]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc_trans/collector.rs
rustc: Move some attr methods to queries
[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::const_val::ConstVal;
197 use rustc::middle::exported_symbols::ExportedSymbols;
198 use rustc::middle::lang_items::{ExchangeMallocFnLangItem};
199 use rustc::traits;
200 use rustc::ty::subst::Substs;
201 use rustc::ty::{self, TypeFoldable, Ty, TyCtxt};
202 use rustc::ty::adjustment::CustomCoerceUnsized;
203 use rustc::mir::{self, Location};
204 use rustc::mir::visit::Visitor as MirVisitor;
205
206 use common::{def_ty, instance_ty, type_is_sized};
207 use monomorphize::{self, Instance};
208 use rustc::util::nodemap::{FxHashSet, FxHashMap, DefIdMap};
209
210 use trans_item::{TransItem, TransItemExt, DefPathBasedNames, InstantiationMode};
211
212 use rustc_data_structures::bitvec::BitVector;
213
214 #[derive(PartialEq, Eq, Hash, Clone, Copy, Debug)]
215 pub enum TransItemCollectionMode {
216     Eager,
217     Lazy
218 }
219
220 /// Maps every translation item to all translation items it references in its
221 /// body.
222 pub struct InliningMap<'tcx> {
223     // Maps a source translation item to the range of translation items
224     // accessed by it.
225     // The two numbers in the tuple are the start (inclusive) and
226     // end index (exclusive) within the `targets` vecs.
227     index: FxHashMap<TransItem<'tcx>, (usize, usize)>,
228     targets: Vec<TransItem<'tcx>>,
229
230     // Contains one bit per translation item in the `targets` field. That bit
231     // is true if that translation item needs to be inlined into every CGU.
232     inlines: BitVector,
233 }
234
235 impl<'tcx> InliningMap<'tcx> {
236
237     fn new() -> InliningMap<'tcx> {
238         InliningMap {
239             index: FxHashMap(),
240             targets: Vec::new(),
241             inlines: BitVector::new(1024),
242         }
243     }
244
245     fn record_accesses<I>(&mut self,
246                           source: TransItem<'tcx>,
247                           new_targets: I)
248         where I: Iterator<Item=(TransItem<'tcx>, bool)> + ExactSizeIterator
249     {
250         assert!(!self.index.contains_key(&source));
251
252         let start_index = self.targets.len();
253         let new_items_count = new_targets.len();
254         let new_items_count_total = new_items_count + self.targets.len();
255
256         self.targets.reserve(new_items_count);
257         self.inlines.grow(new_items_count_total);
258
259         for (i, (target, inline)) in new_targets.enumerate() {
260             self.targets.push(target);
261             if inline {
262                 self.inlines.insert(i + start_index);
263             }
264         }
265
266         let end_index = self.targets.len();
267         self.index.insert(source, (start_index, end_index));
268     }
269
270     // Internally iterate over all items referenced by `source` which will be
271     // made available for inlining.
272     pub fn with_inlining_candidates<F>(&self, source: TransItem<'tcx>, mut f: F)
273         where F: FnMut(TransItem<'tcx>)
274     {
275         if let Some(&(start_index, end_index)) = self.index.get(&source) {
276             for (i, candidate) in self.targets[start_index .. end_index]
277                                       .iter()
278                                       .enumerate() {
279                 if self.inlines.contains(start_index + i) {
280                     f(*candidate);
281                 }
282             }
283         }
284     }
285
286     // Internally iterate over all items and the things each accesses.
287     pub fn iter_accesses<F>(&self, mut f: F)
288         where F: FnMut(TransItem<'tcx>, &[TransItem<'tcx>])
289     {
290         for (&accessor, &(start_index, end_index)) in &self.index {
291             f(accessor, &self.targets[start_index .. end_index])
292         }
293     }
294 }
295
296 pub fn collect_crate_translation_items<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
297                                                  exported_symbols: &ExportedSymbols,
298                                                  mode: TransItemCollectionMode)
299                                                  -> (FxHashSet<TransItem<'tcx>>,
300                                                      InliningMap<'tcx>) {
301     // We are not tracking dependencies of this pass as it has to be re-executed
302     // every time no matter what.
303     tcx.dep_graph.with_ignore(|| {
304         let roots = collect_roots(tcx, exported_symbols, mode);
305
306         debug!("Building translation 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
323 // Find all non-generic items by walking the HIR. These items serve as roots to
324 // start monomorphizing from.
325 fn collect_roots<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
326                            exported_symbols: &ExportedSymbols,
327                            mode: TransItemCollectionMode)
328                            -> Vec<TransItem<'tcx>> {
329     debug!("Collecting roots");
330     let mut roots = Vec::new();
331
332     {
333         let mut visitor = RootCollector {
334             tcx,
335             mode,
336             exported_symbols,
337             output: &mut roots,
338         };
339
340         tcx.hir.krate().visit_all_item_likes(&mut visitor);
341     }
342
343     // We can only translate items that are instantiable - items all of
344     // whose predicates hold. Luckily, items that aren't instantiable
345     // can't actually be used, so we can just skip translating them.
346     roots.retain(|root| root.is_instantiable(tcx));
347
348     roots
349 }
350
351 // Collect all monomorphized translation items reachable from `starting_point`
352 fn collect_items_rec<'a, 'tcx: 'a>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
353                                    starting_point: TransItem<'tcx>,
354                                    visited: &mut FxHashSet<TransItem<'tcx>>,
355                                    recursion_depths: &mut DefIdMap<usize>,
356                                    inlining_map: &mut InliningMap<'tcx>) {
357     if !visited.insert(starting_point.clone()) {
358         // We've been here already, no need to search again.
359         return;
360     }
361     debug!("BEGIN collect_items_rec({})", starting_point.to_string(tcx));
362
363     let mut neighbors = Vec::new();
364     let recursion_depth_reset;
365
366     match starting_point {
367         TransItem::Static(node_id) => {
368             let def_id = tcx.hir.local_def_id(node_id);
369             let instance = Instance::mono(tcx, def_id);
370
371             // Sanity check whether this ended up being collected accidentally
372             debug_assert!(should_trans_locally(tcx, &instance));
373
374             let ty = instance_ty(tcx, &instance);
375             visit_drop_use(tcx, ty, true, &mut neighbors);
376
377             recursion_depth_reset = None;
378
379             collect_neighbours(tcx, instance, true, &mut neighbors);
380         }
381         TransItem::Fn(instance) => {
382             // Sanity check whether this ended up being collected accidentally
383             debug_assert!(should_trans_locally(tcx, &instance));
384
385             // Keep track of the monomorphization recursion depth
386             recursion_depth_reset = Some(check_recursion_limit(tcx,
387                                                                instance,
388                                                                recursion_depths));
389             check_type_length_limit(tcx, instance);
390
391             collect_neighbours(tcx, instance, false, &mut neighbors);
392         }
393         TransItem::GlobalAsm(..) => {
394             recursion_depth_reset = None;
395         }
396     }
397
398     record_accesses(tcx, starting_point, &neighbors[..], inlining_map);
399
400     for neighbour in neighbors {
401         collect_items_rec(tcx, neighbour, visited, recursion_depths, inlining_map);
402     }
403
404     if let Some((def_id, depth)) = recursion_depth_reset {
405         recursion_depths.insert(def_id, depth);
406     }
407
408     debug!("END collect_items_rec({})", starting_point.to_string(tcx));
409 }
410
411 fn record_accesses<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
412                                         caller: TransItem<'tcx>,
413                                         callees: &[TransItem<'tcx>],
414                                         inlining_map: &mut InliningMap<'tcx>) {
415     let is_inlining_candidate = |trans_item: &TransItem<'tcx>| {
416         trans_item.instantiation_mode(tcx) == InstantiationMode::LocalCopy
417     };
418
419     let accesses = callees.into_iter()
420                           .map(|trans_item| {
421                              (*trans_item, is_inlining_candidate(trans_item))
422                           });
423
424     inlining_map.record_accesses(caller, accesses);
425 }
426
427 fn check_recursion_limit<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
428                                    instance: Instance<'tcx>,
429                                    recursion_depths: &mut DefIdMap<usize>)
430                                    -> (DefId, usize) {
431     let def_id = instance.def_id();
432     let recursion_depth = recursion_depths.get(&def_id).cloned().unwrap_or(0);
433     debug!(" => recursion depth={}", recursion_depth);
434
435     let recursion_depth = if Some(def_id) == tcx.lang_items().drop_in_place_fn() {
436         // HACK: drop_in_place creates tight monomorphization loops. Give
437         // it more margin.
438         recursion_depth / 4
439     } else {
440         recursion_depth
441     };
442
443     // Code that needs to instantiate the same function recursively
444     // more than the recursion limit is assumed to be causing an
445     // infinite expansion.
446     if recursion_depth > tcx.sess.recursion_limit.get() {
447         let error = format!("reached the recursion limit while instantiating `{}`",
448                             instance);
449         if let Some(node_id) = tcx.hir.as_local_node_id(def_id) {
450             tcx.sess.span_fatal(tcx.hir.span(node_id), &error);
451         } else {
452             tcx.sess.fatal(&error);
453         }
454     }
455
456     recursion_depths.insert(def_id, recursion_depth + 1);
457
458     (def_id, recursion_depth)
459 }
460
461 fn check_type_length_limit<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
462                                      instance: Instance<'tcx>)
463 {
464     let type_length = instance.substs.types().flat_map(|ty| ty.walk()).count();
465     debug!(" => type length={}", type_length);
466
467     // Rust code can easily create exponentially-long types using only a
468     // polynomial recursion depth. Even with the default recursion
469     // depth, you can easily get cases that take >2^60 steps to run,
470     // which means that rustc basically hangs.
471     //
472     // Bail out in these cases to avoid that bad user experience.
473     let type_length_limit = tcx.sess.type_length_limit.get();
474     if type_length > type_length_limit {
475         // The instance name is already known to be too long for rustc. Use
476         // `{:.64}` to avoid blasting the user's terminal with thousands of
477         // lines of type-name.
478         let instance_name = instance.to_string();
479         let msg = format!("reached the type-length limit while instantiating `{:.64}...`",
480                           instance_name);
481         let mut diag = if let Some(node_id) = tcx.hir.as_local_node_id(instance.def_id()) {
482             tcx.sess.struct_span_fatal(tcx.hir.span(node_id), &msg)
483         } else {
484             tcx.sess.struct_fatal(&msg)
485         };
486
487         diag.note(&format!(
488             "consider adding a `#![type_length_limit=\"{}\"]` attribute to your crate",
489             type_length_limit*2));
490         diag.emit();
491         tcx.sess.abort_if_errors();
492     }
493 }
494
495 struct MirNeighborCollector<'a, 'tcx: 'a> {
496     tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
497     mir: &'a mir::Mir<'tcx>,
498     output: &'a mut Vec<TransItem<'tcx>>,
499     param_substs: &'tcx Substs<'tcx>,
500     const_context: bool,
501 }
502
503 impl<'a, 'tcx> MirVisitor<'tcx> for MirNeighborCollector<'a, 'tcx> {
504
505     fn visit_rvalue(&mut self, rvalue: &mir::Rvalue<'tcx>, location: Location) {
506         debug!("visiting rvalue {:?}", *rvalue);
507
508         match *rvalue {
509             // When doing an cast from a regular pointer to a fat pointer, we
510             // have to instantiate all methods of the trait being cast to, so we
511             // can build the appropriate vtable.
512             mir::Rvalue::Cast(mir::CastKind::Unsize, ref operand, target_ty) => {
513                 let target_ty = self.tcx.trans_apply_param_substs(self.param_substs,
514                                                                   &target_ty);
515                 let source_ty = operand.ty(self.mir, self.tcx);
516                 let source_ty = self.tcx.trans_apply_param_substs(self.param_substs,
517                                                                   &source_ty);
518                 let (source_ty, target_ty) = find_vtable_types_for_unsizing(self.tcx,
519                                                                             source_ty,
520                                                                             target_ty);
521                 // This could also be a different Unsize instruction, like
522                 // from a fixed sized array to a slice. But we are only
523                 // interested in things that produce a vtable.
524                 if target_ty.is_trait() && !source_ty.is_trait() {
525                     create_trans_items_for_vtable_methods(self.tcx,
526                                                           target_ty,
527                                                           source_ty,
528                                                           self.output);
529                 }
530             }
531             mir::Rvalue::Cast(mir::CastKind::ReifyFnPointer, ref operand, _) => {
532                 let fn_ty = operand.ty(self.mir, self.tcx);
533                 let fn_ty = self.tcx.trans_apply_param_substs(self.param_substs,
534                                                               &fn_ty);
535                 visit_fn_use(self.tcx, fn_ty, false, &mut self.output);
536             }
537             mir::Rvalue::Cast(mir::CastKind::ClosureFnPointer, ref operand, _) => {
538                 let source_ty = operand.ty(self.mir, self.tcx);
539                 let source_ty = self.tcx.trans_apply_param_substs(self.param_substs,
540                                                                   &source_ty);
541                 match source_ty.sty {
542                     ty::TyClosure(def_id, substs) => {
543                         let instance = monomorphize::resolve_closure(
544                             self.tcx, def_id, substs, ty::ClosureKind::FnOnce);
545                         self.output.push(create_fn_trans_item(instance));
546                     }
547                     _ => bug!(),
548                 }
549             }
550             mir::Rvalue::NullaryOp(mir::NullOp::Box, _) => {
551                 let tcx = self.tcx;
552                 let exchange_malloc_fn_def_id = tcx
553                     .lang_items()
554                     .require(ExchangeMallocFnLangItem)
555                     .unwrap_or_else(|e| tcx.sess.fatal(&e));
556                 let instance = Instance::mono(tcx, exchange_malloc_fn_def_id);
557                 if should_trans_locally(tcx, &instance) {
558                     self.output.push(create_fn_trans_item(instance));
559                 }
560             }
561             _ => { /* not interesting */ }
562         }
563
564         self.super_rvalue(rvalue, location);
565     }
566
567     fn visit_const(&mut self, constant: &&'tcx ty::Const<'tcx>, location: Location) {
568         debug!("visiting const {:?} @ {:?}", *constant, location);
569
570         if let ConstVal::Unevaluated(def_id, substs) = constant.val {
571             let substs = self.tcx.trans_apply_param_substs(self.param_substs,
572                                                            &substs);
573             let instance = monomorphize::resolve(self.tcx, def_id, substs);
574             collect_neighbours(self.tcx, instance, true, self.output);
575         }
576
577         self.super_const(constant);
578     }
579
580     fn visit_terminator_kind(&mut self,
581                              block: mir::BasicBlock,
582                              kind: &mir::TerminatorKind<'tcx>,
583                              location: Location) {
584         debug!("visiting terminator {:?} @ {:?}", kind, location);
585
586         let tcx = self.tcx;
587         match *kind {
588             mir::TerminatorKind::Call { ref func, .. } => {
589                 let callee_ty = func.ty(self.mir, tcx);
590                 let callee_ty = tcx.trans_apply_param_substs(self.param_substs, &callee_ty);
591
592                 let constness = match (self.const_context, &callee_ty.sty) {
593                     (true, &ty::TyFnDef(def_id, substs)) if self.tcx.is_const_fn(def_id) => {
594                         let instance = monomorphize::resolve(self.tcx, def_id, substs);
595                         Some(instance)
596                     }
597                     _ => None
598                 };
599
600                 if let Some(const_fn_instance) = constness {
601                     // If this is a const fn, called from a const context, we
602                     // have to visit its body in order to find any fn reifications
603                     // it might contain.
604                     collect_neighbours(self.tcx,
605                                        const_fn_instance,
606                                        true,
607                                        self.output);
608                 } else {
609                     visit_fn_use(self.tcx, callee_ty, true, &mut self.output);
610                 }
611             }
612             mir::TerminatorKind::Drop { ref location, .. } |
613             mir::TerminatorKind::DropAndReplace { ref location, .. } => {
614                 let ty = location.ty(self.mir, self.tcx)
615                     .to_ty(self.tcx);
616                 let ty = tcx.trans_apply_param_substs(self.param_substs, &ty);
617                 visit_drop_use(self.tcx, ty, true, self.output);
618             }
619             mir::TerminatorKind::Goto { .. } |
620             mir::TerminatorKind::SwitchInt { .. } |
621             mir::TerminatorKind::Resume |
622             mir::TerminatorKind::Return |
623             mir::TerminatorKind::Unreachable |
624             mir::TerminatorKind::Assert { .. } => {}
625             mir::TerminatorKind::GeneratorDrop |
626             mir::TerminatorKind::Yield { .. } => bug!(),
627         }
628
629         self.super_terminator_kind(block, kind, location);
630     }
631
632     fn visit_static(&mut self,
633                     static_: &mir::Static<'tcx>,
634                     context: mir::visit::LvalueContext<'tcx>,
635                     location: Location) {
636         debug!("visiting static {:?} @ {:?}", static_.def_id, location);
637
638         let tcx = self.tcx;
639         let instance = Instance::mono(tcx, static_.def_id);
640         if should_trans_locally(tcx, &instance) {
641             let node_id = tcx.hir.as_local_node_id(static_.def_id).unwrap();
642             self.output.push(TransItem::Static(node_id));
643         }
644
645         self.super_static(static_, context, location);
646     }
647 }
648
649 fn visit_drop_use<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
650                             ty: Ty<'tcx>,
651                             is_direct_call: bool,
652                             output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>)
653 {
654     let instance = monomorphize::resolve_drop_in_place(tcx, ty);
655     visit_instance_use(tcx, instance, is_direct_call, output);
656 }
657
658 fn visit_fn_use<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
659                           ty: Ty<'tcx>,
660                           is_direct_call: bool,
661                           output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>)
662 {
663     if let ty::TyFnDef(def_id, substs) = ty.sty {
664         let instance = monomorphize::resolve(tcx, def_id, substs);
665         visit_instance_use(tcx, instance, is_direct_call, output);
666     }
667 }
668
669 fn visit_instance_use<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
670                                 instance: ty::Instance<'tcx>,
671                                 is_direct_call: bool,
672                                 output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>)
673 {
674     debug!("visit_item_use({:?}, is_direct_call={:?})", instance, is_direct_call);
675     if !should_trans_locally(tcx, &instance) {
676         return
677     }
678
679     match instance.def {
680         ty::InstanceDef::Intrinsic(def_id) => {
681             if !is_direct_call {
682                 bug!("intrinsic {:?} being reified", def_id);
683             }
684         }
685         ty::InstanceDef::Virtual(..) |
686         ty::InstanceDef::DropGlue(_, None) => {
687             // don't need to emit shim if we are calling directly.
688             if !is_direct_call {
689                 output.push(create_fn_trans_item(instance));
690             }
691         }
692         ty::InstanceDef::DropGlue(_, Some(_)) => {
693             output.push(create_fn_trans_item(instance));
694         }
695         ty::InstanceDef::ClosureOnceShim { .. } |
696         ty::InstanceDef::Item(..) |
697         ty::InstanceDef::FnPtrShim(..) |
698         ty::InstanceDef::CloneShim(..) => {
699             output.push(create_fn_trans_item(instance));
700         }
701     }
702 }
703
704 // Returns true if we should translate an instance in the local crate.
705 // Returns false if we can just link to the upstream crate and therefore don't
706 // need a translation item.
707 fn should_trans_locally<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>, instance: &Instance<'tcx>)
708                                   -> bool {
709     let def_id = match instance.def {
710         ty::InstanceDef::Item(def_id) => def_id,
711         ty::InstanceDef::ClosureOnceShim { .. } |
712         ty::InstanceDef::Virtual(..) |
713         ty::InstanceDef::FnPtrShim(..) |
714         ty::InstanceDef::DropGlue(..) |
715         ty::InstanceDef::Intrinsic(_) |
716         ty::InstanceDef::CloneShim(..) => return true
717     };
718     match tcx.hir.get_if_local(def_id) {
719         Some(hir_map::NodeForeignItem(..)) => {
720             false // foreign items are linked against, not translated.
721         }
722         Some(_) => true,
723         None => {
724             if tcx.is_exported_symbol(def_id) ||
725                 tcx.is_foreign_item(def_id)
726             {
727                 // We can link to the item in question, no instance needed
728                 // in this crate
729                 false
730             } else {
731                 if !tcx.is_mir_available(def_id) {
732                     bug!("Cannot create local trans-item for {:?}", def_id)
733                 }
734                 true
735             }
736         }
737     }
738 }
739
740 /// For given pair of source and target type that occur in an unsizing coercion,
741 /// this function finds the pair of types that determines the vtable linking
742 /// them.
743 ///
744 /// For example, the source type might be `&SomeStruct` and the target type\
745 /// might be `&SomeTrait` in a cast like:
746 ///
747 /// let src: &SomeStruct = ...;
748 /// let target = src as &SomeTrait;
749 ///
750 /// Then the output of this function would be (SomeStruct, SomeTrait) since for
751 /// constructing the `target` fat-pointer we need the vtable for that pair.
752 ///
753 /// Things can get more complicated though because there's also the case where
754 /// the unsized type occurs as a field:
755 ///
756 /// ```rust
757 /// struct ComplexStruct<T: ?Sized> {
758 ///    a: u32,
759 ///    b: f64,
760 ///    c: T
761 /// }
762 /// ```
763 ///
764 /// In this case, if `T` is sized, `&ComplexStruct<T>` is a thin pointer. If `T`
765 /// is unsized, `&SomeStruct` is a fat pointer, and the vtable it points to is
766 /// for the pair of `T` (which is a trait) and the concrete type that `T` was
767 /// originally coerced from:
768 ///
769 /// let src: &ComplexStruct<SomeStruct> = ...;
770 /// let target = src as &ComplexStruct<SomeTrait>;
771 ///
772 /// Again, we want this `find_vtable_types_for_unsizing()` to provide the pair
773 /// `(SomeStruct, SomeTrait)`.
774 ///
775 /// Finally, there is also the case of custom unsizing coercions, e.g. for
776 /// smart pointers such as `Rc` and `Arc`.
777 fn find_vtable_types_for_unsizing<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
778                                             source_ty: Ty<'tcx>,
779                                             target_ty: Ty<'tcx>)
780                                             -> (Ty<'tcx>, Ty<'tcx>) {
781     let ptr_vtable = |inner_source: Ty<'tcx>, inner_target: Ty<'tcx>| {
782         if !type_is_sized(tcx, inner_source) {
783             (inner_source, inner_target)
784         } else {
785             tcx.struct_lockstep_tails(inner_source, inner_target)
786         }
787     };
788     match (&source_ty.sty, &target_ty.sty) {
789         (&ty::TyRef(_, ty::TypeAndMut { ty: a, .. }),
790          &ty::TyRef(_, ty::TypeAndMut { ty: b, .. })) |
791         (&ty::TyRef(_, ty::TypeAndMut { ty: a, .. }),
792          &ty::TyRawPtr(ty::TypeAndMut { ty: b, .. })) |
793         (&ty::TyRawPtr(ty::TypeAndMut { ty: a, .. }),
794          &ty::TyRawPtr(ty::TypeAndMut { ty: b, .. })) => {
795             ptr_vtable(a, b)
796         }
797         (&ty::TyAdt(def_a, _), &ty::TyAdt(def_b, _)) if def_a.is_box() && def_b.is_box() => {
798             ptr_vtable(source_ty.boxed_ty(), target_ty.boxed_ty())
799         }
800
801         (&ty::TyAdt(source_adt_def, source_substs),
802          &ty::TyAdt(target_adt_def, target_substs)) => {
803             assert_eq!(source_adt_def, target_adt_def);
804
805             let kind =
806                 monomorphize::custom_coerce_unsize_info(tcx, source_ty, target_ty);
807
808             let coerce_index = match kind {
809                 CustomCoerceUnsized::Struct(i) => i
810             };
811
812             let source_fields = &source_adt_def.struct_variant().fields;
813             let target_fields = &target_adt_def.struct_variant().fields;
814
815             assert!(coerce_index < source_fields.len() &&
816                     source_fields.len() == target_fields.len());
817
818             find_vtable_types_for_unsizing(tcx,
819                                            source_fields[coerce_index].ty(tcx,
820                                                                           source_substs),
821                                            target_fields[coerce_index].ty(tcx,
822                                                                           target_substs))
823         }
824         _ => bug!("find_vtable_types_for_unsizing: invalid coercion {:?} -> {:?}",
825                   source_ty,
826                   target_ty)
827     }
828 }
829
830 fn create_fn_trans_item<'a, 'tcx>(instance: Instance<'tcx>) -> TransItem<'tcx> {
831     debug!("create_fn_trans_item(instance={})", instance);
832     TransItem::Fn(instance)
833 }
834
835 /// Creates a `TransItem` for each method that is referenced by the vtable for
836 /// the given trait/impl pair.
837 fn create_trans_items_for_vtable_methods<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
838                                                    trait_ty: Ty<'tcx>,
839                                                    impl_ty: Ty<'tcx>,
840                                                    output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>) {
841     assert!(!trait_ty.needs_subst() && !trait_ty.has_escaping_regions() &&
842             !impl_ty.needs_subst() && !impl_ty.has_escaping_regions());
843
844     if let ty::TyDynamic(ref trait_ty, ..) = trait_ty.sty {
845         if let Some(principal) = trait_ty.principal() {
846             let poly_trait_ref = principal.with_self_ty(tcx, impl_ty);
847             assert!(!poly_trait_ref.has_escaping_regions());
848
849             // Walk all methods of the trait, including those of its supertraits
850             let methods = traits::get_vtable_methods(tcx, poly_trait_ref);
851             let methods = methods.filter_map(|method| method)
852                 .map(|(def_id, substs)| monomorphize::resolve(tcx, def_id, substs))
853                 .filter(|&instance| should_trans_locally(tcx, &instance))
854                 .map(|instance| create_fn_trans_item(instance));
855             output.extend(methods);
856         }
857         // Also add the destructor
858         visit_drop_use(tcx, impl_ty, false, output);
859     }
860 }
861
862 //=-----------------------------------------------------------------------------
863 // Root Collection
864 //=-----------------------------------------------------------------------------
865
866 struct RootCollector<'b, 'a: 'b, 'tcx: 'a + 'b> {
867     tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
868     exported_symbols: &'b ExportedSymbols,
869     mode: TransItemCollectionMode,
870     output: &'b mut Vec<TransItem<'tcx>>,
871 }
872
873 impl<'b, 'a, 'v> ItemLikeVisitor<'v> for RootCollector<'b, 'a, 'v> {
874     fn visit_item(&mut self, item: &'v hir::Item) {
875         match item.node {
876             hir::ItemExternCrate(..) |
877             hir::ItemUse(..)         |
878             hir::ItemForeignMod(..)  |
879             hir::ItemTy(..)          |
880             hir::ItemDefaultImpl(..) |
881             hir::ItemTrait(..)       |
882             hir::ItemMod(..)         => {
883                 // Nothing to do, just keep recursing...
884             }
885
886             hir::ItemImpl(..) => {
887                 if self.mode == TransItemCollectionMode::Eager {
888                     create_trans_items_for_default_impls(self.tcx,
889                                                          item,
890                                                          self.output);
891                 }
892             }
893
894             hir::ItemEnum(_, ref generics) |
895             hir::ItemStruct(_, ref generics) |
896             hir::ItemUnion(_, ref generics) => {
897                 if !generics.is_parameterized() {
898                     if self.mode == TransItemCollectionMode::Eager {
899                         let def_id = self.tcx.hir.local_def_id(item.id);
900                         debug!("RootCollector: ADT drop-glue for {}",
901                                def_id_to_string(self.tcx, def_id));
902
903                         let ty = def_ty(self.tcx, def_id, Substs::empty());
904                         visit_drop_use(self.tcx, ty, true, self.output);
905                     }
906                 }
907             }
908             hir::ItemGlobalAsm(..) => {
909                 debug!("RootCollector: ItemGlobalAsm({})",
910                        def_id_to_string(self.tcx,
911                                         self.tcx.hir.local_def_id(item.id)));
912                 self.output.push(TransItem::GlobalAsm(item.id));
913             }
914             hir::ItemStatic(..) => {
915                 debug!("RootCollector: ItemStatic({})",
916                        def_id_to_string(self.tcx,
917                                         self.tcx.hir.local_def_id(item.id)));
918                 self.output.push(TransItem::Static(item.id));
919             }
920             hir::ItemConst(..) => {
921                 // const items only generate translation items if they are
922                 // actually used somewhere. Just declaring them is insufficient.
923             }
924             hir::ItemFn(..) => {
925                 let tcx = self.tcx;
926                 let def_id = tcx.hir.local_def_id(item.id);
927
928                 if (self.mode == TransItemCollectionMode::Eager ||
929                     !tcx.is_const_fn(def_id) ||
930                     self.exported_symbols.local_exports().contains(&item.id)) &&
931                    !item_has_type_parameters(tcx, def_id) {
932
933                     debug!("RootCollector: ItemFn({})",
934                            def_id_to_string(tcx, def_id));
935
936                     let instance = Instance::mono(tcx, def_id);
937                     self.output.push(TransItem::Fn(instance));
938                 }
939             }
940         }
941     }
942
943     fn visit_trait_item(&mut self, _: &'v hir::TraitItem) {
944         // Even if there's a default body with no explicit generics,
945         // it's still generic over some `Self: Trait`, so not a root.
946     }
947
948     fn visit_impl_item(&mut self, ii: &'v hir::ImplItem) {
949         match ii.node {
950             hir::ImplItemKind::Method(hir::MethodSig { .. }, _) => {
951                 let tcx = self.tcx;
952                 let def_id = tcx.hir.local_def_id(ii.id);
953
954                 if (self.mode == TransItemCollectionMode::Eager ||
955                     !tcx.is_const_fn(def_id) ||
956                     self.exported_symbols.local_exports().contains(&ii.id)) &&
957                    !item_has_type_parameters(tcx, def_id) {
958                     debug!("RootCollector: MethodImplItem({})",
959                            def_id_to_string(tcx, def_id));
960
961                     let instance = Instance::mono(tcx, def_id);
962                     self.output.push(TransItem::Fn(instance));
963                 }
964             }
965             _ => { /* Nothing to do here */ }
966         }
967     }
968 }
969
970 fn item_has_type_parameters<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>, def_id: DefId) -> bool {
971     let generics = tcx.generics_of(def_id);
972     generics.parent_types as usize + generics.types.len() > 0
973 }
974
975 fn create_trans_items_for_default_impls<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
976                                                   item: &'tcx hir::Item,
977                                                   output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>) {
978     match item.node {
979         hir::ItemImpl(_,
980                       _,
981                       _,
982                       ref generics,
983                       ..,
984                       ref impl_item_refs) => {
985             if generics.is_type_parameterized() {
986                 return
987             }
988
989             let impl_def_id = tcx.hir.local_def_id(item.id);
990
991             debug!("create_trans_items_for_default_impls(item={})",
992                    def_id_to_string(tcx, impl_def_id));
993
994             if let Some(trait_ref) = tcx.impl_trait_ref(impl_def_id) {
995                 let callee_substs = tcx.erase_regions(&trait_ref.substs);
996                 let overridden_methods: FxHashSet<_> =
997                     impl_item_refs.iter()
998                                   .map(|iiref| iiref.name)
999                                   .collect();
1000                 for method in tcx.provided_trait_methods(trait_ref.def_id) {
1001                     if overridden_methods.contains(&method.name) {
1002                         continue;
1003                     }
1004
1005                     if !tcx.generics_of(method.def_id).types.is_empty() {
1006                         continue;
1007                     }
1008
1009                     let instance =
1010                         monomorphize::resolve(tcx, method.def_id, callee_substs);
1011
1012                     let trans_item = create_fn_trans_item(instance);
1013                     if trans_item.is_instantiable(tcx) && should_trans_locally(tcx, &instance) {
1014                         output.push(trans_item);
1015                     }
1016                 }
1017             }
1018         }
1019         _ => {
1020             bug!()
1021         }
1022     }
1023 }
1024
1025 /// Scan the MIR in order to find function calls, closures, and drop-glue
1026 fn collect_neighbours<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
1027                                 instance: Instance<'tcx>,
1028                                 const_context: bool,
1029                                 output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>)
1030 {
1031     let mir = tcx.instance_mir(instance.def);
1032
1033     let mut visitor = MirNeighborCollector {
1034         tcx,
1035         mir: &mir,
1036         output,
1037         param_substs: instance.substs,
1038         const_context,
1039     };
1040
1041     visitor.visit_mir(&mir);
1042     for promoted in &mir.promoted {
1043         visitor.mir = promoted;
1044         visitor.visit_mir(promoted);
1045     }
1046 }
1047
1048 fn def_id_to_string<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
1049                               def_id: DefId)
1050                               -> String {
1051     let mut output = String::new();
1052     let printer = DefPathBasedNames::new(tcx, false, false);
1053     printer.push_def_path(def_id, &mut output);
1054     output
1055 }