]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc_trans/collector.rs
d723cf325718ea86de681f451e32c53091ffad08
[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 rustc::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                 let source_ty = self.scx.tcx().trans_apply_param_substs(self.param_substs,
497                                                                         &source_ty);
498                 match source_ty.sty {
499                     ty::TyClosure(def_id, substs) => {
500                         let instance = monomorphize::resolve_closure(
501                             self.scx, def_id, substs, ty::ClosureKind::FnOnce);
502                         self.output.push(create_fn_trans_item(instance));
503                     }
504                     _ => bug!(),
505                 }
506             }
507             mir::Rvalue::NullaryOp(mir::NullOp::Box, _) => {
508                 let tcx = self.scx.tcx();
509                 let exchange_malloc_fn_def_id = tcx
510                     .lang_items
511                     .require(ExchangeMallocFnLangItem)
512                     .unwrap_or_else(|e| self.scx.sess().fatal(&e));
513                 let instance = Instance::mono(tcx, exchange_malloc_fn_def_id);
514                 if should_trans_locally(tcx, &instance) {
515                     self.output.push(create_fn_trans_item(instance));
516                 }
517             }
518             _ => { /* not interesting */ }
519         }
520
521         self.super_rvalue(rvalue, location);
522     }
523
524     fn visit_constant(&mut self, constant: &mir::Constant<'tcx>, location: Location) {
525         debug!("visiting constant {:?} @ {:?}", *constant, location);
526
527         if let ty::TyFnDef(..) = constant.ty.sty {
528             // function definitions are zero-sized, and only generate
529             // IR when they are called/reified.
530             self.super_constant(constant, location);
531             return
532         }
533
534         if let mir::Literal::Item { def_id, substs } = constant.literal {
535             let substs = self.scx.tcx().trans_apply_param_substs(self.param_substs,
536                                                                  &substs);
537             let instance = monomorphize::resolve(self.scx, def_id, substs);
538             collect_neighbours(self.scx, instance, self.output);
539         }
540
541         self.super_constant(constant, location);
542     }
543
544     fn visit_terminator_kind(&mut self,
545                              block: mir::BasicBlock,
546                              kind: &mir::TerminatorKind<'tcx>,
547                              location: Location) {
548         debug!("visiting terminator {:?} @ {:?}", kind, location);
549
550         let tcx = self.scx.tcx();
551         match *kind {
552             mir::TerminatorKind::Call { ref func, .. } => {
553                 let callee_ty = func.ty(self.mir, tcx);
554                 let callee_ty = tcx.trans_apply_param_substs(self.param_substs, &callee_ty);
555                 visit_fn_use(self.scx, callee_ty, true, &mut self.output);
556             }
557             mir::TerminatorKind::Drop { ref location, .. } |
558             mir::TerminatorKind::DropAndReplace { ref location, .. } => {
559                 let ty = location.ty(self.mir, self.scx.tcx())
560                     .to_ty(self.scx.tcx());
561                 let ty = tcx.trans_apply_param_substs(self.param_substs, &ty);
562                 visit_drop_use(self.scx, ty, true, self.output);
563             }
564             mir::TerminatorKind::Goto { .. } |
565             mir::TerminatorKind::SwitchInt { .. } |
566             mir::TerminatorKind::Resume |
567             mir::TerminatorKind::Return |
568             mir::TerminatorKind::Unreachable |
569             mir::TerminatorKind::Assert { .. } => {}
570         }
571
572         self.super_terminator_kind(block, kind, location);
573     }
574 }
575
576 fn visit_drop_use<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
577                             ty: ty::Ty<'tcx>,
578                             is_direct_call: bool,
579                             output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>)
580 {
581     let instance = monomorphize::resolve_drop_in_place(scx, ty);
582     visit_instance_use(scx, instance, is_direct_call, output);
583 }
584
585 fn visit_fn_use<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
586                           ty: ty::Ty<'tcx>,
587                           is_direct_call: bool,
588                           output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>)
589 {
590     if let ty::TyFnDef(def_id, substs, _) = ty.sty {
591         let instance = monomorphize::resolve(scx, def_id, substs);
592         visit_instance_use(scx, instance, is_direct_call, output);
593     }
594 }
595
596 fn visit_instance_use<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
597                                 instance: ty::Instance<'tcx>,
598                                 is_direct_call: bool,
599                                 output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>)
600 {
601     debug!("visit_item_use({:?}, is_direct_call={:?})", instance, is_direct_call);
602     if !should_trans_locally(scx.tcx(), &instance) {
603         return
604     }
605
606     match instance.def {
607         ty::InstanceDef::Intrinsic(def_id) => {
608             if !is_direct_call {
609                 bug!("intrinsic {:?} being reified", def_id);
610             }
611         }
612         ty::InstanceDef::Virtual(..) |
613         ty::InstanceDef::DropGlue(_, None) => {
614             // don't need to emit shim if we are calling directly.
615             if !is_direct_call {
616                 output.push(create_fn_trans_item(instance));
617             }
618         }
619         ty::InstanceDef::DropGlue(_, Some(_)) => {
620             output.push(create_fn_trans_item(instance));
621         }
622         ty::InstanceDef::ClosureOnceShim { .. } |
623         ty::InstanceDef::Item(..) |
624         ty::InstanceDef::FnPtrShim(..) => {
625             output.push(create_fn_trans_item(instance));
626         }
627     }
628 }
629
630 // Returns true if we should translate an instance in the local crate.
631 // Returns false if we can just link to the upstream crate and therefore don't
632 // need a translation item.
633 fn should_trans_locally<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>, instance: &Instance<'tcx>)
634                                   -> bool {
635     let def_id = match instance.def {
636         ty::InstanceDef::Item(def_id) => def_id,
637         ty::InstanceDef::ClosureOnceShim { .. } |
638         ty::InstanceDef::Virtual(..) |
639         ty::InstanceDef::FnPtrShim(..) |
640         ty::InstanceDef::DropGlue(..) |
641         ty::InstanceDef::Intrinsic(_) => return true
642     };
643     match tcx.hir.get_if_local(def_id) {
644         Some(hir_map::NodeForeignItem(..)) => {
645             false // foreign items are linked against, not translated.
646         }
647         Some(_) => true,
648         None => {
649             if tcx.is_exported_symbol(def_id) ||
650                 tcx.is_foreign_item(def_id)
651             {
652                 // We can link to the item in question, no instance needed
653                 // in this crate
654                 false
655             } else {
656                 if !tcx.is_mir_available(def_id) {
657                     bug!("Cannot create local trans-item for {:?}", def_id)
658                 }
659                 true
660             }
661         }
662     }
663 }
664
665 /// For given pair of source and target type that occur in an unsizing coercion,
666 /// this function finds the pair of types that determines the vtable linking
667 /// them.
668 ///
669 /// For example, the source type might be `&SomeStruct` and the target type\
670 /// might be `&SomeTrait` in a cast like:
671 ///
672 /// let src: &SomeStruct = ...;
673 /// let target = src as &SomeTrait;
674 ///
675 /// Then the output of this function would be (SomeStruct, SomeTrait) since for
676 /// constructing the `target` fat-pointer we need the vtable for that pair.
677 ///
678 /// Things can get more complicated though because there's also the case where
679 /// the unsized type occurs as a field:
680 ///
681 /// ```rust
682 /// struct ComplexStruct<T: ?Sized> {
683 ///    a: u32,
684 ///    b: f64,
685 ///    c: T
686 /// }
687 /// ```
688 ///
689 /// In this case, if `T` is sized, `&ComplexStruct<T>` is a thin pointer. If `T`
690 /// is unsized, `&SomeStruct` is a fat pointer, and the vtable it points to is
691 /// for the pair of `T` (which is a trait) and the concrete type that `T` was
692 /// originally coerced from:
693 ///
694 /// let src: &ComplexStruct<SomeStruct> = ...;
695 /// let target = src as &ComplexStruct<SomeTrait>;
696 ///
697 /// Again, we want this `find_vtable_types_for_unsizing()` to provide the pair
698 /// `(SomeStruct, SomeTrait)`.
699 ///
700 /// Finally, there is also the case of custom unsizing coercions, e.g. for
701 /// smart pointers such as `Rc` and `Arc`.
702 fn find_vtable_types_for_unsizing<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
703                                             source_ty: ty::Ty<'tcx>,
704                                             target_ty: ty::Ty<'tcx>)
705                                             -> (ty::Ty<'tcx>, ty::Ty<'tcx>) {
706     let ptr_vtable = |inner_source: ty::Ty<'tcx>, inner_target: ty::Ty<'tcx>| {
707         if !scx.type_is_sized(inner_source) {
708             (inner_source, inner_target)
709         } else {
710             scx.tcx().struct_lockstep_tails(inner_source, inner_target)
711         }
712     };
713     match (&source_ty.sty, &target_ty.sty) {
714         (&ty::TyRef(_, ty::TypeAndMut { ty: a, .. }),
715          &ty::TyRef(_, ty::TypeAndMut { ty: b, .. })) |
716         (&ty::TyRef(_, ty::TypeAndMut { ty: a, .. }),
717          &ty::TyRawPtr(ty::TypeAndMut { ty: b, .. })) |
718         (&ty::TyRawPtr(ty::TypeAndMut { ty: a, .. }),
719          &ty::TyRawPtr(ty::TypeAndMut { ty: b, .. })) => {
720             ptr_vtable(a, b)
721         }
722         (&ty::TyAdt(def_a, _), &ty::TyAdt(def_b, _)) if def_a.is_box() && def_b.is_box() => {
723             ptr_vtable(source_ty.boxed_ty(), target_ty.boxed_ty())
724         }
725
726         (&ty::TyAdt(source_adt_def, source_substs),
727          &ty::TyAdt(target_adt_def, target_substs)) => {
728             assert_eq!(source_adt_def, target_adt_def);
729
730             let kind =
731                 monomorphize::custom_coerce_unsize_info(scx, source_ty, target_ty);
732
733             let coerce_index = match kind {
734                 CustomCoerceUnsized::Struct(i) => i
735             };
736
737             let source_fields = &source_adt_def.struct_variant().fields;
738             let target_fields = &target_adt_def.struct_variant().fields;
739
740             assert!(coerce_index < source_fields.len() &&
741                     source_fields.len() == target_fields.len());
742
743             find_vtable_types_for_unsizing(scx,
744                                            source_fields[coerce_index].ty(scx.tcx(),
745                                                                           source_substs),
746                                            target_fields[coerce_index].ty(scx.tcx(),
747                                                                           target_substs))
748         }
749         _ => bug!("find_vtable_types_for_unsizing: invalid coercion {:?} -> {:?}",
750                   source_ty,
751                   target_ty)
752     }
753 }
754
755 fn create_fn_trans_item<'a, 'tcx>(instance: Instance<'tcx>) -> TransItem<'tcx> {
756     debug!("create_fn_trans_item(instance={})", instance);
757     TransItem::Fn(instance)
758 }
759
760 /// Creates a `TransItem` for each method that is referenced by the vtable for
761 /// the given trait/impl pair.
762 fn create_trans_items_for_vtable_methods<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
763                                                    trait_ty: ty::Ty<'tcx>,
764                                                    impl_ty: ty::Ty<'tcx>,
765                                                    output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>) {
766     assert!(!trait_ty.needs_subst() && !trait_ty.has_escaping_regions() &&
767             !impl_ty.needs_subst() && !impl_ty.has_escaping_regions());
768
769     if let ty::TyDynamic(ref trait_ty, ..) = trait_ty.sty {
770         if let Some(principal) = trait_ty.principal() {
771             let poly_trait_ref = principal.with_self_ty(scx.tcx(), impl_ty);
772             assert!(!poly_trait_ref.has_escaping_regions());
773
774             // Walk all methods of the trait, including those of its supertraits
775             let methods = traits::get_vtable_methods(scx.tcx(), poly_trait_ref);
776             let methods = methods.filter_map(|method| method)
777                 .map(|(def_id, substs)| monomorphize::resolve(scx, def_id, substs))
778                 .filter(|&instance| should_trans_locally(scx.tcx(), &instance))
779                 .map(|instance| create_fn_trans_item(instance));
780             output.extend(methods);
781         }
782         // Also add the destructor
783         visit_drop_use(scx, impl_ty, false, output);
784     }
785 }
786
787 //=-----------------------------------------------------------------------------
788 // Root Collection
789 //=-----------------------------------------------------------------------------
790
791 struct RootCollector<'b, 'a: 'b, 'tcx: 'a + 'b> {
792     scx: &'b SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
793     mode: TransItemCollectionMode,
794     output: &'b mut Vec<TransItem<'tcx>>,
795 }
796
797 impl<'b, 'a, 'v> ItemLikeVisitor<'v> for RootCollector<'b, 'a, 'v> {
798     fn visit_item(&mut self, item: &'v hir::Item) {
799         match item.node {
800             hir::ItemExternCrate(..) |
801             hir::ItemUse(..)         |
802             hir::ItemForeignMod(..)  |
803             hir::ItemTy(..)          |
804             hir::ItemDefaultImpl(..) |
805             hir::ItemTrait(..)       |
806             hir::ItemMod(..)         => {
807                 // Nothing to do, just keep recursing...
808             }
809
810             hir::ItemImpl(..) => {
811                 if self.mode == TransItemCollectionMode::Eager {
812                     create_trans_items_for_default_impls(self.scx,
813                                                          item,
814                                                          self.output);
815                 }
816             }
817
818             hir::ItemEnum(_, ref generics) |
819             hir::ItemStruct(_, ref generics) |
820             hir::ItemUnion(_, ref generics) => {
821                 if !generics.is_parameterized() {
822                     if self.mode == TransItemCollectionMode::Eager {
823                         let def_id = self.scx.tcx().hir.local_def_id(item.id);
824                         debug!("RootCollector: ADT drop-glue for {}",
825                                def_id_to_string(self.scx.tcx(), def_id));
826
827                         let ty = def_ty(self.scx, def_id, Substs::empty());
828                         visit_drop_use(self.scx, ty, true, self.output);
829                     }
830                 }
831             }
832             hir::ItemGlobalAsm(..) => {
833                 debug!("RootCollector: ItemGlobalAsm({})",
834                        def_id_to_string(self.scx.tcx(),
835                                         self.scx.tcx().hir.local_def_id(item.id)));
836                 self.output.push(TransItem::GlobalAsm(item.id));
837             }
838             hir::ItemStatic(..) => {
839                 debug!("RootCollector: ItemStatic({})",
840                        def_id_to_string(self.scx.tcx(),
841                                         self.scx.tcx().hir.local_def_id(item.id)));
842                 self.output.push(TransItem::Static(item.id));
843             }
844             hir::ItemConst(..) => {
845                 // const items only generate translation items if they are
846                 // actually used somewhere. Just declaring them is insufficient.
847             }
848             hir::ItemFn(.., ref generics, _) => {
849                 if !generics.is_type_parameterized() {
850                     let def_id = self.scx.tcx().hir.local_def_id(item.id);
851
852                     debug!("RootCollector: ItemFn({})",
853                            def_id_to_string(self.scx.tcx(), def_id));
854
855                     let instance = Instance::mono(self.scx.tcx(), def_id);
856                     self.output.push(TransItem::Fn(instance));
857                 }
858             }
859         }
860     }
861
862     fn visit_trait_item(&mut self, _: &'v hir::TraitItem) {
863         // Even if there's a default body with no explicit generics,
864         // it's still generic over some `Self: Trait`, so not a root.
865     }
866
867     fn visit_impl_item(&mut self, ii: &'v hir::ImplItem) {
868         match ii.node {
869             hir::ImplItemKind::Method(hir::MethodSig {
870                 ref generics,
871                 ..
872             }, _) => {
873                 let hir_map = &self.scx.tcx().hir;
874                 let parent_node_id = hir_map.get_parent_node(ii.id);
875                 let is_impl_generic = match hir_map.expect_item(parent_node_id) {
876                     &hir::Item {
877                         node: hir::ItemImpl(_, _, _, ref generics, ..),
878                         ..
879                     } => {
880                         generics.is_type_parameterized()
881                     }
882                     _ => {
883                         bug!()
884                     }
885                 };
886
887                 if !generics.is_type_parameterized() && !is_impl_generic {
888                     let def_id = self.scx.tcx().hir.local_def_id(ii.id);
889
890                     debug!("RootCollector: MethodImplItem({})",
891                            def_id_to_string(self.scx.tcx(), def_id));
892
893                     let instance = Instance::mono(self.scx.tcx(), def_id);
894                     self.output.push(TransItem::Fn(instance));
895                 }
896             }
897             _ => { /* Nothing to do here */ }
898         }
899     }
900 }
901
902 fn create_trans_items_for_default_impls<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
903                                                   item: &'tcx hir::Item,
904                                                   output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>) {
905     let tcx = scx.tcx();
906     match item.node {
907         hir::ItemImpl(_,
908                       _,
909                       _,
910                       ref generics,
911                       ..,
912                       ref impl_item_refs) => {
913             if generics.is_type_parameterized() {
914                 return
915             }
916
917             let impl_def_id = tcx.hir.local_def_id(item.id);
918
919             debug!("create_trans_items_for_default_impls(item={})",
920                    def_id_to_string(tcx, impl_def_id));
921
922             if let Some(trait_ref) = tcx.impl_trait_ref(impl_def_id) {
923                 let callee_substs = tcx.erase_regions(&trait_ref.substs);
924                 let overridden_methods: FxHashSet<_> =
925                     impl_item_refs.iter()
926                                   .map(|iiref| iiref.name)
927                                   .collect();
928                 for method in tcx.provided_trait_methods(trait_ref.def_id) {
929                     if overridden_methods.contains(&method.name) {
930                         continue;
931                     }
932
933                     if !tcx.generics_of(method.def_id).types.is_empty() {
934                         continue;
935                     }
936
937                     let instance =
938                         monomorphize::resolve(scx, method.def_id, callee_substs);
939
940                     let predicates = tcx.predicates_of(instance.def_id()).predicates
941                         .subst(tcx, instance.substs);
942                     if !traits::normalize_and_test_predicates(tcx, predicates) {
943                         continue;
944                     }
945
946                     if should_trans_locally(tcx, &instance) {
947                         output.push(create_fn_trans_item(instance));
948                     }
949                 }
950             }
951         }
952         _ => {
953             bug!()
954         }
955     }
956 }
957
958 /// Scan the MIR in order to find function calls, closures, and drop-glue
959 fn collect_neighbours<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
960                                 instance: Instance<'tcx>,
961                                 output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>)
962 {
963     let mir = scx.tcx().instance_mir(instance.def);
964
965     let mut visitor = MirNeighborCollector {
966         scx: scx,
967         mir: &mir,
968         output: output,
969         param_substs: instance.substs
970     };
971
972     visitor.visit_mir(&mir);
973     for promoted in &mir.promoted {
974         visitor.mir = promoted;
975         visitor.visit_mir(promoted);
976     }
977 }
978
979 fn def_id_to_string<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
980                               def_id: DefId)
981                               -> String {
982     let mut output = String::new();
983     let printer = DefPathBasedNames::new(tcx, false, false);
984     printer.push_def_path(def_id, &mut output);
985     output
986 }