]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc_trans/collector.rs
Rollup merge of #44562 - eddyb:ugh-rustdoc, r=nikomatsakis
[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::lang_items::{ExchangeMallocFnLangItem};
198 use rustc::traits;
199 use rustc::ty::subst::Substs;
200 use rustc::ty::{self, TypeFoldable, Ty, TyCtxt};
201 use rustc::ty::adjustment::CustomCoerceUnsized;
202 use rustc::mir::{self, Location};
203 use rustc::mir::visit::Visitor as MirVisitor;
204
205 use context::SharedCrateContext;
206 use common::{def_ty, instance_ty};
207 use monomorphize::{self, Instance};
208 use rustc::util::nodemap::{FxHashSet, FxHashMap, DefIdMap};
209
210 use trans_item::{TransItem, DefPathBasedNames, InstantiationMode};
211
212 use rustc_data_structures::bitvec::BitVector;
213 use back::symbol_export::ExportedSymbols;
214
215 #[derive(PartialEq, Eq, Hash, Clone, Copy, Debug)]
216 pub enum TransItemCollectionMode {
217     Eager,
218     Lazy
219 }
220
221 /// Maps every translation item to all translation items it references in its
222 /// body.
223 pub struct InliningMap<'tcx> {
224     // Maps a source translation item to the range of translation items
225     // accessed by it.
226     // The two numbers in the tuple are the start (inclusive) and
227     // end index (exclusive) within the `targets` vecs.
228     index: FxHashMap<TransItem<'tcx>, (usize, usize)>,
229     targets: Vec<TransItem<'tcx>>,
230
231     // Contains one bit per translation item in the `targets` field. That bit
232     // is true if that translation item needs to be inlined into every CGU.
233     inlines: BitVector,
234 }
235
236 impl<'tcx> InliningMap<'tcx> {
237
238     fn new() -> InliningMap<'tcx> {
239         InliningMap {
240             index: FxHashMap(),
241             targets: Vec::new(),
242             inlines: BitVector::new(1024),
243         }
244     }
245
246     fn record_accesses<I>(&mut self,
247                           source: TransItem<'tcx>,
248                           new_targets: I)
249         where I: Iterator<Item=(TransItem<'tcx>, bool)> + ExactSizeIterator
250     {
251         assert!(!self.index.contains_key(&source));
252
253         let start_index = self.targets.len();
254         let new_items_count = new_targets.len();
255         let new_items_count_total = new_items_count + self.targets.len();
256
257         self.targets.reserve(new_items_count);
258         self.inlines.grow(new_items_count_total);
259
260         for (i, (target, inline)) in new_targets.enumerate() {
261             self.targets.push(target);
262             if inline {
263                 self.inlines.insert(i + start_index);
264             }
265         }
266
267         let end_index = self.targets.len();
268         self.index.insert(source, (start_index, end_index));
269     }
270
271     // Internally iterate over all items referenced by `source` which will be
272     // made available for inlining.
273     pub fn with_inlining_candidates<F>(&self, source: TransItem<'tcx>, mut f: F)
274         where F: FnMut(TransItem<'tcx>)
275     {
276         if let Some(&(start_index, end_index)) = self.index.get(&source) {
277             for (i, candidate) in self.targets[start_index .. end_index]
278                                       .iter()
279                                       .enumerate() {
280                 if self.inlines.contains(start_index + i) {
281                     f(*candidate);
282                 }
283             }
284         }
285     }
286
287     // Internally iterate over all items and the things each accesses.
288     pub fn iter_accesses<F>(&self, mut f: F)
289         where F: FnMut(TransItem<'tcx>, &[TransItem<'tcx>])
290     {
291         for (&accessor, &(start_index, end_index)) in &self.index {
292             f(accessor, &self.targets[start_index .. end_index])
293         }
294     }
295 }
296
297 pub fn collect_crate_translation_items<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
298                                                  exported_symbols: &ExportedSymbols,
299                                                  mode: TransItemCollectionMode)
300                                                  -> (FxHashSet<TransItem<'tcx>>,
301                                                      InliningMap<'tcx>) {
302     // We are not tracking dependencies of this pass as it has to be re-executed
303     // every time no matter what.
304     scx.tcx().dep_graph.with_ignore(|| {
305         let roots = collect_roots(scx, exported_symbols, mode);
306
307         debug!("Building translation item graph, beginning at roots");
308         let mut visited = FxHashSet();
309         let mut recursion_depths = DefIdMap();
310         let mut inlining_map = InliningMap::new();
311
312         for root in roots {
313             collect_items_rec(scx,
314                               root,
315                               &mut visited,
316                               &mut recursion_depths,
317                               &mut inlining_map);
318         }
319
320         (visited, inlining_map)
321     })
322 }
323
324 // Find all non-generic items by walking the HIR. These items serve as roots to
325 // start monomorphizing from.
326 fn collect_roots<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
327                            exported_symbols: &ExportedSymbols,
328                            mode: TransItemCollectionMode)
329                            -> Vec<TransItem<'tcx>> {
330     debug!("Collecting roots");
331     let mut roots = Vec::new();
332
333     {
334         let mut visitor = RootCollector {
335             scx,
336             mode,
337             exported_symbols,
338             output: &mut roots,
339         };
340
341         scx.tcx().hir.krate().visit_all_item_likes(&mut visitor);
342     }
343
344     // We can only translate items that are instantiable - items all of
345     // whose predicates hold. Luckily, items that aren't instantiable
346     // can't actually be used, so we can just skip translating them.
347     roots.retain(|root| root.is_instantiable(scx.tcx()));
348
349     roots
350 }
351
352 // Collect all monomorphized translation items reachable from `starting_point`
353 fn collect_items_rec<'a, 'tcx: 'a>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
354                                    starting_point: TransItem<'tcx>,
355                                    visited: &mut FxHashSet<TransItem<'tcx>>,
356                                    recursion_depths: &mut DefIdMap<usize>,
357                                    inlining_map: &mut InliningMap<'tcx>) {
358     if !visited.insert(starting_point.clone()) {
359         // We've been here already, no need to search again.
360         return;
361     }
362     debug!("BEGIN collect_items_rec({})", starting_point.to_string(scx.tcx()));
363
364     let mut neighbors = Vec::new();
365     let recursion_depth_reset;
366
367     match starting_point {
368         TransItem::Static(node_id) => {
369             let def_id = scx.tcx().hir.local_def_id(node_id);
370             let instance = Instance::mono(scx.tcx(), def_id);
371
372             // Sanity check whether this ended up being collected accidentally
373             debug_assert!(should_trans_locally(scx.tcx(), &instance));
374
375             let ty = instance_ty(scx, &instance);
376             visit_drop_use(scx, ty, true, &mut neighbors);
377
378             recursion_depth_reset = None;
379
380             collect_neighbours(scx, instance, true, &mut neighbors);
381         }
382         TransItem::Fn(instance) => {
383             // Sanity check whether this ended up being collected accidentally
384             debug_assert!(should_trans_locally(scx.tcx(), &instance));
385
386             // Keep track of the monomorphization recursion depth
387             recursion_depth_reset = Some(check_recursion_limit(scx.tcx(),
388                                                                instance,
389                                                                recursion_depths));
390             check_type_length_limit(scx.tcx(), instance);
391
392             collect_neighbours(scx, instance, false, &mut neighbors);
393         }
394         TransItem::GlobalAsm(..) => {
395             recursion_depth_reset = None;
396         }
397     }
398
399     record_accesses(scx.tcx(), starting_point, &neighbors[..], inlining_map);
400
401     for neighbour in neighbors {
402         collect_items_rec(scx, neighbour, visited, recursion_depths, inlining_map);
403     }
404
405     if let Some((def_id, depth)) = recursion_depth_reset {
406         recursion_depths.insert(def_id, depth);
407     }
408
409     debug!("END collect_items_rec({})", starting_point.to_string(scx.tcx()));
410 }
411
412 fn record_accesses<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
413                                         caller: TransItem<'tcx>,
414                                         callees: &[TransItem<'tcx>],
415                                         inlining_map: &mut InliningMap<'tcx>) {
416     let is_inlining_candidate = |trans_item: &TransItem<'tcx>| {
417         trans_item.instantiation_mode(tcx) == InstantiationMode::LocalCopy
418     };
419
420     let accesses = callees.into_iter()
421                           .map(|trans_item| {
422                              (*trans_item, is_inlining_candidate(trans_item))
423                           });
424
425     inlining_map.record_accesses(caller, accesses);
426 }
427
428 fn check_recursion_limit<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
429                                    instance: Instance<'tcx>,
430                                    recursion_depths: &mut DefIdMap<usize>)
431                                    -> (DefId, usize) {
432     let def_id = instance.def_id();
433     let recursion_depth = recursion_depths.get(&def_id).cloned().unwrap_or(0);
434     debug!(" => recursion depth={}", recursion_depth);
435
436     let recursion_depth = if Some(def_id) == tcx.lang_items().drop_in_place_fn() {
437         // HACK: drop_in_place creates tight monomorphization loops. Give
438         // it more margin.
439         recursion_depth / 4
440     } else {
441         recursion_depth
442     };
443
444     // Code that needs to instantiate the same function recursively
445     // more than the recursion limit is assumed to be causing an
446     // infinite expansion.
447     if recursion_depth > tcx.sess.recursion_limit.get() {
448         let error = format!("reached the recursion limit while instantiating `{}`",
449                             instance);
450         if let Some(node_id) = tcx.hir.as_local_node_id(def_id) {
451             tcx.sess.span_fatal(tcx.hir.span(node_id), &error);
452         } else {
453             tcx.sess.fatal(&error);
454         }
455     }
456
457     recursion_depths.insert(def_id, recursion_depth + 1);
458
459     (def_id, recursion_depth)
460 }
461
462 fn check_type_length_limit<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
463                                      instance: Instance<'tcx>)
464 {
465     let type_length = instance.substs.types().flat_map(|ty| ty.walk()).count();
466     debug!(" => type length={}", type_length);
467
468     // Rust code can easily create exponentially-long types using only a
469     // polynomial recursion depth. Even with the default recursion
470     // depth, you can easily get cases that take >2^60 steps to run,
471     // which means that rustc basically hangs.
472     //
473     // Bail out in these cases to avoid that bad user experience.
474     let type_length_limit = tcx.sess.type_length_limit.get();
475     if type_length > type_length_limit {
476         // The instance name is already known to be too long for rustc. Use
477         // `{:.64}` to avoid blasting the user's terminal with thousands of
478         // lines of type-name.
479         let instance_name = instance.to_string();
480         let msg = format!("reached the type-length limit while instantiating `{:.64}...`",
481                           instance_name);
482         let mut diag = if let Some(node_id) = tcx.hir.as_local_node_id(instance.def_id()) {
483             tcx.sess.struct_span_fatal(tcx.hir.span(node_id), &msg)
484         } else {
485             tcx.sess.struct_fatal(&msg)
486         };
487
488         diag.note(&format!(
489             "consider adding a `#![type_length_limit=\"{}\"]` attribute to your crate",
490             type_length_limit*2));
491         diag.emit();
492         tcx.sess.abort_if_errors();
493     }
494 }
495
496 struct MirNeighborCollector<'a, 'tcx: 'a> {
497     scx: &'a SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
498     mir: &'a mir::Mir<'tcx>,
499     output: &'a mut Vec<TransItem<'tcx>>,
500     param_substs: &'tcx Substs<'tcx>,
501     const_context: bool,
502 }
503
504 impl<'a, 'tcx> MirVisitor<'tcx> for MirNeighborCollector<'a, 'tcx> {
505
506     fn visit_rvalue(&mut self, rvalue: &mir::Rvalue<'tcx>, location: Location) {
507         debug!("visiting rvalue {:?}", *rvalue);
508
509         match *rvalue {
510             // When doing an cast from a regular pointer to a fat pointer, we
511             // have to instantiate all methods of the trait being cast to, so we
512             // can build the appropriate vtable.
513             mir::Rvalue::Cast(mir::CastKind::Unsize, ref operand, target_ty) => {
514                 let target_ty = self.scx.tcx().trans_apply_param_substs(self.param_substs,
515                                                                         &target_ty);
516                 let source_ty = operand.ty(self.mir, self.scx.tcx());
517                 let source_ty = self.scx.tcx().trans_apply_param_substs(self.param_substs,
518                                                                         &source_ty);
519                 let (source_ty, target_ty) = find_vtable_types_for_unsizing(self.scx,
520                                                                             source_ty,
521                                                                             target_ty);
522                 // This could also be a different Unsize instruction, like
523                 // from a fixed sized array to a slice. But we are only
524                 // interested in things that produce a vtable.
525                 if target_ty.is_trait() && !source_ty.is_trait() {
526                     create_trans_items_for_vtable_methods(self.scx,
527                                                           target_ty,
528                                                           source_ty,
529                                                           self.output);
530                 }
531             }
532             mir::Rvalue::Cast(mir::CastKind::ReifyFnPointer, ref operand, _) => {
533                 let fn_ty = operand.ty(self.mir, self.scx.tcx());
534                 let fn_ty = self.scx.tcx().trans_apply_param_substs(self.param_substs,
535                                                                     &fn_ty);
536                 visit_fn_use(self.scx, fn_ty, false, &mut self.output);
537             }
538             mir::Rvalue::Cast(mir::CastKind::ClosureFnPointer, ref operand, _) => {
539                 let source_ty = operand.ty(self.mir, self.scx.tcx());
540                 let source_ty = self.scx.tcx().trans_apply_param_substs(self.param_substs,
541                                                                         &source_ty);
542                 match source_ty.sty {
543                     ty::TyClosure(def_id, substs) => {
544                         let instance = monomorphize::resolve_closure(
545                             self.scx, def_id, substs, ty::ClosureKind::FnOnce);
546                         self.output.push(create_fn_trans_item(instance));
547                     }
548                     _ => bug!(),
549                 }
550             }
551             mir::Rvalue::NullaryOp(mir::NullOp::Box, _) => {
552                 let tcx = self.scx.tcx();
553                 let exchange_malloc_fn_def_id = tcx
554                     .lang_items()
555                     .require(ExchangeMallocFnLangItem)
556                     .unwrap_or_else(|e| self.scx.sess().fatal(&e));
557                 let instance = Instance::mono(tcx, exchange_malloc_fn_def_id);
558                 if should_trans_locally(tcx, &instance) {
559                     self.output.push(create_fn_trans_item(instance));
560                 }
561             }
562             _ => { /* not interesting */ }
563         }
564
565         self.super_rvalue(rvalue, location);
566     }
567
568     fn visit_const(&mut self, constant: &&'tcx ty::Const<'tcx>, location: Location) {
569         debug!("visiting const {:?} @ {:?}", *constant, location);
570
571         if let ConstVal::Unevaluated(def_id, substs) = constant.val {
572             let substs = self.scx.tcx().trans_apply_param_substs(self.param_substs,
573                                                                  &substs);
574             let instance = monomorphize::resolve(self.scx, def_id, substs);
575             collect_neighbours(self.scx, instance, true, self.output);
576         }
577
578         self.super_const(constant);
579     }
580
581     fn visit_terminator_kind(&mut self,
582                              block: mir::BasicBlock,
583                              kind: &mir::TerminatorKind<'tcx>,
584                              location: Location) {
585         debug!("visiting terminator {:?} @ {:?}", kind, location);
586
587         let tcx = self.scx.tcx();
588         match *kind {
589             mir::TerminatorKind::Call { ref func, .. } => {
590                 let callee_ty = func.ty(self.mir, tcx);
591                 let callee_ty = tcx.trans_apply_param_substs(self.param_substs, &callee_ty);
592
593                 let constness = match (self.const_context, &callee_ty.sty) {
594                     (true, &ty::TyFnDef(def_id, substs)) if self.scx.tcx().is_const_fn(def_id) => {
595                         let instance = monomorphize::resolve(self.scx, def_id, substs);
596                         Some(instance)
597                     }
598                     _ => None
599                 };
600
601                 if let Some(const_fn_instance) = constness {
602                     // If this is a const fn, called from a const context, we
603                     // have to visit its body in order to find any fn reifications
604                     // it might contain.
605                     collect_neighbours(self.scx,
606                                        const_fn_instance,
607                                        true,
608                                        self.output);
609                 } else {
610                     visit_fn_use(self.scx, callee_ty, true, &mut self.output);
611                 }
612             }
613             mir::TerminatorKind::Drop { ref location, .. } |
614             mir::TerminatorKind::DropAndReplace { ref location, .. } => {
615                 let ty = location.ty(self.mir, self.scx.tcx())
616                     .to_ty(self.scx.tcx());
617                 let ty = tcx.trans_apply_param_substs(self.param_substs, &ty);
618                 visit_drop_use(self.scx, ty, true, self.output);
619             }
620             mir::TerminatorKind::Goto { .. } |
621             mir::TerminatorKind::SwitchInt { .. } |
622             mir::TerminatorKind::Resume |
623             mir::TerminatorKind::Return |
624             mir::TerminatorKind::Unreachable |
625             mir::TerminatorKind::Assert { .. } => {}
626             mir::TerminatorKind::GeneratorDrop |
627             mir::TerminatorKind::Yield { .. } => bug!(),
628         }
629
630         self.super_terminator_kind(block, kind, location);
631     }
632
633     fn visit_static(&mut self,
634                     static_: &mir::Static<'tcx>,
635                     context: mir::visit::LvalueContext<'tcx>,
636                     location: Location) {
637         debug!("visiting static {:?} @ {:?}", static_.def_id, location);
638
639         let tcx = self.scx.tcx();
640         let instance = Instance::mono(tcx, static_.def_id);
641         if should_trans_locally(tcx, &instance) {
642             let node_id = tcx.hir.as_local_node_id(static_.def_id).unwrap();
643             self.output.push(TransItem::Static(node_id));
644         }
645
646         self.super_static(static_, context, location);
647     }
648 }
649
650 fn visit_drop_use<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
651                             ty: Ty<'tcx>,
652                             is_direct_call: bool,
653                             output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>)
654 {
655     let instance = monomorphize::resolve_drop_in_place(scx, ty);
656     visit_instance_use(scx, instance, is_direct_call, output);
657 }
658
659 fn visit_fn_use<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
660                           ty: Ty<'tcx>,
661                           is_direct_call: bool,
662                           output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>)
663 {
664     if let ty::TyFnDef(def_id, substs) = ty.sty {
665         let instance = monomorphize::resolve(scx, def_id, substs);
666         visit_instance_use(scx, instance, is_direct_call, output);
667     }
668 }
669
670 fn visit_instance_use<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
671                                 instance: ty::Instance<'tcx>,
672                                 is_direct_call: bool,
673                                 output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>)
674 {
675     debug!("visit_item_use({:?}, is_direct_call={:?})", instance, is_direct_call);
676     if !should_trans_locally(scx.tcx(), &instance) {
677         return
678     }
679
680     match instance.def {
681         ty::InstanceDef::Intrinsic(def_id) => {
682             if !is_direct_call {
683                 bug!("intrinsic {:?} being reified", def_id);
684             }
685         }
686         ty::InstanceDef::Virtual(..) |
687         ty::InstanceDef::DropGlue(_, None) => {
688             // don't need to emit shim if we are calling directly.
689             if !is_direct_call {
690                 output.push(create_fn_trans_item(instance));
691             }
692         }
693         ty::InstanceDef::DropGlue(_, Some(_)) => {
694             output.push(create_fn_trans_item(instance));
695         }
696         ty::InstanceDef::ClosureOnceShim { .. } |
697         ty::InstanceDef::Item(..) |
698         ty::InstanceDef::FnPtrShim(..) |
699         ty::InstanceDef::CloneShim(..) => {
700             output.push(create_fn_trans_item(instance));
701         }
702     }
703 }
704
705 // Returns true if we should translate an instance in the local crate.
706 // Returns false if we can just link to the upstream crate and therefore don't
707 // need a translation item.
708 fn should_trans_locally<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>, instance: &Instance<'tcx>)
709                                   -> bool {
710     let def_id = match instance.def {
711         ty::InstanceDef::Item(def_id) => def_id,
712         ty::InstanceDef::ClosureOnceShim { .. } |
713         ty::InstanceDef::Virtual(..) |
714         ty::InstanceDef::FnPtrShim(..) |
715         ty::InstanceDef::DropGlue(..) |
716         ty::InstanceDef::Intrinsic(_) |
717         ty::InstanceDef::CloneShim(..) => return true
718     };
719     match tcx.hir.get_if_local(def_id) {
720         Some(hir_map::NodeForeignItem(..)) => {
721             false // foreign items are linked against, not translated.
722         }
723         Some(_) => true,
724         None => {
725             if tcx.is_exported_symbol(def_id) ||
726                 tcx.is_foreign_item(def_id)
727             {
728                 // We can link to the item in question, no instance needed
729                 // in this crate
730                 false
731             } else {
732                 if !tcx.is_mir_available(def_id) {
733                     bug!("Cannot create local trans-item for {:?}", def_id)
734                 }
735                 true
736             }
737         }
738     }
739 }
740
741 /// For given pair of source and target type that occur in an unsizing coercion,
742 /// this function finds the pair of types that determines the vtable linking
743 /// them.
744 ///
745 /// For example, the source type might be `&SomeStruct` and the target type\
746 /// might be `&SomeTrait` in a cast like:
747 ///
748 /// let src: &SomeStruct = ...;
749 /// let target = src as &SomeTrait;
750 ///
751 /// Then the output of this function would be (SomeStruct, SomeTrait) since for
752 /// constructing the `target` fat-pointer we need the vtable for that pair.
753 ///
754 /// Things can get more complicated though because there's also the case where
755 /// the unsized type occurs as a field:
756 ///
757 /// ```rust
758 /// struct ComplexStruct<T: ?Sized> {
759 ///    a: u32,
760 ///    b: f64,
761 ///    c: T
762 /// }
763 /// ```
764 ///
765 /// In this case, if `T` is sized, `&ComplexStruct<T>` is a thin pointer. If `T`
766 /// is unsized, `&SomeStruct` is a fat pointer, and the vtable it points to is
767 /// for the pair of `T` (which is a trait) and the concrete type that `T` was
768 /// originally coerced from:
769 ///
770 /// let src: &ComplexStruct<SomeStruct> = ...;
771 /// let target = src as &ComplexStruct<SomeTrait>;
772 ///
773 /// Again, we want this `find_vtable_types_for_unsizing()` to provide the pair
774 /// `(SomeStruct, SomeTrait)`.
775 ///
776 /// Finally, there is also the case of custom unsizing coercions, e.g. for
777 /// smart pointers such as `Rc` and `Arc`.
778 fn find_vtable_types_for_unsizing<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
779                                             source_ty: Ty<'tcx>,
780                                             target_ty: Ty<'tcx>)
781                                             -> (Ty<'tcx>, Ty<'tcx>) {
782     let ptr_vtable = |inner_source: Ty<'tcx>, inner_target: Ty<'tcx>| {
783         if !scx.type_is_sized(inner_source) {
784             (inner_source, inner_target)
785         } else {
786             scx.tcx().struct_lockstep_tails(inner_source, inner_target)
787         }
788     };
789     match (&source_ty.sty, &target_ty.sty) {
790         (&ty::TyRef(_, ty::TypeAndMut { ty: a, .. }),
791          &ty::TyRef(_, ty::TypeAndMut { ty: b, .. })) |
792         (&ty::TyRef(_, ty::TypeAndMut { ty: a, .. }),
793          &ty::TyRawPtr(ty::TypeAndMut { ty: b, .. })) |
794         (&ty::TyRawPtr(ty::TypeAndMut { ty: a, .. }),
795          &ty::TyRawPtr(ty::TypeAndMut { ty: b, .. })) => {
796             ptr_vtable(a, b)
797         }
798         (&ty::TyAdt(def_a, _), &ty::TyAdt(def_b, _)) if def_a.is_box() && def_b.is_box() => {
799             ptr_vtable(source_ty.boxed_ty(), target_ty.boxed_ty())
800         }
801
802         (&ty::TyAdt(source_adt_def, source_substs),
803          &ty::TyAdt(target_adt_def, target_substs)) => {
804             assert_eq!(source_adt_def, target_adt_def);
805
806             let kind =
807                 monomorphize::custom_coerce_unsize_info(scx, source_ty, target_ty);
808
809             let coerce_index = match kind {
810                 CustomCoerceUnsized::Struct(i) => i
811             };
812
813             let source_fields = &source_adt_def.struct_variant().fields;
814             let target_fields = &target_adt_def.struct_variant().fields;
815
816             assert!(coerce_index < source_fields.len() &&
817                     source_fields.len() == target_fields.len());
818
819             find_vtable_types_for_unsizing(scx,
820                                            source_fields[coerce_index].ty(scx.tcx(),
821                                                                           source_substs),
822                                            target_fields[coerce_index].ty(scx.tcx(),
823                                                                           target_substs))
824         }
825         _ => bug!("find_vtable_types_for_unsizing: invalid coercion {:?} -> {:?}",
826                   source_ty,
827                   target_ty)
828     }
829 }
830
831 fn create_fn_trans_item<'a, 'tcx>(instance: Instance<'tcx>) -> TransItem<'tcx> {
832     debug!("create_fn_trans_item(instance={})", instance);
833     TransItem::Fn(instance)
834 }
835
836 /// Creates a `TransItem` for each method that is referenced by the vtable for
837 /// the given trait/impl pair.
838 fn create_trans_items_for_vtable_methods<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
839                                                    trait_ty: Ty<'tcx>,
840                                                    impl_ty: Ty<'tcx>,
841                                                    output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>) {
842     assert!(!trait_ty.needs_subst() && !trait_ty.has_escaping_regions() &&
843             !impl_ty.needs_subst() && !impl_ty.has_escaping_regions());
844
845     if let ty::TyDynamic(ref trait_ty, ..) = trait_ty.sty {
846         if let Some(principal) = trait_ty.principal() {
847             let poly_trait_ref = principal.with_self_ty(scx.tcx(), impl_ty);
848             assert!(!poly_trait_ref.has_escaping_regions());
849
850             // Walk all methods of the trait, including those of its supertraits
851             let methods = traits::get_vtable_methods(scx.tcx(), poly_trait_ref);
852             let methods = methods.filter_map(|method| method)
853                 .map(|(def_id, substs)| monomorphize::resolve(scx, def_id, substs))
854                 .filter(|&instance| should_trans_locally(scx.tcx(), &instance))
855                 .map(|instance| create_fn_trans_item(instance));
856             output.extend(methods);
857         }
858         // Also add the destructor
859         visit_drop_use(scx, impl_ty, false, output);
860     }
861 }
862
863 //=-----------------------------------------------------------------------------
864 // Root Collection
865 //=-----------------------------------------------------------------------------
866
867 struct RootCollector<'b, 'a: 'b, 'tcx: 'a + 'b> {
868     scx: &'b SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
869     exported_symbols: &'b ExportedSymbols,
870     mode: TransItemCollectionMode,
871     output: &'b mut Vec<TransItem<'tcx>>,
872 }
873
874 impl<'b, 'a, 'v> ItemLikeVisitor<'v> for RootCollector<'b, 'a, 'v> {
875     fn visit_item(&mut self, item: &'v hir::Item) {
876         match item.node {
877             hir::ItemExternCrate(..) |
878             hir::ItemUse(..)         |
879             hir::ItemForeignMod(..)  |
880             hir::ItemTy(..)          |
881             hir::ItemDefaultImpl(..) |
882             hir::ItemTrait(..)       |
883             hir::ItemMod(..)         => {
884                 // Nothing to do, just keep recursing...
885             }
886
887             hir::ItemImpl(..) => {
888                 if self.mode == TransItemCollectionMode::Eager {
889                     create_trans_items_for_default_impls(self.scx,
890                                                          item,
891                                                          self.output);
892                 }
893             }
894
895             hir::ItemEnum(_, ref generics) |
896             hir::ItemStruct(_, ref generics) |
897             hir::ItemUnion(_, ref generics) => {
898                 if !generics.is_parameterized() {
899                     if self.mode == TransItemCollectionMode::Eager {
900                         let def_id = self.scx.tcx().hir.local_def_id(item.id);
901                         debug!("RootCollector: ADT drop-glue for {}",
902                                def_id_to_string(self.scx.tcx(), def_id));
903
904                         let ty = def_ty(self.scx, def_id, Substs::empty());
905                         visit_drop_use(self.scx, ty, true, self.output);
906                     }
907                 }
908             }
909             hir::ItemGlobalAsm(..) => {
910                 debug!("RootCollector: ItemGlobalAsm({})",
911                        def_id_to_string(self.scx.tcx(),
912                                         self.scx.tcx().hir.local_def_id(item.id)));
913                 self.output.push(TransItem::GlobalAsm(item.id));
914             }
915             hir::ItemStatic(..) => {
916                 debug!("RootCollector: ItemStatic({})",
917                        def_id_to_string(self.scx.tcx(),
918                                         self.scx.tcx().hir.local_def_id(item.id)));
919                 self.output.push(TransItem::Static(item.id));
920             }
921             hir::ItemConst(..) => {
922                 // const items only generate translation items if they are
923                 // actually used somewhere. Just declaring them is insufficient.
924             }
925             hir::ItemFn(..) => {
926                 let tcx = self.scx.tcx();
927                 let def_id = tcx.hir.local_def_id(item.id);
928
929                 if (self.mode == TransItemCollectionMode::Eager ||
930                     !tcx.is_const_fn(def_id) ||
931                     self.exported_symbols.local_exports().contains(&item.id)) &&
932                    !item_has_type_parameters(tcx, def_id) {
933
934                     debug!("RootCollector: ItemFn({})",
935                            def_id_to_string(tcx, def_id));
936
937                     let instance = Instance::mono(tcx, def_id);
938                     self.output.push(TransItem::Fn(instance));
939                 }
940             }
941         }
942     }
943
944     fn visit_trait_item(&mut self, _: &'v hir::TraitItem) {
945         // Even if there's a default body with no explicit generics,
946         // it's still generic over some `Self: Trait`, so not a root.
947     }
948
949     fn visit_impl_item(&mut self, ii: &'v hir::ImplItem) {
950         match ii.node {
951             hir::ImplItemKind::Method(hir::MethodSig { .. }, _) => {
952                 let tcx = self.scx.tcx();
953                 let def_id = tcx.hir.local_def_id(ii.id);
954
955                 if (self.mode == TransItemCollectionMode::Eager ||
956                     !tcx.is_const_fn(def_id) ||
957                     self.exported_symbols.local_exports().contains(&ii.id)) &&
958                    !item_has_type_parameters(tcx, def_id) {
959                     debug!("RootCollector: MethodImplItem({})",
960                            def_id_to_string(tcx, def_id));
961
962                     let instance = Instance::mono(tcx, def_id);
963                     self.output.push(TransItem::Fn(instance));
964                 }
965             }
966             _ => { /* Nothing to do here */ }
967         }
968     }
969 }
970
971 fn item_has_type_parameters<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>, def_id: DefId) -> bool {
972     let generics = tcx.generics_of(def_id);
973     generics.parent_types as usize + generics.types.len() > 0
974 }
975
976 fn create_trans_items_for_default_impls<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
977                                                   item: &'tcx hir::Item,
978                                                   output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>) {
979     let tcx = scx.tcx();
980     match item.node {
981         hir::ItemImpl(_,
982                       _,
983                       _,
984                       ref generics,
985                       ..,
986                       ref impl_item_refs) => {
987             if generics.is_type_parameterized() {
988                 return
989             }
990
991             let impl_def_id = tcx.hir.local_def_id(item.id);
992
993             debug!("create_trans_items_for_default_impls(item={})",
994                    def_id_to_string(tcx, impl_def_id));
995
996             if let Some(trait_ref) = tcx.impl_trait_ref(impl_def_id) {
997                 let callee_substs = tcx.erase_regions(&trait_ref.substs);
998                 let overridden_methods: FxHashSet<_> =
999                     impl_item_refs.iter()
1000                                   .map(|iiref| iiref.name)
1001                                   .collect();
1002                 for method in tcx.provided_trait_methods(trait_ref.def_id) {
1003                     if overridden_methods.contains(&method.name) {
1004                         continue;
1005                     }
1006
1007                     if !tcx.generics_of(method.def_id).types.is_empty() {
1008                         continue;
1009                     }
1010
1011                     let instance =
1012                         monomorphize::resolve(scx, method.def_id, callee_substs);
1013
1014                     let trans_item = create_fn_trans_item(instance);
1015                     if trans_item.is_instantiable(tcx) && should_trans_locally(tcx, &instance) {
1016                         output.push(trans_item);
1017                     }
1018                 }
1019             }
1020         }
1021         _ => {
1022             bug!()
1023         }
1024     }
1025 }
1026
1027 /// Scan the MIR in order to find function calls, closures, and drop-glue
1028 fn collect_neighbours<'a, 'tcx>(scx: &SharedCrateContext<'a, 'tcx>,
1029                                 instance: Instance<'tcx>,
1030                                 const_context: bool,
1031                                 output: &mut Vec<TransItem<'tcx>>)
1032 {
1033     let mir = scx.tcx().instance_mir(instance.def);
1034
1035     let mut visitor = MirNeighborCollector {
1036         scx,
1037         mir: &mir,
1038         output,
1039         param_substs: instance.substs,
1040         const_context,
1041     };
1042
1043     visitor.visit_mir(&mir);
1044     for promoted in &mir.promoted {
1045         visitor.mir = promoted;
1046         visitor.visit_mir(promoted);
1047     }
1048 }
1049
1050 fn def_id_to_string<'a, 'tcx>(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
1051                               def_id: DefId)
1052                               -> String {
1053     let mut output = String::new();
1054     let printer = DefPathBasedNames::new(tcx, false, false);
1055     printer.push_def_path(def_id, &mut output);
1056     output
1057 }