]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/stacked_borrows.rs
Update src/stacked_borrows.rs
[rust.git] / src / stacked_borrows.rs
1 use std::cell::RefCell;
2 use std::collections::HashSet;
3 use std::rc::Rc;
4 use std::fmt;
5 use std::num::NonZeroU64;
6
7 use rustc::ty::{self, layout::Size};
8 use rustc::hir::{MutMutable, MutImmutable};
9 use rustc::mir::RetagKind;
10
11 use crate::{
12     EvalResult, InterpError, MiriEvalContext, HelpersEvalContextExt, Evaluator, MutValueVisitor,
13     MemoryKind, MiriMemoryKind, RangeMap, Allocation, AllocationExtra,
14     Pointer, Immediate, ImmTy, PlaceTy, MPlaceTy,
15 };
16
17 pub type PtrId = NonZeroU64;
18 pub type CallId = NonZeroU64;
19
20 /// Tracking pointer provenance
21 #[derive(Copy, Clone, Debug, Hash, PartialEq, Eq)]
22 pub enum Tag {
23     Tagged(PtrId),
24     Untagged,
25 }
26
27 impl fmt::Display for Tag {
28     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
29         match self {
30             Tag::Tagged(id) => write!(f, "{}", id),
31             Tag::Untagged => write!(f, "<untagged>"),
32         }
33     }
34 }
35
36 /// Indicates which permission is granted (by this item to some pointers)
37 #[derive(Copy, Clone, Debug, Hash, PartialEq, Eq)]
38 pub enum Permission {
39     /// Grants unique mutable access.
40     Unique,
41     /// Grants shared mutable access.
42     SharedReadWrite,
43     /// Greants shared read-only access.
44     SharedReadOnly,
45 }
46
47 /// An item in the per-location borrow stack.
48 #[derive(Copy, Clone, Debug, Hash, PartialEq, Eq)]
49 pub struct Item {
50     /// The permission this item grants.
51     perm: Permission,
52     /// The pointers the permission is granted to.
53     tag: Tag,
54     /// An optional protector, ensuring the item cannot get popped until `CallId` is over.
55     protector: Option<CallId>,
56 }
57
58 impl fmt::Display for Item {
59     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
60         write!(f, "[{:?} for {}", self.perm, self.tag)?;
61         if let Some(call) = self.protector {
62             write!(f, " (call {})", call)?;
63         }
64         write!(f, "]")?;
65         Ok(())
66     }
67 }
68
69 /// Extra per-location state.
70 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq)]
71 pub struct Stack {
72     /// Used *mostly* as a stack; never empty.
73     /// We sometimes push into the middle but never remove from the middle.
74     /// The same tag may occur multiple times, e.g. from a two-phase borrow.
75     /// Invariants:
76     /// * Above a `SharedReadOnly` there can only be more `SharedReadOnly`.
77     borrows: Vec<Item>,
78 }
79
80
81 /// Extra per-allocation state.
82 #[derive(Clone, Debug)]
83 pub struct Stacks {
84     // Even reading memory can have effects on the stack, so we need a `RefCell` here.
85     stacks: RefCell<RangeMap<Stack>>,
86     // Pointer to global state
87     global: MemoryState,
88 }
89
90 /// Extra global state, available to the memory access hooks.
91 #[derive(Debug)]
92 pub struct GlobalState {
93     next_ptr_id: PtrId,
94     next_call_id: CallId,
95     active_calls: HashSet<CallId>,
96 }
97 pub type MemoryState = Rc<RefCell<GlobalState>>;
98
99 /// Indicates which kind of access is being performed.
100 #[derive(Copy, Clone, Debug, Hash, PartialEq, Eq)]
101 pub enum AccessKind {
102     Read,
103     Write,
104 }
105
106 impl fmt::Display for AccessKind {
107     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
108         match self {
109             AccessKind::Read => write!(f, "read"),
110             AccessKind::Write => write!(f, "write"),
111         }
112     }
113 }
114
115 /// Indicates which kind of reference is being created.
116 /// Used by high-level `reborrow` to compute which permissions to grant to the
117 /// new pointer.
118 #[derive(Copy, Clone, Debug, Hash, PartialEq, Eq)]
119 pub enum RefKind {
120     /// `&mut` and `Box`.
121     Unique,
122     /// `&` with or without interior mutability.
123     Shared,
124     /// `*mut`/`*const` (raw pointers).
125     Raw { mutable: bool },
126 }
127
128 impl fmt::Display for RefKind {
129     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
130         match self {
131             RefKind::Unique => write!(f, "unique"),
132             RefKind::Shared => write!(f, "shared"),
133             RefKind::Raw { mutable: true } => write!(f, "raw (mutable)"),
134             RefKind::Raw { mutable: false } => write!(f, "raw (constant)"),
135         }
136     }
137 }
138
139 /// Utilities for initialization and ID generation
140 impl Default for GlobalState {
141     fn default() -> Self {
142         GlobalState {
143             next_ptr_id: NonZeroU64::new(1).unwrap(),
144             next_call_id: NonZeroU64::new(1).unwrap(),
145             active_calls: HashSet::default(),
146         }
147     }
148 }
149
150 impl GlobalState {
151     pub fn new_ptr(&mut self) -> PtrId {
152         let id = self.next_ptr_id;
153         self.next_ptr_id = NonZeroU64::new(id.get() + 1).unwrap();
154         id
155     }
156
157     pub fn new_call(&mut self) -> CallId {
158         let id = self.next_call_id;
159         trace!("new_call: Assigning ID {}", id);
160         self.active_calls.insert(id);
161         self.next_call_id = NonZeroU64::new(id.get() + 1).unwrap();
162         id
163     }
164
165     pub fn end_call(&mut self, id: CallId) {
166         assert!(self.active_calls.remove(&id));
167     }
168
169     fn is_active(&self, id: CallId) -> bool {
170         self.active_calls.contains(&id)
171     }
172 }
173
174 // # Stacked Borrows Core Begin
175
176 /// We need to make at least the following things true:
177 ///
178 /// U1: After creating a `Uniq`, it is at the top.
179 /// U2: If the top is `Uniq`, accesses must be through that `Uniq` or remove it it.
180 /// U3: If an access happens with a `Uniq`, it requires the `Uniq` to be in the stack.
181 ///
182 /// F1: After creating a `&`, the parts outside `UnsafeCell` have our `SharedReadOnly` on top.
183 /// F2: If a write access happens, it pops the `SharedReadOnly`.  This has three pieces:
184 ///     F2a: If a write happens granted by an item below our `SharedReadOnly`, the `SharedReadOnly`
185 ///          gets popped.
186 ///     F2b: No `SharedReadWrite` or `Unique` will ever be added on top of our `SharedReadOnly`.
187 /// F3: If an access happens with an `&` outside `UnsafeCell`,
188 ///     it requires the `SharedReadOnly` to still be in the stack.
189
190 impl Default for Tag {
191     #[inline(always)]
192     fn default() -> Tag {
193         Tag::Untagged
194     }
195 }
196
197 /// Core relations on `Permission` define which accesses are allowed:
198 /// On every access, we try to find a *granting* item, and then we remove all
199 /// *incompatible* items above it.
200 impl Permission {
201     /// This defines for a given permission, whether it permits the given kind of access.
202     fn grants(self, access: AccessKind) -> bool {
203         match (self, access) {
204             // Unique and SharedReadWrite allow any kind of access.
205             (Permission::Unique, _) |
206             (Permission::SharedReadWrite, _) =>
207                 true,
208             // SharedReadOnly only permits read access.
209             (Permission::SharedReadOnly, AccessKind::Read) =>
210                 true,
211             (Permission::SharedReadOnly, AccessKind::Write) =>
212                 false,
213         }
214     }
215
216     /// This defines for a given permission, which other permissions it can tolerate "above" itself
217     /// for which kinds of accesses.
218     /// If true, then `other` is allowed to remain on top of `self` when `access` happens.
219     fn compatible_with(self, access: AccessKind, other: Permission) -> bool {
220         use self::Permission::*;
221
222         match (self, access, other) {
223             // Some cases are impossible.
224             (SharedReadOnly, _, SharedReadWrite) |
225             (SharedReadOnly, _, Unique) =>
226                 bug!("There can never be a SharedReadWrite or a Unique on top of a SharedReadOnly"),
227             // When `other` is `SharedReadOnly`, that is NEVER compatible with
228             // write accesses.
229             // This makes sure read-only pointers become invalid on write accesses (ensures F2a).
230             (_, AccessKind::Write, SharedReadOnly) =>
231                 false,
232             // When `other` is `Unique`, that is compatible with nothing.
233             // This makes sure unique pointers become invalid on incompatible accesses (ensures U2).
234             (_, _, Unique) =>
235                 false,
236             // When we are unique and this is a write/dealloc, we tolerate nothing.
237             // This makes sure we re-assert uniqueness ("being on top") on write accesses.
238             // (This is particularily important such that when a new mutable ref gets created, it gets
239             // pushed onto the right item -- this behaves like a write and we assert uniqueness of the
240             // pointer from which this comes, *if* it was a unique pointer.)
241             (Unique, AccessKind::Write, _) =>
242                 false,
243             // `SharedReadWrite` items can tolerate any other akin items for any kind of access.
244             (SharedReadWrite, _, SharedReadWrite) =>
245                 true,
246             // Any item can tolerate read accesses for shared items.
247             // This includes unique items!  Reads from unique pointers do not invalidate
248             // other pointers.
249             (_, AccessKind::Read, SharedReadWrite) |
250             (_, AccessKind::Read, SharedReadOnly) =>
251                 true,
252             // That's it.
253         }
254     }
255 }
256
257 /// Core per-location operations: access, dealloc, reborrow.
258 impl<'tcx> Stack {
259     /// Find the item granting the given kind of access to the given tag, and where that item is in the stack.
260     fn find_granting(&self, access: AccessKind, tag: Tag) -> Option<(usize, Permission)> {
261         self.borrows.iter()
262             .enumerate() // we also need to know *where* in the stack
263             .rev() // search top-to-bottom
264             // Return permission of first item that grants access.
265             // We require a permission with the right tag, ensuring U3 and F3.
266             .find_map(|(idx, item)|
267                 if item.perm.grants(access) && tag == item.tag {
268                     Some((idx, item.perm))
269                 } else {
270                     None
271                 }
272             )
273     }
274
275     /// Test if a memory `access` using pointer tagged `tag` is granted.
276     /// If yes, return the index of the item that granted it.
277     fn access(
278         &mut self,
279         access: AccessKind,
280         tag: Tag,
281         global: &GlobalState,
282     ) -> EvalResult<'tcx, usize> {
283         // Two main steps: Find granting item, remove all incompatible items above.
284
285         // Step 1: Find granting item.
286         let (granting_idx, granting_perm) = self.find_granting(access, tag)
287             .ok_or_else(|| InterpError::MachineError(format!(
288                 "no item granting {} access to tag {} found in borrow stack",
289                 access, tag,
290             )))?;
291
292         // Step 2: Remove everything incompatible above them.  Make sure we do not remove protected
293         // items.
294         // We do *not* maintain a stack discipline here.  We could, in principle, decide to only
295         // keep the items immediately above `granting_idx` that are compatible, and then pop the rest.
296         // However, that kills off entire "branches" of pointer derivation too easily:
297         // in `let raw = &mut *x as *mut _; let _val = *x;`, the second statement would pop the `Unique`
298         // from the reborrow of the first statement, and subsequently also pop the `SharedReadWrite` for `raw`.
299         // This pattern occurs a lot in the standard library: create a raw pointer, then also create a shared
300         // reference and use that.
301         {
302             // Implemented with indices because there does not seem to be a nice iterator and range-based
303             // API for this.
304             let mut cur = granting_idx + 1;
305             while let Some(item) = self.borrows.get(cur) {
306                 if granting_perm.compatible_with(access, item.perm) {
307                     // Keep this, check next.
308                     cur += 1;
309                 } else {
310                     // Aha! This is a bad one, remove it, and make sure it is not protected.
311                     let item = self.borrows.remove(cur);
312                     if let Some(call) = item.protector {
313                         if global.is_active(call) {
314                             return err!(MachineError(format!(
315                                 "not granting {} access to tag {} because incompatible item {} is protected",
316                                 access, tag, item
317                             )));
318                         }
319                     }
320                     trace!("access: removing item {}", item);
321                 }
322             }
323         }
324
325         // Done.
326         return Ok(granting_idx);
327     }
328
329     /// Deallocate a location: Like a write access, but also there must be no
330     /// active protectors at all.
331     fn dealloc(
332         &mut self,
333         tag: Tag,
334         global: &GlobalState,
335     ) -> EvalResult<'tcx> {
336         // Step 1: Find granting item.
337         self.find_granting(AccessKind::Write, tag)
338             .ok_or_else(|| InterpError::MachineError(format!(
339                 "no item granting write access for deallocation to tag {} found in borrow stack",
340                 tag,
341             )))?;
342
343         // We must make sure there are no protected items remaining on the stack.
344         // Also clear the stack, no more accesses are possible.
345         for item in self.borrows.drain(..) {
346             if let Some(call) = item.protector {
347                 if global.is_active(call) {
348                     return err!(MachineError(format!(
349                         "deallocating with active protector ({})", call
350                     )))
351                 }
352             }
353         }
354
355         Ok(())
356     }
357
358     /// `reborrow` helper function: test that the stack invariants are still maintained.
359     fn test_invariants(&self) {
360         let mut saw_shared_read_only = false;
361         for item in self.borrows.iter() {
362             match item.perm {
363                 Permission::SharedReadOnly => {
364                     saw_shared_read_only = true;
365                 }
366                 // Otherwise, if we saw one before, that's a bug.
367                 perm if saw_shared_read_only => {
368                     bug!("Found {:?} on top of a SharedReadOnly!", perm);
369                 }
370                 _ => {}
371             }
372         }
373     }
374
375     /// Derived a new pointer from one with the given tag.
376     /// `weak` controls whether this operation is weak or strong: weak granting does not act as
377     /// an access, and they add the new item directly on top of the one it is derived
378     /// from instead of all the way at the top of the stack.
379     fn grant(
380         &mut self,
381         derived_from: Tag,
382         weak: bool,
383         new: Item,
384         global: &GlobalState,
385     ) -> EvalResult<'tcx> {
386         // Figure out which access `perm` corresponds to.
387         let access = if new.perm.grants(AccessKind::Write) {
388             AccessKind::Write
389         } else {
390             AccessKind::Read
391         };
392         // Now we figure out which item grants our parent (`derived_from`) this kind of access.
393         // We use that to determine where to put the new item.
394         let (derived_from_idx, _) = self.find_granting(access, derived_from)
395             .ok_or_else(|| InterpError::MachineError(format!(
396                 "no item to reborrow for {:?} from tag {} found in borrow stack", new.perm, derived_from,
397             )))?;
398
399         // Compute where to put the new item.
400         // Either way, we ensure that we insert the new item in a way that between
401         // `derived_from` and the new one, there are only items *compatible with* `derived_from`.
402         let new_idx = if weak {
403             // A weak SharedReadOnly reborrow might be added below other items, violating the
404             // invariant that only SharedReadOnly can sit on top of SharedReadOnly.
405             assert!(new.perm != Permission::SharedReadOnly, "Weak SharedReadOnly reborrows don't work");
406             // A very liberal reborrow because the new pointer does not expect any kind of aliasing guarantee.
407             // Just insert new permission as child of old permission, and maintain everything else.
408             // This inserts "as far down as possible", which is good because it makes this pointer as
409             // long-lived as possible *and* we want all the items that are incompatible with this
410             // to actually get removed from the stack.  If we pushed a `SharedReadWrite` on top of
411             // a `SharedReadOnly`, we'd violate the invariant that `SaredReadOnly` are at the top
412             // and we'd allow write access without invalidating frozen shared references!
413             // This ensures F2b for `SharedReadWrite` by adding the new item below any
414             // potentially existing `SharedReadOnly`.
415             derived_from_idx + 1
416         } else {
417             // A "safe" reborrow for a pointer that actually expects some aliasing guarantees.
418             // Here, creating a reference actually counts as an access, and pops incompatible
419             // stuff off the stack.
420             // This ensures F2b for `Unique`, by removing offending `SharedReadOnly`.
421             let check_idx = self.access(access, derived_from, global)?;
422             assert_eq!(check_idx, derived_from_idx, "somehow we saw different items??");
423
424             // We insert "as far up as possible": We know only compatible items are remaining
425             // on top of `derived_from`, and we want the new item at the top so that we
426             // get the strongest possible guarantees.
427             // This ensures U1 and F1.
428             self.borrows.len()
429         };
430
431         // Put the new item there. As an optimization, deduplicate if it is equal to one of its new neighbors.
432         if self.borrows[new_idx-1] == new || self.borrows.get(new_idx) == Some(&new) {
433             // Optimization applies, done.
434             trace!("reborrow: avoiding adding redundant item {}", new);
435         } else {
436             trace!("reborrow: adding item {}", new);
437             self.borrows.insert(new_idx, new);
438         }
439
440         // Make sure that after all this, the stack's invariant is still maintained.
441         if cfg!(debug_assertions) {
442             self.test_invariants();
443         }
444
445         Ok(())
446     }
447 }
448 // # Stacked Borrows Core End
449
450 /// Map per-stack operations to higher-level per-location-range operations.
451 impl<'tcx> Stacks {
452     /// Creates new stack with initial tag.
453     pub(crate) fn new(
454         size: Size,
455         tag: Tag,
456         extra: MemoryState,
457     ) -> Self {
458         let item = Item { perm: Permission::Unique, tag, protector: None };
459         let stack = Stack {
460             borrows: vec![item],
461         };
462         Stacks {
463             stacks: RefCell::new(RangeMap::new(size, stack)),
464             global: extra,
465         }
466     }
467
468     /// Call `f` on every stack in the range.
469     fn for_each(
470         &self,
471         ptr: Pointer<Tag>,
472         size: Size,
473         f: impl Fn(&mut Stack, &GlobalState) -> EvalResult<'tcx>,
474     ) -> EvalResult<'tcx> {
475         let global = self.global.borrow();
476         let mut stacks = self.stacks.borrow_mut();
477         for stack in stacks.iter_mut(ptr.offset, size) {
478             f(stack, &*global)?;
479         }
480         Ok(())
481     }
482 }
483
484 /// Glue code to connect with Miri Machine Hooks
485 impl Stacks {
486     pub fn new_allocation(
487         size: Size,
488         extra: &MemoryState,
489         kind: MemoryKind<MiriMemoryKind>,
490     ) -> (Self, Tag) {
491         let tag = match kind {
492             MemoryKind::Stack => {
493                 // New unique borrow. This `Uniq` is not accessible by the program,
494                 // so it will only ever be used when using the local directly (i.e.,
495                 // not through a pointer). That is, whenever we directly use a local, this will pop
496                 // everything else off the stack, invalidating all previous pointers,
497                 // and in particular, *all* raw pointers. This subsumes the explicit
498                 // `reset` which the blog post [1] says to perform when accessing a local.
499                 //
500                 // [1]: <https://www.ralfj.de/blog/2018/08/07/stacked-borrows.html>
501                 Tag::Tagged(extra.borrow_mut().new_ptr())
502             }
503             _ => {
504                 Tag::Untagged
505             }
506         };
507         let stack = Stacks::new(size, tag, Rc::clone(extra));
508         (stack, tag)
509     }
510 }
511
512 impl AllocationExtra<Tag> for Stacks {
513     #[inline(always)]
514     fn memory_read<'tcx>(
515         alloc: &Allocation<Tag, Stacks>,
516         ptr: Pointer<Tag>,
517         size: Size,
518     ) -> EvalResult<'tcx> {
519         trace!("read access with tag {}: {:?}, size {}", ptr.tag, ptr, size.bytes());
520         alloc.extra.for_each(ptr, size, |stack, global| {
521             stack.access(AccessKind::Read, ptr.tag, global)?;
522             Ok(())
523         })
524     }
525
526     #[inline(always)]
527     fn memory_written<'tcx>(
528         alloc: &mut Allocation<Tag, Stacks>,
529         ptr: Pointer<Tag>,
530         size: Size,
531     ) -> EvalResult<'tcx> {
532         trace!("write access with tag {}: {:?}, size {}", ptr.tag, ptr, size.bytes());
533         alloc.extra.for_each(ptr, size, |stack, global| {
534             stack.access(AccessKind::Write, ptr.tag, global)?;
535             Ok(())
536         })
537     }
538
539     #[inline(always)]
540     fn memory_deallocated<'tcx>(
541         alloc: &mut Allocation<Tag, Stacks>,
542         ptr: Pointer<Tag>,
543         size: Size,
544     ) -> EvalResult<'tcx> {
545         trace!("deallocation with tag {}: {:?}, size {}", ptr.tag, ptr, size.bytes());
546         alloc.extra.for_each(ptr, size, |stack, global| {
547             stack.dealloc(ptr.tag, global)
548         })
549     }
550 }
551
552 /// Retagging/reborrowing.  There is some policy in here, such as which permissions
553 /// to grant for which references, when to add protectors, and how to realize two-phase
554 /// borrows in terms of the primitives above.
555 impl<'a, 'mir, 'tcx> EvalContextPrivExt<'a, 'mir, 'tcx> for crate::MiriEvalContext<'a, 'mir, 'tcx> {}
556 trait EvalContextPrivExt<'a, 'mir, 'tcx: 'a+'mir>: crate::MiriEvalContextExt<'a, 'mir, 'tcx> {
557     fn reborrow(
558         &mut self,
559         place: MPlaceTy<'tcx, Tag>,
560         size: Size,
561         kind: RefKind,
562         new_tag: Tag,
563         force_weak: bool,
564         protect: bool,
565     ) -> EvalResult<'tcx> {
566         let this = self.eval_context_mut();
567         let protector = if protect { Some(this.frame().extra) } else { None };
568         let ptr = place.ptr.to_ptr()?;
569         trace!("reborrow: {:?} reference {} derived from {} (pointee {}): {:?}, size {}",
570             kind, new_tag, ptr.tag, place.layout.ty, ptr, size.bytes());
571
572         // Get the allocation. It might not be mutable, so we cannot use `get_mut`.
573         let alloc = this.memory().get(ptr.alloc_id)?;
574         alloc.check_bounds(this, ptr, size)?;
575         // Update the stacks.
576         // Make sure that raw pointers and mutable shared references are reborrowed "weak":
577         // There could be existing unique pointers reborrowed from them that should remain valid!
578         let perm = match kind {
579             RefKind::Unique => Permission::Unique,
580             RefKind::Raw { mutable: true } => Permission::SharedReadWrite,
581             RefKind::Shared | RefKind::Raw { mutable: false } => {
582                 // Shared references and *const are a whole different kind of game, the
583                 // permission is not uniform across the entire range!
584                 // We need a frozen-sensitive reborrow.
585                 return this.visit_freeze_sensitive(place, size, |cur_ptr, size, frozen| {
586                     // We are only ever `SharedReadOnly` inside the frozen bits.
587                     let perm = if frozen { Permission::SharedReadOnly } else { Permission::SharedReadWrite };
588                     let weak = perm == Permission::SharedReadWrite;
589                     let item = Item { perm, tag: new_tag, protector };
590                     alloc.extra.for_each(cur_ptr, size, |stack, global| {
591                         stack.grant(cur_ptr.tag, force_weak || weak, item, global)
592                     })
593                 });
594             }
595         };
596         debug_assert_ne!(perm, Permission::SharedReadOnly, "SharedReadOnly must be used frozen-sensitive");
597         let weak = perm == Permission::SharedReadWrite;
598         let item = Item { perm, tag: new_tag, protector };
599         alloc.extra.for_each(ptr, size, |stack, global| {
600             stack.grant(ptr.tag, force_weak || weak, item, global)
601         })
602     }
603
604     /// Retags an indidual pointer, returning the retagged version.
605     /// `mutbl` can be `None` to make this a raw pointer.
606     fn retag_reference(
607         &mut self,
608         val: ImmTy<'tcx, Tag>,
609         kind: RefKind,
610         protect: bool,
611         two_phase: bool,
612     ) -> EvalResult<'tcx, Immediate<Tag>> {
613         let this = self.eval_context_mut();
614         // We want a place for where the ptr *points to*, so we get one.
615         let place = this.ref_to_mplace(val)?;
616         let size = this.size_and_align_of_mplace(place)?
617             .map(|(size, _)| size)
618             .unwrap_or_else(|| place.layout.size);
619         if size == Size::ZERO {
620             // Nothing to do for ZSTs.
621             return Ok(*val);
622         }
623
624         // Compute new borrow.
625         let new_tag = match kind {
626             RefKind::Raw { .. } => Tag::Untagged,
627             _ => Tag::Tagged(this.memory().extra.borrow_mut().new_ptr()),
628         };
629
630         // Reborrow.
631         // TODO: With `two_phase == true`, this performs a weak reborrow for a `Unique`. That
632         // can lead to some possibly surprising effects, if the parent permission is
633         // `SharedReadWrite` then we now have a `Unique` in the middle of them, which "splits"
634         // them in terms of what remains valid when the `Unique` gets used.  Is that really
635         // what we want?
636         this.reborrow(place, size, kind, new_tag, /*force_weak:*/ two_phase, protect)?;
637         let new_place = place.replace_tag(new_tag);
638         // Handle two-phase borrows.
639         if two_phase {
640             assert!(kind == RefKind::Unique, "two-phase shared borrows make no sense");
641             // Grant read access *to the parent pointer* with the old tag *derived from the new tag* (`new_place`). 
642             // This means the old pointer has multiple items in the stack now, which otherwise cannot happen
643             // for unique references -- but in this case it precisely expresses the semantics we want.
644             let old_tag = place.ptr.to_ptr().unwrap().tag;
645             this.reborrow(new_place, size, RefKind::Shared, old_tag, /*force_weak:*/ false, /*protect:*/ false)?;
646         }
647
648         // Return new pointer.
649         Ok(new_place.to_ref())
650     }
651 }
652
653 impl<'a, 'mir, 'tcx> EvalContextExt<'a, 'mir, 'tcx> for crate::MiriEvalContext<'a, 'mir, 'tcx> {}
654 pub trait EvalContextExt<'a, 'mir, 'tcx: 'a+'mir>: crate::MiriEvalContextExt<'a, 'mir, 'tcx> {
655     fn retag(
656         &mut self,
657         kind: RetagKind,
658         place: PlaceTy<'tcx, Tag>
659     ) -> EvalResult<'tcx> {
660         let this = self.eval_context_mut();
661         // Determine mutability and whether to add a protector.
662         // Cannot use `builtin_deref` because that reports *immutable* for `Box`,
663         // making it useless.
664         fn qualify(ty: ty::Ty<'_>, kind: RetagKind) -> Option<(RefKind, bool)> {
665             match ty.sty {
666                 // References are simple.
667                 ty::Ref(_, _, MutMutable) =>
668                     Some((RefKind::Unique, kind == RetagKind::FnEntry)),
669                 ty::Ref(_, _, MutImmutable) =>
670                     Some((RefKind::Shared, kind == RetagKind::FnEntry)),
671                 // Raw pointers need to be enabled.
672                 ty::RawPtr(tym) if kind == RetagKind::Raw =>
673                     Some((RefKind::Raw { mutable: tym.mutbl == MutMutable }, false)),
674                 // Boxes do not get a protector: protectors reflect that references outlive the call
675                 // they were passed in to; that's just not the case for boxes.
676                 ty::Adt(..) if ty.is_box() => Some((RefKind::Unique, false)),
677                 _ => None,
678             }
679         }
680
681         // We need a visitor to visit all references. However, that requires
682         // a `MemPlace`, so we have a fast path for reference types that
683         // avoids allocating.
684         if let Some((mutbl, protector)) = qualify(place.layout.ty, kind) {
685             // Fast path.
686             let val = this.read_immediate(this.place_to_op(place)?)?;
687             let val = this.retag_reference(val, mutbl, protector, kind == RetagKind::TwoPhase)?;
688             this.write_immediate(val, place)?;
689             return Ok(());
690         }
691         let place = this.force_allocation(place)?;
692
693         let mut visitor = RetagVisitor { ecx: this, kind };
694         visitor.visit_value(place)?;
695
696         // The actual visitor.
697         struct RetagVisitor<'ecx, 'a, 'mir, 'tcx> {
698             ecx: &'ecx mut MiriEvalContext<'a, 'mir, 'tcx>,
699             kind: RetagKind,
700         }
701         impl<'ecx, 'a, 'mir, 'tcx>
702             MutValueVisitor<'a, 'mir, 'tcx, Evaluator<'tcx>>
703         for
704             RetagVisitor<'ecx, 'a, 'mir, 'tcx>
705         {
706             type V = MPlaceTy<'tcx, Tag>;
707
708             #[inline(always)]
709             fn ecx(&mut self) -> &mut MiriEvalContext<'a, 'mir, 'tcx> {
710                 &mut self.ecx
711             }
712
713             // Primitives of reference type, that is the one thing we are interested in.
714             fn visit_primitive(&mut self, place: MPlaceTy<'tcx, Tag>) -> EvalResult<'tcx>
715             {
716                 // Cannot use `builtin_deref` because that reports *immutable* for `Box`,
717                 // making it useless.
718                 if let Some((mutbl, protector)) = qualify(place.layout.ty, self.kind) {
719                     let val = self.ecx.read_immediate(place.into())?;
720                     let val = self.ecx.retag_reference(
721                         val,
722                         mutbl,
723                         protector,
724                         self.kind == RetagKind::TwoPhase
725                     )?;
726                     self.ecx.write_immediate(val, place.into())?;
727                 }
728                 Ok(())
729             }
730         }
731
732         Ok(())
733     }
734 }