out in these cases to avoid that bad user experience.
431     let type_length_limit = tcx.sess.type_length_limit.get();
432     if type_length > type_length_limit {
433         // The instance name is already known to be too long for rustc. Use
434         // `{:.64}` to avoid blasting the user's terminal with thousands of
435         // lines of type-name.
436         let instance_name = instance.to_string();
437         let msg = format!("reached the type-length limit while instantiating `{:.64}...`",
438                           instance_name);
439         let mut diag = if let Some(node_id) = tcx.hir.as_local_node_id(instance.def_id()) {
440             tcx.sess.struct_span_fatal(tcx.hir.span(node_id), &msg)
441         } else {
442             tcx.sess.struct_fatal(&msg)
443         };
444
445         diag.note(&format!(
446             "consider adding a `#![type_length_limit=\"{}\"]` attribute to your crate",
447             type_length_limit*2));
448         diag.emit();
449         tcx.sess.abort_if_errors();
450     }
451 }
452
453 struct MirNeighborCollector<'a, 'tcx: 'a> {
454     scx: &'a SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
455     mir: &'a mir::Mir<'tcx>,
456     output: &'a mut Vec<TransItem<'tcx>>,
457     param_substs: &'tcx Substs<'tcx>
458 }
459
460 impl<'a, 'tcx> MirVisitor<'tcx> for MirNeighborCollector<'a, 'tcx> {
461
462     fn visit_rvalue(&mut self, rvalue: &mir::Rvalue<'tcx>, location: Location) {
463         debug!("visiting rvalue {:?}", *rvalue);
464
465         match *rvalue {
466             // When doing an cast from a regular pointer to a fat pointer, we
467             // have to instantiate all methods of the trait being cast to, so we
468             // can build the appropriate vtable.
469             mir::Rvalue::Cast(mir::CastKind::Unsize, ref operand, target_ty) => {
470                 let target_ty = self.scx.tcx().trans_apply_param_substs(self.param_substs,
471                                                                         &target_ty);
472                 let source_ty = operand.ty(self.mir, self.scx.tcx());
473                 let source_ty = self.scx.tcx().trans_apply_param_substs(self.param_substs,
474                                                                         &source_ty);
475                 let (source_ty, target_ty) = find_vtable_types_for_unsizing(self.scx,
476                                                                             source_ty,
477                                                                             target_ty);
478                 // This could also be a different Unsize instruction, like
479                 // from a fixed sized array to a slice. But we are only
480                 // interested in things that produce a vtable.
481                 if target_ty.is_trait() && !source_ty.is_trait() {
482                     create_trans_items_for_vtable_methods(self.scx,
483                                                           target_ty,
484                                                           source_ty,
485                                                           self.output);
486                 }
487             }
488             mir::Rvalue::Cast(mir::CastKind::ReifyFnPointer, ref operand, _) => {
489                 let fn_ty = operand.ty(self.mir, self.scx.tcx());
490                 let fn_ty = self.scx.tcx().trans_apply_param_substs(self.param_substs,
491                                                                     &fn_ty);
492                 visit_fn_use(self.scx, fn_ty, false, &mut self.output);
493             }
494             mir::Rvalue::Cast(mir::CastKind::ClosureFnPointer, ref operand, _) => {
495                 let source_ty = operand.ty(self.mir, self.scx.tcx());
496                 match source_ty.sty {
497                     ty::TyClosure(def_id, substs) => {
498                         let instance = monomorphize::resolve_closure(
499                             self.scx, def_id, substs, ty::ClosureKind::FnOnce);
500                         self.output.push(create_fn_trans_item(instance));
501                     }
502                     _ => bug!(),
503                 }
504             }
505             mir::Rvalue::Box(..) => {
506                 let tcx = self.scx.tcx();
507                 let exchange_malloc_fn_def_id = tcx
508                     .lang_items
509                     .require(ExchangeMallocFnLangItem)
510                     .unwrap_or_else(|e| self.scx.sess().fatal(&e));
511                 let instance = Instance::mono(tcx, exchange_malloc_fn_def_id);
512                 if should_trans_locally(tcx, &instance) {
513                     self.output.push(create_fn_trans_item(instance));
514                 }
515             }
516             _ => { /* not interesting */ }
517         }
518
519         self.super_rvalue(rvalue, location);
520     }
521
522     fn visit_constant(&mut self, constant: &mir::Constant<'tcx>, location: Location) {
523         debug!("visiting constant {:?} @ {:?}", *constant, location);
524
525         if let ty::TyFnDef(..) = constant.ty.sty {
526             // function definitions are zero-sized, and only generate
527             // IR when they are called/reified.
528             self.super_constant(constant, location);
529             return
530         }
531
532         if let mir::Literal::Item { def_id, substs } = constant.literal {
533             let substs = self.scx.tcx().trans_apply_param_substs(self.param_substs,
534                                                                  &substs);
535             let instance = monomorphize::resolve(self.scx, def_id, substs);
536             collect_neighbours(self.scx, instance, self.output);
537         }
538
539         self.super_constant(constant, location);
540     }
541
542     fn visit_terminator_kind(&mut self,
543                              block: mir::BasicBlock,
544                              kind: &mir::TerminatorKind<'tcx>,
545                              location: Location) {
546         let tcx = self.scx.tcx();
547         match *kind {
548             mir::TerminatorKind::Call { ref func, .. } => {
549                 let callee_ty = func.ty(self.mir, tcx);
550                 let callee_ty = tcx.trans_apply_param_substs(self.param_substs, &callee_ty);
551                 visit_fn_use(self.scx, callee_ty, true, &mut self.output);
552             }
553             mir::TerminatorKind::Drop { ref location, .. } |
554             mir::TerminatorKind::DropAndReplace { ref location, .. } => {
555                 let ty = location.ty(self.mir, self.scx.tcx())
556                     .to_ty(self.scx.tcx());
557                 let ty = tcx.trans_apply_param_substs(self.param_substs, &ty);
558                 visit_drop_use(self.scx, ty, true, self.output);
559             }
560             mir::TerminatorKind::Goto { .. } |
561             mir::TerminatorKind::SwitchInt { .. } |
562             mir::TerminatorKind::Resume |
563             mir::TerminatorKind::Return |
564             mir::TerminatorKind::Unreachable |
565             mir::TerminatorKind::Assert { .. } => {}
566         }
567
568         self.super_terminator_kind(block, kind, location);
569     }
570 }
571
572 fn visit_drop_use<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
573                             ty: ty::Ty<'tcx>,
574                             is_direct_call: bool,
575                             output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>)
576 {
577     let instance = monomorphize::resolve_drop_in_place(scx, ty);
578     visit_instance_use(scx, instance, is_direct_call, output);
579 }
580
581 fn visit_fn_use<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
582                           ty: ty::Ty<'tcx>,
583                           is_direct_call: bool,
584                           output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>)
585 {
586     if let ty::TyFnDef(def_id, substs, _) = ty.sty {
587         let instance = monomorphize::resolve(scx, def_id, substs);
588         visit_instance_use(scx, instance, is_direct_call, output);
589     }
590 }
591
592 fn visit_instance_use<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
593                                 instance: ty::Instance<'tcx>,
594                                 is_direct_call: bool,
595                                 output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>)
596 {
597     debug!("visit_item_use({:?}, is_direct_call={:?})", instance, is_direct_call);
598     if !should_trans_locally(scx.tcx(), &instance) {
599         return
600     }
601
602     match instance.def {
603         ty::InstanceDef::Intrinsic(def_id) => {
604             if !is_direct_call {
605                 bug!("intrinsic {:?} being reified", def_id);
606             }
607         }
608         ty::InstanceDef::Virtual(..) |
609         ty::InstanceDef::DropGlue(_, None) => {
610             // don't need to emit shim if we are calling directly.
611             if !is_direct_call {
612                 output.push(create_fn_trans_item(instance));
613             }
614         }
615         ty::InstanceDef::DropGlue(_, Some(ty)) => {
616             match ty.sty {
617                 ty::TyArray(ety, _) |
618                 ty::TySlice(ety)
619                     if is_direct_call =>
620                 {
621                     // drop of arrays/slices is translated in-line.
622                     visit_drop_use(scx, ety, false, output);
623                 }
624                 _ => {}
625             };
626             output.push(create_fn_trans_item(instance));
627         }
628         ty::InstanceDef::ClosureOnceShim { .. } |
629         ty::InstanceDef::Item(..) |
630         ty::InstanceDef::FnPtrShim(..) => {
631             output.push(create_fn_trans_item(instance));
632         }
633     }
634 }
635
636 // Returns true if we should translate an instance in the local crate.
637 // Returns false if we can just link to the upstream crate and therefore don't
638 // need a translation item.
639 fn should_trans_locally<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>, instance: &Instance<'tcx>)
640                                   -> bool {
641     let def_id = match instance.def {
642         ty::InstanceDef::Item(def_id) => def_id,
643         ty::InstanceDef::ClosureOnceShim { .. } |
644         ty::InstanceDef::Virtual(..) |
645         ty::InstanceDef::FnPtrShim(..) |
646         ty::InstanceDef::DropGlue(..) |
647         ty::InstanceDef::Intrinsic(_) => return true
648     };
649     match tcx.hir.get_if_local(def_id) {
650         Some(hir_map::NodeForeignItem(..)) => {
651             false // foreign items are linked against, not translated.
652         }
653         Some(_) => true,
654         None => {
655             if tcx.sess.cstore.is_exported_symbol(def_id) ||
656                 tcx.sess.cstore.is_foreign_item(def_id)
657             {
658                 // We can link to the item in question, no instance needed
659                 // in this crate
660                 false
661             } else {
662                 if !tcx.sess.cstore.is_item_mir_available(def_id) {
663                     bug!("Cannot create local trans-item for {:?}", def_id)
664                 }
665                 true
666             }
667         }
668     }
669 }
670
671 /// For given pair of source and target type that occur in an unsizing coercion,
672 /// this function finds the pair of types that determines the vtable linking
673 /// them.
674 ///
675 /// For example, the source type might be `&SomeStruct` and the target type\
676 /// might be `&SomeTrait` in a cast like:
677 ///
678 /// let src: &SomeStruct = ...;
679 /// let target = src as &SomeTrait;
680 ///
681 /// Then the output of this function would be (SomeStruct, SomeTrait) since for
682 /// constructing the `target` fat-pointer we need the vtable for that pair.
683 ///
684 /// Things can get more complicated though because there's also the case where
685 /// the unsized type occurs as a field:
686 ///
687 /// ```rust
688 /// struct ComplexStruct<T: ?Sized> {
689 ///    a: u32,
690 ///    b: f64,
691 ///    c: T
692 /// }
693 /// ```
694 ///
695 /// In this case, if `T` is sized, `&ComplexStruct<T>` is a thin pointer. If `T`
696 /// is unsized, `&SomeStruct` is a fat pointer, and the vtable it points to is
697 /// for the pair of `T` (which is a trait) and the concrete type that `T` was
698 /// originally coerced from:
699 ///
700 /// let src: &ComplexStruct<SomeStruct> = ...;
701 /// let target = src as &ComplexStruct<SomeTrait>;
702 ///
703 /// Again, we want this `find_vtable_types_for_unsizing()` to provide the pair
704 /// `(SomeStruct, SomeTrait)`.
705 ///
706 /// Finally, there is also the case of custom unsizing coercions, e.g. for
707 /// smart pointers such as `Rc` and `Arc`.
708 fn find_vtable_types_for_unsizing<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
709                                             source_ty: ty::Ty<'tcx>,
710                                             target_ty: ty::Ty<'tcx>)
711                                             -> (ty::Ty<'tcx>, ty::Ty<'tcx>) {
712     let ptr_vtable = |inner_source: ty::Ty<'tcx>, inner_target: ty::Ty<'tcx>| {
713         if !scx.type_is_sized(inner_source) {
714             (inner_source, inner_target)
715         } else {
716             scx.tcx().struct_lockstep_tails(inner_source, inner_target)
717         }
718     };
719     match (&source_ty.sty, &target_ty.sty) {
720         (&ty::TyRef(_, ty::TypeAndMut { ty: a, .. }),
721          &ty::TyRef(_, ty::TypeAndMut { ty: b, .. })) |
722         (&ty::TyRef(_, ty::TypeAndMut { ty: a, .. }),
723          &ty::TyRawPtr(ty::TypeAndMut { ty: b, .. })) |
724         (&ty::TyRawPtr(ty::TypeAndMut { ty: a, .. }),
725          &ty::TyRawPtr(ty::TypeAndMut { ty: b, .. })) => {
726             ptr_vtable(a, b)
727         }
728         (&ty::TyAdt(def_a, _), &ty::TyAdt(def_b, _)) if def_a.is_box() && def_b.is_box() => {
729             ptr_vtable(source_ty.boxed_ty(), target_ty.boxed_ty())
730         }
731
732         (&ty::TyAdt(source_adt_def, source_substs),
733          &ty::TyAdt(target_adt_def, target_substs)) => {
734             assert_eq!(source_adt_def, target_adt_def);
735
736             let kind =
737                 monomorphize::custom_coerce_unsize_info(scx, source_ty, target_ty);
738
739             let coerce_index = match kind {
740                 CustomCoerceUnsized::Struct(i) => i
741             };
742
743             let source_fields = &source_adt_def.struct_variant().fields;
744             let target_fields = &target_adt_def.struct_variant().fields;
745
746             assert!(coerce_index < source_fields.len() &&
747                     source_fields.len() == target_fields.len());
748
749             find_vtable_types_for_unsizing(scx,
750                                            source_fields[coerce_index].ty(scx.tcx(),
751                                                                           source_substs),
752                                            target_fields[coerce_index].ty(scx.tcx(),
753                                                                           target_substs))
754         }
755         _ => bug!("find_vtable_types_for_unsizing: invalid coercion {:?} -> {:?}",
756                   source_ty,
757                   target_ty)
758     }
759 }
760
761 fn create_fn_trans_item<'a, 'tcx>(instance: Instance<'tcx>) -> TransItem<'tcx> {
762     debug!("create_fn_trans_item(instance={})", instance);
763     TransItem::Fn(instance)
764 }
765
766 /// Creates a `TransItem` for each method that is referenced by the vtable for
767 /// the given trait/impl pair.
768 fn create_trans_items_for_vtable_methods<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
769                                                    trait_ty: ty::Ty<'tcx>,
770                                                    impl_ty: ty::Ty<'tcx>,
771                                                    output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>) {
772     assert!(!trait_ty.needs_subst() && !trait_ty.has_escaping_regions() &&
773             !impl_ty.needs_subst() && !impl_ty.has_escaping_regions());
774
775     if let ty::TyDynamic(ref trait_ty, ..) = trait_ty.sty {
776         if let Some(principal) = trait_ty.principal() {
777             let poly_trait_ref = principal.with_self_ty(scx.tcx(), impl_ty);
778             assert!(!poly_trait_ref.has_escaping_regions());
779
780             // Walk all methods of the trait, including those of its supertraits
781             let methods = traits::get_vtable_methods(scx.tcx(), poly_trait_ref);
782             let methods = methods.filter_map(|method| method)
783                 .map(|(def_id, substs)| monomorphize::resolve(scx, def_id, substs))
784                 .filter(|&instance| should_trans_locally(scx.tcx(), &instance))
785                 .map(|instance| create_fn_trans_item(instance));
786             output.extend(methods);
787         }
788         // Also add the destructor
789         visit_drop_use(scx, impl_ty, false, output);
790     }
791 }
792
793 //=-----------------------------------------------------------------------------
794 // Root Collection
795 //=-----------------------------------------------------------------------------
796
797 struct RootCollector<'b, 'a: 'b, 'tcx: 'a + 'b> {
798     scx: &'b SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
799     mode: TransItemCollectionMode,
800     output: &'b mut Vec<TransItem<'tcx>>,
801 }
802
803 impl<'b, 'a, 'v> ItemLikeVisitor<'v> for RootCollector<'b, 'a, 'v> {
804     fn visit_item(&mut self, item: &'v hir::Item) {
805         match item.node {
806             hir::ItemExternCrate(..) |
807             hir::ItemUse(..)         |
808             hir::ItemForeignMod(..)  |
809             hir::ItemTy(..)          |
810             hir::ItemDefaultImpl(..) |
811             hir::ItemTrait(..)       |
812             hir::ItemMod(..)         => {
813                 // Nothing to do, just keep recursing...
814             }
815
816             hir::ItemImpl(..) => {
817                 if self.mode == TransItemCollectionMode::Eager {
818                     create_trans_items_for_default_impls(self.scx,
819                                                          item,
820                                                          self.output);
821                 }
822             }
823
824             hir::ItemEnum(_, ref generics) |
825             hir::ItemStruct(_, ref generics) |
826             hir::ItemUnion(_, ref generics) => {
827                 if !generics.is_parameterized() {
828                     if self.mode == TransItemCollectionMode::Eager {
829                         let def_id = self.scx.tcx().hir.local_def_id(item.id);
830                         debug!("RootCollector: ADT drop-glue for {}",
831                                def_id_to_string(self.scx.tcx(), def_id));
832
833                         let ty = def_ty(self.scx, def_id, Substs::empty());
834                         visit_drop_use(self.scx, ty, true, self.output);
835                     }
836                 }
837             }
838             hir::ItemGlobalAsm(..) => {
839                 debug!("RootCollector: ItemGlobalAsm({})",
840                        def_id_to_string(self.scx.tcx(),
841                                         self.scx.tcx().hir.local_def_id(item.id)));
842                 self.output.push(TransItem::GlobalAsm(item.id));
843             }
844             hir::ItemStatic(..) => {
845                 debug!("RootCollector: ItemStatic({})",
846                        def_id_to_string(self.scx.tcx(),
847                                         self.scx.tcx().hir.local_def_id(item.id)));
848                 self.output.push(TransItem::Static(item.id));
849             }
850             hir::ItemConst(..) => {
851                 // const items only generate translation items if they are
852                 // actually used somewhere. Just declaring them is insufficient.
853             }
854             hir::ItemFn(.., ref generics, _) => {
855                 if !generics.is_type_parameterized() {
856                     let def_id = self.scx.tcx().hir.local_def_id(item.id);
857
858                     debug!("RootCollector: ItemFn({})",
859                            def_id_to_string(self.scx.tcx(), def_id));
860
861                     let instance = Instance::mono(self.scx.tcx(), def_id);
862                     self.output.push(TransItem::Fn(instance));
863                 }
864             }
865         }
866     }
867
868     fn visit_trait_item(&mut self, _: &'v hir::TraitItem) {
869         // Even if there's a default body with no explicit generics,
870         // it's still generic over some `Self: Trait`, so not a root.
871     }
872
873     fn visit_impl_item(&mut self, ii: &'v hir::ImplItem) {
874         match ii.node {
875             hir::ImplItemKind::Method(hir::MethodSig {
876                 ref generics,
877                 ..
878             }, _) => {
879                 let hir_map = &self.scx.tcx().hir;
880                 let parent_node_id = hir_map.get_parent_node(ii.id);
881                 let is_impl_generic = match hir_map.expect_item(parent_node_id) {
882                     &hir::Item {
883                         node: hir::ItemImpl(_, _, _, ref generics, ..),
884                         ..
885                     } => {
886                         generics.is_type_parameterized()
887                     }
888                     _ => {
889                         bug!()
890                     }
891                 };
892
893                 if !generics.is_type_parameterized() && !is_impl_generic {
894                     let def_id = self.scx.tcx().hir.local_def_id(ii.id);
895
896                     debug!("RootCollector: MethodImplItem({})",
897                            def_id_to_string(self.scx.tcx(), def_id));
898
899                     let instance = Instance::mono(self.scx.tcx(), def_id);
900                     self.output.push(TransItem::Fn(instance));
901                 }
902             }
903             _ => { /* Nothing to do here */ }
904         }
905     }
906 }
907
908 fn create_trans_items_for_default_impls<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
909                                                   item: &'tcx hir::Item,
910                                                   output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>) {
911     let tcx = scx.tcx();
912     match item.node {
913         hir::ItemImpl(_,
914                       _,
915                       _,
916                       ref generics,
917                       ..,
918                       ref impl_item_refs) => {
919             if generics.is_type_parameterized() {
920                 return
921             }
922
923             let impl_def_id = tcx.hir.local_def_id(item.id);
924
925             debug!("create_trans_items_for_default_impls(item={})",
926                    def_id_to_string(tcx, impl_def_id));
927
928             if let Some(trait_ref) = tcx.impl_trait_ref(impl_def_id) {
929                 let callee_substs = tcx.erase_regions(&trait_ref.substs);
930                 let overridden_methods: FxHashSet<_> =
931                     impl_item_refs.iter()
932                                   .map(|iiref| iiref.name)
933                                   .collect();
934                 for method in tcx.provided_trait_methods(trait_ref.def_id) {
935                     if overridden_methods.contains(&method.name) {
936                         continue;
937                     }
938
939                     if !tcx.generics_of(method.def_id).types.is_empty() {
940                         continue;
941                     }
942
943                     let instance =
944                         monomorphize::resolve(scx, method.def_id, callee_substs);
945
946                     let predicates = tcx.predicates_of(instance.def_id()).predicates
947                         .subst(tcx, instance.substs);
948                     if !traits::normalize_and_test_predicates(tcx, predicates) {
949                         continue;
950                     }
951
952                     if should_trans_locally(tcx, &instance) {
953                         output.push(create_fn_trans_item(instance));
954                     }
955                 }
956             }
957         }
958         _ => {
959             bug!()
960         }
961     }
962 }
963
964 /// Scan the MIR in order to find function calls, closures, and drop-glue
965 fn collect_neighbours<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
966                                 instance: Instance<'tcx>,
967                                 output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>)
968 {
969     let mir = scx.tcx().instance_mir(instance.def);
970
971     let mut visitor = MirNeighborCollector {
972         scx: scx,
973         mir: &mir,
974         output: output,
975         param_substs: instance.substs
976     };
977
978     visitor.visit_mir(&mir);
979     for promoted in &mir.promoted {
980         visitor.mir = promoted;
981         visitor.visit_mir(promoted);
982     }
983 }
984
985 fn def_id_to_string<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
986                               def_id: DefId)
987                               -> String {
988     let mut output = String::new();
989     let printer = DefPathBasedNames::new(tcx, false, false);
990     printer.push_def_path(def_id, &mut output);
991     output
992 }