contrib/llvm/tools/clang/lib/Sema/SemaTemplateDeduction.cpp

   1 //===------- SemaTemplateDeduction.cpp - Template Argument Deduction ------===/
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //===----------------------------------------------------------------------===/
   8 //
   9 //  This file implements C++ template argument deduction.
  10 //
  11 //===----------------------------------------------------------------------===/
  12
  13 #include "clang/Sema/TemplateDeduction.h"
  14 #include "TreeTransform.h"
  15 #include "clang/AST/ASTContext.h"
  16 #include "clang/AST/ASTLambda.h"
  17 #include "clang/AST/DeclObjC.h"
  18 #include "clang/AST/DeclTemplate.h"
  19 #include "clang/AST/Expr.h"
  20 #include "clang/AST/ExprCXX.h"
  21 #include "clang/AST/StmtVisitor.h"
  22 #include "clang/AST/TypeOrdering.h"
  23 #include "clang/Sema/DeclSpec.h"
  24 #include "clang/Sema/Sema.h"
  25 #include "clang/Sema/Template.h"
  26 #include "llvm/ADT/SmallBitVector.h"
  27 #include <algorithm>
  28
  29 namespace clang {
  30   using namespace sema;
  31   /// \brief Various flags that control template argument deduction.
  32   ///
  33   /// These flags can be bitwise-OR'd together.
  34   enum TemplateDeductionFlags {
  35     /// \brief No template argument deduction flags, which indicates the
  36     /// strictest results for template argument deduction (as used for, e.g.,
  37     /// matching class template partial specializations).
  38     TDF_None = 0,
  39     /// \brief Within template argument deduction from a function call, we are
  40     /// matching with a parameter type for which the original parameter was
  41     /// a reference.
  42     TDF_ParamWithReferenceType = 0x1,
  43     /// \brief Within template argument deduction from a function call, we
  44     /// are matching in a case where we ignore cv-qualifiers.
  45     TDF_IgnoreQualifiers = 0x02,
  46     /// \brief Within template argument deduction from a function call,
  47     /// we are matching in a case where we can perform template argument
  48     /// deduction from a template-id of a derived class of the argument type.
  49     TDF_DerivedClass = 0x04,
  50     /// \brief Allow non-dependent types to differ, e.g., when performing
  51     /// template argument deduction from a function call where conversions
  52     /// may apply.
  53     TDF_SkipNonDependent = 0x08,
  54     /// \brief Whether we are performing template argument deduction for
  55     /// parameters and arguments in a top-level template argument
  56     TDF_TopLevelParameterTypeList = 0x10,
  57     /// \brief Within template argument deduction from overload resolution per
  58     /// C++ [over.over] allow matching function types that are compatible in
  59     /// terms of noreturn and default calling convention adjustments, or
  60     /// similarly matching a declared template specialization against a
  61     /// possible template, per C++ [temp.deduct.decl]. In either case, permit
  62     /// deduction where the parameter is a function type that can be converted
  63     /// to the argument type.
  64     TDF_AllowCompatibleFunctionType = 0x20,
  65   };
  66 }
  67
  68 using namespace clang;
  69
  70 /// \brief Compare two APSInts, extending and switching the sign as
  71 /// necessary to compare their values regardless of underlying type.
  72 static bool hasSameExtendedValue(llvm::APSInt X, llvm::APSInt Y) {
  73   if (Y.getBitWidth() > X.getBitWidth())
  74     X = X.extend(Y.getBitWidth());
  75   else if (Y.getBitWidth() < X.getBitWidth())
  76     Y = Y.extend(X.getBitWidth());
  77
  78   // If there is a signedness mismatch, correct it.
  79   if (X.isSigned() != Y.isSigned()) {
  80     // If the signed value is negative, then the values cannot be the same.
  81     if ((Y.isSigned() && Y.isNegative()) || (X.isSigned() && X.isNegative()))
  82       return false;
  83
  84     Y.setIsSigned(true);
  85     X.setIsSigned(true);
  86   }
  87
  88   return X == Y;
  89 }
  90
  91 static Sema::TemplateDeductionResult
  92 DeduceTemplateArguments(Sema &S,
  93                         TemplateParameterList *TemplateParams,
  94                         const TemplateArgument &Param,
  95                         TemplateArgument Arg,
  96                         TemplateDeductionInfo &Info,
  97                         SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced);
  98
  99 static Sema::TemplateDeductionResult
 100 DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(Sema &S,
 101                                    TemplateParameterList *TemplateParams,
 102                                    QualType Param,
 103                                    QualType Arg,
 104                                    TemplateDeductionInfo &Info,
 105                                    SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &
 106                                                       Deduced,
 107                                    unsigned TDF,
 108                                    bool PartialOrdering = false,
 109                                    bool DeducedFromArrayBound = false);
 110
 111 static Sema::TemplateDeductionResult
 112 DeduceTemplateArguments(Sema &S, TemplateParameterList *TemplateParams,
 113                         ArrayRef<TemplateArgument> Params,
 114                         ArrayRef<TemplateArgument> Args,
 115                         TemplateDeductionInfo &Info,
 116                         SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced,
 117                         bool NumberOfArgumentsMustMatch);
 118
 119 static void MarkUsedTemplateParameters(ASTContext &Ctx,
 120                                        const TemplateArgument &TemplateArg,
 121                                        bool OnlyDeduced, unsigned Depth,
 122                                        llvm::SmallBitVector &Used);
 123
 124 static void MarkUsedTemplateParameters(ASTContext &Ctx, QualType T,
 125                                        bool OnlyDeduced, unsigned Level,
 126                                        llvm::SmallBitVector &Deduced);
 127
 128 /// \brief If the given expression is of a form that permits the deduction
 129 /// of a non-type template parameter, return the declaration of that
 130 /// non-type template parameter.
 131 static NonTypeTemplateParmDecl *
 132 getDeducedParameterFromExpr(TemplateDeductionInfo &Info, Expr *E) {
 133   // If we are within an alias template, the expression may have undergone
 134   // any number of parameter substitutions already.
 135   while (1) {
 136     if (ImplicitCastExpr *IC = dyn_cast<ImplicitCastExpr>(E))
 137       E = IC->getSubExpr();
 138     else if (SubstNonTypeTemplateParmExpr *Subst =
 139                dyn_cast<SubstNonTypeTemplateParmExpr>(E))
 140       E = Subst->getReplacement();
 141     else
 142       break;
 143   }
 144
 145   if (DeclRefExpr *DRE = dyn_cast<DeclRefExpr>(E))
 146     if (auto *NTTP = dyn_cast<NonTypeTemplateParmDecl>(DRE->getDecl()))
 147       if (NTTP->getDepth() == Info.getDeducedDepth())
 148         return NTTP;
 149
 150   return nullptr;
 151 }
 152
 153 /// \brief Determine whether two declaration pointers refer to the same
 154 /// declaration.
 155 static bool isSameDeclaration(Decl *X, Decl *Y) {
 156   if (NamedDecl *NX = dyn_cast<NamedDecl>(X))
 157     X = NX->getUnderlyingDecl();
 158   if (NamedDecl *NY = dyn_cast<NamedDecl>(Y))
 159     Y = NY->getUnderlyingDecl();
 160
 161   return X->getCanonicalDecl() == Y->getCanonicalDecl();
 162 }
 163
 164 /// \brief Verify that the given, deduced template arguments are compatible.
 165 ///
 166 /// \returns The deduced template argument, or a NULL template argument if
 167 /// the deduced template arguments were incompatible.
 168 static DeducedTemplateArgument
 169 checkDeducedTemplateArguments(ASTContext &Context,
 170                               const DeducedTemplateArgument &X,
 171                               const DeducedTemplateArgument &Y) {
 172   // We have no deduction for one or both of the arguments; they're compatible.
 173   if (X.isNull())
 174     return Y;
 175   if (Y.isNull())
 176     return X;
 177
 178   // If we have two non-type template argument values deduced for the same
 179   // parameter, they must both match the type of the parameter, and thus must
 180   // match each other's type. As we're only keeping one of them, we must check
 181   // for that now. The exception is that if either was deduced from an array
 182   // bound, the type is permitted to differ.
 183   if (!X.wasDeducedFromArrayBound() && !Y.wasDeducedFromArrayBound()) {
 184     QualType XType = X.getNonTypeTemplateArgumentType();
 185     if (!XType.isNull()) {
 186       QualType YType = Y.getNonTypeTemplateArgumentType();
 187       if (YType.isNull() || !Context.hasSameType(XType, YType))
 188         return DeducedTemplateArgument();
 189     }
 190   }
 191
 192   switch (X.getKind()) {
 193   case TemplateArgument::Null:
 194     llvm_unreachable("Non-deduced template arguments handled above");
 195
 196   case TemplateArgument::Type:
 197     // If two template type arguments have the same type, they're compatible.
 198     if (Y.getKind() == TemplateArgument::Type &&
 199         Context.hasSameType(X.getAsType(), Y.getAsType()))
 200       return X;
 201
 202     // If one of the two arguments was deduced from an array bound, the other
 203     // supersedes it.
 204     if (X.wasDeducedFromArrayBound() != Y.wasDeducedFromArrayBound())
 205       return X.wasDeducedFromArrayBound() ? Y : X;
 206
 207     // The arguments are not compatible.
 208     return DeducedTemplateArgument();
 209
 210   case TemplateArgument::Integral:
 211     // If we deduced a constant in one case and either a dependent expression or
 212     // declaration in another case, keep the integral constant.
 213     // If both are integral constants with the same value, keep that value.
 214     if (Y.getKind() == TemplateArgument::Expression ||
 215         Y.getKind() == TemplateArgument::Declaration ||
 216         (Y.getKind() == TemplateArgument::Integral &&
 217          hasSameExtendedValue(X.getAsIntegral(), Y.getAsIntegral())))
 218       return X.wasDeducedFromArrayBound() ? Y : X;
 219
 220     // All other combinations are incompatible.
 221     return DeducedTemplateArgument();
 222
 223   case TemplateArgument::Template:
 224     if (Y.getKind() == TemplateArgument::Template &&
 225         Context.hasSameTemplateName(X.getAsTemplate(), Y.getAsTemplate()))
 226       return X;
 227
 228     // All other combinations are incompatible.
 229     return DeducedTemplateArgument();
 230
 231   case TemplateArgument::TemplateExpansion:
 232     if (Y.getKind() == TemplateArgument::TemplateExpansion &&
 233         Context.hasSameTemplateName(X.getAsTemplateOrTemplatePattern(),
 234                                     Y.getAsTemplateOrTemplatePattern()))
 235       return X;
 236
 237     // All other combinations are incompatible.
 238     return DeducedTemplateArgument();
 239
 240   case TemplateArgument::Expression: {
 241     if (Y.getKind() != TemplateArgument::Expression)
 242       return checkDeducedTemplateArguments(Context, Y, X);
 243
 244     // Compare the expressions for equality
 245     llvm::FoldingSetNodeID ID1, ID2;
 246     X.getAsExpr()->Profile(ID1, Context, true);
 247     Y.getAsExpr()->Profile(ID2, Context, true);
 248     if (ID1 == ID2)
 249       return X.wasDeducedFromArrayBound() ? Y : X;
 250
 251     // Differing dependent expressions are incompatible.
 252     return DeducedTemplateArgument();
 253   }
 254
 255   case TemplateArgument::Declaration:
 256     assert(!X.wasDeducedFromArrayBound());
 257
 258     // If we deduced a declaration and a dependent expression, keep the
 259     // declaration.
 260     if (Y.getKind() == TemplateArgument::Expression)
 261       return X;
 262
 263     // If we deduced a declaration and an integral constant, keep the
 264     // integral constant and whichever type did not come from an array
 265     // bound.
 266     if (Y.getKind() == TemplateArgument::Integral) {
 267       if (Y.wasDeducedFromArrayBound())
 268         return TemplateArgument(Context, Y.getAsIntegral(),
 269                                 X.getParamTypeForDecl());
 270       return Y;
 271     }
 272
 273     // If we deduced two declarations, make sure they they refer to the
 274     // same declaration.
 275     if (Y.getKind() == TemplateArgument::Declaration &&
 276         isSameDeclaration(X.getAsDecl(), Y.getAsDecl()))
 277       return X;
 278
 279     // All other combinations are incompatible.
 280     return DeducedTemplateArgument();
 281
 282   case TemplateArgument::NullPtr:
 283     // If we deduced a null pointer and a dependent expression, keep the
 284     // null pointer.
 285     if (Y.getKind() == TemplateArgument::Expression)
 286       return X;
 287
 288     // If we deduced a null pointer and an integral constant, keep the
 289     // integral constant.
 290     if (Y.getKind() == TemplateArgument::Integral)
 291       return Y;
 292
 293     // If we deduced two null pointers, they are the same.
 294     if (Y.getKind() == TemplateArgument::NullPtr)
 295       return X;
 296
 297     // All other combinations are incompatible.
 298     return DeducedTemplateArgument();
 299
 300   case TemplateArgument::Pack:
 301     if (Y.getKind() != TemplateArgument::Pack ||
 302         X.pack_size() != Y.pack_size())
 303       return DeducedTemplateArgument();
 304
 305     llvm::SmallVector<TemplateArgument, 8> NewPack;
 306     for (TemplateArgument::pack_iterator XA = X.pack_begin(),
 307                                       XAEnd = X.pack_end(),
 308                                          YA = Y.pack_begin();
 309          XA != XAEnd; ++XA, ++YA) {
 310       TemplateArgument Merged = checkDeducedTemplateArguments(
 311           Context, DeducedTemplateArgument(*XA, X.wasDeducedFromArrayBound()),
 312           DeducedTemplateArgument(*YA, Y.wasDeducedFromArrayBound()));
 313       if (Merged.isNull())
 314         return DeducedTemplateArgument();
 315       NewPack.push_back(Merged);
 316     }
 317
 318     return DeducedTemplateArgument(
 319         TemplateArgument::CreatePackCopy(Context, NewPack),
 320         X.wasDeducedFromArrayBound() && Y.wasDeducedFromArrayBound());
 321   }
 322
 323   llvm_unreachable("Invalid TemplateArgument Kind!");
 324 }
 325
 326 /// \brief Deduce the value of the given non-type template parameter
 327 /// as the given deduced template argument. All non-type template parameter
 328 /// deduction is funneled through here.
 329 static Sema::TemplateDeductionResult DeduceNonTypeTemplateArgument(
 330     Sema &S, TemplateParameterList *TemplateParams,
 331     NonTypeTemplateParmDecl *NTTP, const DeducedTemplateArgument &NewDeduced,
 332     QualType ValueType, TemplateDeductionInfo &Info,
 333     SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced) {
 334   assert(NTTP->getDepth() == Info.getDeducedDepth() &&
 335          "deducing non-type template argument with wrong depth");
 336
 337   DeducedTemplateArgument Result = checkDeducedTemplateArguments(
 338       S.Context, Deduced[NTTP->getIndex()], NewDeduced);
 339   if (Result.isNull()) {
 340     Info.Param = NTTP;
 341     Info.FirstArg = Deduced[NTTP->getIndex()];
 342     Info.SecondArg = NewDeduced;
 343     return Sema::TDK_Inconsistent;
 344   }
 345
 346   Deduced[NTTP->getIndex()] = Result;
 347   if (!S.getLangOpts().CPlusPlus17)
 348     return Sema::TDK_Success;
 349
 350   if (NTTP->isExpandedParameterPack())
 351     // FIXME: We may still need to deduce parts of the type here! But we
 352     // don't have any way to find which slice of the type to use, and the
 353     // type stored on the NTTP itself is nonsense. Perhaps the type of an
 354     // expanded NTTP should be a pack expansion type?
 355     return Sema::TDK_Success;
 356
 357   // Get the type of the parameter for deduction. If it's a (dependent) array
 358   // or function type, we will not have decayed it yet, so do that now.
 359   QualType ParamType = S.Context.getAdjustedParameterType(NTTP->getType());
 360   if (auto *Expansion = dyn_cast<PackExpansionType>(ParamType))
 361     ParamType = Expansion->getPattern();
 362
 363   // FIXME: It's not clear how deduction of a parameter of reference
 364   // type from an argument (of non-reference type) should be performed.
 365   // For now, we just remove reference types from both sides and let
 366   // the final check for matching types sort out the mess.
 367   return DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(
 368       S, TemplateParams, ParamType.getNonReferenceType(),
 369       ValueType.getNonReferenceType(), Info, Deduced, TDF_SkipNonDependent,
 370       /*PartialOrdering=*/false,
 371       /*ArrayBound=*/NewDeduced.wasDeducedFromArrayBound());
 372 }
 373
 374 /// \brief Deduce the value of the given non-type template parameter
 375 /// from the given integral constant.
 376 static Sema::TemplateDeductionResult DeduceNonTypeTemplateArgument(
 377     Sema &S, TemplateParameterList *TemplateParams,
 378     NonTypeTemplateParmDecl *NTTP, const llvm::APSInt &Value,
 379     QualType ValueType, bool DeducedFromArrayBound, TemplateDeductionInfo &Info,
 380     SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced) {
 381   return DeduceNonTypeTemplateArgument(
 382       S, TemplateParams, NTTP,
 383       DeducedTemplateArgument(S.Context, Value, ValueType,
 384                               DeducedFromArrayBound),
 385       ValueType, Info, Deduced);
 386 }
 387
 388 /// \brief Deduce the value of the given non-type template parameter
 389 /// from the given null pointer template argument type.
 390 static Sema::TemplateDeductionResult DeduceNullPtrTemplateArgument(
 391     Sema &S, TemplateParameterList *TemplateParams,
 392     NonTypeTemplateParmDecl *NTTP, QualType NullPtrType,
 393     TemplateDeductionInfo &Info,
 394     SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced) {
 395   Expr *Value =
 396       S.ImpCastExprToType(new (S.Context) CXXNullPtrLiteralExpr(
 397                               S.Context.NullPtrTy, NTTP->getLocation()),
 398                           NullPtrType, CK_NullToPointer)
 399           .get();
 400   return DeduceNonTypeTemplateArgument(S, TemplateParams, NTTP,
 401                                        DeducedTemplateArgument(Value),
 402                                        Value->getType(), Info, Deduced);
 403 }
 404
 405 /// \brief Deduce the value of the given non-type template parameter
 406 /// from the given type- or value-dependent expression.
 407 ///
 408 /// \returns true if deduction succeeded, false otherwise.
 409 static Sema::TemplateDeductionResult DeduceNonTypeTemplateArgument(
 410     Sema &S, TemplateParameterList *TemplateParams,
 411     NonTypeTemplateParmDecl *NTTP, Expr *Value, TemplateDeductionInfo &Info,
 412     SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced) {
 413   return DeduceNonTypeTemplateArgument(S, TemplateParams, NTTP,
 414                                        DeducedTemplateArgument(Value),
 415                                        Value->getType(), Info, Deduced);
 416 }
 417
 418 /// \brief Deduce the value of the given non-type template parameter
 419 /// from the given declaration.
 420 ///
 421 /// \returns true if deduction succeeded, false otherwise.
 422 static Sema::TemplateDeductionResult DeduceNonTypeTemplateArgument(
 423     Sema &S, TemplateParameterList *TemplateParams,
 424     NonTypeTemplateParmDecl *NTTP, ValueDecl *D, QualType T,
 425     TemplateDeductionInfo &Info,
 426     SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced) {
 427   D = D ? cast<ValueDecl>(D->getCanonicalDecl()) : nullptr;
 428   TemplateArgument New(D, T);
 429   return DeduceNonTypeTemplateArgument(
 430       S, TemplateParams, NTTP, DeducedTemplateArgument(New), T, Info, Deduced);
 431 }
 432
 433 static Sema::TemplateDeductionResult
 434 DeduceTemplateArguments(Sema &S,
 435                         TemplateParameterList *TemplateParams,
 436                         TemplateName Param,
 437                         TemplateName Arg,
 438                         TemplateDeductionInfo &Info,
 439                         SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced) {
 440   TemplateDecl *ParamDecl = Param.getAsTemplateDecl();
 441   if (!ParamDecl) {
 442     // The parameter type is dependent and is not a template template parameter,
 443     // so there is nothing that we can deduce.
 444     return Sema::TDK_Success;
 445   }
 446
 447   if (TemplateTemplateParmDecl *TempParam
 448         = dyn_cast<TemplateTemplateParmDecl>(ParamDecl)) {
 449     // If we're not deducing at this depth, there's nothing to deduce.
 450     if (TempParam->getDepth() != Info.getDeducedDepth())
 451       return Sema::TDK_Success;
 452
 453     DeducedTemplateArgument NewDeduced(S.Context.getCanonicalTemplateName(Arg));
 454     DeducedTemplateArgument Result = checkDeducedTemplateArguments(S.Context,
 455                                                  Deduced[TempParam->getIndex()],
 456                                                                    NewDeduced);
 457     if (Result.isNull()) {
 458       Info.Param = TempParam;
 459       Info.FirstArg = Deduced[TempParam->getIndex()];
 460       Info.SecondArg = NewDeduced;
 461       return Sema::TDK_Inconsistent;
 462     }
 463
 464     Deduced[TempParam->getIndex()] = Result;
 465     return Sema::TDK_Success;
 466   }
 467
 468   // Verify that the two template names are equivalent.
 469   if (S.Context.hasSameTemplateName(Param, Arg))
 470     return Sema::TDK_Success;
 471
 472   // Mismatch of non-dependent template parameter to argument.
 473   Info.FirstArg = TemplateArgument(Param);
 474   Info.SecondArg = TemplateArgument(Arg);
 475   return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
 476 }
 477
 478 /// \brief Deduce the template arguments by comparing the template parameter
 479 /// type (which is a template-id) with the template argument type.
 480 ///
 481 /// \param S the Sema
 482 ///
 483 /// \param TemplateParams the template parameters that we are deducing
 484 ///
 485 /// \param Param the parameter type
 486 ///
 487 /// \param Arg the argument type
 488 ///
 489 /// \param Info information about the template argument deduction itself
 490 ///
 491 /// \param Deduced the deduced template arguments
 492 ///
 493 /// \returns the result of template argument deduction so far. Note that a
 494 /// "success" result means that template argument deduction has not yet failed,
 495 /// but it may still fail, later, for other reasons.
 496 static Sema::TemplateDeductionResult
 497 DeduceTemplateArguments(Sema &S,
 498                         TemplateParameterList *TemplateParams,
 499                         const TemplateSpecializationType *Param,
 500                         QualType Arg,
 501                         TemplateDeductionInfo &Info,
 502                         SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced) {
 503   assert(Arg.isCanonical() && "Argument type must be canonical");
 504
 505   // Treat an injected-class-name as its underlying template-id.
 506   if (auto *Injected = dyn_cast<InjectedClassNameType>(Arg))
 507     Arg = Injected->getInjectedSpecializationType();
 508
 509   // Check whether the template argument is a dependent template-id.
 510   if (const TemplateSpecializationType *SpecArg
 511         = dyn_cast<TemplateSpecializationType>(Arg)) {
 512     // Perform template argument deduction for the template name.
 513     if (Sema::TemplateDeductionResult Result
 514           = DeduceTemplateArguments(S, TemplateParams,
 515                                     Param->getTemplateName(),
 516                                     SpecArg->getTemplateName(),
 517                                     Info, Deduced))
 518       return Result;
 519
 520
 521     // Perform template argument deduction on each template
 522     // argument. Ignore any missing/extra arguments, since they could be
 523     // filled in by default arguments.
 524     return DeduceTemplateArguments(S, TemplateParams,
 525                                    Param->template_arguments(),
 526                                    SpecArg->template_arguments(), Info, Deduced,
 527                                    /*NumberOfArgumentsMustMatch=*/false);
 528   }
 529
 530   // If the argument type is a class template specialization, we
 531   // perform template argument deduction using its template
 532   // arguments.
 533   const RecordType *RecordArg = dyn_cast<RecordType>(Arg);
 534   if (!RecordArg) {
 535     Info.FirstArg = TemplateArgument(QualType(Param, 0));
 536     Info.SecondArg = TemplateArgument(Arg);
 537     return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
 538   }
 539
 540   ClassTemplateSpecializationDecl *SpecArg
 541     = dyn_cast<ClassTemplateSpecializationDecl>(RecordArg->getDecl());
 542   if (!SpecArg) {
 543     Info.FirstArg = TemplateArgument(QualType(Param, 0));
 544     Info.SecondArg = TemplateArgument(Arg);
 545     return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
 546   }
 547
 548   // Perform template argument deduction for the template name.
 549   if (Sema::TemplateDeductionResult Result
 550         = DeduceTemplateArguments(S,
 551                                   TemplateParams,
 552                                   Param->getTemplateName(),
 553                                TemplateName(SpecArg->getSpecializedTemplate()),
 554                                   Info, Deduced))
 555     return Result;
 556
 557   // Perform template argument deduction for the template arguments.
 558   return DeduceTemplateArguments(S, TemplateParams, Param->template_arguments(),
 559                                  SpecArg->getTemplateArgs().asArray(), Info,
 560                                  Deduced, /*NumberOfArgumentsMustMatch=*/true);
 561 }
 562
 563 /// \brief Determines whether the given type is an opaque type that
 564 /// might be more qualified when instantiated.
 565 static bool IsPossiblyOpaquelyQualifiedType(QualType T) {
 566   switch (T->getTypeClass()) {
 567   case Type::TypeOfExpr:
 568   case Type::TypeOf:
 569   case Type::DependentName:
 570   case Type::Decltype:
 571   case Type::UnresolvedUsing:
 572   case Type::TemplateTypeParm:
 573     return true;
 574
 575   case Type::ConstantArray:
 576   case Type::IncompleteArray:
 577   case Type::VariableArray:
 578   case Type::DependentSizedArray:
 579     return IsPossiblyOpaquelyQualifiedType(
 580                                       cast<ArrayType>(T)->getElementType());
 581
 582   default:
 583     return false;
 584   }
 585 }
 586
 587 /// \brief Retrieve the depth and index of a template parameter.
 588 static std::pair<unsigned, unsigned>
 589 getDepthAndIndex(NamedDecl *ND) {
 590   if (TemplateTypeParmDecl *TTP = dyn_cast<TemplateTypeParmDecl>(ND))
 591     return std::make_pair(TTP->getDepth(), TTP->getIndex());
 592
 593   if (NonTypeTemplateParmDecl *NTTP = dyn_cast<NonTypeTemplateParmDecl>(ND))
 594     return std::make_pair(NTTP->getDepth(), NTTP->getIndex());
 595
 596   TemplateTemplateParmDecl *TTP = cast<TemplateTemplateParmDecl>(ND);
 597   return std::make_pair(TTP->getDepth(), TTP->getIndex());
 598 }
 599
 600 /// \brief Retrieve the depth and index of an unexpanded parameter pack.
 601 static std::pair<unsigned, unsigned>
 602 getDepthAndIndex(UnexpandedParameterPack UPP) {
 603   if (const TemplateTypeParmType *TTP
 604                           = UPP.first.dyn_cast<const TemplateTypeParmType *>())
 605     return std::make_pair(TTP->getDepth(), TTP->getIndex());
 606
 607   return getDepthAndIndex(UPP.first.get<NamedDecl *>());
 608 }
 609
 610 /// \brief Helper function to build a TemplateParameter when we don't
 611 /// know its type statically.
 612 static TemplateParameter makeTemplateParameter(Decl *D) {
 613   if (TemplateTypeParmDecl *TTP = dyn_cast<TemplateTypeParmDecl>(D))
 614     return TemplateParameter(TTP);
 615   if (NonTypeTemplateParmDecl *NTTP = dyn_cast<NonTypeTemplateParmDecl>(D))
 616     return TemplateParameter(NTTP);
 617
 618   return TemplateParameter(cast<TemplateTemplateParmDecl>(D));
 619 }
 620
 621 /// A pack that we're currently deducing.
 622 struct clang::DeducedPack {
 623   DeducedPack(unsigned Index) : Index(Index), Outer(nullptr) {}
 624
 625   // The index of the pack.
 626   unsigned Index;
 627
 628   // The old value of the pack before we started deducing it.
 629   DeducedTemplateArgument Saved;
 630
 631   // A deferred value of this pack from an inner deduction, that couldn't be
 632   // deduced because this deduction hadn't happened yet.
 633   DeducedTemplateArgument DeferredDeduction;
 634
 635   // The new value of the pack.
 636   SmallVector<DeducedTemplateArgument, 4> New;
 637
 638   // The outer deduction for this pack, if any.
 639   DeducedPack *Outer;
 640 };
 641
 642 namespace {
 643 /// A scope in which we're performing pack deduction.
 644 class PackDeductionScope {
 645 public:
 646   PackDeductionScope(Sema &S, TemplateParameterList *TemplateParams,
 647                      SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced,
 648                      TemplateDeductionInfo &Info, TemplateArgument Pattern)
 649       : S(S), TemplateParams(TemplateParams), Deduced(Deduced), Info(Info) {
 650     // Dig out the partially-substituted pack, if there is one.
 651     const TemplateArgument *PartialPackArgs = nullptr;
 652     unsigned NumPartialPackArgs = 0;
 653     std::pair<unsigned, unsigned> PartialPackDepthIndex(-1u, -1u);
 654     if (auto *Scope = S.CurrentInstantiationScope)
 655       if (auto *Partial = Scope->getPartiallySubstitutedPack(
 656               &PartialPackArgs, &NumPartialPackArgs))
 657         PartialPackDepthIndex = getDepthAndIndex(Partial);
 658
 659     // Compute the set of template parameter indices that correspond to
 660     // parameter packs expanded by the pack expansion.
 661     {
 662       llvm::SmallBitVector SawIndices(TemplateParams->size());
 663
 664       auto AddPack = [&](unsigned Index) {
 665         if (SawIndices[Index])
 666           return;
 667         SawIndices[Index] = true;
 668
 669         // Save the deduced template argument for the parameter pack expanded
 670         // by this pack expansion, then clear out the deduction.
 671         DeducedPack Pack(Index);
 672         Pack.Saved = Deduced[Index];
 673         Deduced[Index] = TemplateArgument();
 674
 675         Packs.push_back(Pack);
 676       };
 677
 678       // First look for unexpanded packs in the pattern.
 679       SmallVector<UnexpandedParameterPack, 2> Unexpanded;
 680       S.collectUnexpandedParameterPacks(Pattern, Unexpanded);
 681       for (unsigned I = 0, N = Unexpanded.size(); I != N; ++I) {
 682         unsigned Depth, Index;
 683         std::tie(Depth, Index) = getDepthAndIndex(Unexpanded[I]);
 684         if (Depth == Info.getDeducedDepth())
 685           AddPack(Index);
 686       }
 687       assert(!Packs.empty() && "Pack expansion without unexpanded packs?");
 688
 689       // This pack expansion will have been partially expanded iff the only
 690       // unexpanded parameter pack within it is the partially-substituted pack.
 691       IsPartiallyExpanded =
 692           Packs.size() == 1 &&
 693           PartialPackDepthIndex ==
 694               std::make_pair(Info.getDeducedDepth(), Packs.front().Index);
 695
 696       // Skip over the pack elements that were expanded into separate arguments.
 697       if (IsPartiallyExpanded)
 698         PackElements += NumPartialPackArgs;
 699
 700       // We can also have deduced template parameters that do not actually
 701       // appear in the pattern, but can be deduced by it (the type of a non-type
 702       // template parameter pack, in particular). These won't have prevented us
 703       // from partially expanding the pack.
 704       llvm::SmallBitVector Used(TemplateParams->size());
 705       MarkUsedTemplateParameters(S.Context, Pattern, /*OnlyDeduced*/true,
 706                                  Info.getDeducedDepth(), Used);
 707       for (int Index = Used.find_first(); Index != -1;
 708            Index = Used.find_next(Index))
 709         if (TemplateParams->getParam(Index)->isParameterPack())
 710           AddPack(Index);
 711     }
 712
 713     for (auto &Pack : Packs) {
 714       if (Info.PendingDeducedPacks.size() > Pack.Index)
 715         Pack.Outer = Info.PendingDeducedPacks[Pack.Index];
 716       else
 717         Info.PendingDeducedPacks.resize(Pack.Index + 1);
 718       Info.PendingDeducedPacks[Pack.Index] = &Pack;
 719
 720       if (PartialPackDepthIndex ==
 721             std::make_pair(Info.getDeducedDepth(), Pack.Index)) {
 722         Pack.New.append(PartialPackArgs, PartialPackArgs + NumPartialPackArgs);
 723         // We pre-populate the deduced value of the partially-substituted
 724         // pack with the specified value. This is not entirely correct: the
 725         // value is supposed to have been substituted, not deduced, but the
 726         // cases where this is observable require an exact type match anyway.
 727         //
 728         // FIXME: If we could represent a "depth i, index j, pack elem k"
 729         // parameter, we could substitute the partially-substituted pack
 730         // everywhere and avoid this.
 731         if (Pack.New.size() > PackElements)
 732           Deduced[Pack.Index] = Pack.New[PackElements];
 733       }
 734     }
 735   }
 736
 737   ~PackDeductionScope() {
 738     for (auto &Pack : Packs)
 739       Info.PendingDeducedPacks[Pack.Index] = Pack.Outer;
 740   }
 741
 742   /// Determine whether this pack has already been partially expanded into a
 743   /// sequence of (prior) function parameters / template arguments.
 744   bool isPartiallyExpanded() { return IsPartiallyExpanded; }
 745
 746   /// Move to deducing the next element in each pack that is being deduced.
 747   void nextPackElement() {
 748     // Capture the deduced template arguments for each parameter pack expanded
 749     // by this pack expansion, add them to the list of arguments we've deduced
 750     // for that pack, then clear out the deduced argument.
 751     for (auto &Pack : Packs) {
 752       DeducedTemplateArgument &DeducedArg = Deduced[Pack.Index];
 753       if (!Pack.New.empty() || !DeducedArg.isNull()) {
 754         while (Pack.New.size() < PackElements)
 755           Pack.New.push_back(DeducedTemplateArgument());
 756         if (Pack.New.size() == PackElements)
 757           Pack.New.push_back(DeducedArg);
 758         else
 759           Pack.New[PackElements] = DeducedArg;
 760         DeducedArg = Pack.New.size() > PackElements + 1
 761                          ? Pack.New[PackElements + 1]
 762                          : DeducedTemplateArgument();
 763       }
 764     }
 765     ++PackElements;
 766   }
 767
 768   /// \brief Finish template argument deduction for a set of argument packs,
 769   /// producing the argument packs and checking for consistency with prior
 770   /// deductions.
 771   Sema::TemplateDeductionResult finish() {
 772     // Build argument packs for each of the parameter packs expanded by this
 773     // pack expansion.
 774     for (auto &Pack : Packs) {
 775       // Put back the old value for this pack.
 776       Deduced[Pack.Index] = Pack.Saved;
 777
 778       // Build or find a new value for this pack.
 779       DeducedTemplateArgument NewPack;
 780       if (PackElements && Pack.New.empty()) {
 781         if (Pack.DeferredDeduction.isNull()) {
 782           // We were not able to deduce anything for this parameter pack
 783           // (because it only appeared in non-deduced contexts), so just
 784           // restore the saved argument pack.
 785           continue;
 786         }
 787
 788         NewPack = Pack.DeferredDeduction;
 789         Pack.DeferredDeduction = TemplateArgument();
 790       } else if (Pack.New.empty()) {
 791         // If we deduced an empty argument pack, create it now.
 792         NewPack = DeducedTemplateArgument(TemplateArgument::getEmptyPack());
 793       } else {
 794         TemplateArgument *ArgumentPack =
 795             new (S.Context) TemplateArgument[Pack.New.size()];
 796         std::copy(Pack.New.begin(), Pack.New.end(), ArgumentPack);
 797         NewPack = DeducedTemplateArgument(
 798             TemplateArgument(llvm::makeArrayRef(ArgumentPack, Pack.New.size())),
 799             // FIXME: This is wrong, it's possible that some pack elements are
 800             // deduced from an array bound and others are not:
 801             //   template<typename ...T, T ...V> void g(const T (&...p)[V]);
 802             //   g({1, 2, 3}, {{}, {}});
 803             // ... should deduce T = {int, size_t (from array bound)}.
 804             Pack.New[0].wasDeducedFromArrayBound());
 805       }
 806
 807       // Pick where we're going to put the merged pack.
 808       DeducedTemplateArgument *Loc;
 809       if (Pack.Outer) {
 810         if (Pack.Outer->DeferredDeduction.isNull()) {
 811           // Defer checking this pack until we have a complete pack to compare
 812           // it against.
 813           Pack.Outer->DeferredDeduction = NewPack;
 814           continue;
 815         }
 816         Loc = &Pack.Outer->DeferredDeduction;
 817       } else {
 818         Loc = &Deduced[Pack.Index];
 819       }
 820
 821       // Check the new pack matches any previous value.
 822       DeducedTemplateArgument OldPack = *Loc;
 823       DeducedTemplateArgument Result =
 824           checkDeducedTemplateArguments(S.Context, OldPack, NewPack);
 825
 826       // If we deferred a deduction of this pack, check that one now too.
 827       if (!Result.isNull() && !Pack.DeferredDeduction.isNull()) {
 828         OldPack = Result;
 829         NewPack = Pack.DeferredDeduction;
 830         Result = checkDeducedTemplateArguments(S.Context, OldPack, NewPack);
 831       }
 832
 833       if (Result.isNull()) {
 834         Info.Param =
 835             makeTemplateParameter(TemplateParams->getParam(Pack.Index));
 836         Info.FirstArg = OldPack;
 837         Info.SecondArg = NewPack;
 838         return Sema::TDK_Inconsistent;
 839       }
 840
 841       *Loc = Result;
 842     }
 843
 844     return Sema::TDK_Success;
 845   }
 846
 847 private:
 848   Sema &S;
 849   TemplateParameterList *TemplateParams;
 850   SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced;
 851   TemplateDeductionInfo &Info;
 852   unsigned PackElements = 0;
 853   bool IsPartiallyExpanded = false;
 854
 855   SmallVector<DeducedPack, 2> Packs;
 856 };
 857 } // namespace
 858
 859 /// \brief Deduce the template arguments by comparing the list of parameter
 860 /// types to the list of argument types, as in the parameter-type-lists of
 861 /// function types (C++ [temp.deduct.type]p10).
 862 ///
 863 /// \param S The semantic analysis object within which we are deducing
 864 ///
 865 /// \param TemplateParams The template parameters that we are deducing
 866 ///
 867 /// \param Params The list of parameter types
 868 ///
 869 /// \param NumParams The number of types in \c Params
 870 ///
 871 /// \param Args The list of argument types
 872 ///
 873 /// \param NumArgs The number of types in \c Args
 874 ///
 875 /// \param Info information about the template argument deduction itself
 876 ///
 877 /// \param Deduced the deduced template arguments
 878 ///
 879 /// \param TDF bitwise OR of the TemplateDeductionFlags bits that describe
 880 /// how template argument deduction is performed.
 881 ///
 882 /// \param PartialOrdering If true, we are performing template argument
 883 /// deduction for during partial ordering for a call
 884 /// (C++0x [temp.deduct.partial]).
 885 ///
 886 /// \returns the result of template argument deduction so far. Note that a
 887 /// "success" result means that template argument deduction has not yet failed,
 888 /// but it may still fail, later, for other reasons.
 889 static Sema::TemplateDeductionResult
 890 DeduceTemplateArguments(Sema &S,
 891                         TemplateParameterList *TemplateParams,
 892                         const QualType *Params, unsigned NumParams,
 893                         const QualType *Args, unsigned NumArgs,
 894                         TemplateDeductionInfo &Info,
 895                         SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced,
 896                         unsigned TDF,
 897                         bool PartialOrdering = false) {
 898   // Fast-path check to see if we have too many/too few arguments.
 899   if (NumParams != NumArgs &&
 900       !(NumParams && isa<PackExpansionType>(Params[NumParams - 1])) &&
 901       !(NumArgs && isa<PackExpansionType>(Args[NumArgs - 1])))
 902     return Sema::TDK_MiscellaneousDeductionFailure;
 903
 904   // C++0x [temp.deduct.type]p10:
 905   //   Similarly, if P has a form that contains (T), then each parameter type
 906   //   Pi of the respective parameter-type- list of P is compared with the
 907   //   corresponding parameter type Ai of the corresponding parameter-type-list
 908   //   of A. [...]
 909   unsigned ArgIdx = 0, ParamIdx = 0;
 910   for (; ParamIdx != NumParams; ++ParamIdx) {
 911     // Check argument types.
 912     const PackExpansionType *Expansion
 913                                 = dyn_cast<PackExpansionType>(Params[ParamIdx]);
 914     if (!Expansion) {
 915       // Simple case: compare the parameter and argument types at this point.
 916
 917       // Make sure we have an argument.
 918       if (ArgIdx >= NumArgs)
 919         return Sema::TDK_MiscellaneousDeductionFailure;
 920
 921       if (isa<PackExpansionType>(Args[ArgIdx])) {
 922         // C++0x [temp.deduct.type]p22:
 923         //   If the original function parameter associated with A is a function
 924         //   parameter pack and the function parameter associated with P is not
 925         //   a function parameter pack, then template argument deduction fails.
 926         return Sema::TDK_MiscellaneousDeductionFailure;
 927       }
 928
 929       if (Sema::TemplateDeductionResult Result
 930             = DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(S, TemplateParams,
 931                                                  Params[ParamIdx], Args[ArgIdx],
 932                                                  Info, Deduced, TDF,
 933                                                  PartialOrdering))
 934         return Result;
 935
 936       ++ArgIdx;
 937       continue;
 938     }
 939
 940     // C++0x [temp.deduct.type]p5:
 941     //   The non-deduced contexts are:
 942     //     - A function parameter pack that does not occur at the end of the
 943     //       parameter-declaration-clause.
 944     if (ParamIdx + 1 < NumParams)
 945       return Sema::TDK_Success;
 946
 947     // C++0x [temp.deduct.type]p10:
 948     //   If the parameter-declaration corresponding to Pi is a function
 949     //   parameter pack, then the type of its declarator- id is compared with
 950     //   each remaining parameter type in the parameter-type-list of A. Each
 951     //   comparison deduces template arguments for subsequent positions in the
 952     //   template parameter packs expanded by the function parameter pack.
 953
 954     QualType Pattern = Expansion->getPattern();
 955     PackDeductionScope PackScope(S, TemplateParams, Deduced, Info, Pattern);
 956
 957     for (; ArgIdx < NumArgs; ++ArgIdx) {
 958       // Deduce template arguments from the pattern.
 959       if (Sema::TemplateDeductionResult Result
 960             = DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(S, TemplateParams, Pattern,
 961                                                  Args[ArgIdx], Info, Deduced,
 962                                                  TDF, PartialOrdering))
 963         return Result;
 964
 965       PackScope.nextPackElement();
 966     }
 967
 968     // Build argument packs for each of the parameter packs expanded by this
 969     // pack expansion.
 970     if (auto Result = PackScope.finish())
 971       return Result;
 972   }
 973
 974   // Make sure we don't have any extra arguments.
 975   if (ArgIdx < NumArgs)
 976     return Sema::TDK_MiscellaneousDeductionFailure;
 977
 978   return Sema::TDK_Success;
 979 }
 980
 981 /// \brief Determine whether the parameter has qualifiers that are either
 982 /// inconsistent with or a superset of the argument's qualifiers.
 983 static bool hasInconsistentOrSupersetQualifiersOf(QualType ParamType,
 984                                                   QualType ArgType) {
 985   Qualifiers ParamQs = ParamType.getQualifiers();
 986   Qualifiers ArgQs = ArgType.getQualifiers();
 987
 988   if (ParamQs == ArgQs)
 989     return false;
 990
 991   // Mismatched (but not missing) Objective-C GC attributes.
 992   if (ParamQs.getObjCGCAttr() != ArgQs.getObjCGCAttr() &&
 993       ParamQs.hasObjCGCAttr())
 994     return true;
 995
 996   // Mismatched (but not missing) address spaces.
 997   if (ParamQs.getAddressSpace() != ArgQs.getAddressSpace() &&
 998       ParamQs.hasAddressSpace())
 999     return true;
1000
1001   // Mismatched (but not missing) Objective-C lifetime qualifiers.
1002   if (ParamQs.getObjCLifetime() != ArgQs.getObjCLifetime() &&
1003       ParamQs.hasObjCLifetime())
1004     return true;
1005
1006   // CVR qualifier superset.
1007   return (ParamQs.getCVRQualifiers() != ArgQs.getCVRQualifiers()) &&
1008       ((ParamQs.getCVRQualifiers() | ArgQs.getCVRQualifiers())
1009                                                 == ParamQs.getCVRQualifiers());
1010 }
1011
1012 /// \brief Compare types for equality with respect to possibly compatible
1013 /// function types (noreturn adjustment, implicit calling conventions). If any
1014 /// of parameter and argument is not a function, just perform type comparison.
1015 ///
1016 /// \param Param the template parameter type.
1017 ///
1018 /// \param Arg the argument type.
1019 bool Sema::isSameOrCompatibleFunctionType(CanQualType Param,
1020                                           CanQualType Arg) {
1021   const FunctionType *ParamFunction = Param->getAs<FunctionType>(),
1022                      *ArgFunction   = Arg->getAs<FunctionType>();
1023
1024   // Just compare if not functions.
1025   if (!ParamFunction || !ArgFunction)
1026     return Param == Arg;
1027
1028   // Noreturn and noexcept adjustment.
1029   QualType AdjustedParam;
1030   if (IsFunctionConversion(Param, Arg, AdjustedParam))
1031     return Arg == Context.getCanonicalType(AdjustedParam);
1032
1033   // FIXME: Compatible calling conventions.
1034
1035   return Param == Arg;
1036 }
1037
1038 /// Get the index of the first template parameter that was originally from the
1039 /// innermost template-parameter-list. This is 0 except when we concatenate
1040 /// the template parameter lists of a class template and a constructor template
1041 /// when forming an implicit deduction guide.
1042 static unsigned getFirstInnerIndex(FunctionTemplateDecl *FTD) {
1043   auto *Guide = dyn_cast<CXXDeductionGuideDecl>(FTD->getTemplatedDecl());
1044   if (!Guide || !Guide->isImplicit())
1045     return 0;
1046   return Guide->getDeducedTemplate()->getTemplateParameters()->size();
1047 }
1048
1049 /// Determine whether a type denotes a forwarding reference.
1050 static bool isForwardingReference(QualType Param, unsigned FirstInnerIndex) {
1051   // C++1z [temp.deduct.call]p3:
1052   //   A forwarding reference is an rvalue reference to a cv-unqualified
1053   //   template parameter that does not represent a template parameter of a
1054   //   class template.
1055   if (auto *ParamRef = Param->getAs<RValueReferenceType>()) {
1056     if (ParamRef->getPointeeType().getQualifiers())
1057       return false;
1058     auto *TypeParm = ParamRef->getPointeeType()->getAs<TemplateTypeParmType>();
1059     return TypeParm && TypeParm->getIndex() >= FirstInnerIndex;
1060   }
1061   return false;
1062 }
1063
1064 /// \brief Deduce the template arguments by comparing the parameter type and
1065 /// the argument type (C++ [temp.deduct.type]).
1066 ///
1067 /// \param S the semantic analysis object within which we are deducing
1068 ///
1069 /// \param TemplateParams the template parameters that we are deducing
1070 ///
1071 /// \param ParamIn the parameter type
1072 ///
1073 /// \param ArgIn the argument type
1074 ///
1075 /// \param Info information about the template argument deduction itself
1076 ///
1077 /// \param Deduced the deduced template arguments
1078 ///
1079 /// \param TDF bitwise OR of the TemplateDeductionFlags bits that describe
1080 /// how template argument deduction is performed.
1081 ///
1082 /// \param PartialOrdering Whether we're performing template argument deduction
1083 /// in the context of partial ordering (C++0x [temp.deduct.partial]).
1084 ///
1085 /// \returns the result of template argument deduction so far. Note that a
1086 /// "success" result means that template argument deduction has not yet failed,
1087 /// but it may still fail, later, for other reasons.
1088 static Sema::TemplateDeductionResult
1089 DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(Sema &S,
1090                                    TemplateParameterList *TemplateParams,
1091                                    QualType ParamIn, QualType ArgIn,
1092                                    TemplateDeductionInfo &Info,
1093                             SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced,
1094                                    unsigned TDF,
1095                                    bool PartialOrdering,
1096                                    bool DeducedFromArrayBound) {
1097   // We only want to look at the canonical types, since typedefs and
1098   // sugar are not part of template argument deduction.
1099   QualType Param = S.Context.getCanonicalType(ParamIn);
1100   QualType Arg = S.Context.getCanonicalType(ArgIn);
1101
1102   // If the argument type is a pack expansion, look at its pattern.
1103   // This isn't explicitly called out
1104   if (const PackExpansionType *ArgExpansion
1105                                             = dyn_cast<PackExpansionType>(Arg))
1106     Arg = ArgExpansion->getPattern();
1107
1108   if (PartialOrdering) {
1109     // C++11 [temp.deduct.partial]p5:
1110     //   Before the partial ordering is done, certain transformations are
1111     //   performed on the types used for partial ordering:
1112     //     - If P is a reference type, P is replaced by the type referred to.
1113     const ReferenceType *ParamRef = Param->getAs<ReferenceType>();
1114     if (ParamRef)
1115       Param = ParamRef->getPointeeType();
1116
1117     //     - If A is a reference type, A is replaced by the type referred to.
1118     const ReferenceType *ArgRef = Arg->getAs<ReferenceType>();
1119     if (ArgRef)
1120       Arg = ArgRef->getPointeeType();
1121
1122     if (ParamRef && ArgRef && S.Context.hasSameUnqualifiedType(Param, Arg)) {
1123       // C++11 [temp.deduct.partial]p9:
1124       //   If, for a given type, deduction succeeds in both directions (i.e.,
1125       //   the types are identical after the transformations above) and both
1126       //   P and A were reference types [...]:
1127       //     - if [one type] was an lvalue reference and [the other type] was
1128       //       not, [the other type] is not considered to be at least as
1129       //       specialized as [the first type]
1130       //     - if [one type] is more cv-qualified than [the other type],
1131       //       [the other type] is not considered to be at least as specialized
1132       //       as [the first type]
1133       // Objective-C ARC adds:
1134       //     - [one type] has non-trivial lifetime, [the other type] has
1135       //       __unsafe_unretained lifetime, and the types are otherwise
1136       //       identical
1137       //
1138       // A is "considered to be at least as specialized" as P iff deduction
1139       // succeeds, so we model this as a deduction failure. Note that
1140       // [the first type] is P and [the other type] is A here; the standard
1141       // gets this backwards.
1142       Qualifiers ParamQuals = Param.getQualifiers();
1143       Qualifiers ArgQuals = Arg.getQualifiers();
1144       if ((ParamRef->isLValueReferenceType() &&
1145            !ArgRef->isLValueReferenceType()) ||
1146           ParamQuals.isStrictSupersetOf(ArgQuals) ||
1147           (ParamQuals.hasNonTrivialObjCLifetime() &&
1148            ArgQuals.getObjCLifetime() == Qualifiers::OCL_ExplicitNone &&
1149            ParamQuals.withoutObjCLifetime() ==
1150                ArgQuals.withoutObjCLifetime())) {
1151         Info.FirstArg = TemplateArgument(ParamIn);
1152         Info.SecondArg = TemplateArgument(ArgIn);
1153         return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1154       }
1155     }
1156
1157     // C++11 [temp.deduct.partial]p7:
1158     //   Remove any top-level cv-qualifiers:
1159     //     - If P is a cv-qualified type, P is replaced by the cv-unqualified
1160     //       version of P.
1161     Param = Param.getUnqualifiedType();
1162     //     - If A is a cv-qualified type, A is replaced by the cv-unqualified
1163     //       version of A.
1164     Arg = Arg.getUnqualifiedType();
1165   } else {
1166     // C++0x [temp.deduct.call]p4 bullet 1:
1167     //   - If the original P is a reference type, the deduced A (i.e., the type
1168     //     referred to by the reference) can be more cv-qualified than the
1169     //     transformed A.
1170     if (TDF & TDF_ParamWithReferenceType) {
1171       Qualifiers Quals;
1172       QualType UnqualParam = S.Context.getUnqualifiedArrayType(Param, Quals);
1173       Quals.setCVRQualifiers(Quals.getCVRQualifiers() &
1174                              Arg.getCVRQualifiers());
1175       Param = S.Context.getQualifiedType(UnqualParam, Quals);
1176     }
1177
1178     if ((TDF & TDF_TopLevelParameterTypeList) && !Param->isFunctionType()) {
1179       // C++0x [temp.deduct.type]p10:
1180       //   If P and A are function types that originated from deduction when
1181       //   taking the address of a function template (14.8.2.2) or when deducing
1182       //   template arguments from a function declaration (14.8.2.6) and Pi and
1183       //   Ai are parameters of the top-level parameter-type-list of P and A,
1184       //   respectively, Pi is adjusted if it is a forwarding reference and Ai
1185       //   is an lvalue reference, in
1186       //   which case the type of Pi is changed to be the template parameter
1187       //   type (i.e., T&& is changed to simply T). [ Note: As a result, when
1188       //   Pi is T&& and Ai is X&, the adjusted Pi will be T, causing T to be
1189       //   deduced as X&. - end note ]
1190       TDF &= ~TDF_TopLevelParameterTypeList;
1191       if (isForwardingReference(Param, 0) && Arg->isLValueReferenceType())
1192         Param = Param->getPointeeType();
1193     }
1194   }
1195
1196   // C++ [temp.deduct.type]p9:
1197   //   A template type argument T, a template template argument TT or a
1198   //   template non-type argument i can be deduced if P and A have one of
1199   //   the following forms:
1200   //
1201   //     T
1202   //     cv-list T
1203   if (const TemplateTypeParmType *TemplateTypeParm
1204         = Param->getAs<TemplateTypeParmType>()) {
1205     // Just skip any attempts to deduce from a placeholder type or a parameter
1206     // at a different depth.
1207     if (Arg->isPlaceholderType() ||
1208         Info.getDeducedDepth() != TemplateTypeParm->getDepth())
1209       return Sema::TDK_Success;
1210
1211     unsigned Index = TemplateTypeParm->getIndex();
1212     bool RecanonicalizeArg = false;
1213
1214     // If the argument type is an array type, move the qualifiers up to the
1215     // top level, so they can be matched with the qualifiers on the parameter.
1216     if (isa<ArrayType>(Arg)) {
1217       Qualifiers Quals;
1218       Arg = S.Context.getUnqualifiedArrayType(Arg, Quals);
1219       if (Quals) {
1220         Arg = S.Context.getQualifiedType(Arg, Quals);
1221         RecanonicalizeArg = true;
1222       }
1223     }
1224
1225     // The argument type can not be less qualified than the parameter
1226     // type.
1227     if (!(TDF & TDF_IgnoreQualifiers) &&
1228         hasInconsistentOrSupersetQualifiersOf(Param, Arg)) {
1229       Info.Param = cast<TemplateTypeParmDecl>(TemplateParams->getParam(Index));
1230       Info.FirstArg = TemplateArgument(Param);
1231       Info.SecondArg = TemplateArgument(Arg);
1232       return Sema::TDK_Underqualified;
1233     }
1234
1235     assert(TemplateTypeParm->getDepth() == Info.getDeducedDepth() &&
1236            "saw template type parameter with wrong depth");
1237     assert(Arg != S.Context.OverloadTy && "Unresolved overloaded function");
1238     QualType DeducedType = Arg;
1239
1240     // Remove any qualifiers on the parameter from the deduced type.
1241     // We checked the qualifiers for consistency above.
1242     Qualifiers DeducedQs = DeducedType.getQualifiers();
1243     Qualifiers ParamQs = Param.getQualifiers();
1244     DeducedQs.removeCVRQualifiers(ParamQs.getCVRQualifiers());
1245     if (ParamQs.hasObjCGCAttr())
1246       DeducedQs.removeObjCGCAttr();
1247     if (ParamQs.hasAddressSpace())
1248       DeducedQs.removeAddressSpace();
1249     if (ParamQs.hasObjCLifetime())
1250       DeducedQs.removeObjCLifetime();
1251
1252     // Objective-C ARC:
1253     //   If template deduction would produce a lifetime qualifier on a type
1254     //   that is not a lifetime type, template argument deduction fails.
1255     if (ParamQs.hasObjCLifetime() && !DeducedType->isObjCLifetimeType() &&
1256         !DeducedType->isDependentType()) {
1257       Info.Param = cast<TemplateTypeParmDecl>(TemplateParams->getParam(Index));
1258       Info.FirstArg = TemplateArgument(Param);
1259       Info.SecondArg = TemplateArgument(Arg);
1260       return Sema::TDK_Underqualified;
1261     }
1262
1263     // Objective-C ARC:
1264     //   If template deduction would produce an argument type with lifetime type
1265     //   but no lifetime qualifier, the __strong lifetime qualifier is inferred.
1266     if (S.getLangOpts().ObjCAutoRefCount &&
1267         DeducedType->isObjCLifetimeType() &&
1268         !DeducedQs.hasObjCLifetime())
1269       DeducedQs.setObjCLifetime(Qualifiers::OCL_Strong);
1270
1271     DeducedType = S.Context.getQualifiedType(DeducedType.getUnqualifiedType(),
1272                                              DeducedQs);
1273
1274     if (RecanonicalizeArg)
1275       DeducedType = S.Context.getCanonicalType(DeducedType);
1276
1277     DeducedTemplateArgument NewDeduced(DeducedType, DeducedFromArrayBound);
1278     DeducedTemplateArgument Result = checkDeducedTemplateArguments(S.Context,
1279                                                                  Deduced[Index],
1280                                                                    NewDeduced);
1281     if (Result.isNull()) {
1282       Info.Param = cast<TemplateTypeParmDecl>(TemplateParams->getParam(Index));
1283       Info.FirstArg = Deduced[Index];
1284       Info.SecondArg = NewDeduced;
1285       return Sema::TDK_Inconsistent;
1286     }
1287
1288     Deduced[Index] = Result;
1289     return Sema::TDK_Success;
1290   }
1291
1292   // Set up the template argument deduction information for a failure.
1293   Info.FirstArg = TemplateArgument(ParamIn);
1294   Info.SecondArg = TemplateArgument(ArgIn);
1295
1296   // If the parameter is an already-substituted template parameter
1297   // pack, do nothing: we don't know which of its arguments to look
1298   // at, so we have to wait until all of the parameter packs in this
1299   // expansion have arguments.
1300   if (isa<SubstTemplateTypeParmPackType>(Param))
1301     return Sema::TDK_Success;
1302
1303   // Check the cv-qualifiers on the parameter and argument types.
1304   CanQualType CanParam = S.Context.getCanonicalType(Param);
1305   CanQualType CanArg = S.Context.getCanonicalType(Arg);
1306   if (!(TDF & TDF_IgnoreQualifiers)) {
1307     if (TDF & TDF_ParamWithReferenceType) {
1308       if (hasInconsistentOrSupersetQualifiersOf(Param, Arg))
1309         return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1310     } else if (!IsPossiblyOpaquelyQualifiedType(Param)) {
1311       if (Param.getCVRQualifiers() != Arg.getCVRQualifiers())
1312         return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1313     }
1314
1315     // If the parameter type is not dependent, there is nothing to deduce.
1316     if (!Param->isDependentType()) {
1317       if (!(TDF & TDF_SkipNonDependent)) {
1318         bool NonDeduced =
1319             (TDF & TDF_AllowCompatibleFunctionType)
1320                 ? !S.isSameOrCompatibleFunctionType(CanParam, CanArg)
1321                 : Param != Arg;
1322         if (NonDeduced) {
1323           return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1324         }
1325       }
1326       return Sema::TDK_Success;
1327     }
1328   } else if (!Param->isDependentType()) {
1329     CanQualType ParamUnqualType = CanParam.getUnqualifiedType(),
1330                 ArgUnqualType = CanArg.getUnqualifiedType();
1331     bool Success =
1332         (TDF & TDF_AllowCompatibleFunctionType)
1333             ? S.isSameOrCompatibleFunctionType(ParamUnqualType, ArgUnqualType)
1334             : ParamUnqualType == ArgUnqualType;
1335     if (Success)
1336       return Sema::TDK_Success;
1337   }
1338
1339   switch (Param->getTypeClass()) {
1340     // Non-canonical types cannot appear here.
1341 #define NON_CANONICAL_TYPE(Class, Base) \
1342   case Type::Class: llvm_unreachable("deducing non-canonical type: " #Class);
1343 #define TYPE(Class, Base)
1344 #include "clang/AST/TypeNodes.def"
1345
1346     case Type::TemplateTypeParm:
1347     case Type::SubstTemplateTypeParmPack:
1348       llvm_unreachable("Type nodes handled above");
1349
1350     // These types cannot be dependent, so simply check whether the types are
1351     // the same.
1352     case Type::Builtin:
1353     case Type::VariableArray:
1354     case Type::Vector:
1355     case Type::FunctionNoProto:
1356     case Type::Record:
1357     case Type::Enum:
1358     case Type::ObjCObject:
1359     case Type::ObjCInterface:
1360     case Type::ObjCObjectPointer: {
1361       if (TDF & TDF_SkipNonDependent)
1362         return Sema::TDK_Success;
1363
1364       if (TDF & TDF_IgnoreQualifiers) {
1365         Param = Param.getUnqualifiedType();
1366         Arg = Arg.getUnqualifiedType();
1367       }
1368
1369       return Param == Arg? Sema::TDK_Success : Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1370     }
1371
1372     //     _Complex T   [placeholder extension]
1373     case Type::Complex:
1374       if (const ComplexType *ComplexArg = Arg->getAs<ComplexType>())
1375         return DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(S, TemplateParams,
1376                                     cast<ComplexType>(Param)->getElementType(),
1377                                     ComplexArg->getElementType(),
1378                                     Info, Deduced, TDF);
1379
1380       return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1381
1382     //     _Atomic T   [extension]
1383     case Type::Atomic:
1384       if (const AtomicType *AtomicArg = Arg->getAs<AtomicType>())
1385         return DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(S, TemplateParams,
1386                                        cast<AtomicType>(Param)->getValueType(),
1387                                        AtomicArg->getValueType(),
1388                                        Info, Deduced, TDF);
1389
1390       return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1391
1392     //     T *
1393     case Type::Pointer: {
1394       QualType PointeeType;
1395       if (const PointerType *PointerArg = Arg->getAs<PointerType>()) {
1396         PointeeType = PointerArg->getPointeeType();
1397       } else if (const ObjCObjectPointerType *PointerArg
1398                    = Arg->getAs<ObjCObjectPointerType>()) {
1399         PointeeType = PointerArg->getPointeeType();
1400       } else {
1401         return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1402       }
1403
1404       unsigned SubTDF = TDF & (TDF_IgnoreQualifiers | TDF_DerivedClass);
1405       return DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(S, TemplateParams,
1406                                      cast<PointerType>(Param)->getPointeeType(),
1407                                      PointeeType,
1408                                      Info, Deduced, SubTDF);
1409     }
1410
1411     //     T &
1412     case Type::LValueReference: {
1413       const LValueReferenceType *ReferenceArg =
1414           Arg->getAs<LValueReferenceType>();
1415       if (!ReferenceArg)
1416         return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1417
1418       return DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(S, TemplateParams,
1419                            cast<LValueReferenceType>(Param)->getPointeeType(),
1420                            ReferenceArg->getPointeeType(), Info, Deduced, 0);
1421     }
1422
1423     //     T && [C++0x]
1424     case Type::RValueReference: {
1425       const RValueReferenceType *ReferenceArg =
1426           Arg->getAs<RValueReferenceType>();
1427       if (!ReferenceArg)
1428         return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1429
1430       return DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(S, TemplateParams,
1431                              cast<RValueReferenceType>(Param)->getPointeeType(),
1432                              ReferenceArg->getPointeeType(),
1433                              Info, Deduced, 0);
1434     }
1435
1436     //     T [] (implied, but not stated explicitly)
1437     case Type::IncompleteArray: {
1438       const IncompleteArrayType *IncompleteArrayArg =
1439         S.Context.getAsIncompleteArrayType(Arg);
1440       if (!IncompleteArrayArg)
1441         return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1442
1443       unsigned SubTDF = TDF & TDF_IgnoreQualifiers;
1444       return DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(S, TemplateParams,
1445                     S.Context.getAsIncompleteArrayType(Param)->getElementType(),
1446                     IncompleteArrayArg->getElementType(),
1447                     Info, Deduced, SubTDF);
1448     }
1449
1450     //     T [integer-constant]
1451     case Type::ConstantArray: {
1452       const ConstantArrayType *ConstantArrayArg =
1453         S.Context.getAsConstantArrayType(Arg);
1454       if (!ConstantArrayArg)
1455         return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1456
1457       const ConstantArrayType *ConstantArrayParm =
1458         S.Context.getAsConstantArrayType(Param);
1459       if (ConstantArrayArg->getSize() != ConstantArrayParm->getSize())
1460         return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1461
1462       unsigned SubTDF = TDF & TDF_IgnoreQualifiers;
1463       return DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(S, TemplateParams,
1464                                            ConstantArrayParm->getElementType(),
1465                                            ConstantArrayArg->getElementType(),
1466                                            Info, Deduced, SubTDF);
1467     }
1468
1469     //     type [i]
1470     case Type::DependentSizedArray: {
1471       const ArrayType *ArrayArg = S.Context.getAsArrayType(Arg);
1472       if (!ArrayArg)
1473         return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1474
1475       unsigned SubTDF = TDF & TDF_IgnoreQualifiers;
1476
1477       // Check the element type of the arrays
1478       const DependentSizedArrayType *DependentArrayParm
1479         = S.Context.getAsDependentSizedArrayType(Param);
1480       if (Sema::TemplateDeductionResult Result
1481             = DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(S, TemplateParams,
1482                                           DependentArrayParm->getElementType(),
1483                                           ArrayArg->getElementType(),
1484                                           Info, Deduced, SubTDF))
1485         return Result;
1486
1487       // Determine the array bound is something we can deduce.
1488       NonTypeTemplateParmDecl *NTTP
1489         = getDeducedParameterFromExpr(Info, DependentArrayParm->getSizeExpr());
1490       if (!NTTP)
1491         return Sema::TDK_Success;
1492
1493       // We can perform template argument deduction for the given non-type
1494       // template parameter.
1495       assert(NTTP->getDepth() == Info.getDeducedDepth() &&
1496              "saw non-type template parameter with wrong depth");
1497       if (const ConstantArrayType *ConstantArrayArg
1498             = dyn_cast<ConstantArrayType>(ArrayArg)) {
1499         llvm::APSInt Size(ConstantArrayArg->getSize());
1500         return DeduceNonTypeTemplateArgument(S, TemplateParams, NTTP, Size,
1501                                              S.Context.getSizeType(),
1502                                              /*ArrayBound=*/true,
1503                                              Info, Deduced);
1504       }
1505       if (const DependentSizedArrayType *DependentArrayArg
1506             = dyn_cast<DependentSizedArrayType>(ArrayArg))
1507         if (DependentArrayArg->getSizeExpr())
1508           return DeduceNonTypeTemplateArgument(S, TemplateParams, NTTP,
1509                                                DependentArrayArg->getSizeExpr(),
1510                                                Info, Deduced);
1511
1512       // Incomplete type does not match a dependently-sized array type
1513       return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1514     }
1515
1516     //     type(*)(T)
1517     //     T(*)()
1518     //     T(*)(T)
1519     case Type::FunctionProto: {
1520       unsigned SubTDF = TDF & TDF_TopLevelParameterTypeList;
1521       const FunctionProtoType *FunctionProtoArg =
1522         dyn_cast<FunctionProtoType>(Arg);
1523       if (!FunctionProtoArg)
1524         return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1525
1526       const FunctionProtoType *FunctionProtoParam =
1527         cast<FunctionProtoType>(Param);
1528
1529       if (FunctionProtoParam->getTypeQuals()
1530             != FunctionProtoArg->getTypeQuals() ||
1531           FunctionProtoParam->getRefQualifier()
1532             != FunctionProtoArg->getRefQualifier() ||
1533           FunctionProtoParam->isVariadic() != FunctionProtoArg->isVariadic())
1534         return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1535
1536       // Check return types.
1537       if (auto Result = DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(
1538               S, TemplateParams, FunctionProtoParam->getReturnType(),
1539               FunctionProtoArg->getReturnType(), Info, Deduced, 0))
1540         return Result;
1541
1542       // Check parameter types.
1543       if (auto Result = DeduceTemplateArguments(
1544               S, TemplateParams, FunctionProtoParam->param_type_begin(),
1545               FunctionProtoParam->getNumParams(),
1546               FunctionProtoArg->param_type_begin(),
1547               FunctionProtoArg->getNumParams(), Info, Deduced, SubTDF))
1548         return Result;
1549
1550       if (TDF & TDF_AllowCompatibleFunctionType)
1551         return Sema::TDK_Success;
1552
1553       // FIXME: Per core-2016/10/1019 (no corresponding core issue yet), permit
1554       // deducing through the noexcept-specifier if it's part of the canonical
1555       // type. libstdc++ relies on this.
1556       Expr *NoexceptExpr = FunctionProtoParam->getNoexceptExpr();
1557       if (NonTypeTemplateParmDecl *NTTP =
1558           NoexceptExpr ? getDeducedParameterFromExpr(Info, NoexceptExpr)
1559                        : nullptr) {
1560         assert(NTTP->getDepth() == Info.getDeducedDepth() &&
1561                "saw non-type template parameter with wrong depth");
1562
1563         llvm::APSInt Noexcept(1);
1564         switch (FunctionProtoArg->canThrow(S.Context)) {
1565         case CT_Cannot:
1566           Noexcept = 1;
1567           LLVM_FALLTHROUGH;
1568
1569         case CT_Can:
1570           // We give E in noexcept(E) the "deduced from array bound" treatment.
1571           // FIXME: Should we?
1572           return DeduceNonTypeTemplateArgument(
1573               S, TemplateParams, NTTP, Noexcept, S.Context.BoolTy,
1574               /*ArrayBound*/true, Info, Deduced);
1575
1576         case CT_Dependent:
1577           if (Expr *ArgNoexceptExpr = FunctionProtoArg->getNoexceptExpr())
1578             return DeduceNonTypeTemplateArgument(
1579                 S, TemplateParams, NTTP, ArgNoexceptExpr, Info, Deduced);
1580           // Can't deduce anything from throw(T...).
1581           break;
1582         }
1583       }
1584       // FIXME: Detect non-deduced exception specification mismatches?
1585
1586       return Sema::TDK_Success;
1587     }
1588
1589     case Type::InjectedClassName: {
1590       // Treat a template's injected-class-name as if the template
1591       // specialization type had been used.
1592       Param = cast<InjectedClassNameType>(Param)
1593         ->getInjectedSpecializationType();
1594       assert(isa<TemplateSpecializationType>(Param) &&
1595              "injected class name is not a template specialization type");
1596       LLVM_FALLTHROUGH;
1597     }
1598
1599     //     template-name<T> (where template-name refers to a class template)
1600     //     template-name<i>
1601     //     TT<T>
1602     //     TT<i>
1603     //     TT<>
1604     case Type::TemplateSpecialization: {
1605       const TemplateSpecializationType *SpecParam =
1606           cast<TemplateSpecializationType>(Param);
1607
1608       // When Arg cannot be a derived class, we can just try to deduce template
1609       // arguments from the template-id.
1610       const RecordType *RecordT = Arg->getAs<RecordType>();
1611       if (!(TDF & TDF_DerivedClass) || !RecordT)
1612         return DeduceTemplateArguments(S, TemplateParams, SpecParam, Arg, Info,
1613                                        Deduced);
1614
1615       SmallVector<DeducedTemplateArgument, 8> DeducedOrig(Deduced.begin(),
1616                                                           Deduced.end());
1617
1618       Sema::TemplateDeductionResult Result = DeduceTemplateArguments(
1619           S, TemplateParams, SpecParam, Arg, Info, Deduced);
1620
1621       if (Result == Sema::TDK_Success)
1622         return Result;
1623
1624       // We cannot inspect base classes as part of deduction when the type
1625       // is incomplete, so either instantiate any templates necessary to
1626       // complete the type, or skip over it if it cannot be completed.
1627       if (!S.isCompleteType(Info.getLocation(), Arg))
1628         return Result;
1629
1630       // C++14 [temp.deduct.call] p4b3:
1631       //   If P is a class and P has the form simple-template-id, then the
1632       //   transformed A can be a derived class of the deduced A. Likewise if
1633       //   P is a pointer to a class of the form simple-template-id, the
1634       //   transformed A can be a pointer to a derived class pointed to by the
1635       //   deduced A.
1636       //
1637       //   These alternatives are considered only if type deduction would
1638       //   otherwise fail. If they yield more than one possible deduced A, the
1639       //   type deduction fails.
1640
1641       // Reset the incorrectly deduced argument from above.
1642       Deduced = DeducedOrig;
1643
1644       // Use data recursion to crawl through the list of base classes.
1645       // Visited contains the set of nodes we have already visited, while
1646       // ToVisit is our stack of records that we still need to visit.
1647       llvm::SmallPtrSet<const RecordType *, 8> Visited;
1648       SmallVector<const RecordType *, 8> ToVisit;
1649       ToVisit.push_back(RecordT);
1650       bool Successful = false;
1651       SmallVector<DeducedTemplateArgument, 8> SuccessfulDeduced;
1652       while (!ToVisit.empty()) {
1653         // Retrieve the next class in the inheritance hierarchy.
1654         const RecordType *NextT = ToVisit.pop_back_val();
1655
1656         // If we have already seen this type, skip it.
1657         if (!Visited.insert(NextT).second)
1658           continue;
1659
1660         // If this is a base class, try to perform template argument
1661         // deduction from it.
1662         if (NextT != RecordT) {
1663           TemplateDeductionInfo BaseInfo(Info.getLocation());
1664           Sema::TemplateDeductionResult BaseResult =
1665               DeduceTemplateArguments(S, TemplateParams, SpecParam,
1666                                       QualType(NextT, 0), BaseInfo, Deduced);
1667
1668           // If template argument deduction for this base was successful,
1669           // note that we had some success. Otherwise, ignore any deductions
1670           // from this base class.
1671           if (BaseResult == Sema::TDK_Success) {
1672             // If we've already seen some success, then deduction fails due to
1673             // an ambiguity (temp.deduct.call p5).
1674             if (Successful)
1675               return Sema::TDK_MiscellaneousDeductionFailure;
1676
1677             Successful = true;
1678             std::swap(SuccessfulDeduced, Deduced);
1679
1680             Info.Param = BaseInfo.Param;
1681             Info.FirstArg = BaseInfo.FirstArg;
1682             Info.SecondArg = BaseInfo.SecondArg;
1683           }
1684
1685           Deduced = DeducedOrig;
1686         }
1687
1688         // Visit base classes
1689         CXXRecordDecl *Next = cast<CXXRecordDecl>(NextT->getDecl());
1690         for (const auto &Base : Next->bases()) {
1691           assert(Base.getType()->isRecordType() &&
1692                  "Base class that isn't a record?");
1693           ToVisit.push_back(Base.getType()->getAs<RecordType>());
1694         }
1695       }
1696
1697       if (Successful) {
1698         std::swap(SuccessfulDeduced, Deduced);
1699         return Sema::TDK_Success;
1700       }
1701
1702       return Result;
1703     }
1704
1705     //     T type::*
1706     //     T T::*
1707     //     T (type::*)()
1708     //     type (T::*)()
1709     //     type (type::*)(T)
1710     //     type (T::*)(T)
1711     //     T (type::*)(T)
1712     //     T (T::*)()
1713     //     T (T::*)(T)
1714     case Type::MemberPointer: {
1715       const MemberPointerType *MemPtrParam = cast<MemberPointerType>(Param);
1716       const MemberPointerType *MemPtrArg = dyn_cast<MemberPointerType>(Arg);
1717       if (!MemPtrArg)
1718         return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1719
1720       QualType ParamPointeeType = MemPtrParam->getPointeeType();
1721       if (ParamPointeeType->isFunctionType())
1722         S.adjustMemberFunctionCC(ParamPointeeType, /*IsStatic=*/true,
1723                                  /*IsCtorOrDtor=*/false, Info.getLocation());
1724       QualType ArgPointeeType = MemPtrArg->getPointeeType();
1725       if (ArgPointeeType->isFunctionType())
1726         S.adjustMemberFunctionCC(ArgPointeeType, /*IsStatic=*/true,
1727                                  /*IsCtorOrDtor=*/false, Info.getLocation());
1728
1729       if (Sema::TemplateDeductionResult Result
1730             = DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(S, TemplateParams,
1731                                                  ParamPointeeType,
1732                                                  ArgPointeeType,
1733                                                  Info, Deduced,
1734                                                  TDF & TDF_IgnoreQualifiers))
1735         return Result;
1736
1737       return DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(S, TemplateParams,
1738                                            QualType(MemPtrParam->getClass(), 0),
1739                                            QualType(MemPtrArg->getClass(), 0),
1740                                            Info, Deduced,
1741                                            TDF & TDF_IgnoreQualifiers);
1742     }
1743
1744     //     (clang extension)
1745     //
1746     //     type(^)(T)
1747     //     T(^)()
1748     //     T(^)(T)
1749     case Type::BlockPointer: {
1750       const BlockPointerType *BlockPtrParam = cast<BlockPointerType>(Param);
1751       const BlockPointerType *BlockPtrArg = dyn_cast<BlockPointerType>(Arg);
1752
1753       if (!BlockPtrArg)
1754         return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1755
1756       return DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(S, TemplateParams,
1757                                                 BlockPtrParam->getPointeeType(),
1758                                                 BlockPtrArg->getPointeeType(),
1759                                                 Info, Deduced, 0);
1760     }
1761
1762     //     (clang extension)
1763     //
1764     //     T __attribute__(((ext_vector_type(<integral constant>))))
1765     case Type::ExtVector: {
1766       const ExtVectorType *VectorParam = cast<ExtVectorType>(Param);
1767       if (const ExtVectorType *VectorArg = dyn_cast<ExtVectorType>(Arg)) {
1768         // Make sure that the vectors have the same number of elements.
1769         if (VectorParam->getNumElements() != VectorArg->getNumElements())
1770           return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1771
1772         // Perform deduction on the element types.
1773         return DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(S, TemplateParams,
1774                                                   VectorParam->getElementType(),
1775                                                   VectorArg->getElementType(),
1776                                                   Info, Deduced, TDF);
1777       }
1778
1779       if (const DependentSizedExtVectorType *VectorArg
1780                                 = dyn_cast<DependentSizedExtVectorType>(Arg)) {
1781         // We can't check the number of elements, since the argument has a
1782         // dependent number of elements. This can only occur during partial
1783         // ordering.
1784
1785         // Perform deduction on the element types.
1786         return DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(S, TemplateParams,
1787                                                   VectorParam->getElementType(),
1788                                                   VectorArg->getElementType(),
1789                                                   Info, Deduced, TDF);
1790       }
1791
1792       return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1793     }
1794
1795     //     (clang extension)
1796     //
1797     //     T __attribute__(((ext_vector_type(N))))
1798     case Type::DependentSizedExtVector: {
1799       const DependentSizedExtVectorType *VectorParam
1800         = cast<DependentSizedExtVectorType>(Param);
1801
1802       if (const ExtVectorType *VectorArg = dyn_cast<ExtVectorType>(Arg)) {
1803         // Perform deduction on the element types.
1804         if (Sema::TemplateDeductionResult Result
1805               = DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(S, TemplateParams,
1806                                                   VectorParam->getElementType(),
1807                                                    VectorArg->getElementType(),
1808                                                    Info, Deduced, TDF))
1809           return Result;
1810
1811         // Perform deduction on the vector size, if we can.
1812         NonTypeTemplateParmDecl *NTTP
1813           = getDeducedParameterFromExpr(Info, VectorParam->getSizeExpr());
1814         if (!NTTP)
1815           return Sema::TDK_Success;
1816
1817         llvm::APSInt ArgSize(S.Context.getTypeSize(S.Context.IntTy), false);
1818         ArgSize = VectorArg->getNumElements();
1819         // Note that we use the "array bound" rules here; just like in that
1820         // case, we don't have any particular type for the vector size, but
1821         // we can provide one if necessary.
1822         return DeduceNonTypeTemplateArgument(S, TemplateParams, NTTP, ArgSize,
1823                                              S.Context.IntTy, true, Info,
1824                                              Deduced);
1825       }
1826
1827       if (const DependentSizedExtVectorType *VectorArg
1828                                 = dyn_cast<DependentSizedExtVectorType>(Arg)) {
1829         // Perform deduction on the element types.
1830         if (Sema::TemplateDeductionResult Result
1831             = DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(S, TemplateParams,
1832                                                  VectorParam->getElementType(),
1833                                                  VectorArg->getElementType(),
1834                                                  Info, Deduced, TDF))
1835           return Result;
1836
1837         // Perform deduction on the vector size, if we can.
1838         NonTypeTemplateParmDecl *NTTP
1839           = getDeducedParameterFromExpr(Info, VectorParam->getSizeExpr());
1840         if (!NTTP)
1841           return Sema::TDK_Success;
1842
1843         return DeduceNonTypeTemplateArgument(S, TemplateParams, NTTP,
1844                                              VectorArg->getSizeExpr(),
1845                                              Info, Deduced);
1846       }
1847
1848       return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1849     }
1850
1851     //     (clang extension)
1852     //
1853     //     T __attribute__(((address_space(N))))
1854     case Type::DependentAddressSpace: {
1855       const DependentAddressSpaceType *AddressSpaceParam =
1856           cast<DependentAddressSpaceType>(Param);
1857
1858       if (const DependentAddressSpaceType *AddressSpaceArg =
1859               dyn_cast<DependentAddressSpaceType>(Arg)) {
1860         // Perform deduction on the pointer type.
1861         if (Sema::TemplateDeductionResult Result =
1862                 DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(
1863                     S, TemplateParams, AddressSpaceParam->getPointeeType(),
1864                     AddressSpaceArg->getPointeeType(), Info, Deduced, TDF))
1865           return Result;
1866
1867         // Perform deduction on the address space, if we can.
1868         NonTypeTemplateParmDecl *NTTP = getDeducedParameterFromExpr(
1869             Info, AddressSpaceParam->getAddrSpaceExpr());
1870         if (!NTTP)
1871           return Sema::TDK_Success;
1872
1873         return DeduceNonTypeTemplateArgument(
1874             S, TemplateParams, NTTP, AddressSpaceArg->getAddrSpaceExpr(), Info,
1875             Deduced);
1876       }
1877
1878       if (isTargetAddressSpace(Arg.getAddressSpace())) {
1879         llvm::APSInt ArgAddressSpace(S.Context.getTypeSize(S.Context.IntTy),
1880                                      false);
1881         ArgAddressSpace = toTargetAddressSpace(Arg.getAddressSpace());
1882
1883         // Perform deduction on the pointer types.
1884         if (Sema::TemplateDeductionResult Result =
1885                 DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(
1886                     S, TemplateParams, AddressSpaceParam->getPointeeType(),
1887                     S.Context.removeAddrSpaceQualType(Arg), Info, Deduced, TDF))
1888           return Result;
1889
1890         // Perform deduction on the address space, if we can.
1891         NonTypeTemplateParmDecl *NTTP = getDeducedParameterFromExpr(
1892             Info, AddressSpaceParam->getAddrSpaceExpr());
1893         if (!NTTP)
1894           return Sema::TDK_Success;
1895
1896         return DeduceNonTypeTemplateArgument(S, TemplateParams, NTTP,
1897                                              ArgAddressSpace, S.Context.IntTy,
1898                                              true, Info, Deduced);
1899       }
1900
1901       return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1902     }
1903
1904     case Type::TypeOfExpr:
1905     case Type::TypeOf:
1906     case Type::DependentName:
1907     case Type::UnresolvedUsing:
1908     case Type::Decltype:
1909     case Type::UnaryTransform:
1910     case Type::Auto:
1911     case Type::DeducedTemplateSpecialization:
1912     case Type::DependentTemplateSpecialization:
1913     case Type::PackExpansion:
1914     case Type::Pipe:
1915       // No template argument deduction for these types
1916       return Sema::TDK_Success;
1917   }
1918
1919   llvm_unreachable("Invalid Type Class!");
1920 }
1921
1922 static Sema::TemplateDeductionResult
1923 DeduceTemplateArguments(Sema &S,
1924                         TemplateParameterList *TemplateParams,
1925                         const TemplateArgument &Param,
1926                         TemplateArgument Arg,
1927                         TemplateDeductionInfo &Info,
1928                         SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced) {
1929   // If the template argument is a pack expansion, perform template argument
1930   // deduction against the pattern of that expansion. This only occurs during
1931   // partial ordering.
1932   if (Arg.isPackExpansion())
1933     Arg = Arg.getPackExpansionPattern();
1934
1935   switch (Param.getKind()) {
1936   case TemplateArgument::Null:
1937     llvm_unreachable("Null template argument in parameter list");
1938
1939   case TemplateArgument::Type:
1940     if (Arg.getKind() == TemplateArgument::Type)
1941       return DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(S, TemplateParams,
1942                                                 Param.getAsType(),
1943                                                 Arg.getAsType(),
1944                                                 Info, Deduced, 0);
1945     Info.FirstArg = Param;
1946     Info.SecondArg = Arg;
1947     return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1948
1949   case TemplateArgument::Template:
1950     if (Arg.getKind() == TemplateArgument::Template)
1951       return DeduceTemplateArguments(S, TemplateParams,
1952                                      Param.getAsTemplate(),
1953                                      Arg.getAsTemplate(), Info, Deduced);
1954     Info.FirstArg = Param;
1955     Info.SecondArg = Arg;
1956     return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1957
1958   case TemplateArgument::TemplateExpansion:
1959     llvm_unreachable("caller should handle pack expansions");
1960
1961   case TemplateArgument::Declaration:
1962     if (Arg.getKind() == TemplateArgument::Declaration &&
1963         isSameDeclaration(Param.getAsDecl(), Arg.getAsDecl()))
1964       return Sema::TDK_Success;
1965
1966     Info.FirstArg = Param;
1967     Info.SecondArg = Arg;
1968     return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1969
1970   case TemplateArgument::NullPtr:
1971     if (Arg.getKind() == TemplateArgument::NullPtr &&
1972         S.Context.hasSameType(Param.getNullPtrType(), Arg.getNullPtrType()))
1973       return Sema::TDK_Success;
1974
1975     Info.FirstArg = Param;
1976     Info.SecondArg = Arg;
1977     return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1978
1979   case TemplateArgument::Integral:
1980     if (Arg.getKind() == TemplateArgument::Integral) {
1981       if (hasSameExtendedValue(Param.getAsIntegral(), Arg.getAsIntegral()))
1982         return Sema::TDK_Success;
1983
1984       Info.FirstArg = Param;
1985       Info.SecondArg = Arg;
1986       return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1987     }
1988
1989     if (Arg.getKind() == TemplateArgument::Expression) {
1990       Info.FirstArg = Param;
1991       Info.SecondArg = Arg;
1992       return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1993     }
1994
1995     Info.FirstArg = Param;
1996     Info.SecondArg = Arg;
1997     return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
1998
1999   case TemplateArgument::Expression: {
2000     if (NonTypeTemplateParmDecl *NTTP
2001           = getDeducedParameterFromExpr(Info, Param.getAsExpr())) {
2002       if (Arg.getKind() == TemplateArgument::Integral)
2003         return DeduceNonTypeTemplateArgument(S, TemplateParams, NTTP,
2004                                              Arg.getAsIntegral(),
2005                                              Arg.getIntegralType(),
2006                                              /*ArrayBound=*/false,
2007                                              Info, Deduced);
2008       if (Arg.getKind() == TemplateArgument::NullPtr)
2009         return DeduceNullPtrTemplateArgument(S, TemplateParams, NTTP,
2010                                              Arg.getNullPtrType(),
2011                                              Info, Deduced);
2012       if (Arg.getKind() == TemplateArgument::Expression)
2013         return DeduceNonTypeTemplateArgument(S, TemplateParams, NTTP,
2014                                              Arg.getAsExpr(), Info, Deduced);
2015       if (Arg.getKind() == TemplateArgument::Declaration)
2016         return DeduceNonTypeTemplateArgument(S, TemplateParams, NTTP,
2017                                              Arg.getAsDecl(),
2018                                              Arg.getParamTypeForDecl(),
2019                                              Info, Deduced);
2020
2021       Info.FirstArg = Param;
2022       Info.SecondArg = Arg;
2023       return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
2024     }
2025
2026     // Can't deduce anything, but that's okay.
2027     return Sema::TDK_Success;
2028   }
2029   case TemplateArgument::Pack:
2030     llvm_unreachable("Argument packs should be expanded by the caller!");
2031   }
2032
2033   llvm_unreachable("Invalid TemplateArgument Kind!");
2034 }
2035
2036 /// \brief Determine whether there is a template argument to be used for
2037 /// deduction.
2038 ///
2039 /// This routine "expands" argument packs in-place, overriding its input
2040 /// parameters so that \c Args[ArgIdx] will be the available template argument.
2041 ///
2042 /// \returns true if there is another template argument (which will be at
2043 /// \c Args[ArgIdx]), false otherwise.
2044 static bool hasTemplateArgumentForDeduction(ArrayRef<TemplateArgument> &Args,
2045                                             unsigned &ArgIdx) {
2046   if (ArgIdx == Args.size())
2047     return false;
2048
2049   const TemplateArgument &Arg = Args[ArgIdx];
2050   if (Arg.getKind() != TemplateArgument::Pack)
2051     return true;
2052
2053   assert(ArgIdx == Args.size() - 1 && "Pack not at the end of argument list?");
2054   Args = Arg.pack_elements();
2055   ArgIdx = 0;
2056   return ArgIdx < Args.size();
2057 }
2058
2059 /// \brief Determine whether the given set of template arguments has a pack
2060 /// expansion that is not the last template argument.
2061 static bool hasPackExpansionBeforeEnd(ArrayRef<TemplateArgument> Args) {
2062   bool FoundPackExpansion = false;
2063   for (const auto &A : Args) {
2064     if (FoundPackExpansion)
2065       return true;
2066
2067     if (A.getKind() == TemplateArgument::Pack)
2068       return hasPackExpansionBeforeEnd(A.pack_elements());
2069
2070     if (A.isPackExpansion())
2071       FoundPackExpansion = true;
2072   }
2073
2074   return false;
2075 }
2076
2077 static Sema::TemplateDeductionResult
2078 DeduceTemplateArguments(Sema &S, TemplateParameterList *TemplateParams,
2079                         ArrayRef<TemplateArgument> Params,
2080                         ArrayRef<TemplateArgument> Args,
2081                         TemplateDeductionInfo &Info,
2082                         SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced,
2083                         bool NumberOfArgumentsMustMatch) {
2084   // C++0x [temp.deduct.type]p9:
2085   //   If the template argument list of P contains a pack expansion that is not
2086   //   the last template argument, the entire template argument list is a
2087   //   non-deduced context.
2088   if (hasPackExpansionBeforeEnd(Params))
2089     return Sema::TDK_Success;
2090
2091   // C++0x [temp.deduct.type]p9:
2092   //   If P has a form that contains <T> or <i>, then each argument Pi of the
2093   //   respective template argument list P is compared with the corresponding
2094   //   argument Ai of the corresponding template argument list of A.
2095   unsigned ArgIdx = 0, ParamIdx = 0;
2096   for (; hasTemplateArgumentForDeduction(Params, ParamIdx); ++ParamIdx) {
2097     if (!Params[ParamIdx].isPackExpansion()) {
2098       // The simple case: deduce template arguments by matching Pi and Ai.
2099
2100       // Check whether we have enough arguments.
2101       if (!hasTemplateArgumentForDeduction(Args, ArgIdx))
2102         return NumberOfArgumentsMustMatch
2103                    ? Sema::TDK_MiscellaneousDeductionFailure
2104                    : Sema::TDK_Success;
2105
2106       // C++1z [temp.deduct.type]p9:
2107       //   During partial ordering, if Ai was originally a pack expansion [and]
2108       //   Pi is not a pack expansion, template argument deduction fails.
2109       if (Args[ArgIdx].isPackExpansion())
2110         return Sema::TDK_MiscellaneousDeductionFailure;
2111
2112       // Perform deduction for this Pi/Ai pair.
2113       if (Sema::TemplateDeductionResult Result
2114             = DeduceTemplateArguments(S, TemplateParams,
2115                                       Params[ParamIdx], Args[ArgIdx],
2116                                       Info, Deduced))
2117         return Result;
2118
2119       // Move to the next argument.
2120       ++ArgIdx;
2121       continue;
2122     }
2123
2124     // The parameter is a pack expansion.
2125
2126     // C++0x [temp.deduct.type]p9:
2127     //   If Pi is a pack expansion, then the pattern of Pi is compared with
2128     //   each remaining argument in the template argument list of A. Each
2129     //   comparison deduces template arguments for subsequent positions in the
2130     //   template parameter packs expanded by Pi.
2131     TemplateArgument Pattern = Params[ParamIdx].getPackExpansionPattern();
2132
2133     // FIXME: If there are no remaining arguments, we can bail out early
2134     // and set any deduced parameter packs to an empty argument pack.
2135     // The latter part of this is a (minor) correctness issue.
2136
2137     // Prepare to deduce the packs within the pattern.
2138     PackDeductionScope PackScope(S, TemplateParams, Deduced, Info, Pattern);
2139
2140     // Keep track of the deduced template arguments for each parameter pack
2141     // expanded by this pack expansion (the outer index) and for each
2142     // template argument (the inner SmallVectors).
2143     for (; hasTemplateArgumentForDeduction(Args, ArgIdx); ++ArgIdx) {
2144       // Deduce template arguments from the pattern.
2145       if (Sema::TemplateDeductionResult Result
2146             = DeduceTemplateArguments(S, TemplateParams, Pattern, Args[ArgIdx],
2147                                       Info, Deduced))
2148         return Result;
2149
2150       PackScope.nextPackElement();
2151     }
2152
2153     // Build argument packs for each of the parameter packs expanded by this
2154     // pack expansion.
2155     if (auto Result = PackScope.finish())
2156       return Result;
2157   }
2158
2159   return Sema::TDK_Success;
2160 }
2161
2162 static Sema::TemplateDeductionResult
2163 DeduceTemplateArguments(Sema &S,
2164                         TemplateParameterList *TemplateParams,
2165                         const TemplateArgumentList &ParamList,
2166                         const TemplateArgumentList &ArgList,
2167                         TemplateDeductionInfo &Info,
2168                         SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced) {
2169   return DeduceTemplateArguments(S, TemplateParams, ParamList.asArray(),
2170                                  ArgList.asArray(), Info, Deduced,
2171                                  /*NumberOfArgumentsMustMatch*/false);
2172 }
2173
2174 /// \brief Determine whether two template arguments are the same.
2175 static bool isSameTemplateArg(ASTContext &Context,
2176                               TemplateArgument X,
2177                               const TemplateArgument &Y,
2178                               bool PackExpansionMatchesPack = false) {
2179   // If we're checking deduced arguments (X) against original arguments (Y),
2180   // we will have flattened packs to non-expansions in X.
2181   if (PackExpansionMatchesPack && X.isPackExpansion() && !Y.isPackExpansion())
2182     X = X.getPackExpansionPattern();
2183
2184   if (X.getKind() != Y.getKind())
2185     return false;
2186
2187   switch (X.getKind()) {
2188     case TemplateArgument::Null:
2189       llvm_unreachable("Comparing NULL template argument");
2190
2191     case TemplateArgument::Type:
2192       return Context.getCanonicalType(X.getAsType()) ==
2193              Context.getCanonicalType(Y.getAsType());
2194
2195     case TemplateArgument::Declaration:
2196       return isSameDeclaration(X.getAsDecl(), Y.getAsDecl());
2197
2198     case TemplateArgument::NullPtr:
2199       return Context.hasSameType(X.getNullPtrType(), Y.getNullPtrType());
2200
2201     case TemplateArgument::Template:
2202     case TemplateArgument::TemplateExpansion:
2203       return Context.getCanonicalTemplateName(
2204                     X.getAsTemplateOrTemplatePattern()).getAsVoidPointer() ==
2205              Context.getCanonicalTemplateName(
2206                     Y.getAsTemplateOrTemplatePattern()).getAsVoidPointer();
2207
2208     case TemplateArgument::Integral:
2209       return hasSameExtendedValue(X.getAsIntegral(), Y.getAsIntegral());
2210
2211     case TemplateArgument::Expression: {
2212       llvm::FoldingSetNodeID XID, YID;
2213       X.getAsExpr()->Profile(XID, Context, true);
2214       Y.getAsExpr()->Profile(YID, Context, true);
2215       return XID == YID;
2216     }
2217
2218     case TemplateArgument::Pack:
2219       if (X.pack_size() != Y.pack_size())
2220         return false;
2221
2222       for (TemplateArgument::pack_iterator XP = X.pack_begin(),
2223                                         XPEnd = X.pack_end(),
2224                                            YP = Y.pack_begin();
2225            XP != XPEnd; ++XP, ++YP)
2226         if (!isSameTemplateArg(Context, *XP, *YP, PackExpansionMatchesPack))
2227           return false;
2228
2229       return true;
2230   }
2231
2232   llvm_unreachable("Invalid TemplateArgument Kind!");
2233 }
2234
2235 /// \brief Allocate a TemplateArgumentLoc where all locations have
2236 /// been initialized to the given location.
2237 ///
2238 /// \param Arg The template argument we are producing template argument
2239 /// location information for.
2240 ///
2241 /// \param NTTPType For a declaration template argument, the type of
2242 /// the non-type template parameter that corresponds to this template
2243 /// argument. Can be null if no type sugar is available to add to the
2244 /// type from the template argument.
2245 ///
2246 /// \param Loc The source location to use for the resulting template
2247 /// argument.
2248 TemplateArgumentLoc
2249 Sema::getTrivialTemplateArgumentLoc(const TemplateArgument &Arg,
2250                                     QualType NTTPType, SourceLocation Loc) {
2251   switch (Arg.getKind()) {
2252   case TemplateArgument::Null:
2253     llvm_unreachable("Can't get a NULL template argument here");
2254
2255   case TemplateArgument::Type:
2256     return TemplateArgumentLoc(
2257         Arg, Context.getTrivialTypeSourceInfo(Arg.getAsType(), Loc));
2258
2259   case TemplateArgument::Declaration: {
2260     if (NTTPType.isNull())
2261       NTTPType = Arg.getParamTypeForDecl();
2262     Expr *E = BuildExpressionFromDeclTemplateArgument(Arg, NTTPType, Loc)
2263                   .getAs<Expr>();
2264     return TemplateArgumentLoc(TemplateArgument(E), E);
2265   }
2266
2267   case TemplateArgument::NullPtr: {
2268     if (NTTPType.isNull())
2269       NTTPType = Arg.getNullPtrType();
2270     Expr *E = BuildExpressionFromDeclTemplateArgument(Arg, NTTPType, Loc)
2271                   .getAs<Expr>();
2272     return TemplateArgumentLoc(TemplateArgument(NTTPType, /*isNullPtr*/true),
2273                                E);
2274   }
2275
2276   case TemplateArgument::Integral: {
2277     Expr *E =
2278         BuildExpressionFromIntegralTemplateArgument(Arg, Loc).getAs<Expr>();
2279     return TemplateArgumentLoc(TemplateArgument(E), E);
2280   }
2281
2282     case TemplateArgument::Template:
2283     case TemplateArgument::TemplateExpansion: {
2284       NestedNameSpecifierLocBuilder Builder;
2285       TemplateName Template = Arg.getAsTemplate();
2286       if (DependentTemplateName *DTN = Template.getAsDependentTemplateName())
2287         Builder.MakeTrivial(Context, DTN->getQualifier(), Loc);
2288       else if (QualifiedTemplateName *QTN =
2289                    Template.getAsQualifiedTemplateName())
2290         Builder.MakeTrivial(Context, QTN->getQualifier(), Loc);
2291
2292       if (Arg.getKind() == TemplateArgument::Template)
2293         return TemplateArgumentLoc(Arg, Builder.getWithLocInContext(Context),
2294                                    Loc);
2295
2296       return TemplateArgumentLoc(Arg, Builder.getWithLocInContext(Context),
2297                                  Loc, Loc);
2298     }
2299
2300   case TemplateArgument::Expression:
2301     return TemplateArgumentLoc(Arg, Arg.getAsExpr());
2302
2303   case TemplateArgument::Pack:
2304     return TemplateArgumentLoc(Arg, TemplateArgumentLocInfo());
2305   }
2306
2307   llvm_unreachable("Invalid TemplateArgument Kind!");
2308 }
2309
2310
2311 /// \brief Convert the given deduced template argument and add it to the set of
2312 /// fully-converted template arguments.
2313 static bool
2314 ConvertDeducedTemplateArgument(Sema &S, NamedDecl *Param,
2315                                DeducedTemplateArgument Arg,
2316                                NamedDecl *Template,
2317                                TemplateDeductionInfo &Info,
2318                                bool IsDeduced,
2319                                SmallVectorImpl<TemplateArgument> &Output) {
2320   auto ConvertArg = [&](DeducedTemplateArgument Arg,
2321                         unsigned ArgumentPackIndex) {
2322     // Convert the deduced template argument into a template
2323     // argument that we can check, almost as if the user had written
2324     // the template argument explicitly.
2325     TemplateArgumentLoc ArgLoc =
2326         S.getTrivialTemplateArgumentLoc(Arg, QualType(), Info.getLocation());
2327
2328     // Check the template argument, converting it as necessary.
2329     return S.CheckTemplateArgument(
2330         Param, ArgLoc, Template, Template->getLocation(),
2331         Template->getSourceRange().getEnd(), ArgumentPackIndex, Output,
2332         IsDeduced
2333             ? (Arg.wasDeducedFromArrayBound() ? Sema::CTAK_DeducedFromArrayBound
2334                                               : Sema::CTAK_Deduced)
2335             : Sema::CTAK_Specified);
2336   };
2337
2338   if (Arg.getKind() == TemplateArgument::Pack) {
2339     // This is a template argument pack, so check each of its arguments against
2340     // the template parameter.
2341     SmallVector<TemplateArgument, 2> PackedArgsBuilder;
2342     for (const auto &P : Arg.pack_elements()) {
2343       // When converting the deduced template argument, append it to the
2344       // general output list. We need to do this so that the template argument
2345       // checking logic has all of the prior template arguments available.
2346       DeducedTemplateArgument InnerArg(P);
2347       InnerArg.setDeducedFromArrayBound(Arg.wasDeducedFromArrayBound());
2348       assert(InnerArg.getKind() != TemplateArgument::Pack &&
2349              "deduced nested pack");
2350       if (P.isNull()) {
2351         // We deduced arguments for some elements of this pack, but not for
2352         // all of them. This happens if we get a conditionally-non-deduced
2353         // context in a pack expansion (such as an overload set in one of the
2354         // arguments).
2355         S.Diag(Param->getLocation(),
2356                diag::err_template_arg_deduced_incomplete_pack)
2357           << Arg << Param;
2358         return true;
2359       }
2360       if (ConvertArg(InnerArg, PackedArgsBuilder.size()))
2361         return true;
2362
2363       // Move the converted template argument into our argument pack.
2364       PackedArgsBuilder.push_back(Output.pop_back_val());
2365     }
2366
2367     // If the pack is empty, we still need to substitute into the parameter
2368     // itself, in case that substitution fails.
2369     if (PackedArgsBuilder.empty()) {
2370       LocalInstantiationScope Scope(S);
2371       TemplateArgumentList TemplateArgs(TemplateArgumentList::OnStack, Output);
2372       MultiLevelTemplateArgumentList Args(TemplateArgs);
2373
2374       if (auto *NTTP = dyn_cast<NonTypeTemplateParmDecl>(Param)) {
2375         Sema::InstantiatingTemplate Inst(S, Template->getLocation(), Template,
2376                                          NTTP, Output,
2377                                          Template->getSourceRange());
2378         if (Inst.isInvalid() ||
2379             S.SubstType(NTTP->getType(), Args, NTTP->getLocation(),
2380                         NTTP->getDeclName()).isNull())
2381           return true;
2382       } else if (auto *TTP = dyn_cast<TemplateTemplateParmDecl>(Param)) {
2383         Sema::InstantiatingTemplate Inst(S, Template->getLocation(), Template,
2384                                          TTP, Output,
2385                                          Template->getSourceRange());
2386         if (Inst.isInvalid() || !S.SubstDecl(TTP, S.CurContext, Args))
2387           return true;
2388       }
2389       // For type parameters, no substitution is ever required.
2390     }
2391
2392     // Create the resulting argument pack.
2393     Output.push_back(
2394         TemplateArgument::CreatePackCopy(S.Context, PackedArgsBuilder));
2395     return false;
2396   }
2397
2398   return ConvertArg(Arg, 0);
2399 }
2400
2401 // FIXME: This should not be a template, but
2402 // ClassTemplatePartialSpecializationDecl sadly does not derive from
2403 // TemplateDecl.
2404 template<typename TemplateDeclT>
2405 static Sema::TemplateDeductionResult ConvertDeducedTemplateArguments(
2406     Sema &S, TemplateDeclT *Template, bool IsDeduced,
2407     SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced,
2408     TemplateDeductionInfo &Info, SmallVectorImpl<TemplateArgument> &Builder,
2409     LocalInstantiationScope *CurrentInstantiationScope = nullptr,
2410     unsigned NumAlreadyConverted = 0, bool PartialOverloading = false) {
2411   TemplateParameterList *TemplateParams = Template->getTemplateParameters();
2412
2413   for (unsigned I = 0, N = TemplateParams->size(); I != N; ++I) {
2414     NamedDecl *Param = TemplateParams->getParam(I);
2415
2416     if (!Deduced[I].isNull()) {
2417       if (I < NumAlreadyConverted) {
2418         // We may have had explicitly-specified template arguments for a
2419         // template parameter pack (that may or may not have been extended
2420         // via additional deduced arguments).
2421         if (Param->isParameterPack() && CurrentInstantiationScope &&
2422             CurrentInstantiationScope->getPartiallySubstitutedPack() == Param) {
2423           // Forget the partially-substituted pack; its substitution is now
2424           // complete.
2425           CurrentInstantiationScope->ResetPartiallySubstitutedPack();
2426           // We still need to check the argument in case it was extended by
2427           // deduction.
2428         } else {
2429           // We have already fully type-checked and converted this
2430           // argument, because it was explicitly-specified. Just record the
2431           // presence of this argument.
2432           Builder.push_back(Deduced[I]);
2433           continue;
2434         }
2435       }
2436
2437       // We may have deduced this argument, so it still needs to be
2438       // checked and converted.
2439       if (ConvertDeducedTemplateArgument(S, Param, Deduced[I], Template, Info,
2440                                          IsDeduced, Builder)) {
2441         Info.Param = makeTemplateParameter(Param);
2442         // FIXME: These template arguments are temporary. Free them!
2443         Info.reset(TemplateArgumentList::CreateCopy(S.Context, Builder));
2444         return Sema::TDK_SubstitutionFailure;
2445       }
2446
2447       continue;
2448     }
2449
2450     // C++0x [temp.arg.explicit]p3:
2451     //    A trailing template parameter pack (14.5.3) not otherwise deduced will
2452     //    be deduced to an empty sequence of template arguments.
2453     // FIXME: Where did the word "trailing" come from?
2454     if (Param->isTemplateParameterPack()) {
2455       // We may have had explicitly-specified template arguments for this
2456       // template parameter pack. If so, our empty deduction extends the
2457       // explicitly-specified set (C++0x [temp.arg.explicit]p9).
2458       const TemplateArgument *ExplicitArgs;
2459       unsigned NumExplicitArgs;
2460       if (CurrentInstantiationScope &&
2461           CurrentInstantiationScope->getPartiallySubstitutedPack(
2462               &ExplicitArgs, &NumExplicitArgs) == Param) {
2463         Builder.push_back(TemplateArgument(
2464             llvm::makeArrayRef(ExplicitArgs, NumExplicitArgs)));
2465
2466         // Forget the partially-substituted pack; its substitution is now
2467         // complete.
2468         CurrentInstantiationScope->ResetPartiallySubstitutedPack();
2469       } else {
2470         // Go through the motions of checking the empty argument pack against
2471         // the parameter pack.
2472         DeducedTemplateArgument DeducedPack(TemplateArgument::getEmptyPack());
2473         if (ConvertDeducedTemplateArgument(S, Param, DeducedPack, Template,
2474                                            Info, IsDeduced, Builder)) {
2475           Info.Param = makeTemplateParameter(Param);
2476           // FIXME: These template arguments are temporary. Free them!
2477           Info.reset(TemplateArgumentList::CreateCopy(S.Context, Builder));
2478           return Sema::TDK_SubstitutionFailure;
2479         }
2480       }
2481       continue;
2482     }
2483
2484     // Substitute into the default template argument, if available.
2485     bool HasDefaultArg = false;
2486     TemplateDecl *TD = dyn_cast<TemplateDecl>(Template);
2487     if (!TD) {
2488       assert(isa<ClassTemplatePartialSpecializationDecl>(Template) ||
2489              isa<VarTemplatePartialSpecializationDecl>(Template));
2490       return Sema::TDK_Incomplete;
2491     }
2492
2493     TemplateArgumentLoc DefArg = S.SubstDefaultTemplateArgumentIfAvailable(
2494         TD, TD->getLocation(), TD->getSourceRange().getEnd(), Param, Builder,
2495         HasDefaultArg);
2496
2497     // If there was no default argument, deduction is incomplete.
2498     if (DefArg.getArgument().isNull()) {
2499       Info.Param = makeTemplateParameter(
2500           const_cast<NamedDecl *>(TemplateParams->getParam(I)));
2501       Info.reset(TemplateArgumentList::CreateCopy(S.Context, Builder));
2502       if (PartialOverloading) break;
2503
2504       return HasDefaultArg ? Sema::TDK_SubstitutionFailure
2505                            : Sema::TDK_Incomplete;
2506     }
2507
2508     // Check whether we can actually use the default argument.
2509     if (S.CheckTemplateArgument(Param, DefArg, TD, TD->getLocation(),
2510                                 TD->getSourceRange().getEnd(), 0, Builder,
2511                                 Sema::CTAK_Specified)) {
2512       Info.Param = makeTemplateParameter(
2513                          const_cast<NamedDecl *>(TemplateParams->getParam(I)));
2514       // FIXME: These template arguments are temporary. Free them!
2515       Info.reset(TemplateArgumentList::CreateCopy(S.Context, Builder));
2516       return Sema::TDK_SubstitutionFailure;
2517     }
2518
2519     // If we get here, we successfully used the default template argument.
2520   }
2521
2522   return Sema::TDK_Success;
2523 }
2524
2525 static DeclContext *getAsDeclContextOrEnclosing(Decl *D) {
2526   if (auto *DC = dyn_cast<DeclContext>(D))
2527     return DC;
2528   return D->getDeclContext();
2529 }
2530
2531 template<typename T> struct IsPartialSpecialization {
2532   static constexpr bool value = false;
2533 };
2534 template<>
2535 struct IsPartialSpecialization<ClassTemplatePartialSpecializationDecl> {
2536   static constexpr bool value = true;
2537 };
2538 template<>
2539 struct IsPartialSpecialization<VarTemplatePartialSpecializationDecl> {
2540   static constexpr bool value = true;
2541 };
2542
2543 /// Complete template argument deduction for a partial specialization.
2544 template <typename T>
2545 static typename std::enable_if<IsPartialSpecialization<T>::value,
2546                                Sema::TemplateDeductionResult>::type
2547 FinishTemplateArgumentDeduction(
2548     Sema &S, T *Partial, bool IsPartialOrdering,
2549     const TemplateArgumentList &TemplateArgs,
2550     SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced,
2551     TemplateDeductionInfo &Info) {
2552   // Unevaluated SFINAE context.
2553   EnterExpressionEvaluationContext Unevaluated(
2554       S, Sema::ExpressionEvaluationContext::Unevaluated);
2555   Sema::SFINAETrap Trap(S);
2556
2557   Sema::ContextRAII SavedContext(S, getAsDeclContextOrEnclosing(Partial));
2558
2559   // C++ [temp.deduct.type]p2:
2560   //   [...] or if any template argument remains neither deduced nor
2561   //   explicitly specified, template argument deduction fails.
2562   SmallVector<TemplateArgument, 4> Builder;
2563   if (auto Result = ConvertDeducedTemplateArguments(
2564           S, Partial, IsPartialOrdering, Deduced, Info, Builder))
2565     return Result;
2566
2567   // Form the template argument list from the deduced template arguments.
2568   TemplateArgumentList *DeducedArgumentList
2569     = TemplateArgumentList::CreateCopy(S.Context, Builder);
2570
2571   Info.reset(DeducedArgumentList);
2572
2573   // Substitute the deduced template arguments into the template
2574   // arguments of the class template partial specialization, and
2575   // verify that the instantiated template arguments are both valid
2576   // and are equivalent to the template arguments originally provided
2577   // to the class template.
2578   LocalInstantiationScope InstScope(S);
2579   auto *Template = Partial->getSpecializedTemplate();
2580   const ASTTemplateArgumentListInfo *PartialTemplArgInfo =
2581       Partial->getTemplateArgsAsWritten();
2582   const TemplateArgumentLoc *PartialTemplateArgs =
2583       PartialTemplArgInfo->getTemplateArgs();
2584
2585   TemplateArgumentListInfo InstArgs(PartialTemplArgInfo->LAngleLoc,
2586                                     PartialTemplArgInfo->RAngleLoc);
2587
2588   if (S.Subst(PartialTemplateArgs, PartialTemplArgInfo->NumTemplateArgs,
2589               InstArgs, MultiLevelTemplateArgumentList(*DeducedArgumentList))) {
2590     unsigned ArgIdx = InstArgs.size(), ParamIdx = ArgIdx;
2591     if (ParamIdx >= Partial->getTemplateParameters()->size())
2592       ParamIdx = Partial->getTemplateParameters()->size() - 1;
2593
2594     Decl *Param = const_cast<NamedDecl *>(
2595         Partial->getTemplateParameters()->getParam(ParamIdx));
2596     Info.Param = makeTemplateParameter(Param);
2597     Info.FirstArg = PartialTemplateArgs[ArgIdx].getArgument();
2598     return Sema::TDK_SubstitutionFailure;
2599   }
2600
2601   SmallVector<TemplateArgument, 4> ConvertedInstArgs;
2602   if (S.CheckTemplateArgumentList(Template, Partial->getLocation(), InstArgs,
2603                                   false, ConvertedInstArgs))
2604     return Sema::TDK_SubstitutionFailure;
2605
2606   TemplateParameterList *TemplateParams = Template->getTemplateParameters();
2607   for (unsigned I = 0, E = TemplateParams->size(); I != E; ++I) {
2608     TemplateArgument InstArg = ConvertedInstArgs.data()[I];
2609     if (!isSameTemplateArg(S.Context, TemplateArgs[I], InstArg)) {
2610       Info.Param = makeTemplateParameter(TemplateParams->getParam(I));
2611       Info.FirstArg = TemplateArgs[I];
2612       Info.SecondArg = InstArg;
2613       return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
2614     }
2615   }
2616
2617   if (Trap.hasErrorOccurred())
2618     return Sema::TDK_SubstitutionFailure;
2619
2620   return Sema::TDK_Success;
2621 }
2622
2623 /// Complete template argument deduction for a class or variable template,
2624 /// when partial ordering against a partial specialization.
2625 // FIXME: Factor out duplication with partial specialization version above.
2626 static Sema::TemplateDeductionResult FinishTemplateArgumentDeduction(
2627     Sema &S, TemplateDecl *Template, bool PartialOrdering,
2628     const TemplateArgumentList &TemplateArgs,
2629     SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced,
2630     TemplateDeductionInfo &Info) {
2631   // Unevaluated SFINAE context.
2632   EnterExpressionEvaluationContext Unevaluated(
2633       S, Sema::ExpressionEvaluationContext::Unevaluated);
2634   Sema::SFINAETrap Trap(S);
2635
2636   Sema::ContextRAII SavedContext(S, getAsDeclContextOrEnclosing(Template));
2637
2638   // C++ [temp.deduct.type]p2:
2639   //   [...] or if any template argument remains neither deduced nor
2640   //   explicitly specified, template argument deduction fails.
2641   SmallVector<TemplateArgument, 4> Builder;
2642   if (auto Result = ConvertDeducedTemplateArguments(
2643           S, Template, /*IsDeduced*/PartialOrdering, Deduced, Info, Builder))
2644     return Result;
2645
2646   // Check that we produced the correct argument list.
2647   TemplateParameterList *TemplateParams = Template->getTemplateParameters();
2648   for (unsigned I = 0, E = TemplateParams->size(); I != E; ++I) {
2649     TemplateArgument InstArg = Builder[I];
2650     if (!isSameTemplateArg(S.Context, TemplateArgs[I], InstArg,
2651                            /*PackExpansionMatchesPack*/true)) {
2652       Info.Param = makeTemplateParameter(TemplateParams->getParam(I));
2653       Info.FirstArg = TemplateArgs[I];
2654       Info.SecondArg = InstArg;
2655       return Sema::TDK_NonDeducedMismatch;
2656     }
2657   }
2658
2659   if (Trap.hasErrorOccurred())
2660     return Sema::TDK_SubstitutionFailure;
2661
2662   return Sema::TDK_Success;
2663 }
2664
2665
2666 /// \brief Perform template argument deduction to determine whether
2667 /// the given template arguments match the given class template
2668 /// partial specialization per C++ [temp.class.spec.match].
2669 Sema::TemplateDeductionResult
2670 Sema::DeduceTemplateArguments(ClassTemplatePartialSpecializationDecl *Partial,
2671                               const TemplateArgumentList &TemplateArgs,
2672                               TemplateDeductionInfo &Info) {
2673   if (Partial->isInvalidDecl())
2674     return TDK_Invalid;
2675
2676   // C++ [temp.class.spec.match]p2:
2677   //   A partial specialization matches a given actual template
2678   //   argument list if the template arguments of the partial
2679   //   specialization can be deduced from the actual template argument
2680   //   list (14.8.2).
2681
2682   // Unevaluated SFINAE context.
2683   EnterExpressionEvaluationContext Unevaluated(
2684       *this, Sema::ExpressionEvaluationContext::Unevaluated);
2685   SFINAETrap Trap(*this);
2686
2687   SmallVector<DeducedTemplateArgument, 4> Deduced;
2688   Deduced.resize(Partial->getTemplateParameters()->size());
2689   if (TemplateDeductionResult Result
2690         = ::DeduceTemplateArguments(*this,
2691                                     Partial->getTemplateParameters(),
2692                                     Partial->getTemplateArgs(),
2693                                     TemplateArgs, Info, Deduced))
2694     return Result;
2695
2696   SmallVector<TemplateArgument, 4> DeducedArgs(Deduced.begin(), Deduced.end());
2697   InstantiatingTemplate Inst(*this, Info.getLocation(), Partial, DeducedArgs,
2698                              Info);
2699   if (Inst.isInvalid())
2700     return TDK_InstantiationDepth;
2701
2702   if (Trap.hasErrorOccurred())
2703     return Sema::TDK_SubstitutionFailure;
2704
2705   return ::FinishTemplateArgumentDeduction(
2706       *this, Partial, /*PartialOrdering=*/false, TemplateArgs, Deduced, Info);
2707 }
2708
2709 /// \brief Perform template argument deduction to determine whether
2710 /// the given template arguments match the given variable template
2711 /// partial specialization per C++ [temp.class.spec.match].
2712 Sema::TemplateDeductionResult
2713 Sema::DeduceTemplateArguments(VarTemplatePartialSpecializationDecl *Partial,
2714                               const TemplateArgumentList &TemplateArgs,
2715                               TemplateDeductionInfo &Info) {
2716   if (Partial->isInvalidDecl())
2717     return TDK_Invalid;
2718
2719   // C++ [temp.class.spec.match]p2:
2720   //   A partial specialization matches a given actual template
2721   //   argument list if the template arguments of the partial
2722   //   specialization can be deduced from the actual template argument
2723   //   list (14.8.2).
2724
2725   // Unevaluated SFINAE context.
2726   EnterExpressionEvaluationContext Unevaluated(
2727       *this, Sema::ExpressionEvaluationContext::Unevaluated);
2728   SFINAETrap Trap(*this);
2729
2730   SmallVector<DeducedTemplateArgument, 4> Deduced;
2731   Deduced.resize(Partial->getTemplateParameters()->size());
2732   if (TemplateDeductionResult Result = ::DeduceTemplateArguments(
2733           *this, Partial->getTemplateParameters(), Partial->getTemplateArgs(),
2734           TemplateArgs, Info, Deduced))
2735     return Result;
2736
2737   SmallVector<TemplateArgument, 4> DeducedArgs(Deduced.begin(), Deduced.end());
2738   InstantiatingTemplate Inst(*this, Info.getLocation(), Partial, DeducedArgs,
2739                              Info);
2740   if (Inst.isInvalid())
2741     return TDK_InstantiationDepth;
2742
2743   if (Trap.hasErrorOccurred())
2744     return Sema::TDK_SubstitutionFailure;
2745
2746   return ::FinishTemplateArgumentDeduction(
2747       *this, Partial, /*PartialOrdering=*/false, TemplateArgs, Deduced, Info);
2748 }
2749
2750 /// \brief Determine whether the given type T is a simple-template-id type.
2751 static bool isSimpleTemplateIdType(QualType T) {
2752   if (const TemplateSpecializationType *Spec
2753         = T->getAs<TemplateSpecializationType>())
2754     return Spec->getTemplateName().getAsTemplateDecl() != nullptr;
2755
2756   // C++17 [temp.local]p2:
2757   //   the injected-class-name [...] is equivalent to the template-name followed
2758   //   by the template-arguments of the class template specialization or partial
2759   //   specialization enclosed in <>
2760   // ... which means it's equivalent to a simple-template-id.
2761   //
2762   // This only arises during class template argument deduction for a copy
2763   // deduction candidate, where it permits slicing.
2764   if (T->getAs<InjectedClassNameType>())
2765     return true;
2766
2767   return false;
2768 }
2769
2770 /// \brief Substitute the explicitly-provided template arguments into the
2771 /// given function template according to C++ [temp.arg.explicit].
2772 ///
2773 /// \param FunctionTemplate the function template into which the explicit
2774 /// template arguments will be substituted.
2775 ///
2776 /// \param ExplicitTemplateArgs the explicitly-specified template
2777 /// arguments.
2778 ///
2779 /// \param Deduced the deduced template arguments, which will be populated
2780 /// with the converted and checked explicit template arguments.
2781 ///
2782 /// \param ParamTypes will be populated with the instantiated function
2783 /// parameters.
2784 ///
2785 /// \param FunctionType if non-NULL, the result type of the function template
2786 /// will also be instantiated and the pointed-to value will be updated with
2787 /// the instantiated function type.
2788 ///
2789 /// \param Info if substitution fails for any reason, this object will be
2790 /// populated with more information about the failure.
2791 ///
2792 /// \returns TDK_Success if substitution was successful, or some failure
2793 /// condition.
2794 Sema::TemplateDeductionResult
2795 Sema::SubstituteExplicitTemplateArguments(
2796                                       FunctionTemplateDecl *FunctionTemplate,
2797                                TemplateArgumentListInfo &ExplicitTemplateArgs,
2798                        SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced,
2799                                  SmallVectorImpl<QualType> &ParamTypes,
2800                                           QualType *FunctionType,
2801                                           TemplateDeductionInfo &Info) {
2802   FunctionDecl *Function = FunctionTemplate->getTemplatedDecl();
2803   TemplateParameterList *TemplateParams
2804     = FunctionTemplate->getTemplateParameters();
2805
2806   if (ExplicitTemplateArgs.size() == 0) {
2807     // No arguments to substitute; just copy over the parameter types and
2808     // fill in the function type.
2809     for (auto P : Function->parameters())
2810       ParamTypes.push_back(P->getType());
2811
2812     if (FunctionType)
2813       *FunctionType = Function->getType();
2814     return TDK_Success;
2815   }
2816
2817   // Unevaluated SFINAE context.
2818   EnterExpressionEvaluationContext Unevaluated(
2819       *this, Sema::ExpressionEvaluationContext::Unevaluated);
2820   SFINAETrap Trap(*this);
2821
2822   // C++ [temp.arg.explicit]p3:
2823   //   Template arguments that are present shall be specified in the
2824   //   declaration order of their corresponding template-parameters. The
2825   //   template argument list shall not specify more template-arguments than
2826   //   there are corresponding template-parameters.
2827   SmallVector<TemplateArgument, 4> Builder;
2828
2829   // Enter a new template instantiation context where we check the
2830   // explicitly-specified template arguments against this function template,
2831   // and then substitute them into the function parameter types.
2832   SmallVector<TemplateArgument, 4> DeducedArgs;
2833   InstantiatingTemplate Inst(
2834       *this, Info.getLocation(), FunctionTemplate, DeducedArgs,
2835       CodeSynthesisContext::ExplicitTemplateArgumentSubstitution, Info);
2836   if (Inst.isInvalid())
2837     return TDK_InstantiationDepth;
2838
2839   if (CheckTemplateArgumentList(FunctionTemplate, SourceLocation(),
2840                                 ExplicitTemplateArgs, true, Builder, false) ||
2841       Trap.hasErrorOccurred()) {
2842     unsigned Index = Builder.size();
2843     if (Index >= TemplateParams->size())
2844       Index = TemplateParams->size() - 1;
2845     Info.Param = makeTemplateParameter(TemplateParams->getParam(Index));
2846     return TDK_InvalidExplicitArguments;
2847   }
2848
2849   // Form the template argument list from the explicitly-specified
2850   // template arguments.
2851   TemplateArgumentList *ExplicitArgumentList
2852     = TemplateArgumentList::CreateCopy(Context, Builder);
2853   Info.reset(ExplicitArgumentList);
2854
2855   // Template argument deduction and the final substitution should be
2856   // done in the context of the templated declaration.  Explicit
2857   // argument substitution, on the other hand, needs to happen in the
2858   // calling context.
2859   ContextRAII SavedContext(*this, FunctionTemplate->getTemplatedDecl());
2860
2861   // If we deduced template arguments for a template parameter pack,
2862   // note that the template argument pack is partially substituted and record
2863   // the explicit template arguments. They'll be used as part of deduction
2864   // for this template parameter pack.
2865   for (unsigned I = 0, N = Builder.size(); I != N; ++I) {
2866     const TemplateArgument &Arg = Builder[I];
2867     if (Arg.getKind() == TemplateArgument::Pack) {
2868       CurrentInstantiationScope->SetPartiallySubstitutedPack(
2869                                                  TemplateParams->getParam(I),
2870                                                              Arg.pack_begin(),
2871                                                              Arg.pack_size());
2872       break;
2873     }
2874   }
2875
2876   const FunctionProtoType *Proto
2877     = Function->getType()->getAs<FunctionProtoType>();
2878   assert(Proto && "Function template does not have a prototype?");
2879
2880   // Isolate our substituted parameters from our caller.
2881   LocalInstantiationScope InstScope(*this, /*MergeWithOuterScope*/true);
2882
2883   ExtParameterInfoBuilder ExtParamInfos;
2884
2885   // Instantiate the types of each of the function parameters given the
2886   // explicitly-specified template arguments. If the function has a trailing
2887   // return type, substitute it after the arguments to ensure we substitute
2888   // in lexical order.
2889   if (Proto->hasTrailingReturn()) {
2890     if (SubstParmTypes(Function->getLocation(), Function->parameters(),
2891                        Proto->getExtParameterInfosOrNull(),
2892                        MultiLevelTemplateArgumentList(*ExplicitArgumentList),
2893                        ParamTypes, /*params*/ nullptr, ExtParamInfos))
2894       return TDK_SubstitutionFailure;
2895   }
2896
2897   // Instantiate the return type.
2898   QualType ResultType;
2899   {
2900     // C++11 [expr.prim.general]p3:
2901     //   If a declaration declares a member function or member function
2902     //   template of a class X, the expression this is a prvalue of type
2903     //   "pointer to cv-qualifier-seq X" between the optional cv-qualifer-seq
2904     //   and the end of the function-definition, member-declarator, or
2905     //   declarator.
2906     unsigned ThisTypeQuals = 0;
2907     CXXRecordDecl *ThisContext = nullptr;
2908     if (CXXMethodDecl *Method = dyn_cast<CXXMethodDecl>(Function)) {
2909       ThisContext = Method->getParent();
2910       ThisTypeQuals = Method->getTypeQualifiers();
2911     }
2912
2913     CXXThisScopeRAII ThisScope(*this, ThisContext, ThisTypeQuals,
2914                                getLangOpts().CPlusPlus11);
2915
2916     ResultType =
2917         SubstType(Proto->getReturnType(),
2918                   MultiLevelTemplateArgumentList(*ExplicitArgumentList),
2919                   Function->getTypeSpecStartLoc(), Function->getDeclName());
2920     if (ResultType.isNull() || Trap.hasErrorOccurred())
2921       return TDK_SubstitutionFailure;
2922   }
2923
2924   // Instantiate the types of each of the function parameters given the
2925   // explicitly-specified template arguments if we didn't do so earlier.
2926   if (!Proto->hasTrailingReturn() &&
2927       SubstParmTypes(Function->getLocation(), Function->parameters(),
2928                      Proto->getExtParameterInfosOrNull(),
2929                      MultiLevelTemplateArgumentList(*ExplicitArgumentList),
2930                      ParamTypes, /*params*/ nullptr, ExtParamInfos))
2931     return TDK_SubstitutionFailure;
2932
2933   if (FunctionType) {
2934     auto EPI = Proto->getExtProtoInfo();
2935     EPI.ExtParameterInfos = ExtParamInfos.getPointerOrNull(ParamTypes.size());
2936
2937     // In C++1z onwards, exception specifications are part of the function type,
2938     // so substitution into the type must also substitute into the exception
2939     // specification.
2940     SmallVector<QualType, 4> ExceptionStorage;
2941     if (getLangOpts().CPlusPlus17 &&
2942         SubstExceptionSpec(
2943             Function->getLocation(), EPI.ExceptionSpec, ExceptionStorage,
2944             MultiLevelTemplateArgumentList(*ExplicitArgumentList)))
2945       return TDK_SubstitutionFailure;
2946
2947     *FunctionType = BuildFunctionType(ResultType, ParamTypes,
2948                                       Function->getLocation(),
2949                                       Function->getDeclName(),
2950                                       EPI);
2951     if (FunctionType->isNull() || Trap.hasErrorOccurred())
2952       return TDK_SubstitutionFailure;
2953   }
2954
2955   // C++ [temp.arg.explicit]p2:
2956   //   Trailing template arguments that can be deduced (14.8.2) may be
2957   //   omitted from the list of explicit template-arguments. If all of the
2958   //   template arguments can be deduced, they may all be omitted; in this
2959   //   case, the empty template argument list <> itself may also be omitted.
2960   //
2961   // Take all of the explicitly-specified arguments and put them into
2962   // the set of deduced template arguments. Explicitly-specified
2963   // parameter packs, however, will be set to NULL since the deduction
2964   // mechanisms handle explicitly-specified argument packs directly.
2965   Deduced.reserve(TemplateParams->size());
2966   for (unsigned I = 0, N = ExplicitArgumentList->size(); I != N; ++I) {
2967     const TemplateArgument &Arg = ExplicitArgumentList->get(I);
2968     if (Arg.getKind() == TemplateArgument::Pack)
2969       Deduced.push_back(DeducedTemplateArgument());
2970     else
2971       Deduced.push_back(Arg);
2972   }
2973
2974   return TDK_Success;
2975 }
2976
2977 /// \brief Check whether the deduced argument type for a call to a function
2978 /// template matches the actual argument type per C++ [temp.deduct.call]p4.
2979 static Sema::TemplateDeductionResult
2980 CheckOriginalCallArgDeduction(Sema &S, TemplateDeductionInfo &Info,
2981                               Sema::OriginalCallArg OriginalArg,
2982                               QualType DeducedA) {
2983   ASTContext &Context = S.Context;
2984
2985   auto Failed = [&]() -> Sema::TemplateDeductionResult {
2986     Info.FirstArg = TemplateArgument(DeducedA);
2987     Info.SecondArg = TemplateArgument(OriginalArg.OriginalArgType);
2988     Info.CallArgIndex = OriginalArg.ArgIdx;
2989     return OriginalArg.DecomposedParam ? Sema::TDK_DeducedMismatchNested
2990                                        : Sema::TDK_DeducedMismatch;
2991   };
2992
2993   QualType A = OriginalArg.OriginalArgType;
2994   QualType OriginalParamType = OriginalArg.OriginalParamType;
2995
2996   // Check for type equality (top-level cv-qualifiers are ignored).
2997   if (Context.hasSameUnqualifiedType(A, DeducedA))
2998     return Sema::TDK_Success;
2999
3000   // Strip off references on the argument types; they aren't needed for
3001   // the following checks.
3002   if (const ReferenceType *DeducedARef = DeducedA->getAs<ReferenceType>())
3003     DeducedA = DeducedARef->getPointeeType();
3004   if (const ReferenceType *ARef = A->getAs<ReferenceType>())
3005     A = ARef->getPointeeType();
3006
3007   // C++ [temp.deduct.call]p4:
3008   //   [...] However, there are three cases that allow a difference:
3009   //     - If the original P is a reference type, the deduced A (i.e., the
3010   //       type referred to by the reference) can be more cv-qualified than
3011   //       the transformed A.
3012   if (const ReferenceType *OriginalParamRef
3013       = OriginalParamType->getAs<ReferenceType>()) {
3014     // We don't want to keep the reference around any more.
3015     OriginalParamType = OriginalParamRef->getPointeeType();
3016
3017     // FIXME: Resolve core issue (no number yet): if the original P is a
3018     // reference type and the transformed A is function type "noexcept F",
3019     // the deduced A can be F.
3020     QualType Tmp;
3021     if (A->isFunctionType() && S.IsFunctionConversion(A, DeducedA, Tmp))
3022       return Sema::TDK_Success;
3023
3024     Qualifiers AQuals = A.getQualifiers();
3025     Qualifiers DeducedAQuals = DeducedA.getQualifiers();
3026
3027     // Under Objective-C++ ARC, the deduced type may have implicitly
3028     // been given strong or (when dealing with a const reference)
3029     // unsafe_unretained lifetime. If so, update the original
3030     // qualifiers to include this lifetime.
3031     if (S.getLangOpts().ObjCAutoRefCount &&
3032         ((DeducedAQuals.getObjCLifetime() == Qualifiers::OCL_Strong &&
3033           AQuals.getObjCLifetime() == Qualifiers::OCL_None) ||
3034          (DeducedAQuals.hasConst() &&
3035           DeducedAQuals.getObjCLifetime() == Qualifiers::OCL_ExplicitNone))) {
3036       AQuals.setObjCLifetime(DeducedAQuals.getObjCLifetime());
3037     }
3038
3039     if (AQuals == DeducedAQuals) {
3040       // Qualifiers match; there's nothing to do.
3041     } else if (!DeducedAQuals.compatiblyIncludes(AQuals)) {
3042       return Failed();
3043     } else {
3044       // Qualifiers are compatible, so have the argument type adopt the
3045       // deduced argument type's qualifiers as if we had performed the
3046       // qualification conversion.
3047       A = Context.getQualifiedType(A.getUnqualifiedType(), DeducedAQuals);
3048     }
3049   }
3050
3051   //    - The transformed A can be another pointer or pointer to member
3052   //      type that can be converted to the deduced A via a function pointer
3053   //      conversion and/or a qualification conversion.
3054   //
3055   // Also allow conversions which merely strip __attribute__((noreturn)) from
3056   // function types (recursively).
3057   bool ObjCLifetimeConversion = false;
3058   QualType ResultTy;
3059   if ((A->isAnyPointerType() || A->isMemberPointerType()) &&
3060       (S.IsQualificationConversion(A, DeducedA, false,
3061                                    ObjCLifetimeConversion) ||
3062        S.IsFunctionConversion(A, DeducedA, ResultTy)))
3063     return Sema::TDK_Success;
3064
3065   //    - If P is a class and P has the form simple-template-id, then the
3066   //      transformed A can be a derived class of the deduced A. [...]
3067   //     [...] Likewise, if P is a pointer to a class of the form
3068   //      simple-template-id, the transformed A can be a pointer to a
3069   //      derived class pointed to by the deduced A.
3070   if (const PointerType *OriginalParamPtr
3071       = OriginalParamType->getAs<PointerType>()) {
3072     if (const PointerType *DeducedAPtr = DeducedA->getAs<PointerType>()) {
3073       if (const PointerType *APtr = A->getAs<PointerType>()) {
3074         if (A->getPointeeType()->isRecordType()) {
3075           OriginalParamType = OriginalParamPtr->getPointeeType();
3076           DeducedA = DeducedAPtr->getPointeeType();
3077           A = APtr->getPointeeType();
3078         }
3079       }
3080     }
3081   }
3082
3083   if (Context.hasSameUnqualifiedType(A, DeducedA))
3084     return Sema::TDK_Success;
3085
3086   if (A->isRecordType() && isSimpleTemplateIdType(OriginalParamType) &&
3087       S.IsDerivedFrom(SourceLocation(), A, DeducedA))
3088     return Sema::TDK_Success;
3089
3090   return Failed();
3091 }
3092
3093 /// Find the pack index for a particular parameter index in an instantiation of
3094 /// a function template with specific arguments.
3095 ///
3096 /// \return The pack index for whichever pack produced this parameter, or -1
3097 ///         if this was not produced by a parameter. Intended to be used as the
3098 ///         ArgumentPackSubstitutionIndex for further substitutions.
3099 // FIXME: We should track this in OriginalCallArgs so we don't need to
3100 // reconstruct it here.
3101 static unsigned getPackIndexForParam(Sema &S,
3102                                      FunctionTemplateDecl *FunctionTemplate,
3103                                      const MultiLevelTemplateArgumentList &Args,
3104                                      unsigned ParamIdx) {
3105   unsigned Idx = 0;
3106   for (auto *PD : FunctionTemplate->getTemplatedDecl()->parameters()) {
3107     if (PD->isParameterPack()) {
3108       unsigned NumExpansions =
3109           S.getNumArgumentsInExpansion(PD->getType(), Args).getValueOr(1);
3110       if (Idx + NumExpansions > ParamIdx)
3111         return ParamIdx - Idx;
3112       Idx += NumExpansions;
3113     } else {
3114       if (Idx == ParamIdx)
3115         return -1; // Not a pack expansion
3116       ++Idx;
3117     }
3118   }
3119
3120   llvm_unreachable("parameter index would not be produced from template");
3121 }
3122
3123 /// \brief Finish template argument deduction for a function template,
3124 /// checking the deduced template arguments for completeness and forming
3125 /// the function template specialization.
3126 ///
3127 /// \param OriginalCallArgs If non-NULL, the original call arguments against
3128 /// which the deduced argument types should be compared.
3129 Sema::TemplateDeductionResult Sema::FinishTemplateArgumentDeduction(
3130     FunctionTemplateDecl *FunctionTemplate,
3131     SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced,
3132     unsigned NumExplicitlySpecified, FunctionDecl *&Specialization,
3133     TemplateDeductionInfo &Info,
3134     SmallVectorImpl<OriginalCallArg> const *OriginalCallArgs,
3135     bool PartialOverloading, llvm::function_ref<bool()> CheckNonDependent) {
3136   // Unevaluated SFINAE context.
3137   EnterExpressionEvaluationContext Unevaluated(
3138       *this, Sema::ExpressionEvaluationContext::Unevaluated);
3139   SFINAETrap Trap(*this);
3140
3141   // Enter a new template instantiation context while we instantiate the
3142   // actual function declaration.
3143   SmallVector<TemplateArgument, 4> DeducedArgs(Deduced.begin(), Deduced.end());
3144   InstantiatingTemplate Inst(
3145       *this, Info.getLocation(), FunctionTemplate, DeducedArgs,
3146       CodeSynthesisContext::DeducedTemplateArgumentSubstitution, Info);
3147   if (Inst.isInvalid())
3148     return TDK_InstantiationDepth;
3149
3150   ContextRAII SavedContext(*this, FunctionTemplate->getTemplatedDecl());
3151
3152   // C++ [temp.deduct.type]p2:
3153   //   [...] or if any template argument remains neither deduced nor
3154   //   explicitly specified, template argument deduction fails.
3155   SmallVector<TemplateArgument, 4> Builder;
3156   if (auto Result = ConvertDeducedTemplateArguments(
3157           *this, FunctionTemplate, /*IsDeduced*/true, Deduced, Info, Builder,
3158           CurrentInstantiationScope, NumExplicitlySpecified,
3159           PartialOverloading))
3160     return Result;
3161
3162   // C++ [temp.deduct.call]p10: [DR1391]
3163   //   If deduction succeeds for all parameters that contain
3164   //   template-parameters that participate in template argument deduction,
3165   //   and all template arguments are explicitly specified, deduced, or
3166   //   obtained from default template arguments, remaining parameters are then
3167   //   compared with the corresponding arguments. For each remaining parameter
3168   //   P with a type that was non-dependent before substitution of any
3169   //   explicitly-specified template arguments, if the corresponding argument
3170   //   A cannot be implicitly converted to P, deduction fails.
3171   if (CheckNonDependent())
3172     return TDK_NonDependentConversionFailure;
3173
3174   // Form the template argument list from the deduced template arguments.
3175   TemplateArgumentList *DeducedArgumentList
3176     = TemplateArgumentList::CreateCopy(Context, Builder);
3177   Info.reset(DeducedArgumentList);
3178
3179   // Substitute the deduced template arguments into the function template
3180   // declaration to produce the function template specialization.
3181   DeclContext *Owner = FunctionTemplate->getDeclContext();
3182   if (FunctionTemplate->getFriendObjectKind())
3183     Owner = FunctionTemplate->getLexicalDeclContext();
3184   MultiLevelTemplateArgumentList SubstArgs(*DeducedArgumentList);
3185   Specialization = cast_or_null<FunctionDecl>(
3186       SubstDecl(FunctionTemplate->getTemplatedDecl(), Owner, SubstArgs));
3187   if (!Specialization || Specialization->isInvalidDecl())
3188     return TDK_SubstitutionFailure;
3189
3190   assert(Specialization->getPrimaryTemplate()->getCanonicalDecl() ==
3191          FunctionTemplate->getCanonicalDecl());
3192
3193   // If the template argument list is owned by the function template
3194   // specialization, release it.
3195   if (Specialization->getTemplateSpecializationArgs() == DeducedArgumentList &&
3196       !Trap.hasErrorOccurred())
3197     Info.take();
3198
3199   // There may have been an error that did not prevent us from constructing a
3200   // declaration. Mark the declaration invalid and return with a substitution
3201   // failure.
3202   if (Trap.hasErrorOccurred()) {
3203     Specialization->setInvalidDecl(true);
3204     return TDK_SubstitutionFailure;
3205   }
3206
3207   if (OriginalCallArgs) {
3208     // C++ [temp.deduct.call]p4:
3209     //   In general, the deduction process attempts to find template argument
3210     //   values that will make the deduced A identical to A (after the type A
3211     //   is transformed as described above). [...]
3212     llvm::SmallDenseMap<std::pair<unsigned, QualType>, QualType> DeducedATypes;
3213     for (unsigned I = 0, N = OriginalCallArgs->size(); I != N; ++I) {
3214       OriginalCallArg OriginalArg = (*OriginalCallArgs)[I];
3215
3216       auto ParamIdx = OriginalArg.ArgIdx;
3217       if (ParamIdx >= Specialization->getNumParams())
3218         // FIXME: This presumably means a pack ended up smaller than we
3219         // expected while deducing. Should this not result in deduction
3220         // failure? Can it even happen?
3221         continue;
3222
3223       QualType DeducedA;
3224       if (!OriginalArg.DecomposedParam) {
3225         // P is one of the function parameters, just look up its substituted
3226         // type.
3227         DeducedA = Specialization->getParamDecl(ParamIdx)->getType();
3228       } else {
3229         // P is a decomposed element of a parameter corresponding to a
3230         // braced-init-list argument. Substitute back into P to find the
3231         // deduced A.
3232         QualType &CacheEntry =
3233             DeducedATypes[{ParamIdx, OriginalArg.OriginalParamType}];
3234         if (CacheEntry.isNull()) {
3235           ArgumentPackSubstitutionIndexRAII PackIndex(
3236               *this, getPackIndexForParam(*this, FunctionTemplate, SubstArgs,
3237                                           ParamIdx));
3238           CacheEntry =
3239               SubstType(OriginalArg.OriginalParamType, SubstArgs,
3240                         Specialization->getTypeSpecStartLoc(),
3241                         Specialization->getDeclName());
3242         }
3243         DeducedA = CacheEntry;
3244       }
3245
3246       if (auto TDK =
3247               CheckOriginalCallArgDeduction(*this, Info, OriginalArg, DeducedA))
3248         return TDK;
3249     }
3250   }
3251
3252   // If we suppressed any diagnostics while performing template argument
3253   // deduction, and if we haven't already instantiated this declaration,
3254   // keep track of these diagnostics. They'll be emitted if this specialization
3255   // is actually used.
3256   if (Info.diag_begin() != Info.diag_end()) {
3257     SuppressedDiagnosticsMap::iterator
3258       Pos = SuppressedDiagnostics.find(Specialization->getCanonicalDecl());
3259     if (Pos == SuppressedDiagnostics.end())
3260         SuppressedDiagnostics[Specialization->getCanonicalDecl()]
3261           .append(Info.diag_begin(), Info.diag_end());
3262   }
3263
3264   return TDK_Success;
3265 }
3266
3267 /// Gets the type of a function for template-argument-deducton
3268 /// purposes when it's considered as part of an overload set.
3269 static QualType GetTypeOfFunction(Sema &S, const OverloadExpr::FindResult &R,
3270                                   FunctionDecl *Fn) {
3271   // We may need to deduce the return type of the function now.
3272   if (S.getLangOpts().CPlusPlus14 && Fn->getReturnType()->isUndeducedType() &&
3273       S.DeduceReturnType(Fn, R.Expression->getExprLoc(), /*Diagnose*/ false))
3274     return QualType();
3275
3276   if (CXXMethodDecl *Method = dyn_cast<CXXMethodDecl>(Fn))
3277     if (Method->isInstance()) {
3278       // An instance method that's referenced in a form that doesn't
3279       // look like a member pointer is just invalid.
3280       if (!R.HasFormOfMemberPointer) return QualType();
3281
3282       return S.Context.getMemberPointerType(Fn->getType(),
3283                S.Context.getTypeDeclType(Method->getParent()).getTypePtr());
3284     }
3285
3286   if (!R.IsAddressOfOperand) return Fn->getType();
3287   return S.Context.getPointerType(Fn->getType());
3288 }
3289
3290 /// Apply the deduction rules for overload sets.
3291 ///
3292 /// \return the null type if this argument should be treated as an
3293 /// undeduced context
3294 static QualType
3295 ResolveOverloadForDeduction(Sema &S, TemplateParameterList *TemplateParams,
3296                             Expr *Arg, QualType ParamType,
3297                             bool ParamWasReference) {
3298
3299   OverloadExpr::FindResult R = OverloadExpr::find(Arg);
3300
3301   OverloadExpr *Ovl = R.Expression;
3302
3303   // C++0x [temp.deduct.call]p4
3304   unsigned TDF = 0;
3305   if (ParamWasReference)
3306     TDF |= TDF_ParamWithReferenceType;
3307   if (R.IsAddressOfOperand)
3308     TDF |= TDF_IgnoreQualifiers;
3309
3310   // C++0x [temp.deduct.call]p6:
3311   //   When P is a function type, pointer to function type, or pointer
3312   //   to member function type:
3313
3314   if (!ParamType->isFunctionType() &&
3315       !ParamType->isFunctionPointerType() &&
3316       !ParamType->isMemberFunctionPointerType()) {
3317     if (Ovl->hasExplicitTemplateArgs()) {
3318       // But we can still look for an explicit specialization.
3319       if (FunctionDecl *ExplicitSpec
3320             = S.ResolveSingleFunctionTemplateSpecialization(Ovl))
3321         return GetTypeOfFunction(S, R, ExplicitSpec);
3322     }
3323
3324     DeclAccessPair DAP;
3325     if (FunctionDecl *Viable =
3326             S.resolveAddressOfOnlyViableOverloadCandidate(Arg, DAP))
3327       return GetTypeOfFunction(S, R, Viable);
3328
3329     return QualType();
3330   }
3331
3332   // Gather the explicit template arguments, if any.
3333   TemplateArgumentListInfo ExplicitTemplateArgs;
3334   if (Ovl->hasExplicitTemplateArgs())
3335     Ovl->copyTemplateArgumentsInto(ExplicitTemplateArgs);
3336   QualType Match;
3337   for (UnresolvedSetIterator I = Ovl->decls_begin(),
3338          E = Ovl->decls_end(); I != E; ++I) {
3339     NamedDecl *D = (*I)->getUnderlyingDecl();
3340
3341     if (FunctionTemplateDecl *FunTmpl = dyn_cast<FunctionTemplateDecl>(D)) {
3342       //   - If the argument is an overload set containing one or more
3343       //     function templates, the parameter is treated as a
3344       //     non-deduced context.
3345       if (!Ovl->hasExplicitTemplateArgs())
3346         return QualType();
3347
3348       // Otherwise, see if we can resolve a function type
3349       FunctionDecl *Specialization = nullptr;
3350       TemplateDeductionInfo Info(Ovl->getNameLoc());
3351       if (S.DeduceTemplateArguments(FunTmpl, &ExplicitTemplateArgs,
3352                                     Specialization, Info))
3353         continue;
3354
3355       D = Specialization;
3356     }
3357
3358     FunctionDecl *Fn = cast<FunctionDecl>(D);
3359     QualType ArgType = GetTypeOfFunction(S, R, Fn);
3360     if (ArgType.isNull()) continue;
3361
3362     // Function-to-pointer conversion.
3363     if (!ParamWasReference && ParamType->isPointerType() &&
3364         ArgType->isFunctionType())
3365       ArgType = S.Context.getPointerType(ArgType);
3366
3367     //   - If the argument is an overload set (not containing function
3368     //     templates), trial argument deduction is attempted using each
3369     //     of the members of the set. If deduction succeeds for only one
3370     //     of the overload set members, that member is used as the
3371     //     argument value for the deduction. If deduction succeeds for
3372     //     more than one member of the overload set the parameter is
3373     //     treated as a non-deduced context.
3374
3375     // We do all of this in a fresh context per C++0x [temp.deduct.type]p2:
3376     //   Type deduction is done independently for each P/A pair, and
3377     //   the deduced template argument values are then combined.
3378     // So we do not reject deductions which were made elsewhere.
3379     SmallVector<DeducedTemplateArgument, 8>
3380       Deduced(TemplateParams->size());
3381     TemplateDeductionInfo Info(Ovl->getNameLoc());
3382     Sema::TemplateDeductionResult Result
3383       = DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(S, TemplateParams, ParamType,
3384                                            ArgType, Info, Deduced, TDF);
3385     if (Result) continue;
3386     if (!Match.isNull()) return QualType();
3387     Match = ArgType;
3388   }
3389
3390   return Match;
3391 }
3392
3393 /// \brief Perform the adjustments to the parameter and argument types
3394 /// described in C++ [temp.deduct.call].
3395 ///
3396 /// \returns true if the caller should not attempt to perform any template
3397 /// argument deduction based on this P/A pair because the argument is an
3398 /// overloaded function set that could not be resolved.
3399 static bool AdjustFunctionParmAndArgTypesForDeduction(
3400     Sema &S, TemplateParameterList *TemplateParams, unsigned FirstInnerIndex,
3401     QualType &ParamType, QualType &ArgType, Expr *Arg, unsigned &TDF) {
3402   // C++0x [temp.deduct.call]p3:
3403   //   If P is a cv-qualified type, the top level cv-qualifiers of P's type
3404   //   are ignored for type deduction.
3405   if (ParamType.hasQualifiers())
3406     ParamType = ParamType.getUnqualifiedType();
3407
3408   //   [...] If P is a reference type, the type referred to by P is
3409   //   used for type deduction.
3410   const ReferenceType *ParamRefType = ParamType->getAs<ReferenceType>();
3411   if (ParamRefType)
3412     ParamType = ParamRefType->getPointeeType();
3413
3414   // Overload sets usually make this parameter an undeduced context,
3415   // but there are sometimes special circumstances.  Typically
3416   // involving a template-id-expr.
3417   if (ArgType == S.Context.OverloadTy) {
3418     ArgType = ResolveOverloadForDeduction(S, TemplateParams,
3419                                           Arg, ParamType,
3420                                           ParamRefType != nullptr);
3421     if (ArgType.isNull())
3422       return true;
3423   }
3424
3425   if (ParamRefType) {
3426     // If the argument has incomplete array type, try to complete its type.
3427     if (ArgType->isIncompleteArrayType()) {
3428       S.completeExprArrayBound(Arg);
3429       ArgType = Arg->getType();
3430     }
3431
3432     // C++1z [temp.deduct.call]p3:
3433     //   If P is a forwarding reference and the argument is an lvalue, the type
3434     //   "lvalue reference to A" is used in place of A for type deduction.
3435     if (isForwardingReference(QualType(ParamRefType, 0), FirstInnerIndex) &&
3436         Arg->isLValue())
3437       ArgType = S.Context.getLValueReferenceType(ArgType);
3438   } else {
3439     // C++ [temp.deduct.call]p2:
3440     //   If P is not a reference type:
3441     //   - If A is an array type, the pointer type produced by the
3442     //     array-to-pointer standard conversion (4.2) is used in place of
3443     //     A for type deduction; otherwise,
3444     if (ArgType->isArrayType())
3445       ArgType = S.Context.getArrayDecayedType(ArgType);
3446     //   - If A is a function type, the pointer type produced by the
3447     //     function-to-pointer standard conversion (4.3) is used in place
3448     //     of A for type deduction; otherwise,
3449     else if (ArgType->isFunctionType())
3450       ArgType = S.Context.getPointerType(ArgType);
3451     else {
3452       // - If A is a cv-qualified type, the top level cv-qualifiers of A's
3453       //   type are ignored for type deduction.
3454       ArgType = ArgType.getUnqualifiedType();
3455     }
3456   }
3457
3458   // C++0x [temp.deduct.call]p4:
3459   //   In general, the deduction process attempts to find template argument
3460   //   values that will make the deduced A identical to A (after the type A
3461   //   is transformed as described above). [...]
3462   TDF = TDF_SkipNonDependent;
3463
3464   //     - If the original P is a reference type, the deduced A (i.e., the
3465   //       type referred to by the reference) can be more cv-qualified than
3466   //       the transformed A.
3467   if (ParamRefType)
3468     TDF |= TDF_ParamWithReferenceType;
3469   //     - The transformed A can be another pointer or pointer to member
3470   //       type that can be converted to the deduced A via a qualification
3471   //       conversion (4.4).
3472   if (ArgType->isPointerType() || ArgType->isMemberPointerType() ||
3473       ArgType->isObjCObjectPointerType())
3474     TDF |= TDF_IgnoreQualifiers;
3475   //     - If P is a class and P has the form simple-template-id, then the
3476   //       transformed A can be a derived class of the deduced A. Likewise,
3477   //       if P is a pointer to a class of the form simple-template-id, the
3478   //       transformed A can be a pointer to a derived class pointed to by
3479   //       the deduced A.
3480   if (isSimpleTemplateIdType(ParamType) ||
3481       (isa<PointerType>(ParamType) &&
3482        isSimpleTemplateIdType(
3483                               ParamType->getAs<PointerType>()->getPointeeType())))
3484     TDF |= TDF_DerivedClass;
3485
3486   return false;
3487 }
3488
3489 static bool
3490 hasDeducibleTemplateParameters(Sema &S, FunctionTemplateDecl *FunctionTemplate,
3491                                QualType T);
3492
3493 static Sema::TemplateDeductionResult DeduceTemplateArgumentsFromCallArgument(
3494     Sema &S, TemplateParameterList *TemplateParams, unsigned FirstInnerIndex,
3495     QualType ParamType, Expr *Arg, TemplateDeductionInfo &Info,
3496     SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced,
3497     SmallVectorImpl<Sema::OriginalCallArg> &OriginalCallArgs,
3498     bool DecomposedParam, unsigned ArgIdx, unsigned TDF);
3499
3500 /// \brief Attempt template argument deduction from an initializer list
3501 ///        deemed to be an argument in a function call.
3502 static Sema::TemplateDeductionResult DeduceFromInitializerList(
3503     Sema &S, TemplateParameterList *TemplateParams, QualType AdjustedParamType,
3504     InitListExpr *ILE, TemplateDeductionInfo &Info,
3505     SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced,
3506     SmallVectorImpl<Sema::OriginalCallArg> &OriginalCallArgs, unsigned ArgIdx,
3507     unsigned TDF) {
3508   // C++ [temp.deduct.call]p1: (CWG 1591)
3509   //   If removing references and cv-qualifiers from P gives
3510   //   std::initializer_list<P0> or P0[N] for some P0 and N and the argument is
3511   //   a non-empty initializer list, then deduction is performed instead for
3512   //   each element of the initializer list, taking P0 as a function template
3513   //   parameter type and the initializer element as its argument
3514   //
3515   // We've already removed references and cv-qualifiers here.
3516   if (!ILE->getNumInits())
3517     return Sema::TDK_Success;
3518
3519   QualType ElTy;
3520   auto *ArrTy = S.Context.getAsArrayType(AdjustedParamType);
3521   if (ArrTy)
3522     ElTy = ArrTy->getElementType();
3523   else if (!S.isStdInitializerList(AdjustedParamType, &ElTy)) {
3524     //   Otherwise, an initializer list argument causes the parameter to be
3525     //   considered a non-deduced context
3526     return Sema::TDK_Success;
3527   }
3528
3529   // Deduction only needs to be done for dependent types.
3530   if (ElTy->isDependentType()) {
3531     for (Expr *E : ILE->inits()) {
3532       if (auto Result = DeduceTemplateArgumentsFromCallArgument(
3533               S, TemplateParams, 0, ElTy, E, Info, Deduced, OriginalCallArgs, true,
3534               ArgIdx, TDF))
3535         return Result;
3536     }
3537   }
3538
3539   //   in the P0[N] case, if N is a non-type template parameter, N is deduced
3540   //   from the length of the initializer list.
3541   if (auto *DependentArrTy = dyn_cast_or_null<DependentSizedArrayType>(ArrTy)) {
3542     // Determine the array bound is something we can deduce.
3543     if (NonTypeTemplateParmDecl *NTTP =
3544             getDeducedParameterFromExpr(Info, DependentArrTy->getSizeExpr())) {
3545       // We can perform template argument deduction for the given non-type
3546       // template parameter.
3547       // C++ [temp.deduct.type]p13:
3548       //   The type of N in the type T[N] is std::size_t.
3549       QualType T = S.Context.getSizeType();
3550       llvm::APInt Size(S.Context.getIntWidth(T), ILE->getNumInits());
3551       if (auto Result = DeduceNonTypeTemplateArgument(
3552               S, TemplateParams, NTTP, llvm::APSInt(Size), T,
3553               /*ArrayBound=*/true, Info, Deduced))
3554         return Result;
3555     }
3556   }
3557
3558   return Sema::TDK_Success;
3559 }
3560
3561 /// \brief Perform template argument deduction per [temp.deduct.call] for a
3562 ///        single parameter / argument pair.
3563 static Sema::TemplateDeductionResult DeduceTemplateArgumentsFromCallArgument(
3564     Sema &S, TemplateParameterList *TemplateParams, unsigned FirstInnerIndex,
3565     QualType ParamType, Expr *Arg, TemplateDeductionInfo &Info,
3566     SmallVectorImpl<DeducedTemplateArgument> &Deduced,
3567     SmallVectorImpl<Sema::OriginalCallArg> &OriginalCallArgs,
3568     bool DecomposedParam, unsigned ArgIdx, unsigned TDF) {
3569   QualType ArgType = Arg->getType();
3570   QualType OrigParamType = ParamType;
3571
3572   //   If P is a reference type [...]
3573   //   If P is a cv-qualified type [...]
3574   if (AdjustFunctionParmAndArgTypesForDeduction(
3575           S, TemplateParams, FirstInnerIndex, ParamType, ArgType, Arg, TDF))
3576     return Sema::TDK_Success;
3577
3578   //   If [...] the argument is a non-empty initializer list [...]
3579   if (InitListExpr *ILE = dyn_cast<InitListExpr>(Arg))
3580     return DeduceFromInitializerList(S, TemplateParams, ParamType, ILE, Info,
3581                                      Deduced, OriginalCallArgs, ArgIdx, TDF);
3582
3583   //   [...] the deduction process attempts to find template argument values
3584   //   that will make the deduced A identical to A
3585   //
3586   // Keep track of the argument type and corresponding parameter index,
3587   // so we can check for compatibility between the deduced A and A.
3588   OriginalCallArgs.push_back(
3589       Sema::OriginalCallArg(OrigParamType, DecomposedParam, ArgIdx, ArgType));
3590   return DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(S, TemplateParams, ParamType,
3591                                             ArgType, Info, Deduced, TDF);
3592 }
3593
3594 /// \brief Perform template argument deduction from a function call
3595 /// (C++ [temp.deduct.call]).
3596 ///
3597 /// \param FunctionTemplate the function template for which we are performing
3598 /// template argument deduction.
3599 ///
3600 /// \param ExplicitTemplateArgs the explicit template arguments provided
3601 /// for this call.
3602 ///
3603 /// \param Args the function call arguments
3604 ///
3605 /// \param Specialization if template argument deduction was successful,
3606 /// this will be set to the function template specialization produced by
3607 /// template argument deduction.
3608 ///
3609 /// \param Info the argument will be updated to provide additional information
3610 /// about template argument deduction.
3611 ///
3612 /// \param CheckNonDependent A callback to invoke to check conversions for
3613 /// non-dependent parameters, between deduction and substitution, per DR1391.
3614 /// If this returns true, substitution will be skipped and we return
3615 /// TDK_NonDependentConversionFailure. The callback is passed the parameter
3616 /// types (after substituting explicit template arguments).
3617 ///
3618 /// \returns the result of template argument deduction.
3619 Sema::TemplateDeductionResult Sema::DeduceTemplateArguments(
3620     FunctionTemplateDecl *FunctionTemplate,
3621     TemplateArgumentListInfo *ExplicitTemplateArgs, ArrayRef<Expr *> Args,
3622     FunctionDecl *&Specialization, TemplateDeductionInfo &Info,
3623     bool PartialOverloading,
3624     llvm::function_ref<bool(ArrayRef<QualType>)> CheckNonDependent) {
3625   if (FunctionTemplate->isInvalidDecl())
3626     return TDK_Invalid;
3627
3628   FunctionDecl *Function = FunctionTemplate->getTemplatedDecl();
3629   unsigned NumParams = Function->getNumParams();
3630
3631   unsigned FirstInnerIndex = getFirstInnerIndex(FunctionTemplate);
3632
3633   // C++ [temp.deduct.call]p1:
3634   //   Template argument deduction is done by comparing each function template
3635   //   parameter type (call it P) with the type of the corresponding argument
3636   //   of the call (call it A) as described below.
3637   if (Args.size() < Function->getMinRequiredArguments() && !PartialOverloading)
3638     return TDK_TooFewArguments;
3639   else if (TooManyArguments(NumParams, Args.size(), PartialOverloading)) {
3640     const FunctionProtoType *Proto
3641       = Function->getType()->getAs<FunctionProtoType>();
3642     if (Proto->isTemplateVariadic())
3643       /* Do nothing */;
3644     else if (!Proto->isVariadic())
3645       return TDK_TooManyArguments;
3646   }
3647
3648   // The types of the parameters from which we will perform template argument
3649   // deduction.
3650   LocalInstantiationScope InstScope(*this);
3651   TemplateParameterList *TemplateParams
3652     = FunctionTemplate->getTemplateParameters();
3653   SmallVector<DeducedTemplateArgument, 4> Deduced;
3654   SmallVector<QualType, 8> ParamTypes;
3655   unsigned NumExplicitlySpecified = 0;
3656   if (ExplicitTemplateArgs) {
3657     TemplateDeductionResult Result =
3658       SubstituteExplicitTemplateArguments(FunctionTemplate,
3659                                           *ExplicitTemplateArgs,
3660                                           Deduced,
3661                                           ParamTypes,
3662                                           nullptr,
3663                                           Info);
3664     if (Result)
3665       return Result;
3666
3667     NumExplicitlySpecified = Deduced.size();
3668   } else {
3669     // Just fill in the parameter types from the function declaration.
3670     for (unsigned I = 0; I != NumParams; ++I)
3671       ParamTypes.push_back(Function->getParamDecl(I)->getType());
3672   }
3673
3674   SmallVector<OriginalCallArg, 8> OriginalCallArgs;
3675
3676   // Deduce an argument of type ParamType from an expression with index ArgIdx.
3677   auto DeduceCallArgument = [&](QualType ParamType, unsigned ArgIdx) {
3678     // C++ [demp.deduct.call]p1: (DR1391)
3679     //   Template argument deduction is done by comparing each function template
3680     //   parameter that contains template-parameters that participate in
3681     //   template argument deduction ...
3682     if (!hasDeducibleTemplateParameters(*this, FunctionTemplate, ParamType))
3683       return Sema::TDK_Success;
3684
3685     //   ... with the type of the corresponding argument
3686     return DeduceTemplateArgumentsFromCallArgument(
3687         *this, TemplateParams, FirstInnerIndex, ParamType, Args[ArgIdx], Info, Deduced,
3688         OriginalCallArgs, /*Decomposed*/false, ArgIdx, /*TDF*/ 0);
3689   };
3690
3691   // Deduce template arguments from the function parameters.
3692   Deduced.resize(TemplateParams->size());
3693   SmallVector<QualType, 8> ParamTypesForArgChecking;
3694   for (unsigned ParamIdx = 0, NumParamTypes = ParamTypes.size(), ArgIdx = 0;
3695        ParamIdx != NumParamTypes; ++ParamIdx) {
3696     QualType ParamType = ParamTypes[ParamIdx];
3697
3698     const PackExpansionType *ParamExpansion =
3699         dyn_cast<PackExpansionType>(ParamType);
3700     if (!ParamExpansion) {
3701       // Simple case: matching a function parameter to a function argument.
3702       if (ArgIdx >= Args.size())
3703         break;
3704
3705       ParamTypesForArgChecking.push_back(ParamType);
3706       if (auto Result = DeduceCallArgument(ParamType, ArgIdx++))
3707         return Result;
3708
3709       continue;
3710     }
3711
3712     QualType ParamPattern = ParamExpansion->getPattern();
3713     PackDeductionScope PackScope(*this, TemplateParams, Deduced, Info,
3714                                  ParamPattern);
3715
3716     // C++0x [temp.deduct.call]p1:
3717     //   For a function parameter pack that occurs at the end of the
3718     //   parameter-declaration-list, the type A of each remaining argument of
3719     //   the call is compared with the type P of the declarator-id of the
3720     //   function parameter pack. Each comparison deduces template arguments
3721     //   for subsequent positions in the template parameter packs expanded by
3722     //   the function parameter pack. When a function parameter pack appears
3723     //   in a non-deduced context [not at the end of the list], the type of
3724     //   that parameter pack is never deduced.
3725     //
3726     // FIXME: The above rule allows the size of the parameter pack to change
3727     // after we skip it (in the non-deduced case). That makes no sense, so
3728     // we instead notionally deduce the pack against N arguments, where N is
3729     // the length of the explicitly-specified pack if it's expanded by the
3730     // parameter pack and 0 otherwise, and we treat each deduction as a
3731     // non-deduced context.
3732     if (ParamIdx + 1 == NumParamTypes) {
3733       for (; ArgIdx < Args.size(); PackScope.nextPackElement(), ++ArgIdx) {
3734         ParamTypesForArgChecking.push_back(ParamPattern);
3735         if (auto Result = DeduceCallArgument(ParamPattern, ArgIdx))
3736           return Result;
3737       }
3738     } else {
3739       // If the parameter type contains an explicitly-specified pack that we
3740       // could not expand, skip the number of parameters notionally created
3741       // by the expansion.
3742       Optional<unsigned> NumExpansions = ParamExpansion->getNumExpansions();
3743       if (NumExpansions && !PackScope.isPartiallyExpanded()) {
3744         for (unsigned I = 0; I != *NumExpansions && ArgIdx < Args.size();
3745              ++I, ++ArgIdx) {
3746           ParamTypesForArgChecking.push_back(ParamPattern);
3747           // FIXME: Should we add OriginalCallArgs for these? What if the
3748           // corresponding argument is a list?
3749           PackScope.nextPackElement();
3750         }
3751       }
3752     }
3753
3754     // Build argument packs for each of the parameter packs expanded by this
3755     // pack expansion.
3756     if (auto Result = PackScope.finish())
3757       return Result;
3758   }
3759
3760   return FinishTemplateArgumentDeduction(
3761       FunctionTemplate, Deduced, NumExplicitlySpecified, Specialization, Info,
3762       &OriginalCallArgs, PartialOverloading,
3763       [&]() { return CheckNonDependent(ParamTypesForArgChecking); });
3764 }
3765
3766 QualType Sema::adjustCCAndNoReturn(QualType ArgFunctionType,
3767                                    QualType FunctionType,
3768                                    bool AdjustExceptionSpec) {
3769   if (ArgFunctionType.isNull())
3770     return ArgFunctionType;
3771
3772   const FunctionProtoType *FunctionTypeP =
3773       FunctionType->castAs<FunctionProtoType>();
3774   const FunctionProtoType *ArgFunctionTypeP =
3775       ArgFunctionType->getAs<FunctionProtoType>();
3776
3777   FunctionProtoType::ExtProtoInfo EPI = ArgFunctionTypeP->getExtProtoInfo();
3778   bool Rebuild = false;
3779
3780   CallingConv CC = FunctionTypeP->getCallConv();
3781   if (EPI.ExtInfo.getCC() != CC) {
3782     EPI.ExtInfo = EPI.ExtInfo.withCallingConv(CC);
3783     Rebuild = true;
3784   }
3785
3786   bool NoReturn = FunctionTypeP->getNoReturnAttr();
3787   if (EPI.ExtInfo.getNoReturn() != NoReturn) {
3788     EPI.ExtInfo = EPI.ExtInfo.withNoReturn(NoReturn);
3789     Rebuild = true;
3790   }
3791
3792   if (AdjustExceptionSpec && (FunctionTypeP->hasExceptionSpec() ||
3793                               ArgFunctionTypeP->hasExceptionSpec())) {
3794     EPI.ExceptionSpec = FunctionTypeP->getExtProtoInfo().ExceptionSpec;
3795     Rebuild = true;
3796   }
3797
3798   if (!Rebuild)
3799     return ArgFunctionType;
3800
3801   return Context.getFunctionType(ArgFunctionTypeP->getReturnType(),
3802                                  ArgFunctionTypeP->getParamTypes(), EPI);
3803 }
3804
3805 /// \brief Deduce template arguments when taking the address of a function
3806 /// template (C++ [temp.deduct.funcaddr]) or matching a specialization to
3807 /// a template.
3808 ///
3809 /// \param FunctionTemplate the function template for which we are performing
3810 /// template argument deduction.
3811 ///
3812 /// \param ExplicitTemplateArgs the explicitly-specified template
3813 /// arguments.
3814 ///
3815 /// \param ArgFunctionType the function type that will be used as the
3816 /// "argument" type (A) when performing template argument deduction from the
3817 /// function template's function type. This type may be NULL, if there is no
3818 /// argument type to compare against, in C++0x [temp.arg.explicit]p3.
3819 ///
3820 /// \param Specialization if template argument deduction was successful,
3821 /// this will be set to the function template specialization produced by
3822 /// template argument deduction.
3823 ///
3824 /// \param Info the argument will be updated to provide additional information
3825 /// about template argument deduction.
3826 ///
3827 /// \param IsAddressOfFunction If \c true, we are deducing as part of taking
3828 /// the address of a function template per [temp.deduct.funcaddr] and
3829 /// [over.over]. If \c false, we are looking up a function template
3830 /// specialization based on its signature, per [temp.deduct.decl].
3831 ///
3832 /// \returns the result of template argument deduction.
3833 Sema::TemplateDeductionResult Sema::DeduceTemplateArguments(
3834     FunctionTemplateDecl *FunctionTemplate,
3835     TemplateArgumentListInfo *ExplicitTemplateArgs, QualType ArgFunctionType,
3836     FunctionDecl *&Specialization, TemplateDeductionInfo &Info,
3837     bool IsAddressOfFunction) {
3838   if (FunctionTemplate->isInvalidDecl())
3839     return TDK_Invalid;
3840
3841   FunctionDecl *Function = FunctionTemplate->getTemplatedDecl();
3842   TemplateParameterList *TemplateParams
3843     = FunctionTemplate->getTemplateParameters();
3844   QualType FunctionType = Function->getType();
3845
3846   // Substitute any explicit template arguments.
3847   LocalInstantiationScope InstScope(*this);
3848   SmallVector<DeducedTemplateArgument, 4> Deduced;
3849   unsigned NumExplicitlySpecified = 0;
3850   SmallVector<QualType, 4> ParamTypes;
3851   if (ExplicitTemplateArgs) {
3852     if (TemplateDeductionResult Result
3853           = SubstituteExplicitTemplateArguments(FunctionTemplate,
3854                                                 *ExplicitTemplateArgs,
3855                                                 Deduced, ParamTypes,
3856                                                 &FunctionType, Info))
3857       return Result;
3858
3859     NumExplicitlySpecified = Deduced.size();
3860   }
3861
3862   // When taking the address of a function, we require convertibility of
3863   // the resulting function type. Otherwise, we allow arbitrary mismatches
3864   // of calling convention and noreturn.
3865   if (!IsAddressOfFunction)
3866     ArgFunctionType = adjustCCAndNoReturn(ArgFunctionType, FunctionType,
3867                                           /*AdjustExceptionSpec*/false);
3868
3869   // Unevaluated SFINAE context.
3870   EnterExpressionEvaluationContext Unevaluated(
3871       *this, Sema::ExpressionEvaluationContext::Unevaluated);
3872   SFINAETrap Trap(*this);
3873
3874   Deduced.resize(TemplateParams->size());
3875
3876   // If the function has a deduced return type, substitute it for a dependent
3877   // type so that we treat it as a non-deduced context in what follows. If we
3878   // are looking up by signature, the signature type should also have a deduced
3879   // return type, which we instead expect to exactly match.
3880   bool HasDeducedReturnType = false;
3881   if (getLangOpts().CPlusPlus14 && IsAddressOfFunction &&
3882       Function->getReturnType()->getContainedAutoType()) {
3883     FunctionType = SubstAutoType(FunctionType, Context.DependentTy);
3884     HasDeducedReturnType = true;
3885   }
3886
3887   if (!ArgFunctionType.isNull()) {
3888     unsigned TDF =
3889         TDF_TopLevelParameterTypeList | TDF_AllowCompatibleFunctionType;
3890     // Deduce template arguments from the function type.
3891     if (TemplateDeductionResult Result
3892           = DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(*this, TemplateParams,
3893                                                FunctionType, ArgFunctionType,
3894                                                Info, Deduced, TDF))
3895       return Result;
3896   }
3897
3898   if (TemplateDeductionResult Result
3899         = FinishTemplateArgumentDeduction(FunctionTemplate, Deduced,
3900                                           NumExplicitlySpecified,
3901                                           Specialization, Info))
3902     return Result;
3903
3904   // If the function has a deduced return type, deduce it now, so we can check
3905   // that the deduced function type matches the requested type.
3906   if (HasDeducedReturnType &&
3907       Specialization->getReturnType()->isUndeducedType() &&
3908       DeduceReturnType(Specialization, Info.getLocation(), false))
3909     return TDK_MiscellaneousDeductionFailure;
3910
3911   // If the function has a dependent exception specification, resolve it now,
3912   // so we can check that the exception specification matches.
3913   auto *SpecializationFPT =
3914       Specialization->getType()->castAs<FunctionProtoType>();
3915   if (getLangOpts().CPlusPlus17 &&
3916       isUnresolvedExceptionSpec(SpecializationFPT->getExceptionSpecType()) &&
3917       !ResolveExceptionSpec(Info.getLocation(), SpecializationFPT))
3918     return TDK_MiscellaneousDeductionFailure;
3919
3920   // Adjust the exception specification of the argument to match the
3921   // substituted and resolved type we just formed. (Calling convention and
3922   // noreturn can't be dependent, so we don't actually need this for them
3923   // right now.)
3924   QualType SpecializationType = Specialization->getType();
3925   if (!IsAddressOfFunction)
3926     ArgFunctionType = adjustCCAndNoReturn(ArgFunctionType, SpecializationType,
3927                                           /*AdjustExceptionSpec*/true);
3928
3929   // If the requested function type does not match the actual type of the
3930   // specialization with respect to arguments of compatible pointer to function
3931   // types, template argument deduction fails.
3932   if (!ArgFunctionType.isNull()) {
3933     if (IsAddressOfFunction &&
3934         !isSameOrCompatibleFunctionType(
3935             Context.getCanonicalType(SpecializationType),
3936             Context.getCanonicalType(ArgFunctionType)))
3937       return TDK_MiscellaneousDeductionFailure;
3938
3939     if (!IsAddressOfFunction &&
3940         !Context.hasSameType(SpecializationType, ArgFunctionType))
3941       return TDK_MiscellaneousDeductionFailure;
3942   }
3943
3944   return TDK_Success;
3945 }
3946
3947 /// \brief Deduce template arguments for a templated conversion
3948 /// function (C++ [temp.deduct.conv]) and, if successful, produce a
3949 /// conversion function template specialization.
3950 Sema::TemplateDeductionResult
3951 Sema::DeduceTemplateArguments(FunctionTemplateDecl *ConversionTemplate,
3952                               QualType ToType,
3953                               CXXConversionDecl *&Specialization,
3954                               TemplateDeductionInfo &Info) {
3955   if (ConversionTemplate->isInvalidDecl())
3956     return TDK_Invalid;
3957
3958   CXXConversionDecl *ConversionGeneric
3959     = cast<CXXConversionDecl>(ConversionTemplate->getTemplatedDecl());
3960
3961   QualType FromType = ConversionGeneric->getConversionType();
3962
3963   // Canonicalize the types for deduction.
3964   QualType P = Context.getCanonicalType(FromType);
3965   QualType A = Context.getCanonicalType(ToType);
3966
3967   // C++0x [temp.deduct.conv]p2:
3968   //   If P is a reference type, the type referred to by P is used for
3969   //   type deduction.
3970   if (const ReferenceType *PRef = P->getAs<ReferenceType>())
3971     P = PRef->getPointeeType();
3972
3973   // C++0x [temp.deduct.conv]p4:
3974   //   [...] If A is a reference type, the type referred to by A is used
3975   //   for type deduction.
3976   if (const ReferenceType *ARef = A->getAs<ReferenceType>())
3977     A = ARef->getPointeeType().getUnqualifiedType();
3978   // C++ [temp.deduct.conv]p3:
3979   //
3980   //   If A is not a reference type:
3981   else {
3982     assert(!A->isReferenceType() && "Reference types were handled above");
3983
3984     //   - If P is an array type, the pointer type produced by the
3985     //     array-to-pointer standard conversion (4.2) is used in place
3986     //     of P for type deduction; otherwise,
3987     if (P->isArrayType())
3988       P = Context.getArrayDecayedType(P);
3989     //   - If P is a function type, the pointer type produced by the
3990     //     function-to-pointer standard conversion (4.3) is used in
3991     //     place of P for type deduction; otherwise,
3992     else if (P->isFunctionType())
3993       P = Context.getPointerType(P);
3994     //   - If P is a cv-qualified type, the top level cv-qualifiers of
3995     //     P's type are ignored for type deduction.
3996     else
3997       P = P.getUnqualifiedType();
3998
3999     // C++0x [temp.deduct.conv]p4:
4000     //   If A is a cv-qualified type, the top level cv-qualifiers of A's
4001     //   type are ignored for type deduction. If A is a reference type, the type
4002     //   referred to by A is used for type deduction.
4003     A = A.getUnqualifiedType();
4004   }
4005
4006   // Unevaluated SFINAE context.
4007   EnterExpressionEvaluationContext Unevaluated(
4008       *this, Sema::ExpressionEvaluationContext::Unevaluated);
4009   SFINAETrap Trap(*this);
4010
4011   // C++ [temp.deduct.conv]p1:
4012   //   Template argument deduction is done by comparing the return
4013   //   type of the template conversion function (call it P) with the
4014   //   type that is required as the result of the conversion (call it
4015   //   A) as described in 14.8.2.4.
4016   TemplateParameterList *TemplateParams
4017     = ConversionTemplate->getTemplateParameters();
4018   SmallVector<DeducedTemplateArgument, 4> Deduced;
4019   Deduced.resize(TemplateParams->size());
4020
4021   // C++0x [temp.deduct.conv]p4:
4022   //   In general, the deduction process attempts to find template
4023   //   argument values that will make the deduced A identical to
4024   //   A. However, there are two cases that allow a difference:
4025   unsigned TDF = 0;
4026   //     - If the original A is a reference type, A can be more
4027   //       cv-qualified than the deduced A (i.e., the type referred to
4028   //       by the reference)
4029   if (ToType->isReferenceType())
4030     TDF |= TDF_ParamWithReferenceType;
4031   //     - The deduced A can be another pointer or pointer to member
4032   //       type that can be converted to A via a qualification
4033   //       conversion.
4034   //
4035   // (C++0x [temp.deduct.conv]p6 clarifies that this only happens when
4036   // both P and A are pointers or member pointers. In this case, we
4037   // just ignore cv-qualifiers completely).
4038   if ((P->isPointerType() && A->isPointerType()) ||
4039       (P->isMemberPointerType() && A->isMemberPointerType()))
4040     TDF |= TDF_IgnoreQualifiers;
4041   if (TemplateDeductionResult Result
4042         = DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(*this, TemplateParams,
4043                                              P, A, Info, Deduced, TDF))
4044     return Result;
4045
4046   // Create an Instantiation Scope for finalizing the operator.
4047   LocalInstantiationScope InstScope(*this);
4048   // Finish template argument deduction.
4049   FunctionDecl *ConversionSpecialized = nullptr;
4050   TemplateDeductionResult Result
4051       = FinishTemplateArgumentDeduction(ConversionTemplate, Deduced, 0,
4052                                         ConversionSpecialized, Info);
4053   Specialization = cast_or_null<CXXConversionDecl>(ConversionSpecialized);
4054   return Result;
4055 }
4056
4057 /// \brief Deduce template arguments for a function template when there is
4058 /// nothing to deduce against (C++0x [temp.arg.explicit]p3).
4059 ///
4060 /// \param FunctionTemplate the function template for which we are performing
4061 /// template argument deduction.
4062 ///
4063 /// \param ExplicitTemplateArgs the explicitly-specified template
4064 /// arguments.
4065 ///
4066 /// \param Specialization if template argument deduction was successful,
4067 /// this will be set to the function template specialization produced by
4068 /// template argument deduction.
4069 ///
4070 /// \param Info the argument will be updated to provide additional information
4071 /// about template argument deduction.
4072 ///
4073 /// \param IsAddressOfFunction If \c true, we are deducing as part of taking
4074 /// the address of a function template in a context where we do not have a
4075 /// target type, per [over.over]. If \c false, we are looking up a function
4076 /// template specialization based on its signature, which only happens when
4077 /// deducing a function parameter type from an argument that is a template-id
4078 /// naming a function template specialization.
4079 ///
4080 /// \returns the result of template argument deduction.
4081 Sema::TemplateDeductionResult Sema::DeduceTemplateArguments(
4082     FunctionTemplateDecl *FunctionTemplate,
4083     TemplateArgumentListInfo *ExplicitTemplateArgs,
4084     FunctionDecl *&Specialization, TemplateDeductionInfo &Info,
4085     bool IsAddressOfFunction) {
4086   return DeduceTemplateArguments(FunctionTemplate, ExplicitTemplateArgs,
4087                                  QualType(), Specialization, Info,
4088                                  IsAddressOfFunction);
4089 }
4090
4091 namespace {
4092   /// Substitute the 'auto' specifier or deduced template specialization type
4093   /// specifier within a type for a given replacement type.
4094   class SubstituteDeducedTypeTransform :
4095       public TreeTransform<SubstituteDeducedTypeTransform> {
4096     QualType Replacement;
4097     bool UseTypeSugar;
4098   public:
4099     SubstituteDeducedTypeTransform(Sema &SemaRef, QualType Replacement,
4100                             bool UseTypeSugar = true)
4101         : TreeTransform<SubstituteDeducedTypeTransform>(SemaRef),
4102           Replacement(Replacement), UseTypeSugar(UseTypeSugar) {}
4103
4104     QualType TransformDesugared(TypeLocBuilder &TLB, DeducedTypeLoc TL) {
4105       assert(isa<TemplateTypeParmType>(Replacement) &&
4106              "unexpected unsugared replacement kind");
4107       QualType Result = Replacement;
4108       TemplateTypeParmTypeLoc NewTL = TLB.push<TemplateTypeParmTypeLoc>(Result);
4109       NewTL.setNameLoc(TL.getNameLoc());
4110       return Result;
4111     }
4112
4113     QualType TransformAutoType(TypeLocBuilder &TLB, AutoTypeLoc TL) {
4114       // If we're building the type pattern to deduce against, don't wrap the
4115       // substituted type in an AutoType. Certain template deduction rules
4116       // apply only when a template type parameter appears directly (and not if
4117       // the parameter is found through desugaring). For instance:
4118       //   auto &&lref = lvalue;
4119       // must transform into "rvalue reference to T" not "rvalue reference to
4120       // auto type deduced as T" in order for [temp.deduct.call]p3 to apply.
4121       //
4122       // FIXME: Is this still necessary?
4123       if (!UseTypeSugar)
4124         return TransformDesugared(TLB, TL);
4125
4126       QualType Result = SemaRef.Context.getAutoType(
4127           Replacement, TL.getTypePtr()->getKeyword(), Replacement.isNull());
4128       auto NewTL = TLB.push<AutoTypeLoc>(Result);
4129       NewTL.setNameLoc(TL.getNameLoc());
4130       return Result;
4131     }
4132
4133     QualType TransformDeducedTemplateSpecializationType(
4134         TypeLocBuilder &TLB, DeducedTemplateSpecializationTypeLoc TL) {
4135       if (!UseTypeSugar)
4136         return TransformDesugared(TLB, TL);
4137
4138       QualType Result = SemaRef.Context.getDeducedTemplateSpecializationType(
4139           TL.getTypePtr()->getTemplateName(),
4140           Replacement, Replacement.isNull());
4141       auto NewTL = TLB.push<DeducedTemplateSpecializationTypeLoc>(Result);
4142       NewTL.setNameLoc(TL.getNameLoc());
4143       return Result;
4144     }
4145
4146     ExprResult TransformLambdaExpr(LambdaExpr *E) {
4147       // Lambdas never need to be transformed.
4148       return E;
4149     }
4150
4151     QualType Apply(TypeLoc TL) {
4152       // Create some scratch storage for the transformed type locations.
4153       // FIXME: We're just going to throw this information away. Don't build it.
4154       TypeLocBuilder TLB;
4155       TLB.reserve(TL.getFullDataSize());
4156       return TransformType(TLB, TL);
4157     }
4158   };
4159 }
4160
4161 Sema::DeduceAutoResult
4162 Sema::DeduceAutoType(TypeSourceInfo *Type, Expr *&Init, QualType &Result,
4163                      Optional<unsigned> DependentDeductionDepth) {
4164   return DeduceAutoType(Type->getTypeLoc(), Init, Result,
4165                         DependentDeductionDepth);
4166 }
4167
4168 /// Attempt to produce an informative diagostic explaining why auto deduction
4169 /// failed.
4170 /// \return \c true if diagnosed, \c false if not.
4171 static bool diagnoseAutoDeductionFailure(Sema &S,
4172                                          Sema::TemplateDeductionResult TDK,
4173                                          TemplateDeductionInfo &Info,
4174                                          ArrayRef<SourceRange> Ranges) {
4175   switch (TDK) {
4176   case Sema::TDK_Inconsistent: {
4177     // Inconsistent deduction means we were deducing from an initializer list.
4178     auto D = S.Diag(Info.getLocation(), diag::err_auto_inconsistent_deduction);
4179     D << Info.FirstArg << Info.SecondArg;
4180     for (auto R : Ranges)
4181       D << R;
4182     return true;
4183   }
4184
4185   // FIXME: Are there other cases for which a custom diagnostic is more useful
4186   // than the basic "types don't match" diagnostic?
4187
4188   default:
4189     return false;
4190   }
4191 }
4192
4193 /// \brief Deduce the type for an auto type-specifier (C++11 [dcl.spec.auto]p6)
4194 ///
4195 /// Note that this is done even if the initializer is dependent. (This is
4196 /// necessary to support partial ordering of templates using 'auto'.)
4197 /// A dependent type will be produced when deducing from a dependent type.
4198 ///
4199 /// \param Type the type pattern using the auto type-specifier.
4200 /// \param Init the initializer for the variable whose type is to be deduced.
4201 /// \param Result if type deduction was successful, this will be set to the
4202 ///        deduced type.
4203 /// \param DependentDeductionDepth Set if we should permit deduction in
4204 ///        dependent cases. This is necessary for template partial ordering with
4205 ///        'auto' template parameters. The value specified is the template
4206 ///        parameter depth at which we should perform 'auto' deduction.
4207 Sema::DeduceAutoResult
4208 Sema::DeduceAutoType(TypeLoc Type, Expr *&Init, QualType &Result,
4209                      Optional<unsigned> DependentDeductionDepth) {
4210   if (Init->getType()->isNonOverloadPlaceholderType()) {
4211     ExprResult NonPlaceholder = CheckPlaceholderExpr(Init);
4212     if (NonPlaceholder.isInvalid())
4213       return DAR_FailedAlreadyDiagnosed;
4214     Init = NonPlaceholder.get();
4215   }
4216
4217   if (!DependentDeductionDepth &&
4218       (Type.getType()->isDependentType() || Init->isTypeDependent())) {
4219     Result = SubstituteDeducedTypeTransform(*this, QualType()).Apply(Type);
4220     assert(!Result.isNull() && "substituting DependentTy can't fail");
4221     return DAR_Succeeded;
4222   }
4223
4224   // Find the depth of template parameter to synthesize.
4225   unsigned Depth = DependentDeductionDepth.getValueOr(0);
4226
4227   // If this is a 'decltype(auto)' specifier, do the decltype dance.
4228   // Since 'decltype(auto)' can only occur at the top of the type, we
4229   // don't need to go digging for it.
4230   if (const AutoType *AT = Type.getType()->getAs<AutoType>()) {
4231     if (AT->isDecltypeAuto()) {
4232       if (isa<InitListExpr>(Init)) {
4233         Diag(Init->getLocStart(), diag::err_decltype_auto_initializer_list);
4234         return DAR_FailedAlreadyDiagnosed;
4235       }
4236
4237       QualType Deduced = BuildDecltypeType(Init, Init->getLocStart(), false);
4238       if (Deduced.isNull())
4239         return DAR_FailedAlreadyDiagnosed;
4240       // FIXME: Support a non-canonical deduced type for 'auto'.
4241       Deduced = Context.getCanonicalType(Deduced);
4242       Result = SubstituteDeducedTypeTransform(*this, Deduced).Apply(Type);
4243       if (Result.isNull())
4244         return DAR_FailedAlreadyDiagnosed;
4245       return DAR_Succeeded;
4246     } else if (!getLangOpts().CPlusPlus) {
4247       if (isa<InitListExpr>(Init)) {
4248         Diag(Init->getLocStart(), diag::err_auto_init_list_from_c);
4249         return DAR_FailedAlreadyDiagnosed;
4250       }
4251     }
4252   }
4253
4254   SourceLocation Loc = Init->getExprLoc();
4255
4256   LocalInstantiationScope InstScope(*this);
4257
4258   // Build template<class TemplParam> void Func(FuncParam);
4259   TemplateTypeParmDecl *TemplParam = TemplateTypeParmDecl::Create(
4260       Context, nullptr, SourceLocation(), Loc, Depth, 0, nullptr, false, false);
4261   QualType TemplArg = QualType(TemplParam->getTypeForDecl(), 0);
4262   NamedDecl *TemplParamPtr = TemplParam;
4263   FixedSizeTemplateParameterListStorage<1, false> TemplateParamsSt(
4264       Loc, Loc, TemplParamPtr, Loc, nullptr);
4265
4266   QualType FuncParam =
4267       SubstituteDeducedTypeTransform(*this, TemplArg, /*UseTypeSugar*/false)
4268           .Apply(Type);
4269   assert(!FuncParam.isNull() &&
4270          "substituting template parameter for 'auto' failed");
4271
4272   // Deduce type of TemplParam in Func(Init)
4273   SmallVector<DeducedTemplateArgument, 1> Deduced;
4274   Deduced.resize(1);
4275
4276   TemplateDeductionInfo Info(Loc, Depth);
4277
4278   // If deduction failed, don't diagnose if the initializer is dependent; it
4279   // might acquire a matching type in the instantiation.
4280   auto DeductionFailed = [&](TemplateDeductionResult TDK,
4281                              ArrayRef<SourceRange> Ranges) -> DeduceAutoResult {
4282     if (Init->isTypeDependent()) {
4283       Result = SubstituteDeducedTypeTransform(*this, QualType()).Apply(Type);
4284       assert(!Result.isNull() && "substituting DependentTy can't fail");
4285       return DAR_Succeeded;
4286     }
4287     if (diagnoseAutoDeductionFailure(*this, TDK, Info, Ranges))
4288       return DAR_FailedAlreadyDiagnosed;
4289     return DAR_Failed;
4290   };
4291
4292   SmallVector<OriginalCallArg, 4> OriginalCallArgs;
4293
4294   InitListExpr *InitList = dyn_cast<InitListExpr>(Init);
4295   if (InitList) {
4296     // Notionally, we substitute std::initializer_list<T> for 'auto' and deduce
4297     // against that. Such deduction only succeeds if removing cv-qualifiers and
4298     // references results in std::initializer_list<T>.
4299     if (!Type.getType().getNonReferenceType()->getAs<AutoType>())
4300       return DAR_Failed;
4301
4302     SourceRange DeducedFromInitRange;
4303     for (unsigned i = 0, e = InitList->getNumInits(); i < e; ++i) {
4304       Expr *Init = InitList->getInit(i);
4305
4306       if (auto TDK = DeduceTemplateArgumentsFromCallArgument(
4307               *this, TemplateParamsSt.get(), 0, TemplArg, Init,
4308               Info, Deduced, OriginalCallArgs, /*Decomposed*/ true,
4309               /*ArgIdx*/ 0, /*TDF*/ 0))
4310         return DeductionFailed(TDK, {DeducedFromInitRange,
4311                                      Init->getSourceRange()});
4312
4313       if (DeducedFromInitRange.isInvalid() &&
4314           Deduced[0].getKind() != TemplateArgument::Null)
4315         DeducedFromInitRange = Init->getSourceRange();
4316     }
4317   } else {
4318     if (!getLangOpts().CPlusPlus && Init->refersToBitField()) {
4319       Diag(Loc, diag::err_auto_bitfield);
4320       return DAR_FailedAlreadyDiagnosed;
4321     }
4322
4323     if (auto TDK = DeduceTemplateArgumentsFromCallArgument(
4324             *this, TemplateParamsSt.get(), 0, FuncParam, Init, Info, Deduced,
4325             OriginalCallArgs, /*Decomposed*/ false, /*ArgIdx*/ 0, /*TDF*/ 0))
4326       return DeductionFailed(TDK, {});
4327   }
4328
4329   // Could be null if somehow 'auto' appears in a non-deduced context.
4330   if (Deduced[0].getKind() != TemplateArgument::Type)
4331     return DeductionFailed(TDK_Incomplete, {});
4332
4333   QualType DeducedType = Deduced[0].getAsType();
4334
4335   if (InitList) {
4336     DeducedType = BuildStdInitializerList(DeducedType, Loc);
4337     if (DeducedType.isNull())
4338       return DAR_FailedAlreadyDiagnosed;
4339   }
4340
4341   Result = SubstituteDeducedTypeTransform(*this, DeducedType).Apply(Type);
4342   if (Result.isNull())
4343     return DAR_FailedAlreadyDiagnosed;
4344
4345   // Check that the deduced argument type is compatible with the original
4346   // argument type per C++ [temp.deduct.call]p4.
4347   QualType DeducedA = InitList ? Deduced[0].getAsType() : Result;
4348   for (const OriginalCallArg &OriginalArg : OriginalCallArgs) {
4349     assert((bool)InitList == OriginalArg.DecomposedParam &&
4350            "decomposed non-init-list in auto deduction?");
4351     if (auto TDK =
4352             CheckOriginalCallArgDeduction(*this, Info, OriginalArg, DeducedA)) {
4353       Result = QualType();
4354       return DeductionFailed(TDK, {});
4355     }
4356   }
4357
4358   return DAR_Succeeded;
4359 }
4360
4361 QualType Sema::SubstAutoType(QualType TypeWithAuto,
4362                              QualType TypeToReplaceAuto) {
4363   if (TypeToReplaceAuto->isDependentType())
4364     TypeToReplaceAuto = QualType();
4365   return SubstituteDeducedTypeTransform(*this, TypeToReplaceAuto)
4366       .TransformType(TypeWithAuto);
4367 }
4368
4369 TypeSourceInfo *Sema::SubstAutoTypeSourceInfo(TypeSourceInfo *TypeWithAuto,
4370                                               QualType TypeToReplaceAuto) {
4371   if (TypeToReplaceAuto->isDependentType())
4372     TypeToReplaceAuto = QualType();
4373   return SubstituteDeducedTypeTransform(*this, TypeToReplaceAuto)
4374       .TransformType(TypeWithAuto);
4375 }
4376
4377 QualType Sema::ReplaceAutoType(QualType TypeWithAuto,
4378                                QualType TypeToReplaceAuto) {
4379   return SubstituteDeducedTypeTransform(*this, TypeToReplaceAuto,
4380                                         /*UseTypeSugar*/ false)
4381       .TransformType(TypeWithAuto);
4382 }
4383
4384 void Sema::DiagnoseAutoDeductionFailure(VarDecl *VDecl, Expr *Init) {
4385   if (isa<InitListExpr>(Init))
4386     Diag(VDecl->getLocation(),
4387          VDecl->isInitCapture()
4388              ? diag::err_init_capture_deduction_failure_from_init_list
4389              : diag::err_auto_var_deduction_failure_from_init_list)
4390       << VDecl->getDeclName() << VDecl->getType() << Init->getSourceRange();
4391   else
4392     Diag(VDecl->getLocation(),
4393          VDecl->isInitCapture() ? diag::err_init_capture_deduction_failure
4394                                 : diag::err_auto_var_deduction_failure)
4395       << VDecl->getDeclName() << VDecl->getType() << Init->getType()
4396       << Init->getSourceRange();
4397 }
4398
4399 bool Sema::DeduceReturnType(FunctionDecl *FD, SourceLocation Loc,
4400                             bool Diagnose) {
4401   assert(FD->getReturnType()->isUndeducedType());
4402
4403   // For a lambda's conversion operator, deduce any 'auto' or 'decltype(auto)'
4404   // within the return type from the call operator's type.
4405   if (isLambdaConversionOperator(FD)) {
4406     CXXRecordDecl *Lambda = cast<CXXMethodDecl>(FD)->getParent();
4407     FunctionDecl *CallOp = Lambda->getLambdaCallOperator();
4408
4409     // For a generic lambda, instantiate the call operator if needed.
4410     if (auto *Args = FD->getTemplateSpecializationArgs()) {
4411       CallOp = InstantiateFunctionDeclaration(
4412           CallOp->getDescribedFunctionTemplate(), Args, Loc);
4413       if (!CallOp || CallOp->isInvalidDecl())
4414         return true;
4415
4416       // We might need to deduce the return type by instantiating the definition
4417       // of the operator() function.
4418       if (CallOp->getReturnType()->isUndeducedType())
4419         InstantiateFunctionDefinition(Loc, CallOp);
4420     }
4421
4422     if (CallOp->isInvalidDecl())
4423       return true;
4424     assert(!CallOp->getReturnType()->isUndeducedType() &&
4425            "failed to deduce lambda return type");
4426
4427     // Build the new return type from scratch.
4428     QualType RetType = getLambdaConversionFunctionResultType(
4429         CallOp->getType()->castAs<FunctionProtoType>());
4430     if (FD->getReturnType()->getAs<PointerType>())
4431       RetType = Context.getPointerType(RetType);
4432     else {
4433       assert(FD->getReturnType()->getAs<BlockPointerType>());
4434       RetType = Context.getBlockPointerType(RetType);
4435     }
4436     Context.adjustDeducedFunctionResultType(FD, RetType);
4437     return false;
4438   }
4439
4440   if (FD->getTemplateInstantiationPattern())
4441     InstantiateFunctionDefinition(Loc, FD);
4442
4443   bool StillUndeduced = FD->getReturnType()->isUndeducedType();
4444   if (StillUndeduced && Diagnose && !FD->isInvalidDecl()) {
4445     Diag(Loc, diag::err_auto_fn_used_before_defined) << FD;
4446     Diag(FD->getLocation(), diag::note_callee_decl) << FD;
4447   }
4448
4449   return StillUndeduced;
4450 }
4451
4452 /// \brief If this is a non-static member function,
4453 static void
4454 AddImplicitObjectParameterType(ASTContext &Context,
4455                                CXXMethodDecl *Method,
4456                                SmallVectorImpl<QualType> &ArgTypes) {
4457   // C++11 [temp.func.order]p3:
4458   //   [...] The new parameter is of type "reference to cv A," where cv are
4459   //   the cv-qualifiers of the function template (if any) and A is
4460   //   the class of which the function template is a member.
4461   //
4462   // The standard doesn't say explicitly, but we pick the appropriate kind of
4463   // reference type based on [over.match.funcs]p4.
4464   QualType ArgTy = Context.getTypeDeclType(Method->getParent());
4465   ArgTy = Context.getQualifiedType(ArgTy,
4466                         Qualifiers::fromCVRMask(Method->getTypeQualifiers()));
4467   if (Method->getRefQualifier() == RQ_RValue)
4468     ArgTy = Context.getRValueReferenceType(ArgTy);
4469   else
4470     ArgTy = Context.getLValueReferenceType(ArgTy);
4471   ArgTypes.push_back(ArgTy);
4472 }
4473
4474 /// \brief Determine whether the function template \p FT1 is at least as
4475 /// specialized as \p FT2.
4476 static bool isAtLeastAsSpecializedAs(Sema &S,
4477                                      SourceLocation Loc,
4478                                      FunctionTemplateDecl *FT1,
4479                                      FunctionTemplateDecl *FT2,
4480                                      TemplatePartialOrderingContext TPOC,
4481                                      unsigned NumCallArguments1) {
4482   FunctionDecl *FD1 = FT1->getTemplatedDecl();
4483   FunctionDecl *FD2 = FT2->getTemplatedDecl();
4484   const FunctionProtoType *Proto1 = FD1->getType()->getAs<FunctionProtoType>();
4485   const FunctionProtoType *Proto2 = FD2->getType()->getAs<FunctionProtoType>();
4486
4487   assert(Proto1 && Proto2 && "Function templates must have prototypes");
4488   TemplateParameterList *TemplateParams = FT2->getTemplateParameters();
4489   SmallVector<DeducedTemplateArgument, 4> Deduced;
4490   Deduced.resize(TemplateParams->size());
4491
4492   // C++0x [temp.deduct.partial]p3:
4493   //   The types used to determine the ordering depend on the context in which
4494   //   the partial ordering is done:
4495   TemplateDeductionInfo Info(Loc);
4496   SmallVector<QualType, 4> Args2;
4497   switch (TPOC) {
4498   case TPOC_Call: {
4499     //   - In the context of a function call, the function parameter types are
4500     //     used.
4501     CXXMethodDecl *Method1 = dyn_cast<CXXMethodDecl>(FD1);
4502     CXXMethodDecl *Method2 = dyn_cast<CXXMethodDecl>(FD2);
4503
4504     // C++11 [temp.func.order]p3:
4505     //   [...] If only one of the function templates is a non-static
4506     //   member, that function template is considered to have a new
4507     //   first parameter inserted in its function parameter list. The
4508     //   new parameter is of type "reference to cv A," where cv are
4509     //   the cv-qualifiers of the function template (if any) and A is
4510     //   the class of which the function template is a member.
4511     //
4512     // Note that we interpret this to mean "if one of the function
4513     // templates is a non-static member and the other is a non-member";
4514     // otherwise, the ordering rules for static functions against non-static
4515     // functions don't make any sense.
4516     //
4517     // C++98/03 doesn't have this provision but we've extended DR532 to cover
4518     // it as wording was broken prior to it.
4519     SmallVector<QualType, 4> Args1;
4520
4521     unsigned NumComparedArguments = NumCallArguments1;
4522
4523     if (!Method2 && Method1 && !Method1->isStatic()) {
4524       // Compare 'this' from Method1 against first parameter from Method2.
4525       AddImplicitObjectParameterType(S.Context, Method1, Args1);
4526       ++NumComparedArguments;
4527     } else if (!Method1 && Method2 && !Method2->isStatic()) {
4528       // Compare 'this' from Method2 against first parameter from Method1.
4529       AddImplicitObjectParameterType(S.Context, Method2, Args2);
4530     }
4531
4532     Args1.insert(Args1.end(), Proto1->param_type_begin(),
4533                  Proto1->param_type_end());
4534     Args2.insert(Args2.end(), Proto2->param_type_begin(),
4535                  Proto2->param_type_end());
4536
4537     // C++ [temp.func.order]p5:
4538     //   The presence of unused ellipsis and default arguments has no effect on
4539     //   the partial ordering of function templates.
4540     if (Args1.size() > NumComparedArguments)
4541       Args1.resize(NumComparedArguments);
4542     if (Args2.size() > NumComparedArguments)
4543       Args2.resize(NumComparedArguments);
4544     if (DeduceTemplateArguments(S, TemplateParams, Args2.data(), Args2.size(),
4545                                 Args1.data(), Args1.size(), Info, Deduced,
4546                                 TDF_None, /*PartialOrdering=*/true))
4547       return false;
4548
4549     break;
4550   }
4551
4552   case TPOC_Conversion:
4553     //   - In the context of a call to a conversion operator, the return types
4554     //     of the conversion function templates are used.
4555     if (DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(
4556             S, TemplateParams, Proto2->getReturnType(), Proto1->getReturnType(),
4557             Info, Deduced, TDF_None,
4558             /*PartialOrdering=*/true))
4559       return false;
4560     break;
4561
4562   case TPOC_Other:
4563     //   - In other contexts (14.6.6.2) the function template's function type
4564     //     is used.
4565     if (DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(S, TemplateParams,
4566                                            FD2->getType(), FD1->getType(),
4567                                            Info, Deduced, TDF_None,
4568                                            /*PartialOrdering=*/true))
4569       return false;
4570     break;
4571   }
4572
4573   // C++0x [temp.deduct.partial]p11:
4574   //   In most cases, all template parameters must have values in order for
4575   //   deduction to succeed, but for partial ordering purposes a template
4576   //   parameter may remain without a value provided it is not used in the
4577   //   types being used for partial ordering. [ Note: a template parameter used
4578   //   in a non-deduced context is considered used. -end note]
4579   unsigned ArgIdx = 0, NumArgs = Deduced.size();
4580   for (; ArgIdx != NumArgs; ++ArgIdx)
4581     if (Deduced[ArgIdx].isNull())
4582       break;
4583
4584   // FIXME: We fail to implement [temp.deduct.type]p1 along this path. We need
4585   // to substitute the deduced arguments back into the template and check that
4586   // we get the right type.
4587
4588   if (ArgIdx == NumArgs) {
4589     // All template arguments were deduced. FT1 is at least as specialized
4590     // as FT2.
4591     return true;
4592   }
4593
4594   // Figure out which template parameters were used.
4595   llvm::SmallBitVector UsedParameters(TemplateParams->size());
4596   switch (TPOC) {
4597   case TPOC_Call:
4598     for (unsigned I = 0, N = Args2.size(); I != N; ++I)
4599       ::MarkUsedTemplateParameters(S.Context, Args2[I], false,
4600                                    TemplateParams->getDepth(),
4601                                    UsedParameters);
4602     break;
4603
4604   case TPOC_Conversion:
4605     ::MarkUsedTemplateParameters(S.Context, Proto2->getReturnType(), false,
4606                                  TemplateParams->getDepth(), UsedParameters);
4607     break;
4608
4609   case TPOC_Other:
4610     ::MarkUsedTemplateParameters(S.Context, FD2->getType(), false,
4611                                  TemplateParams->getDepth(),
4612                                  UsedParameters);
4613     break;
4614   }
4615
4616   for (; ArgIdx != NumArgs; ++ArgIdx)
4617     // If this argument had no value deduced but was used in one of the types
4618     // used for partial ordering, then deduction fails.
4619     if (Deduced[ArgIdx].isNull() && UsedParameters[ArgIdx])
4620       return false;
4621
4622   return true;
4623 }
4624
4625 /// \brief Determine whether this a function template whose parameter-type-list
4626 /// ends with a function parameter pack.
4627 static bool isVariadicFunctionTemplate(FunctionTemplateDecl *FunTmpl) {
4628   FunctionDecl *Function = FunTmpl->getTemplatedDecl();
4629   unsigned NumParams = Function->getNumParams();
4630   if (NumParams == 0)
4631     return false;
4632
4633   ParmVarDecl *Last = Function->getParamDecl(NumParams - 1);
4634   if (!Last->isParameterPack())
4635     return false;
4636
4637   // Make sure that no previous parameter is a parameter pack.
4638   while (--NumParams > 0) {
4639     if (Function->getParamDecl(NumParams - 1)->isParameterPack())
4640       return false;
4641   }
4642
4643   return true;
4644 }
4645
4646 /// \brief Returns the more specialized function template according
4647 /// to the rules of function template partial ordering (C++ [temp.func.order]).
4648 ///
4649 /// \param FT1 the first function template
4650 ///
4651 /// \param FT2 the second function template
4652 ///
4653 /// \param TPOC the context in which we are performing partial ordering of
4654 /// function templates.
4655 ///
4656 /// \param NumCallArguments1 The number of arguments in the call to FT1, used
4657 /// only when \c TPOC is \c TPOC_Call.
4658 ///
4659 /// \param NumCallArguments2 The number of arguments in the call to FT2, used
4660 /// only when \c TPOC is \c TPOC_Call.
4661 ///
4662 /// \returns the more specialized function template. If neither
4663 /// template is more specialized, returns NULL.
4664 FunctionTemplateDecl *
4665 Sema::getMoreSpecializedTemplate(FunctionTemplateDecl *FT1,
4666                                  FunctionTemplateDecl *FT2,
4667                                  SourceLocation Loc,
4668                                  TemplatePartialOrderingContext TPOC,
4669                                  unsigned NumCallArguments1,
4670                                  unsigned NumCallArguments2) {
4671   bool Better1 = isAtLeastAsSpecializedAs(*this, Loc, FT1, FT2, TPOC,
4672                                           NumCallArguments1);
4673   bool Better2 = isAtLeastAsSpecializedAs(*this, Loc, FT2, FT1, TPOC,
4674                                           NumCallArguments2);
4675
4676   if (Better1 != Better2) // We have a clear winner
4677     return Better1 ? FT1 : FT2;
4678
4679   if (!Better1 && !Better2) // Neither is better than the other
4680     return nullptr;
4681
4682   // FIXME: This mimics what GCC implements, but doesn't match up with the
4683   // proposed resolution for core issue 692. This area needs to be sorted out,
4684   // but for now we attempt to maintain compatibility.
4685   bool Variadic1 = isVariadicFunctionTemplate(FT1);
4686   bool Variadic2 = isVariadicFunctionTemplate(FT2);
4687   if (Variadic1 != Variadic2)
4688     return Variadic1? FT2 : FT1;
4689
4690   return nullptr;
4691 }
4692
4693 /// \brief Determine if the two templates are equivalent.
4694 static bool isSameTemplate(TemplateDecl *T1, TemplateDecl *T2) {
4695   if (T1 == T2)
4696     return true;
4697
4698   if (!T1 || !T2)
4699     return false;
4700
4701   return T1->getCanonicalDecl() == T2->getCanonicalDecl();
4702 }
4703
4704 /// \brief Retrieve the most specialized of the given function template
4705 /// specializations.
4706 ///
4707 /// \param SpecBegin the start iterator of the function template
4708 /// specializations that we will be comparing.
4709 ///
4710 /// \param SpecEnd the end iterator of the function template
4711 /// specializations, paired with \p SpecBegin.
4712 ///
4713 /// \param Loc the location where the ambiguity or no-specializations
4714 /// diagnostic should occur.
4715 ///
4716 /// \param NoneDiag partial diagnostic used to diagnose cases where there are
4717 /// no matching candidates.
4718 ///
4719 /// \param AmbigDiag partial diagnostic used to diagnose an ambiguity, if one
4720 /// occurs.
4721 ///
4722 /// \param CandidateDiag partial diagnostic used for each function template
4723 /// specialization that is a candidate in the ambiguous ordering. One parameter
4724 /// in this diagnostic should be unbound, which will correspond to the string
4725 /// describing the template arguments for the function template specialization.
4726 ///
4727 /// \returns the most specialized function template specialization, if
4728 /// found. Otherwise, returns SpecEnd.
4729 UnresolvedSetIterator Sema::getMostSpecialized(
4730     UnresolvedSetIterator SpecBegin, UnresolvedSetIterator SpecEnd,
4731     TemplateSpecCandidateSet &FailedCandidates,
4732     SourceLocation Loc, const PartialDiagnostic &NoneDiag,
4733     const PartialDiagnostic &AmbigDiag, const PartialDiagnostic &CandidateDiag,
4734     bool Complain, QualType TargetType) {
4735   if (SpecBegin == SpecEnd) {
4736     if (Complain) {
4737       Diag(Loc, NoneDiag);
4738       FailedCandidates.NoteCandidates(*this, Loc);
4739     }
4740     return SpecEnd;
4741   }
4742
4743   if (SpecBegin + 1 == SpecEnd)
4744     return SpecBegin;
4745
4746   // Find the function template that is better than all of the templates it
4747   // has been compared to.
4748   UnresolvedSetIterator Best = SpecBegin;
4749   FunctionTemplateDecl *BestTemplate
4750     = cast<FunctionDecl>(*Best)->getPrimaryTemplate();
4751   assert(BestTemplate && "Not a function template specialization?");
4752   for (UnresolvedSetIterator I = SpecBegin + 1; I != SpecEnd; ++I) {
4753     FunctionTemplateDecl *Challenger
4754       = cast<FunctionDecl>(*I)->getPrimaryTemplate();
4755     assert(Challenger && "Not a function template specialization?");
4756     if (isSameTemplate(getMoreSpecializedTemplate(BestTemplate, Challenger,
4757                                                   Loc, TPOC_Other, 0, 0),
4758                        Challenger)) {
4759       Best = I;
4760       BestTemplate = Challenger;
4761     }
4762   }
4763
4764   // Make sure that the "best" function template is more specialized than all
4765   // of the others.
4766   bool Ambiguous = false;
4767   for (UnresolvedSetIterator I = SpecBegin; I != SpecEnd; ++I) {
4768     FunctionTemplateDecl *Challenger
4769       = cast<FunctionDecl>(*I)->getPrimaryTemplate();
4770     if (I != Best &&
4771         !isSameTemplate(getMoreSpecializedTemplate(BestTemplate, Challenger,
4772                                                    Loc, TPOC_Other, 0, 0),
4773                         BestTemplate)) {
4774       Ambiguous = true;
4775       break;
4776     }
4777   }
4778
4779   if (!Ambiguous) {
4780     // We found an answer. Return it.
4781     return Best;
4782   }
4783
4784   // Diagnose the ambiguity.
4785   if (Complain) {
4786     Diag(Loc, AmbigDiag);
4787
4788     // FIXME: Can we order the candidates in some sane way?
4789     for (UnresolvedSetIterator I = SpecBegin; I != SpecEnd; ++I) {
4790       PartialDiagnostic PD = CandidateDiag;
4791       const auto *FD = cast<FunctionDecl>(*I);
4792       PD << FD << getTemplateArgumentBindingsText(
4793                       FD->getPrimaryTemplate()->getTemplateParameters(),
4794                       *FD->getTemplateSpecializationArgs());
4795       if (!TargetType.isNull())
4796         HandleFunctionTypeMismatch(PD, FD->getType(), TargetType);
4797       Diag((*I)->getLocation(), PD);
4798     }
4799   }
4800
4801   return SpecEnd;
4802 }
4803
4804 /// Determine whether one partial specialization, P1, is at least as
4805 /// specialized than another, P2.
4806 ///
4807 /// \tparam TemplateLikeDecl The kind of P2, which must be a
4808 /// TemplateDecl or {Class,Var}TemplatePartialSpecializationDecl.
4809 /// \param T1 The injected-class-name of P1 (faked for a variable template).
4810 /// \param T2 The injected-class-name of P2 (faked for a variable template).
4811 template<typename TemplateLikeDecl>
4812 static bool isAtLeastAsSpecializedAs(Sema &S, QualType T1, QualType T2,
4813                                      TemplateLikeDecl *P2,
4814                                      TemplateDeductionInfo &Info) {
4815   // C++ [temp.class.order]p1:
4816   //   For two class template partial specializations, the first is at least as
4817   //   specialized as the second if, given the following rewrite to two
4818   //   function templates, the first function template is at least as
4819   //   specialized as the second according to the ordering rules for function
4820   //   templates (14.6.6.2):
4821   //     - the first function template has the same template parameters as the
4822   //       first partial specialization and has a single function parameter
4823   //       whose type is a class template specialization with the template
4824   //       arguments of the first partial specialization, and
4825   //     - the second function template has the same template parameters as the
4826   //       second partial specialization and has a single function parameter
4827   //       whose type is a class template specialization with the template
4828   //       arguments of the second partial specialization.
4829   //
4830   // Rather than synthesize function templates, we merely perform the
4831   // equivalent partial ordering by performing deduction directly on
4832   // the template arguments of the class template partial
4833   // specializations. This computation is slightly simpler than the
4834   // general problem of function template partial ordering, because
4835   // class template partial specializations are more constrained. We
4836   // know that every template parameter is deducible from the class
4837   // template partial specialization's template arguments, for
4838   // example.
4839   SmallVector<DeducedTemplateArgument, 4> Deduced;
4840
4841   // Determine whether P1 is at least as specialized as P2.
4842   Deduced.resize(P2->getTemplateParameters()->size());
4843   if (DeduceTemplateArgumentsByTypeMatch(S, P2->getTemplateParameters(),
4844                                          T2, T1, Info, Deduced, TDF_None,
4845                                          /*PartialOrdering=*/true))
4846     return false;
4847
4848   SmallVector<TemplateArgument, 4> DeducedArgs(Deduced.begin(),
4849                                                Deduced.end());
4850   Sema::InstantiatingTemplate Inst(S, Info.getLocation(), P2, DeducedArgs,
4851                                    Info);
4852   auto *TST1 = T1->castAs<TemplateSpecializationType>();
4853   if (FinishTemplateArgumentDeduction(
4854           S, P2, /*PartialOrdering=*/true,
4855           TemplateArgumentList(TemplateArgumentList::OnStack,
4856                                TST1->template_arguments()),
4857           Deduced, Info))
4858     return false;
4859
4860   return true;
4861 }
4862
4863 /// \brief Returns the more specialized class template partial specialization
4864 /// according to the rules of partial ordering of class template partial
4865 /// specializations (C++ [temp.class.order]).
4866 ///
4867 /// \param PS1 the first class template partial specialization
4868 ///
4869 /// \param PS2 the second class template partial specialization
4870 ///
4871 /// \returns the more specialized class template partial specialization. If
4872 /// neither partial specialization is more specialized, returns NULL.
4873 ClassTemplatePartialSpecializationDecl *
4874 Sema::getMoreSpecializedPartialSpecialization(
4875                                   ClassTemplatePartialSpecializationDecl *PS1,
4876                                   ClassTemplatePartialSpecializationDecl *PS2,
4877                                               SourceLocation Loc) {
4878   QualType PT1 = PS1->getInjectedSpecializationType();
4879   QualType PT2 = PS2->getInjectedSpecializationType();
4880
4881   TemplateDeductionInfo Info(Loc);
4882   bool Better1 = isAtLeastAsSpecializedAs(*this, PT1, PT2, PS2, Info);
4883   bool Better2 = isAtLeastAsSpecializedAs(*this, PT2, PT1, PS1, Info);
4884
4885   if (Better1 == Better2)
4886     return nullptr;
4887
4888   return Better1 ? PS1 : PS2;
4889 }
4890
4891 bool Sema::isMoreSpecializedThanPrimary(
4892     ClassTemplatePartialSpecializationDecl *Spec, TemplateDeductionInfo &Info) {
4893   ClassTemplateDecl *Primary = Spec->getSpecializedTemplate();
4894   QualType PrimaryT = Primary->getInjectedClassNameSpecialization();
4895   QualType PartialT = Spec->getInjectedSpecializationType();
4896   if (!isAtLeastAsSpecializedAs(*this, PartialT, PrimaryT, Primary, Info))
4897     return false;
4898   if (isAtLeastAsSpecializedAs(*this, PrimaryT, PartialT, Spec, Info)) {
4899     Info.clearSFINAEDiagnostic();
4900     return false;
4901   }
4902   return true;
4903 }
4904
4905 VarTemplatePartialSpecializationDecl *
4906 Sema::getMoreSpecializedPartialSpecialization(
4907     VarTemplatePartialSpecializationDecl *PS1,
4908     VarTemplatePartialSpecializationDecl *PS2, SourceLocation Loc) {
4909   // Pretend the variable template specializations are class template
4910   // specializations and form a fake injected class name type for comparison.
4911   assert(PS1->getSpecializedTemplate() == PS2->getSpecializedTemplate() &&
4912          "the partial specializations being compared should specialize"
4913          " the same template.");
4914   TemplateName Name(PS1->getSpecializedTemplate());
4915   TemplateName CanonTemplate = Context.getCanonicalTemplateName(Name);
4916   QualType PT1 = Context.getTemplateSpecializationType(
4917       CanonTemplate, PS1->getTemplateArgs().asArray());
4918   QualType PT2 = Context.getTemplateSpecializationType(
4919       CanonTemplate, PS2->getTemplateArgs().asArray());
4920
4921   TemplateDeductionInfo Info(Loc);
4922   bool Better1 = isAtLeastAsSpecializedAs(*this, PT1, PT2, PS2, Info);
4923   bool Better2 = isAtLeastAsSpecializedAs(*this, PT2, PT1, PS1, Info);
4924
4925   if (Better1 == Better2)
4926     return nullptr;
4927
4928   return Better1 ? PS1 : PS2;
4929 }
4930
4931 bool Sema::isMoreSpecializedThanPrimary(
4932     VarTemplatePartialSpecializationDecl *Spec, TemplateDeductionInfo &Info) {
4933   TemplateDecl *Primary = Spec->getSpecializedTemplate();
4934   // FIXME: Cache the injected template arguments rather than recomputing
4935   // them for each partial specialization.
4936   SmallVector<TemplateArgument, 8> PrimaryArgs;
4937   Context.getInjectedTemplateArgs(Primary->getTemplateParameters(),
4938                                   PrimaryArgs);
4939
4940   TemplateName CanonTemplate =
4941       Context.getCanonicalTemplateName(TemplateName(Primary));
4942   QualType PrimaryT = Context.getTemplateSpecializationType(
4943       CanonTemplate, PrimaryArgs);
4944   QualType PartialT = Context.getTemplateSpecializationType(
4945       CanonTemplate, Spec->getTemplateArgs().asArray());
4946   if (!isAtLeastAsSpecializedAs(*this, PartialT, PrimaryT, Primary, Info))
4947     return false;
4948   if (isAtLeastAsSpecializedAs(*this, PrimaryT, PartialT, Spec, Info)) {
4949     Info.clearSFINAEDiagnostic();
4950     return false;
4951   }
4952   return true;
4953 }
4954
4955 bool Sema::isTemplateTemplateParameterAtLeastAsSpecializedAs(
4956      TemplateParameterList *P, TemplateDecl *AArg, SourceLocation Loc) {
4957   // C++1z [temp.arg.template]p4: (DR 150)
4958   //   A template template-parameter P is at least as specialized as a
4959   //   template template-argument A if, given the following rewrite to two
4960   //   function templates...
4961
4962   // Rather than synthesize function templates, we merely perform the
4963   // equivalent partial ordering by performing deduction directly on
4964   // the template parameter lists of the template template parameters.
4965   //
4966   //   Given an invented class template X with the template parameter list of
4967   //   A (including default arguments):
4968   TemplateName X = Context.getCanonicalTemplateName(TemplateName(AArg));
4969   TemplateParameterList *A = AArg->getTemplateParameters();
4970
4971   //    - Each function template has a single function parameter whose type is
4972   //      a specialization of X with template arguments corresponding to the
4973   //      template parameters from the respective function template
4974   SmallVector<TemplateArgument, 8> AArgs;
4975   Context.getInjectedTemplateArgs(A, AArgs);
4976
4977   // Check P's arguments against A's parameter list. This will fill in default
4978   // template arguments as needed. AArgs are already correct by construction.
4979   // We can't just use CheckTemplateIdType because that will expand alias
4980   // templates.
4981   SmallVector<TemplateArgument, 4> PArgs;
4982   {
4983     SFINAETrap Trap(*this);
4984
4985     Context.getInjectedTemplateArgs(P, PArgs);
4986     TemplateArgumentListInfo PArgList(P->getLAngleLoc(), P->getRAngleLoc());
4987     for (unsigned I = 0, N = P->size(); I != N; ++I) {
4988       // Unwrap packs that getInjectedTemplateArgs wrapped around pack
4989       // expansions, to form an "as written" argument list.
4990       TemplateArgument Arg = PArgs[I];
4991       if (Arg.getKind() == TemplateArgument::Pack) {
4992         assert(Arg.pack_size() == 1 && Arg.pack_begin()->isPackExpansion());
4993         Arg = *Arg.pack_begin();
4994       }
4995       PArgList.addArgument(getTrivialTemplateArgumentLoc(
4996           Arg, QualType(), P->getParam(I)->getLocation()));
4997     }
4998     PArgs.clear();
4999
5000     // C++1z [temp.arg.template]p3:
5001     //   If the rewrite produces an invalid type, then P is not at least as
5002     //   specialized as A.
5003     if (CheckTemplateArgumentList(AArg, Loc, PArgList, false, PArgs) ||
5004         Trap.hasErrorOccurred())
5005       return false;
5006   }
5007
5008   QualType AType = Context.getTemplateSpecializationType(X, AArgs);
5009   QualType PType = Context.getTemplateSpecializationType(X, PArgs);
5010
5011   //   ... the function template corresponding to P is at least as specialized
5012   //   as the function template corresponding to A according to the partial
5013   //   ordering rules for function templates.
5014   TemplateDeductionInfo Info(Loc, A->getDepth());
5015   return isAtLeastAsSpecializedAs(*this, PType, AType, AArg, Info);
5016 }
5017
5018 /// \brief Mark the template parameters that are used by the given
5019 /// expression.
5020 static void
5021 MarkUsedTemplateParameters(ASTContext &Ctx,
5022                            const Expr *E,
5023                            bool OnlyDeduced,
5024                            unsigned Depth,
5025                            llvm::SmallBitVector &Used) {
5026   // We can deduce from a pack expansion.
5027   if (const PackExpansionExpr *Expansion = dyn_cast<PackExpansionExpr>(E))
5028     E = Expansion->getPattern();
5029
5030   // Skip through any implicit casts we added while type-checking, and any
5031   // substitutions performed by template alias expansion.
5032   while (1) {
5033     if (const ImplicitCastExpr *ICE = dyn_cast<ImplicitCastExpr>(E))
5034       E = ICE->getSubExpr();
5035     else if (const SubstNonTypeTemplateParmExpr *Subst =
5036                dyn_cast<SubstNonTypeTemplateParmExpr>(E))
5037       E = Subst->getReplacement();
5038     else
5039       break;
5040   }
5041
5042   // FIXME: if !OnlyDeduced, we have to walk the whole subexpression to
5043   // find other occurrences of template parameters.
5044   const DeclRefExpr *DRE = dyn_cast<DeclRefExpr>(E);
5045   if (!DRE)
5046     return;
5047
5048   const NonTypeTemplateParmDecl *NTTP
5049     = dyn_cast<NonTypeTemplateParmDecl>(DRE->getDecl());
5050   if (!NTTP)
5051     return;
5052
5053   if (NTTP->getDepth() == Depth)
5054     Used[NTTP->getIndex()] = true;
5055
5056   // In C++17 mode, additional arguments may be deduced from the type of a
5057   // non-type argument.
5058   if (Ctx.getLangOpts().CPlusPlus17)
5059     MarkUsedTemplateParameters(Ctx, NTTP->getType(), OnlyDeduced, Depth, Used);
5060 }
5061
5062 /// \brief Mark the template parameters that are used by the given
5063 /// nested name specifier.
5064 static void
5065 MarkUsedTemplateParameters(ASTContext &Ctx,
5066                            NestedNameSpecifier *NNS,
5067                            bool OnlyDeduced,
5068                            unsigned Depth,
5069                            llvm::SmallBitVector &Used) {
5070   if (!NNS)
5071     return;
5072
5073   MarkUsedTemplateParameters(Ctx, NNS->getPrefix(), OnlyDeduced, Depth,
5074                              Used);
5075   MarkUsedTemplateParameters(Ctx, QualType(NNS->getAsType(), 0),
5076                              OnlyDeduced, Depth, Used);
5077 }
5078
5079 /// \brief Mark the template parameters that are used by the given
5080 /// template name.
5081 static void
5082 MarkUsedTemplateParameters(ASTContext &Ctx,
5083                            TemplateName Name,
5084                            bool OnlyDeduced,
5085                            unsigned Depth,
5086                            llvm::SmallBitVector &Used) {
5087   if (TemplateDecl *Template = Name.getAsTemplateDecl()) {
5088     if (TemplateTemplateParmDecl *TTP
5089           = dyn_cast<TemplateTemplateParmDecl>(Template)) {
5090       if (TTP->getDepth() == Depth)
5091         Used[TTP->getIndex()] = true;
5092     }
5093     return;
5094   }
5095
5096   if (QualifiedTemplateName *QTN = Name.getAsQualifiedTemplateName())
5097     MarkUsedTemplateParameters(Ctx, QTN->getQualifier(), OnlyDeduced,
5098                                Depth, Used);
5099   if (DependentTemplateName *DTN = Name.getAsDependentTemplateName())
5100     MarkUsedTemplateParameters(Ctx, DTN->getQualifier(), OnlyDeduced,
5101                                Depth, Used);
5102 }
5103
5104 /// \brief Mark the template parameters that are used by the given
5105 /// type.
5106 static void
5107 MarkUsedTemplateParameters(ASTContext &Ctx, QualType T,
5108                            bool OnlyDeduced,
5109                            unsigned Depth,
5110                            llvm::SmallBitVector &Used) {
5111   if (T.isNull())
5112     return;
5113
5114   // Non-dependent types have nothing deducible
5115   if (!T->isDependentType())
5116     return;
5117
5118   T = Ctx.getCanonicalType(T);
5119   switch (T->getTypeClass()) {
5120   case Type::Pointer:
5121     MarkUsedTemplateParameters(Ctx,
5122                                cast<PointerType>(T)->getPointeeType(),
5123                                OnlyDeduced,
5124                                Depth,
5125                                Used);
5126     break;
5127
5128   case Type::BlockPointer:
5129     MarkUsedTemplateParameters(Ctx,
5130                                cast<BlockPointerType>(T)->getPointeeType(),
5131                                OnlyDeduced,
5132                                Depth,
5133                                Used);
5134     break;
5135
5136   case Type::LValueReference:
5137   case Type::RValueReference:
5138     MarkUsedTemplateParameters(Ctx,
5139                                cast<ReferenceType>(T)->getPointeeType(),
5140                                OnlyDeduced,
5141                                Depth,
5142                                Used);
5143     break;
5144
5145   case Type::MemberPointer: {
5146     const MemberPointerType *MemPtr = cast<MemberPointerType>(T.getTypePtr());
5147     MarkUsedTemplateParameters(Ctx, MemPtr->getPointeeType(), OnlyDeduced,
5148                                Depth, Used);
5149     MarkUsedTemplateParameters(Ctx, QualType(MemPtr->getClass(), 0),
5150                                OnlyDeduced, Depth, Used);
5151     break;
5152   }
5153
5154   case Type::DependentSizedArray:
5155     MarkUsedTemplateParameters(Ctx,
5156                                cast<DependentSizedArrayType>(T)->getSizeExpr(),
5157                                OnlyDeduced, Depth, Used);
5158     // Fall through to check the element type
5159     LLVM_FALLTHROUGH;
5160
5161   case Type::ConstantArray:
5162   case Type::IncompleteArray:
5163     MarkUsedTemplateParameters(Ctx,
5164                                cast<ArrayType>(T)->getElementType(),
5165                                OnlyDeduced, Depth, Used);
5166     break;
5167
5168   case Type::Vector:
5169   case Type::ExtVector:
5170     MarkUsedTemplateParameters(Ctx,
5171                                cast<VectorType>(T)->getElementType(),
5172                                OnlyDeduced, Depth, Used);
5173     break;
5174
5175   case Type::DependentSizedExtVector: {
5176     const DependentSizedExtVectorType *VecType
5177       = cast<DependentSizedExtVectorType>(T);
5178     MarkUsedTemplateParameters(Ctx, VecType->getElementType(), OnlyDeduced,
5179                                Depth, Used);
5180     MarkUsedTemplateParameters(Ctx, VecType->getSizeExpr(), OnlyDeduced,
5181                                Depth, Used);
5182     break;
5183   }
5184
5185   case Type::DependentAddressSpace: {
5186     const DependentAddressSpaceType *DependentASType =
5187         cast<DependentAddressSpaceType>(T);
5188     MarkUsedTemplateParameters(Ctx, DependentASType->getPointeeType(),
5189                                OnlyDeduced, Depth, Used);
5190     MarkUsedTemplateParameters(Ctx,
5191                                DependentASType->getAddrSpaceExpr(),
5192                                OnlyDeduced, Depth, Used);
5193     break;
5194   }
5195
5196   case Type::FunctionProto: {
5197     const FunctionProtoType *Proto = cast<FunctionProtoType>(T);
5198     MarkUsedTemplateParameters(Ctx, Proto->getReturnType(), OnlyDeduced, Depth,
5199                                Used);
5200     for (unsigned I = 0, N = Proto->getNumParams(); I != N; ++I)
5201       MarkUsedTemplateParameters(Ctx, Proto->getParamType(I), OnlyDeduced,
5202                                  Depth, Used);
5203     if (auto *E = Proto->getNoexceptExpr())
5204       MarkUsedTemplateParameters(Ctx, E, OnlyDeduced, Depth, Used);
5205     break;
5206   }
5207
5208   case Type::TemplateTypeParm: {
5209     const TemplateTypeParmType *TTP = cast<TemplateTypeParmType>(T);
5210     if (TTP->getDepth() == Depth)
5211       Used[TTP->getIndex()] = true;
5212     break;
5213   }
5214
5215   case Type::SubstTemplateTypeParmPack: {
5216     const SubstTemplateTypeParmPackType *Subst
5217       = cast<SubstTemplateTypeParmPackType>(T);
5218     MarkUsedTemplateParameters(Ctx,
5219                                QualType(Subst->getReplacedParameter(), 0),
5220                                OnlyDeduced, Depth, Used);
5221     MarkUsedTemplateParameters(Ctx, Subst->getArgumentPack(),
5222                                OnlyDeduced, Depth, Used);
5223     break;
5224   }
5225
5226   case Type::InjectedClassName:
5227     T = cast<InjectedClassNameType>(T)->getInjectedSpecializationType();
5228     LLVM_FALLTHROUGH;
5229
5230   case Type::TemplateSpecialization: {
5231     const TemplateSpecializationType *Spec
5232       = cast<TemplateSpecializationType>(T);
5233     MarkUsedTemplateParameters(Ctx, Spec->getTemplateName(), OnlyDeduced,
5234                                Depth, Used);
5235
5236     // C++0x [temp.deduct.type]p9:
5237     //   If the template argument list of P contains a pack expansion that is
5238     //   not the last template argument, the entire template argument list is a
5239     //   non-deduced context.
5240     if (OnlyDeduced &&
5241         hasPackExpansionBeforeEnd(Spec->template_arguments()))
5242       break;
5243
5244     for (unsigned I = 0, N = Spec->getNumArgs(); I != N; ++I)
5245       MarkUsedTemplateParameters(Ctx, Spec->getArg(I), OnlyDeduced, Depth,
5246                                  Used);
5247     break;
5248   }
5249
5250   case Type::Complex:
5251     if (!OnlyDeduced)
5252       MarkUsedTemplateParameters(Ctx,
5253                                  cast<ComplexType>(T)->getElementType(),
5254                                  OnlyDeduced, Depth, Used);
5255     break;
5256
5257   case Type::Atomic:
5258     if (!OnlyDeduced)
5259       MarkUsedTemplateParameters(Ctx,
5260                                  cast<AtomicType>(T)->getValueType(),
5261                                  OnlyDeduced, Depth, Used);
5262     break;
5263
5264   case Type::DependentName:
5265     if (!OnlyDeduced)
5266       MarkUsedTemplateParameters(Ctx,
5267                                  cast<DependentNameType>(T)->getQualifier(),
5268                                  OnlyDeduced, Depth, Used);
5269     break;
5270
5271   case Type::DependentTemplateSpecialization: {
5272     // C++14 [temp.deduct.type]p5:
5273     //   The non-deduced contexts are:
5274     //     -- The nested-name-specifier of a type that was specified using a
5275     //        qualified-id
5276     //
5277     // C++14 [temp.deduct.type]p6:
5278     //   When a type name is specified in a way that includes a non-deduced
5279     //   context, all of the types that comprise that type name are also
5280     //   non-deduced.
5281     if (OnlyDeduced)
5282       break;
5283
5284     const DependentTemplateSpecializationType *Spec
5285       = cast<DependentTemplateSpecializationType>(T);
5286
5287     MarkUsedTemplateParameters(Ctx, Spec->getQualifier(),
5288                                OnlyDeduced, Depth, Used);
5289
5290     for (unsigned I = 0, N = Spec->getNumArgs(); I != N; ++I)
5291       MarkUsedTemplateParameters(Ctx, Spec->getArg(I), OnlyDeduced, Depth,
5292                                  Used);
5293     break;
5294   }
5295
5296   case Type::TypeOf:
5297     if (!OnlyDeduced)
5298       MarkUsedTemplateParameters(Ctx,
5299                                  cast<TypeOfType>(T)->getUnderlyingType(),
5300                                  OnlyDeduced, Depth, Used);
5301     break;
5302
5303   case Type::TypeOfExpr:
5304     if (!OnlyDeduced)
5305       MarkUsedTemplateParameters(Ctx,
5306                                  cast<TypeOfExprType>(T)->getUnderlyingExpr(),
5307                                  OnlyDeduced, Depth, Used);
5308     break;
5309
5310   case Type::Decltype:
5311     if (!OnlyDeduced)
5312       MarkUsedTemplateParameters(Ctx,
5313                                  cast<DecltypeType>(T)->getUnderlyingExpr(),
5314                                  OnlyDeduced, Depth, Used);
5315     break;
5316
5317   case Type::UnaryTransform:
5318     if (!OnlyDeduced)
5319       MarkUsedTemplateParameters(Ctx,
5320                                  cast<UnaryTransformType>(T)->getUnderlyingType(),
5321                                  OnlyDeduced, Depth, Used);
5322     break;
5323
5324   case Type::PackExpansion:
5325     MarkUsedTemplateParameters(Ctx,
5326                                cast<PackExpansionType>(T)->getPattern(),
5327                                OnlyDeduced, Depth, Used);
5328     break;
5329
5330   case Type::Auto:
5331   case Type::DeducedTemplateSpecialization:
5332     MarkUsedTemplateParameters(Ctx,
5333                                cast<DeducedType>(T)->getDeducedType(),
5334                                OnlyDeduced, Depth, Used);
5335     break;
5336
5337   // None of these types have any template parameters in them.
5338   case Type::Builtin:
5339   case Type::VariableArray:
5340   case Type::FunctionNoProto:
5341   case Type::Record:
5342   case Type::Enum:
5343   case Type::ObjCInterface:
5344   case Type::ObjCObject:
5345   case Type::ObjCObjectPointer:
5346   case Type::UnresolvedUsing:
5347   case Type::Pipe:
5348 #define TYPE(Class, Base)
5349 #define ABSTRACT_TYPE(Class, Base)
5350 #define DEPENDENT_TYPE(Class, Base)
5351 #define NON_CANONICAL_TYPE(Class, Base) case Type::Class:
5352 #include "clang/AST/TypeNodes.def"
5353     break;
5354   }
5355 }
5356
5357 /// \brief Mark the template parameters that are used by this
5358 /// template argument.
5359 static void
5360 MarkUsedTemplateParameters(ASTContext &Ctx,
5361                            const TemplateArgument &TemplateArg,
5362                            bool OnlyDeduced,
5363                            unsigned Depth,
5364                            llvm::SmallBitVector &Used) {
5365   switch (TemplateArg.getKind()) {
5366   case TemplateArgument::Null:
5367   case TemplateArgument::Integral:
5368   case TemplateArgument::Declaration:
5369     break;
5370
5371   case TemplateArgument::NullPtr:
5372     MarkUsedTemplateParameters(Ctx, TemplateArg.getNullPtrType(), OnlyDeduced,
5373                                Depth, Used);
5374     break;
5375
5376   case TemplateArgument::Type:
5377     MarkUsedTemplateParameters(Ctx, TemplateArg.getAsType(), OnlyDeduced,
5378                                Depth, Used);
5379     break;
5380
5381   case TemplateArgument::Template:
5382   case TemplateArgument::TemplateExpansion:
5383     MarkUsedTemplateParameters(Ctx,
5384                                TemplateArg.getAsTemplateOrTemplatePattern(),
5385                                OnlyDeduced, Depth, Used);
5386     break;
5387
5388   case TemplateArgument::Expression:
5389     MarkUsedTemplateParameters(Ctx, TemplateArg.getAsExpr(), OnlyDeduced,
5390                                Depth, Used);
5391     break;
5392
5393   case TemplateArgument::Pack:
5394     for (const auto &P : TemplateArg.pack_elements())
5395       MarkUsedTemplateParameters(Ctx, P, OnlyDeduced, Depth, Used);
5396     break;
5397   }
5398 }
5399
5400 /// \brief Mark which template parameters can be deduced from a given
5401 /// template argument list.
5402 ///
5403 /// \param TemplateArgs the template argument list from which template
5404 /// parameters will be deduced.
5405 ///
5406 /// \param Used a bit vector whose elements will be set to \c true
5407 /// to indicate when the corresponding template parameter will be
5408 /// deduced.
5409 void
5410 Sema::MarkUsedTemplateParameters(const TemplateArgumentList &TemplateArgs,
5411                                  bool OnlyDeduced, unsigned Depth,
5412                                  llvm::SmallBitVector &Used) {
5413   // C++0x [temp.deduct.type]p9:
5414   //   If the template argument list of P contains a pack expansion that is not
5415   //   the last template argument, the entire template argument list is a
5416   //   non-deduced context.
5417   if (OnlyDeduced &&
5418       hasPackExpansionBeforeEnd(TemplateArgs.asArray()))
5419     return;
5420
5421   for (unsigned I = 0, N = TemplateArgs.size(); I != N; ++I)
5422     ::MarkUsedTemplateParameters(Context, TemplateArgs[I], OnlyDeduced,
5423                                  Depth, Used);
5424 }
5425
5426 /// \brief Marks all of the template parameters that will be deduced by a
5427 /// call to the given function template.
5428 void Sema::MarkDeducedTemplateParameters(
5429     ASTContext &Ctx, const FunctionTemplateDecl *FunctionTemplate,
5430     llvm::SmallBitVector &Deduced) {
5431   TemplateParameterList *TemplateParams
5432     = FunctionTemplate->getTemplateParameters();
5433   Deduced.clear();
5434   Deduced.resize(TemplateParams->size());
5435
5436   FunctionDecl *Function = FunctionTemplate->getTemplatedDecl();
5437   for (unsigned I = 0, N = Function->getNumParams(); I != N; ++I)
5438     ::MarkUsedTemplateParameters(Ctx, Function->getParamDecl(I)->getType(),
5439                                  true, TemplateParams->getDepth(), Deduced);
5440 }
5441
5442 bool hasDeducibleTemplateParameters(Sema &S,
5443                                     FunctionTemplateDecl *FunctionTemplate,
5444                                     QualType T) {
5445   if (!T->isDependentType())
5446     return false;
5447
5448   TemplateParameterList *TemplateParams
5449     = FunctionTemplate->getTemplateParameters();
5450   llvm::SmallBitVector Deduced(TemplateParams->size());
5451   ::MarkUsedTemplateParameters(S.Context, T, true, TemplateParams->getDepth(),
5452                                Deduced);
5453
5454   return Deduced.any();
5455 }