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

   1 //===------- SemaTemplateInstantiate.cpp - C++ Template Instantiation ------===/
   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 instantiation.
  10 //
  11 //===----------------------------------------------------------------------===/
  12
  13 #include "clang/Sema/SemaInternal.h"
  14 #include "TreeTransform.h"
  15 #include "clang/AST/ASTConsumer.h"
  16 #include "clang/AST/ASTContext.h"
  17 #include "clang/AST/ASTLambda.h"
  18 #include "clang/AST/ASTMutationListener.h"
  19 #include "clang/AST/DeclTemplate.h"
  20 #include "clang/AST/Expr.h"
  21 #include "clang/AST/PrettyDeclStackTrace.h"
  22 #include "clang/Basic/LangOptions.h"
  23 #include "clang/Sema/DeclSpec.h"
  24 #include "clang/Sema/Initialization.h"
  25 #include "clang/Sema/Lookup.h"
  26 #include "clang/Sema/Template.h"
  27 #include "clang/Sema/TemplateDeduction.h"
  28 #include "clang/Sema/TemplateInstCallback.h"
  29
  30 using namespace clang;
  31 using namespace sema;
  32
  33 //===----------------------------------------------------------------------===/
  34 // Template Instantiation Support
  35 //===----------------------------------------------------------------------===/
  36
  37 /// Retrieve the template argument list(s) that should be used to
  38 /// instantiate the definition of the given declaration.
  39 ///
  40 /// \param D the declaration for which we are computing template instantiation
  41 /// arguments.
  42 ///
  43 /// \param Innermost if non-NULL, the innermost template argument list.
  44 ///
  45 /// \param RelativeToPrimary true if we should get the template
  46 /// arguments relative to the primary template, even when we're
  47 /// dealing with a specialization. This is only relevant for function
  48 /// template specializations.
  49 ///
  50 /// \param Pattern If non-NULL, indicates the pattern from which we will be
  51 /// instantiating the definition of the given declaration, \p D. This is
  52 /// used to determine the proper set of template instantiation arguments for
  53 /// friend function template specializations.
  54 MultiLevelTemplateArgumentList
  55 Sema::getTemplateInstantiationArgs(NamedDecl *D,
  56                                    const TemplateArgumentList *Innermost,
  57                                    bool RelativeToPrimary,
  58                                    const FunctionDecl *Pattern) {
  59   // Accumulate the set of template argument lists in this structure.
  60   MultiLevelTemplateArgumentList Result;
  61
  62   if (Innermost)
  63     Result.addOuterTemplateArguments(Innermost);
  64
  65   DeclContext *Ctx = dyn_cast<DeclContext>(D);
  66   if (!Ctx) {
  67     Ctx = D->getDeclContext();
  68
  69     // Add template arguments from a variable template instantiation.
  70     if (VarTemplateSpecializationDecl *Spec =
  71             dyn_cast<VarTemplateSpecializationDecl>(D)) {
  72       // We're done when we hit an explicit specialization.
  73       if (Spec->getSpecializationKind() == TSK_ExplicitSpecialization &&
  74           !isa<VarTemplatePartialSpecializationDecl>(Spec))
  75         return Result;
  76
  77       Result.addOuterTemplateArguments(&Spec->getTemplateInstantiationArgs());
  78
  79       // If this variable template specialization was instantiated from a
  80       // specialized member that is a variable template, we're done.
  81       assert(Spec->getSpecializedTemplate() && "No variable template?");
  82       llvm::PointerUnion<VarTemplateDecl*,
  83                          VarTemplatePartialSpecializationDecl*> Specialized
  84                              = Spec->getSpecializedTemplateOrPartial();
  85       if (VarTemplatePartialSpecializationDecl *Partial =
  86               Specialized.dyn_cast<VarTemplatePartialSpecializationDecl *>()) {
  87         if (Partial->isMemberSpecialization())
  88           return Result;
  89       } else {
  90         VarTemplateDecl *Tmpl = Specialized.get<VarTemplateDecl *>();
  91         if (Tmpl->isMemberSpecialization())
  92           return Result;
  93       }
  94     }
  95
  96     // If we have a template template parameter with translation unit context,
  97     // then we're performing substitution into a default template argument of
  98     // this template template parameter before we've constructed the template
  99     // that will own this template template parameter. In this case, we
 100     // use empty template parameter lists for all of the outer templates
 101     // to avoid performing any substitutions.
 102     if (Ctx->isTranslationUnit()) {
 103       if (TemplateTemplateParmDecl *TTP
 104                                       = dyn_cast<TemplateTemplateParmDecl>(D)) {
 105         for (unsigned I = 0, N = TTP->getDepth() + 1; I != N; ++I)
 106           Result.addOuterTemplateArguments(None);
 107         return Result;
 108       }
 109     }
 110   }
 111
 112   while (!Ctx->isFileContext()) {
 113     // Add template arguments from a class template instantiation.
 114     if (ClassTemplateSpecializationDecl *Spec
 115           = dyn_cast<ClassTemplateSpecializationDecl>(Ctx)) {
 116       // We're done when we hit an explicit specialization.
 117       if (Spec->getSpecializationKind() == TSK_ExplicitSpecialization &&
 118           !isa<ClassTemplatePartialSpecializationDecl>(Spec))
 119         break;
 120
 121       Result.addOuterTemplateArguments(&Spec->getTemplateInstantiationArgs());
 122
 123       // If this class template specialization was instantiated from a
 124       // specialized member that is a class template, we're done.
 125       assert(Spec->getSpecializedTemplate() && "No class template?");
 126       if (Spec->getSpecializedTemplate()->isMemberSpecialization())
 127         break;
 128     }
 129     // Add template arguments from a function template specialization.
 130     else if (FunctionDecl *Function = dyn_cast<FunctionDecl>(Ctx)) {
 131       if (!RelativeToPrimary &&
 132           (Function->getTemplateSpecializationKind() ==
 133                                                   TSK_ExplicitSpecialization &&
 134            !Function->getClassScopeSpecializationPattern()))
 135         break;
 136
 137       if (const TemplateArgumentList *TemplateArgs
 138             = Function->getTemplateSpecializationArgs()) {
 139         // Add the template arguments for this specialization.
 140         Result.addOuterTemplateArguments(TemplateArgs);
 141
 142         // If this function was instantiated from a specialized member that is
 143         // a function template, we're done.
 144         assert(Function->getPrimaryTemplate() && "No function template?");
 145         if (Function->getPrimaryTemplate()->isMemberSpecialization())
 146           break;
 147
 148         // If this function is a generic lambda specialization, we are done.
 149         if (isGenericLambdaCallOperatorSpecialization(Function))
 150           break;
 151
 152       } else if (FunctionTemplateDecl *FunTmpl
 153                                    = Function->getDescribedFunctionTemplate()) {
 154         // Add the "injected" template arguments.
 155         Result.addOuterTemplateArguments(FunTmpl->getInjectedTemplateArgs());
 156       }
 157
 158       // If this is a friend declaration and it declares an entity at
 159       // namespace scope, take arguments from its lexical parent
 160       // instead of its semantic parent, unless of course the pattern we're
 161       // instantiating actually comes from the file's context!
 162       if (Function->getFriendObjectKind() &&
 163           Function->getDeclContext()->isFileContext() &&
 164           (!Pattern || !Pattern->getLexicalDeclContext()->isFileContext())) {
 165         Ctx = Function->getLexicalDeclContext();
 166         RelativeToPrimary = false;
 167         continue;
 168       }
 169     } else if (CXXRecordDecl *Rec = dyn_cast<CXXRecordDecl>(Ctx)) {
 170       if (ClassTemplateDecl *ClassTemplate = Rec->getDescribedClassTemplate()) {
 171         QualType T = ClassTemplate->getInjectedClassNameSpecialization();
 172         const TemplateSpecializationType *TST =
 173             cast<TemplateSpecializationType>(Context.getCanonicalType(T));
 174         Result.addOuterTemplateArguments(
 175             llvm::makeArrayRef(TST->getArgs(), TST->getNumArgs()));
 176         if (ClassTemplate->isMemberSpecialization())
 177           break;
 178       }
 179     }
 180
 181     Ctx = Ctx->getParent();
 182     RelativeToPrimary = false;
 183   }
 184
 185   return Result;
 186 }
 187
 188 bool Sema::CodeSynthesisContext::isInstantiationRecord() const {
 189   switch (Kind) {
 190   case TemplateInstantiation:
 191   case ExceptionSpecInstantiation:
 192   case DefaultTemplateArgumentInstantiation:
 193   case DefaultFunctionArgumentInstantiation:
 194   case ExplicitTemplateArgumentSubstitution:
 195   case DeducedTemplateArgumentSubstitution:
 196   case PriorTemplateArgumentSubstitution:
 197     return true;
 198
 199   case DefaultTemplateArgumentChecking:
 200   case DeclaringSpecialMember:
 201   case DefiningSynthesizedFunction:
 202     return false;
 203
 204   // This function should never be called when Kind's value is Memoization.
 205   case Memoization:
 206     break;
 207   }
 208
 209   llvm_unreachable("Invalid SynthesisKind!");
 210 }
 211
 212 Sema::InstantiatingTemplate::InstantiatingTemplate(
 213     Sema &SemaRef, CodeSynthesisContext::SynthesisKind Kind,
 214     SourceLocation PointOfInstantiation, SourceRange InstantiationRange,
 215     Decl *Entity, NamedDecl *Template, ArrayRef<TemplateArgument> TemplateArgs,
 216     sema::TemplateDeductionInfo *DeductionInfo)
 217     : SemaRef(SemaRef) {
 218   // Don't allow further instantiation if a fatal error and an uncompilable
 219   // error have occurred. Any diagnostics we might have raised will not be
 220   // visible, and we do not need to construct a correct AST.
 221   if (SemaRef.Diags.hasFatalErrorOccurred() &&
 222       SemaRef.Diags.hasUncompilableErrorOccurred()) {
 223     Invalid = true;
 224     return;
 225   }
 226   Invalid = CheckInstantiationDepth(PointOfInstantiation, InstantiationRange);
 227   if (!Invalid) {
 228     CodeSynthesisContext Inst;
 229     Inst.Kind = Kind;
 230     Inst.PointOfInstantiation = PointOfInstantiation;
 231     Inst.Entity = Entity;
 232     Inst.Template = Template;
 233     Inst.TemplateArgs = TemplateArgs.data();
 234     Inst.NumTemplateArgs = TemplateArgs.size();
 235     Inst.DeductionInfo = DeductionInfo;
 236     Inst.InstantiationRange = InstantiationRange;
 237     SemaRef.pushCodeSynthesisContext(Inst);
 238
 239     AlreadyInstantiating =
 240         !SemaRef.InstantiatingSpecializations
 241              .insert(std::make_pair(Inst.Entity->getCanonicalDecl(), Inst.Kind))
 242              .second;
 243     atTemplateBegin(SemaRef.TemplateInstCallbacks, SemaRef, Inst);
 244   }
 245 }
 246
 247 Sema::InstantiatingTemplate::InstantiatingTemplate(
 248     Sema &SemaRef, SourceLocation PointOfInstantiation, Decl *Entity,
 249     SourceRange InstantiationRange)
 250     : InstantiatingTemplate(SemaRef,
 251                             CodeSynthesisContext::TemplateInstantiation,
 252                             PointOfInstantiation, InstantiationRange, Entity) {}
 253
 254 Sema::InstantiatingTemplate::InstantiatingTemplate(
 255     Sema &SemaRef, SourceLocation PointOfInstantiation, FunctionDecl *Entity,
 256     ExceptionSpecification, SourceRange InstantiationRange)
 257     : InstantiatingTemplate(
 258           SemaRef, CodeSynthesisContext::ExceptionSpecInstantiation,
 259           PointOfInstantiation, InstantiationRange, Entity) {}
 260
 261 Sema::InstantiatingTemplate::InstantiatingTemplate(
 262     Sema &SemaRef, SourceLocation PointOfInstantiation, TemplateParameter Param,
 263     TemplateDecl *Template, ArrayRef<TemplateArgument> TemplateArgs,
 264     SourceRange InstantiationRange)
 265     : InstantiatingTemplate(
 266           SemaRef,
 267           CodeSynthesisContext::DefaultTemplateArgumentInstantiation,
 268           PointOfInstantiation, InstantiationRange, getAsNamedDecl(Param),
 269           Template, TemplateArgs) {}
 270
 271 Sema::InstantiatingTemplate::InstantiatingTemplate(
 272     Sema &SemaRef, SourceLocation PointOfInstantiation,
 273     FunctionTemplateDecl *FunctionTemplate,
 274     ArrayRef<TemplateArgument> TemplateArgs,
 275     CodeSynthesisContext::SynthesisKind Kind,
 276     sema::TemplateDeductionInfo &DeductionInfo, SourceRange InstantiationRange)
 277     : InstantiatingTemplate(SemaRef, Kind, PointOfInstantiation,
 278                             InstantiationRange, FunctionTemplate, nullptr,
 279                             TemplateArgs, &DeductionInfo) {
 280   assert(
 281     Kind == CodeSynthesisContext::ExplicitTemplateArgumentSubstitution ||
 282     Kind == CodeSynthesisContext::DeducedTemplateArgumentSubstitution);
 283 }
 284
 285 Sema::InstantiatingTemplate::InstantiatingTemplate(
 286     Sema &SemaRef, SourceLocation PointOfInstantiation,
 287     TemplateDecl *Template,
 288     ArrayRef<TemplateArgument> TemplateArgs,
 289     sema::TemplateDeductionInfo &DeductionInfo, SourceRange InstantiationRange)
 290     : InstantiatingTemplate(
 291           SemaRef,
 292           CodeSynthesisContext::DeducedTemplateArgumentSubstitution,
 293           PointOfInstantiation, InstantiationRange, Template, nullptr,
 294           TemplateArgs, &DeductionInfo) {}
 295
 296 Sema::InstantiatingTemplate::InstantiatingTemplate(
 297     Sema &SemaRef, SourceLocation PointOfInstantiation,
 298     ClassTemplatePartialSpecializationDecl *PartialSpec,
 299     ArrayRef<TemplateArgument> TemplateArgs,
 300     sema::TemplateDeductionInfo &DeductionInfo, SourceRange InstantiationRange)
 301     : InstantiatingTemplate(
 302           SemaRef,
 303           CodeSynthesisContext::DeducedTemplateArgumentSubstitution,
 304           PointOfInstantiation, InstantiationRange, PartialSpec, nullptr,
 305           TemplateArgs, &DeductionInfo) {}
 306
 307 Sema::InstantiatingTemplate::InstantiatingTemplate(
 308     Sema &SemaRef, SourceLocation PointOfInstantiation,
 309     VarTemplatePartialSpecializationDecl *PartialSpec,
 310     ArrayRef<TemplateArgument> TemplateArgs,
 311     sema::TemplateDeductionInfo &DeductionInfo, SourceRange InstantiationRange)
 312     : InstantiatingTemplate(
 313           SemaRef,
 314           CodeSynthesisContext::DeducedTemplateArgumentSubstitution,
 315           PointOfInstantiation, InstantiationRange, PartialSpec, nullptr,
 316           TemplateArgs, &DeductionInfo) {}
 317
 318 Sema::InstantiatingTemplate::InstantiatingTemplate(
 319     Sema &SemaRef, SourceLocation PointOfInstantiation, ParmVarDecl *Param,
 320     ArrayRef<TemplateArgument> TemplateArgs, SourceRange InstantiationRange)
 321     : InstantiatingTemplate(
 322           SemaRef,
 323           CodeSynthesisContext::DefaultFunctionArgumentInstantiation,
 324           PointOfInstantiation, InstantiationRange, Param, nullptr,
 325           TemplateArgs) {}
 326
 327 Sema::InstantiatingTemplate::InstantiatingTemplate(
 328     Sema &SemaRef, SourceLocation PointOfInstantiation, NamedDecl *Template,
 329     NonTypeTemplateParmDecl *Param, ArrayRef<TemplateArgument> TemplateArgs,
 330     SourceRange InstantiationRange)
 331     : InstantiatingTemplate(
 332           SemaRef,
 333           CodeSynthesisContext::PriorTemplateArgumentSubstitution,
 334           PointOfInstantiation, InstantiationRange, Param, Template,
 335           TemplateArgs) {}
 336
 337 Sema::InstantiatingTemplate::InstantiatingTemplate(
 338     Sema &SemaRef, SourceLocation PointOfInstantiation, NamedDecl *Template,
 339     TemplateTemplateParmDecl *Param, ArrayRef<TemplateArgument> TemplateArgs,
 340     SourceRange InstantiationRange)
 341     : InstantiatingTemplate(
 342           SemaRef,
 343           CodeSynthesisContext::PriorTemplateArgumentSubstitution,
 344           PointOfInstantiation, InstantiationRange, Param, Template,
 345           TemplateArgs) {}
 346
 347 Sema::InstantiatingTemplate::InstantiatingTemplate(
 348     Sema &SemaRef, SourceLocation PointOfInstantiation, TemplateDecl *Template,
 349     NamedDecl *Param, ArrayRef<TemplateArgument> TemplateArgs,
 350     SourceRange InstantiationRange)
 351     : InstantiatingTemplate(
 352           SemaRef, CodeSynthesisContext::DefaultTemplateArgumentChecking,
 353           PointOfInstantiation, InstantiationRange, Param, Template,
 354           TemplateArgs) {}
 355
 356 void Sema::pushCodeSynthesisContext(CodeSynthesisContext Ctx) {
 357   Ctx.SavedInNonInstantiationSFINAEContext = InNonInstantiationSFINAEContext;
 358   InNonInstantiationSFINAEContext = false;
 359
 360   CodeSynthesisContexts.push_back(Ctx);
 361
 362   if (!Ctx.isInstantiationRecord())
 363     ++NonInstantiationEntries;
 364 }
 365
 366 void Sema::popCodeSynthesisContext() {
 367   auto &Active = CodeSynthesisContexts.back();
 368   if (!Active.isInstantiationRecord()) {
 369     assert(NonInstantiationEntries > 0);
 370     --NonInstantiationEntries;
 371   }
 372
 373   InNonInstantiationSFINAEContext = Active.SavedInNonInstantiationSFINAEContext;
 374
 375   // Name lookup no longer looks in this template's defining module.
 376   assert(CodeSynthesisContexts.size() >=
 377              CodeSynthesisContextLookupModules.size() &&
 378          "forgot to remove a lookup module for a template instantiation");
 379   if (CodeSynthesisContexts.size() ==
 380       CodeSynthesisContextLookupModules.size()) {
 381     if (Module *M = CodeSynthesisContextLookupModules.back())
 382       LookupModulesCache.erase(M);
 383     CodeSynthesisContextLookupModules.pop_back();
 384   }
 385
 386   // If we've left the code synthesis context for the current context stack,
 387   // stop remembering that we've emitted that stack.
 388   if (CodeSynthesisContexts.size() ==
 389       LastEmittedCodeSynthesisContextDepth)
 390     LastEmittedCodeSynthesisContextDepth = 0;
 391
 392   CodeSynthesisContexts.pop_back();
 393 }
 394
 395 void Sema::InstantiatingTemplate::Clear() {
 396   if (!Invalid) {
 397     if (!AlreadyInstantiating) {
 398       auto &Active = SemaRef.CodeSynthesisContexts.back();
 399       SemaRef.InstantiatingSpecializations.erase(
 400           std::make_pair(Active.Entity, Active.Kind));
 401     }
 402
 403     atTemplateEnd(SemaRef.TemplateInstCallbacks, SemaRef,
 404                   SemaRef.CodeSynthesisContexts.back());
 405
 406     SemaRef.popCodeSynthesisContext();
 407     Invalid = true;
 408   }
 409 }
 410
 411 bool Sema::InstantiatingTemplate::CheckInstantiationDepth(
 412                                         SourceLocation PointOfInstantiation,
 413                                            SourceRange InstantiationRange) {
 414   assert(SemaRef.NonInstantiationEntries <=
 415          SemaRef.CodeSynthesisContexts.size());
 416   if ((SemaRef.CodeSynthesisContexts.size() -
 417           SemaRef.NonInstantiationEntries)
 418         <= SemaRef.getLangOpts().InstantiationDepth)
 419     return false;
 420
 421   SemaRef.Diag(PointOfInstantiation,
 422                diag::err_template_recursion_depth_exceeded)
 423     << SemaRef.getLangOpts().InstantiationDepth
 424     << InstantiationRange;
 425   SemaRef.Diag(PointOfInstantiation, diag::note_template_recursion_depth)
 426     << SemaRef.getLangOpts().InstantiationDepth;
 427   return true;
 428 }
 429
 430 /// Prints the current instantiation stack through a series of
 431 /// notes.
 432 void Sema::PrintInstantiationStack() {
 433   // Determine which template instantiations to skip, if any.
 434   unsigned SkipStart = CodeSynthesisContexts.size(), SkipEnd = SkipStart;
 435   unsigned Limit = Diags.getTemplateBacktraceLimit();
 436   if (Limit && Limit < CodeSynthesisContexts.size()) {
 437     SkipStart = Limit / 2 + Limit % 2;
 438     SkipEnd = CodeSynthesisContexts.size() - Limit / 2;
 439   }
 440
 441   // FIXME: In all of these cases, we need to show the template arguments
 442   unsigned InstantiationIdx = 0;
 443   for (SmallVectorImpl<CodeSynthesisContext>::reverse_iterator
 444          Active = CodeSynthesisContexts.rbegin(),
 445          ActiveEnd = CodeSynthesisContexts.rend();
 446        Active != ActiveEnd;
 447        ++Active, ++InstantiationIdx) {
 448     // Skip this instantiation?
 449     if (InstantiationIdx >= SkipStart && InstantiationIdx < SkipEnd) {
 450       if (InstantiationIdx == SkipStart) {
 451         // Note that we're skipping instantiations.
 452         Diags.Report(Active->PointOfInstantiation,
 453                      diag::note_instantiation_contexts_suppressed)
 454           << unsigned(CodeSynthesisContexts.size() - Limit);
 455       }
 456       continue;
 457     }
 458
 459     switch (Active->Kind) {
 460     case CodeSynthesisContext::TemplateInstantiation: {
 461       Decl *D = Active->Entity;
 462       if (CXXRecordDecl *Record = dyn_cast<CXXRecordDecl>(D)) {
 463         unsigned DiagID = diag::note_template_member_class_here;
 464         if (isa<ClassTemplateSpecializationDecl>(Record))
 465           DiagID = diag::note_template_class_instantiation_here;
 466         Diags.Report(Active->PointOfInstantiation, DiagID)
 467           << Record << Active->InstantiationRange;
 468       } else if (FunctionDecl *Function = dyn_cast<FunctionDecl>(D)) {
 469         unsigned DiagID;
 470         if (Function->getPrimaryTemplate())
 471           DiagID = diag::note_function_template_spec_here;
 472         else
 473           DiagID = diag::note_template_member_function_here;
 474         Diags.Report(Active->PointOfInstantiation, DiagID)
 475           << Function
 476           << Active->InstantiationRange;
 477       } else if (VarDecl *VD = dyn_cast<VarDecl>(D)) {
 478         Diags.Report(Active->PointOfInstantiation,
 479                      VD->isStaticDataMember()?
 480                        diag::note_template_static_data_member_def_here
 481                      : diag::note_template_variable_def_here)
 482           << VD
 483           << Active->InstantiationRange;
 484       } else if (EnumDecl *ED = dyn_cast<EnumDecl>(D)) {
 485         Diags.Report(Active->PointOfInstantiation,
 486                      diag::note_template_enum_def_here)
 487           << ED
 488           << Active->InstantiationRange;
 489       } else if (FieldDecl *FD = dyn_cast<FieldDecl>(D)) {
 490         Diags.Report(Active->PointOfInstantiation,
 491                      diag::note_template_nsdmi_here)
 492             << FD << Active->InstantiationRange;
 493       } else {
 494         Diags.Report(Active->PointOfInstantiation,
 495                      diag::note_template_type_alias_instantiation_here)
 496           << cast<TypeAliasTemplateDecl>(D)
 497           << Active->InstantiationRange;
 498       }
 499       break;
 500     }
 501
 502     case CodeSynthesisContext::DefaultTemplateArgumentInstantiation: {
 503       TemplateDecl *Template = cast<TemplateDecl>(Active->Template);
 504       SmallVector<char, 128> TemplateArgsStr;
 505       llvm::raw_svector_ostream OS(TemplateArgsStr);
 506       Template->printName(OS);
 507       printTemplateArgumentList(OS, Active->template_arguments(),
 508                                 getPrintingPolicy());
 509       Diags.Report(Active->PointOfInstantiation,
 510                    diag::note_default_arg_instantiation_here)
 511         << OS.str()
 512         << Active->InstantiationRange;
 513       break;
 514     }
 515
 516     case CodeSynthesisContext::ExplicitTemplateArgumentSubstitution: {
 517       FunctionTemplateDecl *FnTmpl = cast<FunctionTemplateDecl>(Active->Entity);
 518       Diags.Report(Active->PointOfInstantiation,
 519                    diag::note_explicit_template_arg_substitution_here)
 520         << FnTmpl
 521         << getTemplateArgumentBindingsText(FnTmpl->getTemplateParameters(),
 522                                            Active->TemplateArgs,
 523                                            Active->NumTemplateArgs)
 524         << Active->InstantiationRange;
 525       break;
 526     }
 527
 528     case CodeSynthesisContext::DeducedTemplateArgumentSubstitution: {
 529       if (FunctionTemplateDecl *FnTmpl =
 530               dyn_cast<FunctionTemplateDecl>(Active->Entity)) {
 531         Diags.Report(Active->PointOfInstantiation,
 532                      diag::note_function_template_deduction_instantiation_here)
 533           << FnTmpl
 534           << getTemplateArgumentBindingsText(FnTmpl->getTemplateParameters(),
 535                                              Active->TemplateArgs,
 536                                              Active->NumTemplateArgs)
 537           << Active->InstantiationRange;
 538       } else {
 539         bool IsVar = isa<VarTemplateDecl>(Active->Entity) ||
 540                      isa<VarTemplateSpecializationDecl>(Active->Entity);
 541         bool IsTemplate = false;
 542         TemplateParameterList *Params;
 543         if (auto *D = dyn_cast<TemplateDecl>(Active->Entity)) {
 544           IsTemplate = true;
 545           Params = D->getTemplateParameters();
 546         } else if (auto *D = dyn_cast<ClassTemplatePartialSpecializationDecl>(
 547                        Active->Entity)) {
 548           Params = D->getTemplateParameters();
 549         } else if (auto *D = dyn_cast<VarTemplatePartialSpecializationDecl>(
 550                        Active->Entity)) {
 551           Params = D->getTemplateParameters();
 552         } else {
 553           llvm_unreachable("unexpected template kind");
 554         }
 555
 556         Diags.Report(Active->PointOfInstantiation,
 557                      diag::note_deduced_template_arg_substitution_here)
 558           << IsVar << IsTemplate << cast<NamedDecl>(Active->Entity)
 559           << getTemplateArgumentBindingsText(Params, Active->TemplateArgs,
 560                                              Active->NumTemplateArgs)
 561           << Active->InstantiationRange;
 562       }
 563       break;
 564     }
 565
 566     case CodeSynthesisContext::DefaultFunctionArgumentInstantiation: {
 567       ParmVarDecl *Param = cast<ParmVarDecl>(Active->Entity);
 568       FunctionDecl *FD = cast<FunctionDecl>(Param->getDeclContext());
 569
 570       SmallVector<char, 128> TemplateArgsStr;
 571       llvm::raw_svector_ostream OS(TemplateArgsStr);
 572       FD->printName(OS);
 573       printTemplateArgumentList(OS, Active->template_arguments(),
 574                                 getPrintingPolicy());
 575       Diags.Report(Active->PointOfInstantiation,
 576                    diag::note_default_function_arg_instantiation_here)
 577         << OS.str()
 578         << Active->InstantiationRange;
 579       break;
 580     }
 581
 582     case CodeSynthesisContext::PriorTemplateArgumentSubstitution: {
 583       NamedDecl *Parm = cast<NamedDecl>(Active->Entity);
 584       std::string Name;
 585       if (!Parm->getName().empty())
 586         Name = std::string(" '") + Parm->getName().str() + "'";
 587
 588       TemplateParameterList *TemplateParams = nullptr;
 589       if (TemplateDecl *Template = dyn_cast<TemplateDecl>(Active->Template))
 590         TemplateParams = Template->getTemplateParameters();
 591       else
 592         TemplateParams =
 593           cast<ClassTemplatePartialSpecializationDecl>(Active->Template)
 594                                                       ->getTemplateParameters();
 595       Diags.Report(Active->PointOfInstantiation,
 596                    diag::note_prior_template_arg_substitution)
 597         << isa<TemplateTemplateParmDecl>(Parm)
 598         << Name
 599         << getTemplateArgumentBindingsText(TemplateParams,
 600                                            Active->TemplateArgs,
 601                                            Active->NumTemplateArgs)
 602         << Active->InstantiationRange;
 603       break;
 604     }
 605
 606     case CodeSynthesisContext::DefaultTemplateArgumentChecking: {
 607       TemplateParameterList *TemplateParams = nullptr;
 608       if (TemplateDecl *Template = dyn_cast<TemplateDecl>(Active->Template))
 609         TemplateParams = Template->getTemplateParameters();
 610       else
 611         TemplateParams =
 612           cast<ClassTemplatePartialSpecializationDecl>(Active->Template)
 613                                                       ->getTemplateParameters();
 614
 615       Diags.Report(Active->PointOfInstantiation,
 616                    diag::note_template_default_arg_checking)
 617         << getTemplateArgumentBindingsText(TemplateParams,
 618                                            Active->TemplateArgs,
 619                                            Active->NumTemplateArgs)
 620         << Active->InstantiationRange;
 621       break;
 622     }
 623
 624     case CodeSynthesisContext::ExceptionSpecInstantiation:
 625       Diags.Report(Active->PointOfInstantiation,
 626                    diag::note_template_exception_spec_instantiation_here)
 627         << cast<FunctionDecl>(Active->Entity)
 628         << Active->InstantiationRange;
 629       break;
 630
 631     case CodeSynthesisContext::DeclaringSpecialMember:
 632       Diags.Report(Active->PointOfInstantiation,
 633                    diag::note_in_declaration_of_implicit_special_member)
 634         << cast<CXXRecordDecl>(Active->Entity) << Active->SpecialMember;
 635       break;
 636
 637     case CodeSynthesisContext::DefiningSynthesizedFunction: {
 638       // FIXME: For synthesized members other than special members, produce a note.
 639       auto *MD = dyn_cast<CXXMethodDecl>(Active->Entity);
 640       auto CSM = MD ? getSpecialMember(MD) : CXXInvalid;
 641       if (CSM != CXXInvalid) {
 642         Diags.Report(Active->PointOfInstantiation,
 643                      diag::note_member_synthesized_at)
 644           << CSM << Context.getTagDeclType(MD->getParent());
 645       }
 646       break;
 647     }
 648
 649     case CodeSynthesisContext::Memoization:
 650       break;
 651     }
 652   }
 653 }
 654
 655 Optional<TemplateDeductionInfo *> Sema::isSFINAEContext() const {
 656   if (InNonInstantiationSFINAEContext)
 657     return Optional<TemplateDeductionInfo *>(nullptr);
 658
 659   for (SmallVectorImpl<CodeSynthesisContext>::const_reverse_iterator
 660          Active = CodeSynthesisContexts.rbegin(),
 661          ActiveEnd = CodeSynthesisContexts.rend();
 662        Active != ActiveEnd;
 663        ++Active)
 664   {
 665     switch (Active->Kind) {
 666     case CodeSynthesisContext::TemplateInstantiation:
 667       // An instantiation of an alias template may or may not be a SFINAE
 668       // context, depending on what else is on the stack.
 669       if (isa<TypeAliasTemplateDecl>(Active->Entity))
 670         break;
 671       // Fall through.
 672     case CodeSynthesisContext::DefaultFunctionArgumentInstantiation:
 673     case CodeSynthesisContext::ExceptionSpecInstantiation:
 674       // This is a template instantiation, so there is no SFINAE.
 675       return None;
 676
 677     case CodeSynthesisContext::DefaultTemplateArgumentInstantiation:
 678     case CodeSynthesisContext::PriorTemplateArgumentSubstitution:
 679     case CodeSynthesisContext::DefaultTemplateArgumentChecking:
 680       // A default template argument instantiation and substitution into
 681       // template parameters with arguments for prior parameters may or may
 682       // not be a SFINAE context; look further up the stack.
 683       break;
 684
 685     case CodeSynthesisContext::ExplicitTemplateArgumentSubstitution:
 686     case CodeSynthesisContext::DeducedTemplateArgumentSubstitution:
 687       // We're either substitution explicitly-specified template arguments
 688       // or deduced template arguments, so SFINAE applies.
 689       assert(Active->DeductionInfo && "Missing deduction info pointer");
 690       return Active->DeductionInfo;
 691
 692     case CodeSynthesisContext::DeclaringSpecialMember:
 693     case CodeSynthesisContext::DefiningSynthesizedFunction:
 694       // This happens in a context unrelated to template instantiation, so
 695       // there is no SFINAE.
 696       return None;
 697
 698     case CodeSynthesisContext::Memoization:
 699       break;
 700     }
 701
 702     // The inner context was transparent for SFINAE. If it occurred within a
 703     // non-instantiation SFINAE context, then SFINAE applies.
 704     if (Active->SavedInNonInstantiationSFINAEContext)
 705       return Optional<TemplateDeductionInfo *>(nullptr);
 706   }
 707
 708   return None;
 709 }
 710
 711 //===----------------------------------------------------------------------===/
 712 // Template Instantiation for Types
 713 //===----------------------------------------------------------------------===/
 714 namespace {
 715   class TemplateInstantiator : public TreeTransform<TemplateInstantiator> {
 716     const MultiLevelTemplateArgumentList &TemplateArgs;
 717     SourceLocation Loc;
 718     DeclarationName Entity;
 719
 720   public:
 721     typedef TreeTransform<TemplateInstantiator> inherited;
 722
 723     TemplateInstantiator(Sema &SemaRef,
 724                          const MultiLevelTemplateArgumentList &TemplateArgs,
 725                          SourceLocation Loc,
 726                          DeclarationName Entity)
 727       : inherited(SemaRef), TemplateArgs(TemplateArgs), Loc(Loc),
 728         Entity(Entity) { }
 729
 730     /// Determine whether the given type \p T has already been
 731     /// transformed.
 732     ///
 733     /// For the purposes of template instantiation, a type has already been
 734     /// transformed if it is NULL or if it is not dependent.
 735     bool AlreadyTransformed(QualType T);
 736
 737     /// Returns the location of the entity being instantiated, if known.
 738     SourceLocation getBaseLocation() { return Loc; }
 739
 740     /// Returns the name of the entity being instantiated, if any.
 741     DeclarationName getBaseEntity() { return Entity; }
 742
 743     /// Sets the "base" location and entity when that
 744     /// information is known based on another transformation.
 745     void setBase(SourceLocation Loc, DeclarationName Entity) {
 746       this->Loc = Loc;
 747       this->Entity = Entity;
 748     }
 749
 750     bool TryExpandParameterPacks(SourceLocation EllipsisLoc,
 751                                  SourceRange PatternRange,
 752                                  ArrayRef<UnexpandedParameterPack> Unexpanded,
 753                                  bool &ShouldExpand, bool &RetainExpansion,
 754                                  Optional<unsigned> &NumExpansions) {
 755       return getSema().CheckParameterPacksForExpansion(EllipsisLoc,
 756                                                        PatternRange, Unexpanded,
 757                                                        TemplateArgs,
 758                                                        ShouldExpand,
 759                                                        RetainExpansion,
 760                                                        NumExpansions);
 761     }
 762
 763     void ExpandingFunctionParameterPack(ParmVarDecl *Pack) {
 764       SemaRef.CurrentInstantiationScope->MakeInstantiatedLocalArgPack(Pack);
 765     }
 766
 767     TemplateArgument ForgetPartiallySubstitutedPack() {
 768       TemplateArgument Result;
 769       if (NamedDecl *PartialPack
 770             = SemaRef.CurrentInstantiationScope->getPartiallySubstitutedPack()){
 771         MultiLevelTemplateArgumentList &TemplateArgs
 772           = const_cast<MultiLevelTemplateArgumentList &>(this->TemplateArgs);
 773         unsigned Depth, Index;
 774         std::tie(Depth, Index) = getDepthAndIndex(PartialPack);
 775         if (TemplateArgs.hasTemplateArgument(Depth, Index)) {
 776           Result = TemplateArgs(Depth, Index);
 777           TemplateArgs.setArgument(Depth, Index, TemplateArgument());
 778         }
 779       }
 780
 781       return Result;
 782     }
 783
 784     void RememberPartiallySubstitutedPack(TemplateArgument Arg) {
 785       if (Arg.isNull())
 786         return;
 787
 788       if (NamedDecl *PartialPack
 789             = SemaRef.CurrentInstantiationScope->getPartiallySubstitutedPack()){
 790         MultiLevelTemplateArgumentList &TemplateArgs
 791         = const_cast<MultiLevelTemplateArgumentList &>(this->TemplateArgs);
 792         unsigned Depth, Index;
 793         std::tie(Depth, Index) = getDepthAndIndex(PartialPack);
 794         TemplateArgs.setArgument(Depth, Index, Arg);
 795       }
 796     }
 797
 798     /// Transform the given declaration by instantiating a reference to
 799     /// this declaration.
 800     Decl *TransformDecl(SourceLocation Loc, Decl *D);
 801
 802     void transformAttrs(Decl *Old, Decl *New) {
 803       SemaRef.InstantiateAttrs(TemplateArgs, Old, New);
 804     }
 805
 806     void transformedLocalDecl(Decl *Old, Decl *New) {
 807       // If we've instantiated the call operator of a lambda or the call
 808       // operator template of a generic lambda, update the "instantiation of"
 809       // information.
 810       auto *NewMD = dyn_cast<CXXMethodDecl>(New);
 811       if (NewMD && isLambdaCallOperator(NewMD)) {
 812         auto *OldMD = dyn_cast<CXXMethodDecl>(Old);
 813         if (auto *NewTD = NewMD->getDescribedFunctionTemplate())
 814           NewTD->setInstantiatedFromMemberTemplate(
 815               OldMD->getDescribedFunctionTemplate());
 816         else
 817           NewMD->setInstantiationOfMemberFunction(OldMD,
 818                                                   TSK_ImplicitInstantiation);
 819       }
 820
 821       SemaRef.CurrentInstantiationScope->InstantiatedLocal(Old, New);
 822
 823       // We recreated a local declaration, but not by instantiating it. There
 824       // may be pending dependent diagnostics to produce.
 825       if (auto *DC = dyn_cast<DeclContext>(Old))
 826         SemaRef.PerformDependentDiagnostics(DC, TemplateArgs);
 827     }
 828
 829     /// Transform the definition of the given declaration by
 830     /// instantiating it.
 831     Decl *TransformDefinition(SourceLocation Loc, Decl *D);
 832
 833     /// Transform the first qualifier within a scope by instantiating the
 834     /// declaration.
 835     NamedDecl *TransformFirstQualifierInScope(NamedDecl *D, SourceLocation Loc);
 836
 837     /// Rebuild the exception declaration and register the declaration
 838     /// as an instantiated local.
 839     VarDecl *RebuildExceptionDecl(VarDecl *ExceptionDecl,
 840                                   TypeSourceInfo *Declarator,
 841                                   SourceLocation StartLoc,
 842                                   SourceLocation NameLoc,
 843                                   IdentifierInfo *Name);
 844
 845     /// Rebuild the Objective-C exception declaration and register the
 846     /// declaration as an instantiated local.
 847     VarDecl *RebuildObjCExceptionDecl(VarDecl *ExceptionDecl,
 848                                       TypeSourceInfo *TSInfo, QualType T);
 849
 850     /// Check for tag mismatches when instantiating an
 851     /// elaborated type.
 852     QualType RebuildElaboratedType(SourceLocation KeywordLoc,
 853                                    ElaboratedTypeKeyword Keyword,
 854                                    NestedNameSpecifierLoc QualifierLoc,
 855                                    QualType T);
 856
 857     TemplateName
 858     TransformTemplateName(CXXScopeSpec &SS, TemplateName Name,
 859                           SourceLocation NameLoc,
 860                           QualType ObjectType = QualType(),
 861                           NamedDecl *FirstQualifierInScope = nullptr,
 862                           bool AllowInjectedClassName = false);
 863
 864     const LoopHintAttr *TransformLoopHintAttr(const LoopHintAttr *LH);
 865
 866     ExprResult TransformPredefinedExpr(PredefinedExpr *E);
 867     ExprResult TransformDeclRefExpr(DeclRefExpr *E);
 868     ExprResult TransformCXXDefaultArgExpr(CXXDefaultArgExpr *E);
 869
 870     ExprResult TransformTemplateParmRefExpr(DeclRefExpr *E,
 871                                             NonTypeTemplateParmDecl *D);
 872     ExprResult TransformSubstNonTypeTemplateParmPackExpr(
 873                                            SubstNonTypeTemplateParmPackExpr *E);
 874
 875     /// Rebuild a DeclRefExpr for a ParmVarDecl reference.
 876     ExprResult RebuildParmVarDeclRefExpr(ParmVarDecl *PD, SourceLocation Loc);
 877
 878     /// Transform a reference to a function parameter pack.
 879     ExprResult TransformFunctionParmPackRefExpr(DeclRefExpr *E,
 880                                                 ParmVarDecl *PD);
 881
 882     /// Transform a FunctionParmPackExpr which was built when we couldn't
 883     /// expand a function parameter pack reference which refers to an expanded
 884     /// pack.
 885     ExprResult TransformFunctionParmPackExpr(FunctionParmPackExpr *E);
 886
 887     QualType TransformFunctionProtoType(TypeLocBuilder &TLB,
 888                                         FunctionProtoTypeLoc TL) {
 889       // Call the base version; it will forward to our overridden version below.
 890       return inherited::TransformFunctionProtoType(TLB, TL);
 891     }
 892
 893     template<typename Fn>
 894     QualType TransformFunctionProtoType(TypeLocBuilder &TLB,
 895                                         FunctionProtoTypeLoc TL,
 896                                         CXXRecordDecl *ThisContext,
 897                                         unsigned ThisTypeQuals,
 898                                         Fn TransformExceptionSpec);
 899
 900     ParmVarDecl *TransformFunctionTypeParam(ParmVarDecl *OldParm,
 901                                             int indexAdjustment,
 902                                             Optional<unsigned> NumExpansions,
 903                                             bool ExpectParameterPack);
 904
 905     /// Transforms a template type parameter type by performing
 906     /// substitution of the corresponding template type argument.
 907     QualType TransformTemplateTypeParmType(TypeLocBuilder &TLB,
 908                                            TemplateTypeParmTypeLoc TL);
 909
 910     /// Transforms an already-substituted template type parameter pack
 911     /// into either itself (if we aren't substituting into its pack expansion)
 912     /// or the appropriate substituted argument.
 913     QualType TransformSubstTemplateTypeParmPackType(TypeLocBuilder &TLB,
 914                                            SubstTemplateTypeParmPackTypeLoc TL);
 915
 916     ExprResult TransformLambdaExpr(LambdaExpr *E) {
 917       LocalInstantiationScope Scope(SemaRef, /*CombineWithOuterScope=*/true);
 918       return TreeTransform<TemplateInstantiator>::TransformLambdaExpr(E);
 919     }
 920
 921     TemplateParameterList *TransformTemplateParameterList(
 922                               TemplateParameterList *OrigTPL)  {
 923       if (!OrigTPL || !OrigTPL->size()) return OrigTPL;
 924
 925       DeclContext *Owner = OrigTPL->getParam(0)->getDeclContext();
 926       TemplateDeclInstantiator  DeclInstantiator(getSema(),
 927                         /* DeclContext *Owner */ Owner, TemplateArgs);
 928       return DeclInstantiator.SubstTemplateParams(OrigTPL);
 929     }
 930   private:
 931     ExprResult transformNonTypeTemplateParmRef(NonTypeTemplateParmDecl *parm,
 932                                                SourceLocation loc,
 933                                                TemplateArgument arg);
 934   };
 935 }
 936
 937 bool TemplateInstantiator::AlreadyTransformed(QualType T) {
 938   if (T.isNull())
 939     return true;
 940
 941   if (T->isInstantiationDependentType() || T->isVariablyModifiedType())
 942     return false;
 943
 944   getSema().MarkDeclarationsReferencedInType(Loc, T);
 945   return true;
 946 }
 947
 948 static TemplateArgument
 949 getPackSubstitutedTemplateArgument(Sema &S, TemplateArgument Arg) {
 950   assert(S.ArgumentPackSubstitutionIndex >= 0);
 951   assert(S.ArgumentPackSubstitutionIndex < (int)Arg.pack_size());
 952   Arg = Arg.pack_begin()[S.ArgumentPackSubstitutionIndex];
 953   if (Arg.isPackExpansion())
 954     Arg = Arg.getPackExpansionPattern();
 955   return Arg;
 956 }
 957
 958 Decl *TemplateInstantiator::TransformDecl(SourceLocation Loc, Decl *D) {
 959   if (!D)
 960     return nullptr;
 961
 962   if (TemplateTemplateParmDecl *TTP = dyn_cast<TemplateTemplateParmDecl>(D)) {
 963     if (TTP->getDepth() < TemplateArgs.getNumLevels()) {
 964       // If the corresponding template argument is NULL or non-existent, it's
 965       // because we are performing instantiation from explicitly-specified
 966       // template arguments in a function template, but there were some
 967       // arguments left unspecified.
 968       if (!TemplateArgs.hasTemplateArgument(TTP->getDepth(),
 969                                             TTP->getPosition()))
 970         return D;
 971
 972       TemplateArgument Arg = TemplateArgs(TTP->getDepth(), TTP->getPosition());
 973
 974       if (TTP->isParameterPack()) {
 975         assert(Arg.getKind() == TemplateArgument::Pack &&
 976                "Missing argument pack");
 977         Arg = getPackSubstitutedTemplateArgument(getSema(), Arg);
 978       }
 979
 980       TemplateName Template = Arg.getAsTemplate().getNameToSubstitute();
 981       assert(!Template.isNull() && Template.getAsTemplateDecl() &&
 982              "Wrong kind of template template argument");
 983       return Template.getAsTemplateDecl();
 984     }
 985
 986     // Fall through to find the instantiated declaration for this template
 987     // template parameter.
 988   }
 989
 990   return SemaRef.FindInstantiatedDecl(Loc, cast<NamedDecl>(D), TemplateArgs);
 991 }
 992
 993 Decl *TemplateInstantiator::TransformDefinition(SourceLocation Loc, Decl *D) {
 994   Decl *Inst = getSema().SubstDecl(D, getSema().CurContext, TemplateArgs);
 995   if (!Inst)
 996     return nullptr;
 997
 998   getSema().CurrentInstantiationScope->InstantiatedLocal(D, Inst);
 999   return Inst;
1000 }
1001
1002 NamedDecl *
1003 TemplateInstantiator::TransformFirstQualifierInScope(NamedDecl *D,
1004                                                      SourceLocation Loc) {
1005   // If the first part of the nested-name-specifier was a template type
1006   // parameter, instantiate that type parameter down to a tag type.
1007   if (TemplateTypeParmDecl *TTPD = dyn_cast_or_null<TemplateTypeParmDecl>(D)) {
1008     const TemplateTypeParmType *TTP
1009       = cast<TemplateTypeParmType>(getSema().Context.getTypeDeclType(TTPD));
1010
1011     if (TTP->getDepth() < TemplateArgs.getNumLevels()) {
1012       // FIXME: This needs testing w/ member access expressions.
1013       TemplateArgument Arg = TemplateArgs(TTP->getDepth(), TTP->getIndex());
1014
1015       if (TTP->isParameterPack()) {
1016         assert(Arg.getKind() == TemplateArgument::Pack &&
1017                "Missing argument pack");
1018
1019         if (getSema().ArgumentPackSubstitutionIndex == -1)
1020           return nullptr;
1021
1022         Arg = getPackSubstitutedTemplateArgument(getSema(), Arg);
1023       }
1024
1025       QualType T = Arg.getAsType();
1026       if (T.isNull())
1027         return cast_or_null<NamedDecl>(TransformDecl(Loc, D));
1028
1029       if (const TagType *Tag = T->getAs<TagType>())
1030         return Tag->getDecl();
1031
1032       // The resulting type is not a tag; complain.
1033       getSema().Diag(Loc, diag::err_nested_name_spec_non_tag) << T;
1034       return nullptr;
1035     }
1036   }
1037
1038   return cast_or_null<NamedDecl>(TransformDecl(Loc, D));
1039 }
1040
1041 VarDecl *
1042 TemplateInstantiator::RebuildExceptionDecl(VarDecl *ExceptionDecl,
1043                                            TypeSourceInfo *Declarator,
1044                                            SourceLocation StartLoc,
1045                                            SourceLocation NameLoc,
1046                                            IdentifierInfo *Name) {
1047   VarDecl *Var = inherited::RebuildExceptionDecl(ExceptionDecl, Declarator,
1048                                                  StartLoc, NameLoc, Name);
1049   if (Var)
1050     getSema().CurrentInstantiationScope->InstantiatedLocal(ExceptionDecl, Var);
1051   return Var;
1052 }
1053
1054 VarDecl *TemplateInstantiator::RebuildObjCExceptionDecl(VarDecl *ExceptionDecl,
1055                                                         TypeSourceInfo *TSInfo,
1056                                                         QualType T) {
1057   VarDecl *Var = inherited::RebuildObjCExceptionDecl(ExceptionDecl, TSInfo, T);
1058   if (Var)
1059     getSema().CurrentInstantiationScope->InstantiatedLocal(ExceptionDecl, Var);
1060   return Var;
1061 }
1062
1063 QualType
1064 TemplateInstantiator::RebuildElaboratedType(SourceLocation KeywordLoc,
1065                                             ElaboratedTypeKeyword Keyword,
1066                                             NestedNameSpecifierLoc QualifierLoc,
1067                                             QualType T) {
1068   if (const TagType *TT = T->getAs<TagType>()) {
1069     TagDecl* TD = TT->getDecl();
1070
1071     SourceLocation TagLocation = KeywordLoc;
1072
1073     IdentifierInfo *Id = TD->getIdentifier();
1074
1075     // TODO: should we even warn on struct/class mismatches for this?  Seems
1076     // like it's likely to produce a lot of spurious errors.
1077     if (Id && Keyword != ETK_None && Keyword != ETK_Typename) {
1078       TagTypeKind Kind = TypeWithKeyword::getTagTypeKindForKeyword(Keyword);
1079       if (!SemaRef.isAcceptableTagRedeclaration(TD, Kind, /*isDefinition*/false,
1080                                                 TagLocation, Id)) {
1081         SemaRef.Diag(TagLocation, diag::err_use_with_wrong_tag)
1082           << Id
1083           << FixItHint::CreateReplacement(SourceRange(TagLocation),
1084                                           TD->getKindName());
1085         SemaRef.Diag(TD->getLocation(), diag::note_previous_use);
1086       }
1087     }
1088   }
1089
1090   return TreeTransform<TemplateInstantiator>::RebuildElaboratedType(KeywordLoc,
1091                                                                     Keyword,
1092                                                                   QualifierLoc,
1093                                                                     T);
1094 }
1095
1096 TemplateName TemplateInstantiator::TransformTemplateName(
1097     CXXScopeSpec &SS, TemplateName Name, SourceLocation NameLoc,
1098     QualType ObjectType, NamedDecl *FirstQualifierInScope,
1099     bool AllowInjectedClassName) {
1100   if (TemplateTemplateParmDecl *TTP
1101        = dyn_cast_or_null<TemplateTemplateParmDecl>(Name.getAsTemplateDecl())) {
1102     if (TTP->getDepth() < TemplateArgs.getNumLevels()) {
1103       // If the corresponding template argument is NULL or non-existent, it's
1104       // because we are performing instantiation from explicitly-specified
1105       // template arguments in a function template, but there were some
1106       // arguments left unspecified.
1107       if (!TemplateArgs.hasTemplateArgument(TTP->getDepth(),
1108                                             TTP->getPosition()))
1109         return Name;
1110
1111       TemplateArgument Arg = TemplateArgs(TTP->getDepth(), TTP->getPosition());
1112
1113       if (TTP->isParameterPack()) {
1114         assert(Arg.getKind() == TemplateArgument::Pack &&
1115                "Missing argument pack");
1116
1117         if (getSema().ArgumentPackSubstitutionIndex == -1) {
1118           // We have the template argument pack to substitute, but we're not
1119           // actually expanding the enclosing pack expansion yet. So, just
1120           // keep the entire argument pack.
1121           return getSema().Context.getSubstTemplateTemplateParmPack(TTP, Arg);
1122         }
1123
1124         Arg = getPackSubstitutedTemplateArgument(getSema(), Arg);
1125       }
1126
1127       TemplateName Template = Arg.getAsTemplate().getNameToSubstitute();
1128       assert(!Template.isNull() && "Null template template argument");
1129       assert(!Template.getAsQualifiedTemplateName() &&
1130              "template decl to substitute is qualified?");
1131
1132       Template = getSema().Context.getSubstTemplateTemplateParm(TTP, Template);
1133       return Template;
1134     }
1135   }
1136
1137   if (SubstTemplateTemplateParmPackStorage *SubstPack
1138       = Name.getAsSubstTemplateTemplateParmPack()) {
1139     if (getSema().ArgumentPackSubstitutionIndex == -1)
1140       return Name;
1141
1142     TemplateArgument Arg = SubstPack->getArgumentPack();
1143     Arg = getPackSubstitutedTemplateArgument(getSema(), Arg);
1144     return Arg.getAsTemplate().getNameToSubstitute();
1145   }
1146
1147   return inherited::TransformTemplateName(SS, Name, NameLoc, ObjectType,
1148                                           FirstQualifierInScope,
1149                                           AllowInjectedClassName);
1150 }
1151
1152 ExprResult
1153 TemplateInstantiator::TransformPredefinedExpr(PredefinedExpr *E) {
1154   if (!E->isTypeDependent())
1155     return E;
1156
1157   return getSema().BuildPredefinedExpr(E->getLocation(), E->getIdentType());
1158 }
1159
1160 ExprResult
1161 TemplateInstantiator::TransformTemplateParmRefExpr(DeclRefExpr *E,
1162                                                NonTypeTemplateParmDecl *NTTP) {
1163   // If the corresponding template argument is NULL or non-existent, it's
1164   // because we are performing instantiation from explicitly-specified
1165   // template arguments in a function template, but there were some
1166   // arguments left unspecified.
1167   if (!TemplateArgs.hasTemplateArgument(NTTP->getDepth(),
1168                                         NTTP->getPosition()))
1169     return E;
1170
1171   TemplateArgument Arg = TemplateArgs(NTTP->getDepth(), NTTP->getPosition());
1172
1173   if (TemplateArgs.getNumLevels() != TemplateArgs.getNumSubstitutedLevels()) {
1174     // We're performing a partial substitution, so the substituted argument
1175     // could be dependent. As a result we can't create a SubstNonType*Expr
1176     // node now, since that represents a fully-substituted argument.
1177     // FIXME: We should have some AST representation for this.
1178     if (Arg.getKind() == TemplateArgument::Pack) {
1179       // FIXME: This won't work for alias templates.
1180       assert(Arg.pack_size() == 1 && Arg.pack_begin()->isPackExpansion() &&
1181              "unexpected pack arguments in partial substitution");
1182       Arg = Arg.pack_begin()->getPackExpansionPattern();
1183     }
1184     assert(Arg.getKind() == TemplateArgument::Expression &&
1185            "unexpected nontype template argument kind in partial substitution");
1186     return Arg.getAsExpr();
1187   }
1188
1189   if (NTTP->isParameterPack()) {
1190     assert(Arg.getKind() == TemplateArgument::Pack &&
1191            "Missing argument pack");
1192
1193     if (getSema().ArgumentPackSubstitutionIndex == -1) {
1194       // We have an argument pack, but we can't select a particular argument
1195       // out of it yet. Therefore, we'll build an expression to hold on to that
1196       // argument pack.
1197       QualType TargetType = SemaRef.SubstType(NTTP->getType(), TemplateArgs,
1198                                               E->getLocation(),
1199                                               NTTP->getDeclName());
1200       if (TargetType.isNull())
1201         return ExprError();
1202
1203       return new (SemaRef.Context) SubstNonTypeTemplateParmPackExpr(
1204           TargetType.getNonLValueExprType(SemaRef.Context),
1205           TargetType->isReferenceType() ? VK_LValue : VK_RValue, NTTP,
1206           E->getLocation(), Arg);
1207     }
1208
1209     Arg = getPackSubstitutedTemplateArgument(getSema(), Arg);
1210   }
1211
1212   return transformNonTypeTemplateParmRef(NTTP, E->getLocation(), Arg);
1213 }
1214
1215 const LoopHintAttr *
1216 TemplateInstantiator::TransformLoopHintAttr(const LoopHintAttr *LH) {
1217   Expr *TransformedExpr = getDerived().TransformExpr(LH->getValue()).get();
1218
1219   if (TransformedExpr == LH->getValue())
1220     return LH;
1221
1222   // Generate error if there is a problem with the value.
1223   if (getSema().CheckLoopHintExpr(TransformedExpr, LH->getLocation()))
1224     return LH;
1225
1226   // Create new LoopHintValueAttr with integral expression in place of the
1227   // non-type template parameter.
1228   return LoopHintAttr::CreateImplicit(
1229       getSema().Context, LH->getSemanticSpelling(), LH->getOption(),
1230       LH->getState(), TransformedExpr, LH->getRange());
1231 }
1232
1233 ExprResult TemplateInstantiator::transformNonTypeTemplateParmRef(
1234                                                  NonTypeTemplateParmDecl *parm,
1235                                                  SourceLocation loc,
1236                                                  TemplateArgument arg) {
1237   ExprResult result;
1238   QualType type;
1239
1240   // The template argument itself might be an expression, in which
1241   // case we just return that expression.
1242   if (arg.getKind() == TemplateArgument::Expression) {
1243     Expr *argExpr = arg.getAsExpr();
1244     result = argExpr;
1245     type = argExpr->getType();
1246
1247   } else if (arg.getKind() == TemplateArgument::Declaration ||
1248              arg.getKind() == TemplateArgument::NullPtr) {
1249     ValueDecl *VD;
1250     if (arg.getKind() == TemplateArgument::Declaration) {
1251       VD = arg.getAsDecl();
1252
1253       // Find the instantiation of the template argument.  This is
1254       // required for nested templates.
1255       VD = cast_or_null<ValueDecl>(
1256              getSema().FindInstantiatedDecl(loc, VD, TemplateArgs));
1257       if (!VD)
1258         return ExprError();
1259     } else {
1260       // Propagate NULL template argument.
1261       VD = nullptr;
1262     }
1263
1264     // Derive the type we want the substituted decl to have.  This had
1265     // better be non-dependent, or these checks will have serious problems.
1266     if (parm->isExpandedParameterPack()) {
1267       type = parm->getExpansionType(SemaRef.ArgumentPackSubstitutionIndex);
1268     } else if (parm->isParameterPack() &&
1269                isa<PackExpansionType>(parm->getType())) {
1270       type = SemaRef.SubstType(
1271                         cast<PackExpansionType>(parm->getType())->getPattern(),
1272                                      TemplateArgs, loc, parm->getDeclName());
1273     } else {
1274       type = SemaRef.SubstType(VD ? arg.getParamTypeForDecl() : arg.getNullPtrType(),
1275                                TemplateArgs, loc, parm->getDeclName());
1276     }
1277     assert(!type.isNull() && "type substitution failed for param type");
1278     assert(!type->isDependentType() && "param type still dependent");
1279     result = SemaRef.BuildExpressionFromDeclTemplateArgument(arg, type, loc);
1280
1281     if (!result.isInvalid()) type = result.get()->getType();
1282   } else {
1283     result = SemaRef.BuildExpressionFromIntegralTemplateArgument(arg, loc);
1284
1285     // Note that this type can be different from the type of 'result',
1286     // e.g. if it's an enum type.
1287     type = arg.getIntegralType();
1288   }
1289   if (result.isInvalid()) return ExprError();
1290
1291   Expr *resultExpr = result.get();
1292   return new (SemaRef.Context) SubstNonTypeTemplateParmExpr(
1293       type, resultExpr->getValueKind(), loc, parm, resultExpr);
1294 }
1295
1296 ExprResult
1297 TemplateInstantiator::TransformSubstNonTypeTemplateParmPackExpr(
1298                                           SubstNonTypeTemplateParmPackExpr *E) {
1299   if (getSema().ArgumentPackSubstitutionIndex == -1) {
1300     // We aren't expanding the parameter pack, so just return ourselves.
1301     return E;
1302   }
1303
1304   TemplateArgument Arg = E->getArgumentPack();
1305   Arg = getPackSubstitutedTemplateArgument(getSema(), Arg);
1306   return transformNonTypeTemplateParmRef(E->getParameterPack(),
1307                                          E->getParameterPackLocation(),
1308                                          Arg);
1309 }
1310
1311 ExprResult
1312 TemplateInstantiator::RebuildParmVarDeclRefExpr(ParmVarDecl *PD,
1313                                                 SourceLocation Loc) {
1314   DeclarationNameInfo NameInfo(PD->getDeclName(), Loc);
1315   return getSema().BuildDeclarationNameExpr(CXXScopeSpec(), NameInfo, PD);
1316 }
1317
1318 ExprResult
1319 TemplateInstantiator::TransformFunctionParmPackExpr(FunctionParmPackExpr *E) {
1320   if (getSema().ArgumentPackSubstitutionIndex != -1) {
1321     // We can expand this parameter pack now.
1322     ParmVarDecl *D = E->getExpansion(getSema().ArgumentPackSubstitutionIndex);
1323     ValueDecl *VD = cast_or_null<ValueDecl>(TransformDecl(E->getExprLoc(), D));
1324     if (!VD)
1325       return ExprError();
1326     return RebuildParmVarDeclRefExpr(cast<ParmVarDecl>(VD), E->getExprLoc());
1327   }
1328
1329   QualType T = TransformType(E->getType());
1330   if (T.isNull())
1331     return ExprError();
1332
1333   // Transform each of the parameter expansions into the corresponding
1334   // parameters in the instantiation of the function decl.
1335   SmallVector<ParmVarDecl *, 8> Parms;
1336   Parms.reserve(E->getNumExpansions());
1337   for (FunctionParmPackExpr::iterator I = E->begin(), End = E->end();
1338        I != End; ++I) {
1339     ParmVarDecl *D =
1340         cast_or_null<ParmVarDecl>(TransformDecl(E->getExprLoc(), *I));
1341     if (!D)
1342       return ExprError();
1343     Parms.push_back(D);
1344   }
1345
1346   return FunctionParmPackExpr::Create(getSema().Context, T,
1347                                       E->getParameterPack(),
1348                                       E->getParameterPackLocation(), Parms);
1349 }
1350
1351 ExprResult
1352 TemplateInstantiator::TransformFunctionParmPackRefExpr(DeclRefExpr *E,
1353                                                        ParmVarDecl *PD) {
1354   typedef LocalInstantiationScope::DeclArgumentPack DeclArgumentPack;
1355   llvm::PointerUnion<Decl *, DeclArgumentPack *> *Found
1356     = getSema().CurrentInstantiationScope->findInstantiationOf(PD);
1357   assert(Found && "no instantiation for parameter pack");
1358
1359   Decl *TransformedDecl;
1360   if (DeclArgumentPack *Pack = Found->dyn_cast<DeclArgumentPack *>()) {
1361     // If this is a reference to a function parameter pack which we can
1362     // substitute but can't yet expand, build a FunctionParmPackExpr for it.
1363     if (getSema().ArgumentPackSubstitutionIndex == -1) {
1364       QualType T = TransformType(E->getType());
1365       if (T.isNull())
1366         return ExprError();
1367       return FunctionParmPackExpr::Create(getSema().Context, T, PD,
1368                                           E->getExprLoc(), *Pack);
1369     }
1370
1371     TransformedDecl = (*Pack)[getSema().ArgumentPackSubstitutionIndex];
1372   } else {
1373     TransformedDecl = Found->get<Decl*>();
1374   }
1375
1376   // We have either an unexpanded pack or a specific expansion.
1377   return RebuildParmVarDeclRefExpr(cast<ParmVarDecl>(TransformedDecl),
1378                                    E->getExprLoc());
1379 }
1380
1381 ExprResult
1382 TemplateInstantiator::TransformDeclRefExpr(DeclRefExpr *E) {
1383   NamedDecl *D = E->getDecl();
1384
1385   // Handle references to non-type template parameters and non-type template
1386   // parameter packs.
1387   if (NonTypeTemplateParmDecl *NTTP = dyn_cast<NonTypeTemplateParmDecl>(D)) {
1388     if (NTTP->getDepth() < TemplateArgs.getNumLevels())
1389       return TransformTemplateParmRefExpr(E, NTTP);
1390
1391     // We have a non-type template parameter that isn't fully substituted;
1392     // FindInstantiatedDecl will find it in the local instantiation scope.
1393   }
1394
1395   // Handle references to function parameter packs.
1396   if (ParmVarDecl *PD = dyn_cast<ParmVarDecl>(D))
1397     if (PD->isParameterPack())
1398       return TransformFunctionParmPackRefExpr(E, PD);
1399
1400   return TreeTransform<TemplateInstantiator>::TransformDeclRefExpr(E);
1401 }
1402
1403 ExprResult TemplateInstantiator::TransformCXXDefaultArgExpr(
1404     CXXDefaultArgExpr *E) {
1405   assert(!cast<FunctionDecl>(E->getParam()->getDeclContext())->
1406              getDescribedFunctionTemplate() &&
1407          "Default arg expressions are never formed in dependent cases.");
1408   return SemaRef.BuildCXXDefaultArgExpr(E->getUsedLocation(),
1409                            cast<FunctionDecl>(E->getParam()->getDeclContext()),
1410                                         E->getParam());
1411 }
1412
1413 template<typename Fn>
1414 QualType TemplateInstantiator::TransformFunctionProtoType(TypeLocBuilder &TLB,
1415                                  FunctionProtoTypeLoc TL,
1416                                  CXXRecordDecl *ThisContext,
1417                                  unsigned ThisTypeQuals,
1418                                  Fn TransformExceptionSpec) {
1419   // We need a local instantiation scope for this function prototype.
1420   LocalInstantiationScope Scope(SemaRef, /*CombineWithOuterScope=*/true);
1421   return inherited::TransformFunctionProtoType(
1422       TLB, TL, ThisContext, ThisTypeQuals, TransformExceptionSpec);
1423 }
1424
1425 ParmVarDecl *
1426 TemplateInstantiator::TransformFunctionTypeParam(ParmVarDecl *OldParm,
1427                                                  int indexAdjustment,
1428                                                Optional<unsigned> NumExpansions,
1429                                                  bool ExpectParameterPack) {
1430   return SemaRef.SubstParmVarDecl(OldParm, TemplateArgs, indexAdjustment,
1431                                   NumExpansions, ExpectParameterPack);
1432 }
1433
1434 QualType
1435 TemplateInstantiator::TransformTemplateTypeParmType(TypeLocBuilder &TLB,
1436                                                 TemplateTypeParmTypeLoc TL) {
1437   const TemplateTypeParmType *T = TL.getTypePtr();
1438   if (T->getDepth() < TemplateArgs.getNumLevels()) {
1439     // Replace the template type parameter with its corresponding
1440     // template argument.
1441
1442     // If the corresponding template argument is NULL or doesn't exist, it's
1443     // because we are performing instantiation from explicitly-specified
1444     // template arguments in a function template class, but there were some
1445     // arguments left unspecified.
1446     if (!TemplateArgs.hasTemplateArgument(T->getDepth(), T->getIndex())) {
1447       TemplateTypeParmTypeLoc NewTL
1448         = TLB.push<TemplateTypeParmTypeLoc>(TL.getType());
1449       NewTL.setNameLoc(TL.getNameLoc());
1450       return TL.getType();
1451     }
1452
1453     TemplateArgument Arg = TemplateArgs(T->getDepth(), T->getIndex());
1454
1455     if (T->isParameterPack()) {
1456       assert(Arg.getKind() == TemplateArgument::Pack &&
1457              "Missing argument pack");
1458
1459       if (getSema().ArgumentPackSubstitutionIndex == -1) {
1460         // We have the template argument pack, but we're not expanding the
1461         // enclosing pack expansion yet. Just save the template argument
1462         // pack for later substitution.
1463         QualType Result
1464           = getSema().Context.getSubstTemplateTypeParmPackType(T, Arg);
1465         SubstTemplateTypeParmPackTypeLoc NewTL
1466           = TLB.push<SubstTemplateTypeParmPackTypeLoc>(Result);
1467         NewTL.setNameLoc(TL.getNameLoc());
1468         return Result;
1469       }
1470
1471       Arg = getPackSubstitutedTemplateArgument(getSema(), Arg);
1472     }
1473
1474     assert(Arg.getKind() == TemplateArgument::Type &&
1475            "Template argument kind mismatch");
1476
1477     QualType Replacement = Arg.getAsType();
1478
1479     // TODO: only do this uniquing once, at the start of instantiation.
1480     QualType Result
1481       = getSema().Context.getSubstTemplateTypeParmType(T, Replacement);
1482     SubstTemplateTypeParmTypeLoc NewTL
1483       = TLB.push<SubstTemplateTypeParmTypeLoc>(Result);
1484     NewTL.setNameLoc(TL.getNameLoc());
1485     return Result;
1486   }
1487
1488   // The template type parameter comes from an inner template (e.g.,
1489   // the template parameter list of a member template inside the
1490   // template we are instantiating). Create a new template type
1491   // parameter with the template "level" reduced by one.
1492   TemplateTypeParmDecl *NewTTPDecl = nullptr;
1493   if (TemplateTypeParmDecl *OldTTPDecl = T->getDecl())
1494     NewTTPDecl = cast_or_null<TemplateTypeParmDecl>(
1495                                   TransformDecl(TL.getNameLoc(), OldTTPDecl));
1496
1497   QualType Result = getSema().Context.getTemplateTypeParmType(
1498       T->getDepth() - TemplateArgs.getNumSubstitutedLevels(), T->getIndex(),
1499       T->isParameterPack(), NewTTPDecl);
1500   TemplateTypeParmTypeLoc NewTL = TLB.push<TemplateTypeParmTypeLoc>(Result);
1501   NewTL.setNameLoc(TL.getNameLoc());
1502   return Result;
1503 }
1504
1505 QualType
1506 TemplateInstantiator::TransformSubstTemplateTypeParmPackType(
1507                                                             TypeLocBuilder &TLB,
1508                                          SubstTemplateTypeParmPackTypeLoc TL) {
1509   if (getSema().ArgumentPackSubstitutionIndex == -1) {
1510     // We aren't expanding the parameter pack, so just return ourselves.
1511     SubstTemplateTypeParmPackTypeLoc NewTL
1512       = TLB.push<SubstTemplateTypeParmPackTypeLoc>(TL.getType());
1513     NewTL.setNameLoc(TL.getNameLoc());
1514     return TL.getType();
1515   }
1516
1517   TemplateArgument Arg = TL.getTypePtr()->getArgumentPack();
1518   Arg = getPackSubstitutedTemplateArgument(getSema(), Arg);
1519   QualType Result = Arg.getAsType();
1520
1521   Result = getSema().Context.getSubstTemplateTypeParmType(
1522                                       TL.getTypePtr()->getReplacedParameter(),
1523                                                           Result);
1524   SubstTemplateTypeParmTypeLoc NewTL
1525     = TLB.push<SubstTemplateTypeParmTypeLoc>(Result);
1526   NewTL.setNameLoc(TL.getNameLoc());
1527   return Result;
1528 }
1529
1530 /// Perform substitution on the type T with a given set of template
1531 /// arguments.
1532 ///
1533 /// This routine substitutes the given template arguments into the
1534 /// type T and produces the instantiated type.
1535 ///
1536 /// \param T the type into which the template arguments will be
1537 /// substituted. If this type is not dependent, it will be returned
1538 /// immediately.
1539 ///
1540 /// \param Args the template arguments that will be
1541 /// substituted for the top-level template parameters within T.
1542 ///
1543 /// \param Loc the location in the source code where this substitution
1544 /// is being performed. It will typically be the location of the
1545 /// declarator (if we're instantiating the type of some declaration)
1546 /// or the location of the type in the source code (if, e.g., we're
1547 /// instantiating the type of a cast expression).
1548 ///
1549 /// \param Entity the name of the entity associated with a declaration
1550 /// being instantiated (if any). May be empty to indicate that there
1551 /// is no such entity (if, e.g., this is a type that occurs as part of
1552 /// a cast expression) or that the entity has no name (e.g., an
1553 /// unnamed function parameter).
1554 ///
1555 /// \param AllowDeducedTST Whether a DeducedTemplateSpecializationType is
1556 /// acceptable as the top level type of the result.
1557 ///
1558 /// \returns If the instantiation succeeds, the instantiated
1559 /// type. Otherwise, produces diagnostics and returns a NULL type.
1560 TypeSourceInfo *Sema::SubstType(TypeSourceInfo *T,
1561                                 const MultiLevelTemplateArgumentList &Args,
1562                                 SourceLocation Loc,
1563                                 DeclarationName Entity,
1564                                 bool AllowDeducedTST) {
1565   assert(!CodeSynthesisContexts.empty() &&
1566          "Cannot perform an instantiation without some context on the "
1567          "instantiation stack");
1568
1569   if (!T->getType()->isInstantiationDependentType() &&
1570       !T->getType()->isVariablyModifiedType())
1571     return T;
1572
1573   TemplateInstantiator Instantiator(*this, Args, Loc, Entity);
1574   return AllowDeducedTST ? Instantiator.TransformTypeWithDeducedTST(T)
1575                          : Instantiator.TransformType(T);
1576 }
1577
1578 TypeSourceInfo *Sema::SubstType(TypeLoc TL,
1579                                 const MultiLevelTemplateArgumentList &Args,
1580                                 SourceLocation Loc,
1581                                 DeclarationName Entity) {
1582   assert(!CodeSynthesisContexts.empty() &&
1583          "Cannot perform an instantiation without some context on the "
1584          "instantiation stack");
1585
1586   if (TL.getType().isNull())
1587     return nullptr;
1588
1589   if (!TL.getType()->isInstantiationDependentType() &&
1590       !TL.getType()->isVariablyModifiedType()) {
1591     // FIXME: Make a copy of the TypeLoc data here, so that we can
1592     // return a new TypeSourceInfo. Inefficient!
1593     TypeLocBuilder TLB;
1594     TLB.pushFullCopy(TL);
1595     return TLB.getTypeSourceInfo(Context, TL.getType());
1596   }
1597
1598   TemplateInstantiator Instantiator(*this, Args, Loc, Entity);
1599   TypeLocBuilder TLB;
1600   TLB.reserve(TL.getFullDataSize());
1601   QualType Result = Instantiator.TransformType(TLB, TL);
1602   if (Result.isNull())
1603     return nullptr;
1604
1605   return TLB.getTypeSourceInfo(Context, Result);
1606 }
1607
1608 /// Deprecated form of the above.
1609 QualType Sema::SubstType(QualType T,
1610                          const MultiLevelTemplateArgumentList &TemplateArgs,
1611                          SourceLocation Loc, DeclarationName Entity) {
1612   assert(!CodeSynthesisContexts.empty() &&
1613          "Cannot perform an instantiation without some context on the "
1614          "instantiation stack");
1615
1616   // If T is not a dependent type or a variably-modified type, there
1617   // is nothing to do.
1618   if (!T->isInstantiationDependentType() && !T->isVariablyModifiedType())
1619     return T;
1620
1621   TemplateInstantiator Instantiator(*this, TemplateArgs, Loc, Entity);
1622   return Instantiator.TransformType(T);
1623 }
1624
1625 static bool NeedsInstantiationAsFunctionType(TypeSourceInfo *T) {
1626   if (T->getType()->isInstantiationDependentType() ||
1627       T->getType()->isVariablyModifiedType())
1628     return true;
1629
1630   TypeLoc TL = T->getTypeLoc().IgnoreParens();
1631   if (!TL.getAs<FunctionProtoTypeLoc>())
1632     return false;
1633
1634   FunctionProtoTypeLoc FP = TL.castAs<FunctionProtoTypeLoc>();
1635   for (ParmVarDecl *P : FP.getParams()) {
1636     // This must be synthesized from a typedef.
1637     if (!P) continue;
1638
1639     // If there are any parameters, a new TypeSourceInfo that refers to the
1640     // instantiated parameters must be built.
1641     return true;
1642   }
1643
1644   return false;
1645 }
1646
1647 /// A form of SubstType intended specifically for instantiating the
1648 /// type of a FunctionDecl.  Its purpose is solely to force the
1649 /// instantiation of default-argument expressions and to avoid
1650 /// instantiating an exception-specification.
1651 TypeSourceInfo *Sema::SubstFunctionDeclType(TypeSourceInfo *T,
1652                                 const MultiLevelTemplateArgumentList &Args,
1653                                 SourceLocation Loc,
1654                                 DeclarationName Entity,
1655                                 CXXRecordDecl *ThisContext,
1656                                 unsigned ThisTypeQuals) {
1657   assert(!CodeSynthesisContexts.empty() &&
1658          "Cannot perform an instantiation without some context on the "
1659          "instantiation stack");
1660
1661   if (!NeedsInstantiationAsFunctionType(T))
1662     return T;
1663
1664   TemplateInstantiator Instantiator(*this, Args, Loc, Entity);
1665
1666   TypeLocBuilder TLB;
1667
1668   TypeLoc TL = T->getTypeLoc();
1669   TLB.reserve(TL.getFullDataSize());
1670
1671   QualType Result;
1672
1673   if (FunctionProtoTypeLoc Proto =
1674           TL.IgnoreParens().getAs<FunctionProtoTypeLoc>()) {
1675     // Instantiate the type, other than its exception specification. The
1676     // exception specification is instantiated in InitFunctionInstantiation
1677     // once we've built the FunctionDecl.
1678     // FIXME: Set the exception specification to EST_Uninstantiated here,
1679     // instead of rebuilding the function type again later.
1680     Result = Instantiator.TransformFunctionProtoType(
1681         TLB, Proto, ThisContext, ThisTypeQuals,
1682         [](FunctionProtoType::ExceptionSpecInfo &ESI,
1683            bool &Changed) { return false; });
1684   } else {
1685     Result = Instantiator.TransformType(TLB, TL);
1686   }
1687   if (Result.isNull())
1688     return nullptr;
1689
1690   return TLB.getTypeSourceInfo(Context, Result);
1691 }
1692
1693 bool Sema::SubstExceptionSpec(SourceLocation Loc,
1694                               FunctionProtoType::ExceptionSpecInfo &ESI,
1695                               SmallVectorImpl<QualType> &ExceptionStorage,
1696                               const MultiLevelTemplateArgumentList &Args) {
1697   assert(ESI.Type != EST_Uninstantiated);
1698
1699   bool Changed = false;
1700   TemplateInstantiator Instantiator(*this, Args, Loc, DeclarationName());
1701   return Instantiator.TransformExceptionSpec(Loc, ESI, ExceptionStorage,
1702                                              Changed);
1703 }
1704
1705 void Sema::SubstExceptionSpec(FunctionDecl *New, const FunctionProtoType *Proto,
1706                               const MultiLevelTemplateArgumentList &Args) {
1707   FunctionProtoType::ExceptionSpecInfo ESI =
1708       Proto->getExtProtoInfo().ExceptionSpec;
1709
1710   SmallVector<QualType, 4> ExceptionStorage;
1711   if (SubstExceptionSpec(New->getTypeSourceInfo()->getTypeLoc().getLocEnd(),
1712                          ESI, ExceptionStorage, Args))
1713     // On error, recover by dropping the exception specification.
1714     ESI.Type = EST_None;
1715
1716   UpdateExceptionSpec(New, ESI);
1717 }
1718
1719 ParmVarDecl *Sema::SubstParmVarDecl(ParmVarDecl *OldParm,
1720                             const MultiLevelTemplateArgumentList &TemplateArgs,
1721                                     int indexAdjustment,
1722                                     Optional<unsigned> NumExpansions,
1723                                     bool ExpectParameterPack) {
1724   TypeSourceInfo *OldDI = OldParm->getTypeSourceInfo();
1725   TypeSourceInfo *NewDI = nullptr;
1726
1727   TypeLoc OldTL = OldDI->getTypeLoc();
1728   if (PackExpansionTypeLoc ExpansionTL = OldTL.getAs<PackExpansionTypeLoc>()) {
1729
1730     // We have a function parameter pack. Substitute into the pattern of the
1731     // expansion.
1732     NewDI = SubstType(ExpansionTL.getPatternLoc(), TemplateArgs,
1733                       OldParm->getLocation(), OldParm->getDeclName());
1734     if (!NewDI)
1735       return nullptr;
1736
1737     if (NewDI->getType()->containsUnexpandedParameterPack()) {
1738       // We still have unexpanded parameter packs, which means that
1739       // our function parameter is still a function parameter pack.
1740       // Therefore, make its type a pack expansion type.
1741       NewDI = CheckPackExpansion(NewDI, ExpansionTL.getEllipsisLoc(),
1742                                  NumExpansions);
1743     } else if (ExpectParameterPack) {
1744       // We expected to get a parameter pack but didn't (because the type
1745       // itself is not a pack expansion type), so complain. This can occur when
1746       // the substitution goes through an alias template that "loses" the
1747       // pack expansion.
1748       Diag(OldParm->getLocation(),
1749            diag::err_function_parameter_pack_without_parameter_packs)
1750         << NewDI->getType();
1751       return nullptr;
1752     }
1753   } else {
1754     NewDI = SubstType(OldDI, TemplateArgs, OldParm->getLocation(),
1755                       OldParm->getDeclName());
1756   }
1757
1758   if (!NewDI)
1759     return nullptr;
1760
1761   if (NewDI->getType()->isVoidType()) {
1762     Diag(OldParm->getLocation(), diag::err_param_with_void_type);
1763     return nullptr;
1764   }
1765
1766   ParmVarDecl *NewParm = CheckParameter(Context.getTranslationUnitDecl(),
1767                                         OldParm->getInnerLocStart(),
1768                                         OldParm->getLocation(),
1769                                         OldParm->getIdentifier(),
1770                                         NewDI->getType(), NewDI,
1771                                         OldParm->getStorageClass());
1772   if (!NewParm)
1773     return nullptr;
1774
1775   // Mark the (new) default argument as uninstantiated (if any).
1776   if (OldParm->hasUninstantiatedDefaultArg()) {
1777     Expr *Arg = OldParm->getUninstantiatedDefaultArg();
1778     NewParm->setUninstantiatedDefaultArg(Arg);
1779   } else if (OldParm->hasUnparsedDefaultArg()) {
1780     NewParm->setUnparsedDefaultArg();
1781     UnparsedDefaultArgInstantiations[OldParm].push_back(NewParm);
1782   } else if (Expr *Arg = OldParm->getDefaultArg()) {
1783     FunctionDecl *OwningFunc = cast<FunctionDecl>(OldParm->getDeclContext());
1784     if (OwningFunc->isLexicallyWithinFunctionOrMethod()) {
1785       // Instantiate default arguments for methods of local classes (DR1484)
1786       // and non-defining declarations.
1787       Sema::ContextRAII SavedContext(*this, OwningFunc);
1788       LocalInstantiationScope Local(*this, true);
1789       ExprResult NewArg = SubstExpr(Arg, TemplateArgs);
1790       if (NewArg.isUsable()) {
1791         // It would be nice if we still had this.
1792         SourceLocation EqualLoc = NewArg.get()->getLocStart();
1793         SetParamDefaultArgument(NewParm, NewArg.get(), EqualLoc);
1794       }
1795     } else {
1796       // FIXME: if we non-lazily instantiated non-dependent default args for
1797       // non-dependent parameter types we could remove a bunch of duplicate
1798       // conversion warnings for such arguments.
1799       NewParm->setUninstantiatedDefaultArg(Arg);
1800     }
1801   }
1802
1803   NewParm->setHasInheritedDefaultArg(OldParm->hasInheritedDefaultArg());
1804
1805   if (OldParm->isParameterPack() && !NewParm->isParameterPack()) {
1806     // Add the new parameter to the instantiated parameter pack.
1807     CurrentInstantiationScope->InstantiatedLocalPackArg(OldParm, NewParm);
1808   } else {
1809     // Introduce an Old -> New mapping
1810     CurrentInstantiationScope->InstantiatedLocal(OldParm, NewParm);
1811   }
1812
1813   // FIXME: OldParm may come from a FunctionProtoType, in which case CurContext
1814   // can be anything, is this right ?
1815   NewParm->setDeclContext(CurContext);
1816
1817   NewParm->setScopeInfo(OldParm->getFunctionScopeDepth(),
1818                         OldParm->getFunctionScopeIndex() + indexAdjustment);
1819
1820   InstantiateAttrs(TemplateArgs, OldParm, NewParm);
1821
1822   return NewParm;
1823 }
1824
1825 /// Substitute the given template arguments into the given set of
1826 /// parameters, producing the set of parameter types that would be generated
1827 /// from such a substitution.
1828 bool Sema::SubstParmTypes(
1829     SourceLocation Loc, ArrayRef<ParmVarDecl *> Params,
1830     const FunctionProtoType::ExtParameterInfo *ExtParamInfos,
1831     const MultiLevelTemplateArgumentList &TemplateArgs,
1832     SmallVectorImpl<QualType> &ParamTypes,
1833     SmallVectorImpl<ParmVarDecl *> *OutParams,
1834     ExtParameterInfoBuilder &ParamInfos) {
1835   assert(!CodeSynthesisContexts.empty() &&
1836          "Cannot perform an instantiation without some context on the "
1837          "instantiation stack");
1838
1839   TemplateInstantiator Instantiator(*this, TemplateArgs, Loc,
1840                                     DeclarationName());
1841   return Instantiator.TransformFunctionTypeParams(
1842       Loc, Params, nullptr, ExtParamInfos, ParamTypes, OutParams, ParamInfos);
1843 }
1844
1845 /// Perform substitution on the base class specifiers of the
1846 /// given class template specialization.
1847 ///
1848 /// Produces a diagnostic and returns true on error, returns false and
1849 /// attaches the instantiated base classes to the class template
1850 /// specialization if successful.
1851 bool
1852 Sema::SubstBaseSpecifiers(CXXRecordDecl *Instantiation,
1853                           CXXRecordDecl *Pattern,
1854                           const MultiLevelTemplateArgumentList &TemplateArgs) {
1855   bool Invalid = false;
1856   SmallVector<CXXBaseSpecifier*, 4> InstantiatedBases;
1857   for (const auto &Base : Pattern->bases()) {
1858     if (!Base.getType()->isDependentType()) {
1859       if (const CXXRecordDecl *RD = Base.getType()->getAsCXXRecordDecl()) {
1860         if (RD->isInvalidDecl())
1861           Instantiation->setInvalidDecl();
1862       }
1863       InstantiatedBases.push_back(new (Context) CXXBaseSpecifier(Base));
1864       continue;
1865     }
1866
1867     SourceLocation EllipsisLoc;
1868     TypeSourceInfo *BaseTypeLoc;
1869     if (Base.isPackExpansion()) {
1870       // This is a pack expansion. See whether we should expand it now, or
1871       // wait until later.
1872       SmallVector<UnexpandedParameterPack, 2> Unexpanded;
1873       collectUnexpandedParameterPacks(Base.getTypeSourceInfo()->getTypeLoc(),
1874                                       Unexpanded);
1875       bool ShouldExpand = false;
1876       bool RetainExpansion = false;
1877       Optional<unsigned> NumExpansions;
1878       if (CheckParameterPacksForExpansion(Base.getEllipsisLoc(),
1879                                           Base.getSourceRange(),
1880                                           Unexpanded,
1881                                           TemplateArgs, ShouldExpand,
1882                                           RetainExpansion,
1883                                           NumExpansions)) {
1884         Invalid = true;
1885         continue;
1886       }
1887
1888       // If we should expand this pack expansion now, do so.
1889       if (ShouldExpand) {
1890         for (unsigned I = 0; I != *NumExpansions; ++I) {
1891             Sema::ArgumentPackSubstitutionIndexRAII SubstIndex(*this, I);
1892
1893           TypeSourceInfo *BaseTypeLoc = SubstType(Base.getTypeSourceInfo(),
1894                                                   TemplateArgs,
1895                                               Base.getSourceRange().getBegin(),
1896                                                   DeclarationName());
1897           if (!BaseTypeLoc) {
1898             Invalid = true;
1899             continue;
1900           }
1901
1902           if (CXXBaseSpecifier *InstantiatedBase
1903                 = CheckBaseSpecifier(Instantiation,
1904                                      Base.getSourceRange(),
1905                                      Base.isVirtual(),
1906                                      Base.getAccessSpecifierAsWritten(),
1907                                      BaseTypeLoc,
1908                                      SourceLocation()))
1909             InstantiatedBases.push_back(InstantiatedBase);
1910           else
1911             Invalid = true;
1912         }
1913
1914         continue;
1915       }
1916
1917       // The resulting base specifier will (still) be a pack expansion.
1918       EllipsisLoc = Base.getEllipsisLoc();
1919       Sema::ArgumentPackSubstitutionIndexRAII SubstIndex(*this, -1);
1920       BaseTypeLoc = SubstType(Base.getTypeSourceInfo(),
1921                               TemplateArgs,
1922                               Base.getSourceRange().getBegin(),
1923                               DeclarationName());
1924     } else {
1925       BaseTypeLoc = SubstType(Base.getTypeSourceInfo(),
1926                               TemplateArgs,
1927                               Base.getSourceRange().getBegin(),
1928                               DeclarationName());
1929     }
1930
1931     if (!BaseTypeLoc) {
1932       Invalid = true;
1933       continue;
1934     }
1935
1936     if (CXXBaseSpecifier *InstantiatedBase
1937           = CheckBaseSpecifier(Instantiation,
1938                                Base.getSourceRange(),
1939                                Base.isVirtual(),
1940                                Base.getAccessSpecifierAsWritten(),
1941                                BaseTypeLoc,
1942                                EllipsisLoc))
1943       InstantiatedBases.push_back(InstantiatedBase);
1944     else
1945       Invalid = true;
1946   }
1947
1948   if (!Invalid && AttachBaseSpecifiers(Instantiation, InstantiatedBases))
1949     Invalid = true;
1950
1951   return Invalid;
1952 }
1953
1954 // Defined via #include from SemaTemplateInstantiateDecl.cpp
1955 namespace clang {
1956   namespace sema {
1957     Attr *instantiateTemplateAttribute(const Attr *At, ASTContext &C, Sema &S,
1958                             const MultiLevelTemplateArgumentList &TemplateArgs);
1959     Attr *instantiateTemplateAttributeForDecl(
1960         const Attr *At, ASTContext &C, Sema &S,
1961         const MultiLevelTemplateArgumentList &TemplateArgs);
1962   }
1963 }
1964
1965 /// Instantiate the definition of a class from a given pattern.
1966 ///
1967 /// \param PointOfInstantiation The point of instantiation within the
1968 /// source code.
1969 ///
1970 /// \param Instantiation is the declaration whose definition is being
1971 /// instantiated. This will be either a class template specialization
1972 /// or a member class of a class template specialization.
1973 ///
1974 /// \param Pattern is the pattern from which the instantiation
1975 /// occurs. This will be either the declaration of a class template or
1976 /// the declaration of a member class of a class template.
1977 ///
1978 /// \param TemplateArgs The template arguments to be substituted into
1979 /// the pattern.
1980 ///
1981 /// \param TSK the kind of implicit or explicit instantiation to perform.
1982 ///
1983 /// \param Complain whether to complain if the class cannot be instantiated due
1984 /// to the lack of a definition.
1985 ///
1986 /// \returns true if an error occurred, false otherwise.
1987 bool
1988 Sema::InstantiateClass(SourceLocation PointOfInstantiation,
1989                        CXXRecordDecl *Instantiation, CXXRecordDecl *Pattern,
1990                        const MultiLevelTemplateArgumentList &TemplateArgs,
1991                        TemplateSpecializationKind TSK,
1992                        bool Complain) {
1993   CXXRecordDecl *PatternDef
1994     = cast_or_null<CXXRecordDecl>(Pattern->getDefinition());
1995   if (DiagnoseUninstantiableTemplate(PointOfInstantiation, Instantiation,
1996                                 Instantiation->getInstantiatedFromMemberClass(),
1997                                      Pattern, PatternDef, TSK, Complain))
1998     return true;
1999   Pattern = PatternDef;
2000
2001   // Record the point of instantiation.
2002   if (MemberSpecializationInfo *MSInfo
2003         = Instantiation->getMemberSpecializationInfo()) {
2004     MSInfo->setTemplateSpecializationKind(TSK);
2005     MSInfo->setPointOfInstantiation(PointOfInstantiation);
2006   } else if (ClassTemplateSpecializationDecl *Spec
2007         = dyn_cast<ClassTemplateSpecializationDecl>(Instantiation)) {
2008     Spec->setTemplateSpecializationKind(TSK);
2009     Spec->setPointOfInstantiation(PointOfInstantiation);
2010   }
2011
2012   InstantiatingTemplate Inst(*this, PointOfInstantiation, Instantiation);
2013   if (Inst.isInvalid())
2014     return true;
2015   assert(!Inst.isAlreadyInstantiating() && "should have been caught by caller");
2016   PrettyDeclStackTraceEntry CrashInfo(Context, Instantiation, SourceLocation(),
2017                                       "instantiating class definition");
2018
2019   // Enter the scope of this instantiation. We don't use
2020   // PushDeclContext because we don't have a scope.
2021   ContextRAII SavedContext(*this, Instantiation);
2022   EnterExpressionEvaluationContext EvalContext(
2023       *this, Sema::ExpressionEvaluationContext::PotentiallyEvaluated);
2024
2025   // If this is an instantiation of a local class, merge this local
2026   // instantiation scope with the enclosing scope. Otherwise, every
2027   // instantiation of a class has its own local instantiation scope.
2028   bool MergeWithParentScope = !Instantiation->isDefinedOutsideFunctionOrMethod();
2029   LocalInstantiationScope Scope(*this, MergeWithParentScope);
2030
2031   // Some class state isn't processed immediately but delayed till class
2032   // instantiation completes. We may not be ready to handle any delayed state
2033   // already on the stack as it might correspond to a different class, so save
2034   // it now and put it back later.
2035   SavePendingParsedClassStateRAII SavedPendingParsedClassState(*this);
2036
2037   // Pull attributes from the pattern onto the instantiation.
2038   InstantiateAttrs(TemplateArgs, Pattern, Instantiation);
2039
2040   // Start the definition of this instantiation.
2041   Instantiation->startDefinition();
2042
2043   // The instantiation is visible here, even if it was first declared in an
2044   // unimported module.
2045   Instantiation->setVisibleDespiteOwningModule();
2046
2047   // FIXME: This loses the as-written tag kind for an explicit instantiation.
2048   Instantiation->setTagKind(Pattern->getTagKind());
2049
2050   // Do substitution on the base class specifiers.
2051   if (SubstBaseSpecifiers(Instantiation, Pattern, TemplateArgs))
2052     Instantiation->setInvalidDecl();
2053
2054   TemplateDeclInstantiator Instantiator(*this, Instantiation, TemplateArgs);
2055   SmallVector<Decl*, 4> Fields;
2056   // Delay instantiation of late parsed attributes.
2057   LateInstantiatedAttrVec LateAttrs;
2058   Instantiator.enableLateAttributeInstantiation(&LateAttrs);
2059
2060   for (auto *Member : Pattern->decls()) {
2061     // Don't instantiate members not belonging in this semantic context.
2062     // e.g. for:
2063     // @code
2064     //    template <int i> class A {
2065     //      class B *g;
2066     //    };
2067     // @endcode
2068     // 'class B' has the template as lexical context but semantically it is
2069     // introduced in namespace scope.
2070     if (Member->getDeclContext() != Pattern)
2071       continue;
2072
2073     // BlockDecls can appear in a default-member-initializer. They must be the
2074     // child of a BlockExpr, so we only know how to instantiate them from there.
2075     if (isa<BlockDecl>(Member))
2076       continue;
2077
2078     if (Member->isInvalidDecl()) {
2079       Instantiation->setInvalidDecl();
2080       continue;
2081     }
2082
2083     Decl *NewMember = Instantiator.Visit(Member);
2084     if (NewMember) {
2085       if (FieldDecl *Field = dyn_cast<FieldDecl>(NewMember)) {
2086         Fields.push_back(Field);
2087       } else if (EnumDecl *Enum = dyn_cast<EnumDecl>(NewMember)) {
2088         // C++11 [temp.inst]p1: The implicit instantiation of a class template
2089         // specialization causes the implicit instantiation of the definitions
2090         // of unscoped member enumerations.
2091         // Record a point of instantiation for this implicit instantiation.
2092         if (TSK == TSK_ImplicitInstantiation && !Enum->isScoped() &&
2093             Enum->isCompleteDefinition()) {
2094           MemberSpecializationInfo *MSInfo =Enum->getMemberSpecializationInfo();
2095           assert(MSInfo && "no spec info for member enum specialization");
2096           MSInfo->setTemplateSpecializationKind(TSK_ImplicitInstantiation);
2097           MSInfo->setPointOfInstantiation(PointOfInstantiation);
2098         }
2099       } else if (StaticAssertDecl *SA = dyn_cast<StaticAssertDecl>(NewMember)) {
2100         if (SA->isFailed()) {
2101           // A static_assert failed. Bail out; instantiating this
2102           // class is probably not meaningful.
2103           Instantiation->setInvalidDecl();
2104           break;
2105         }
2106       }
2107
2108       if (NewMember->isInvalidDecl())
2109         Instantiation->setInvalidDecl();
2110     } else {
2111       // FIXME: Eventually, a NULL return will mean that one of the
2112       // instantiations was a semantic disaster, and we'll want to mark the
2113       // declaration invalid.
2114       // For now, we expect to skip some members that we can't yet handle.
2115     }
2116   }
2117
2118   // Finish checking fields.
2119   ActOnFields(nullptr, Instantiation->getLocation(), Instantiation, Fields,
2120               SourceLocation(), SourceLocation(), ParsedAttributesView());
2121   CheckCompletedCXXClass(Instantiation);
2122
2123   // Default arguments are parsed, if not instantiated. We can go instantiate
2124   // default arg exprs for default constructors if necessary now.
2125   ActOnFinishCXXNonNestedClass(Instantiation);
2126
2127   // Instantiate late parsed attributes, and attach them to their decls.
2128   // See Sema::InstantiateAttrs
2129   for (LateInstantiatedAttrVec::iterator I = LateAttrs.begin(),
2130        E = LateAttrs.end(); I != E; ++I) {
2131     assert(CurrentInstantiationScope == Instantiator.getStartingScope());
2132     CurrentInstantiationScope = I->Scope;
2133
2134     // Allow 'this' within late-parsed attributes.
2135     NamedDecl *ND = dyn_cast<NamedDecl>(I->NewDecl);
2136     CXXRecordDecl *ThisContext =
2137         dyn_cast_or_null<CXXRecordDecl>(ND->getDeclContext());
2138     CXXThisScopeRAII ThisScope(*this, ThisContext, /*TypeQuals*/0,
2139                                ND && ND->isCXXInstanceMember());
2140
2141     Attr *NewAttr =
2142       instantiateTemplateAttribute(I->TmplAttr, Context, *this, TemplateArgs);
2143     I->NewDecl->addAttr(NewAttr);
2144     LocalInstantiationScope::deleteScopes(I->Scope,
2145                                           Instantiator.getStartingScope());
2146   }
2147   Instantiator.disableLateAttributeInstantiation();
2148   LateAttrs.clear();
2149
2150   ActOnFinishDelayedMemberInitializers(Instantiation);
2151
2152   // FIXME: We should do something similar for explicit instantiations so they
2153   // end up in the right module.
2154   if (TSK == TSK_ImplicitInstantiation) {
2155     Instantiation->setLocation(Pattern->getLocation());
2156     Instantiation->setLocStart(Pattern->getInnerLocStart());
2157     Instantiation->setBraceRange(Pattern->getBraceRange());
2158   }
2159
2160   if (!Instantiation->isInvalidDecl()) {
2161     // Perform any dependent diagnostics from the pattern.
2162     PerformDependentDiagnostics(Pattern, TemplateArgs);
2163
2164     // Instantiate any out-of-line class template partial
2165     // specializations now.
2166     for (TemplateDeclInstantiator::delayed_partial_spec_iterator
2167               P = Instantiator.delayed_partial_spec_begin(),
2168            PEnd = Instantiator.delayed_partial_spec_end();
2169          P != PEnd; ++P) {
2170       if (!Instantiator.InstantiateClassTemplatePartialSpecialization(
2171               P->first, P->second)) {
2172         Instantiation->setInvalidDecl();
2173         break;
2174       }
2175     }
2176
2177     // Instantiate any out-of-line variable template partial
2178     // specializations now.
2179     for (TemplateDeclInstantiator::delayed_var_partial_spec_iterator
2180               P = Instantiator.delayed_var_partial_spec_begin(),
2181            PEnd = Instantiator.delayed_var_partial_spec_end();
2182          P != PEnd; ++P) {
2183       if (!Instantiator.InstantiateVarTemplatePartialSpecialization(
2184               P->first, P->second)) {
2185         Instantiation->setInvalidDecl();
2186         break;
2187       }
2188     }
2189   }
2190
2191   // Exit the scope of this instantiation.
2192   SavedContext.pop();
2193
2194   if (!Instantiation->isInvalidDecl()) {
2195     Consumer.HandleTagDeclDefinition(Instantiation);
2196
2197     // Always emit the vtable for an explicit instantiation definition
2198     // of a polymorphic class template specialization.
2199     if (TSK == TSK_ExplicitInstantiationDefinition)
2200       MarkVTableUsed(PointOfInstantiation, Instantiation, true);
2201   }
2202
2203   return Instantiation->isInvalidDecl();
2204 }
2205
2206 /// Instantiate the definition of an enum from a given pattern.
2207 ///
2208 /// \param PointOfInstantiation The point of instantiation within the
2209 ///        source code.
2210 /// \param Instantiation is the declaration whose definition is being
2211 ///        instantiated. This will be a member enumeration of a class
2212 ///        temploid specialization, or a local enumeration within a
2213 ///        function temploid specialization.
2214 /// \param Pattern The templated declaration from which the instantiation
2215 ///        occurs.
2216 /// \param TemplateArgs The template arguments to be substituted into
2217 ///        the pattern.
2218 /// \param TSK The kind of implicit or explicit instantiation to perform.
2219 ///
2220 /// \return \c true if an error occurred, \c false otherwise.
2221 bool Sema::InstantiateEnum(SourceLocation PointOfInstantiation,
2222                            EnumDecl *Instantiation, EnumDecl *Pattern,
2223                            const MultiLevelTemplateArgumentList &TemplateArgs,
2224                            TemplateSpecializationKind TSK) {
2225   EnumDecl *PatternDef = Pattern->getDefinition();
2226   if (DiagnoseUninstantiableTemplate(PointOfInstantiation, Instantiation,
2227                                  Instantiation->getInstantiatedFromMemberEnum(),
2228                                      Pattern, PatternDef, TSK,/*Complain*/true))
2229     return true;
2230   Pattern = PatternDef;
2231
2232   // Record the point of instantiation.
2233   if (MemberSpecializationInfo *MSInfo
2234         = Instantiation->getMemberSpecializationInfo()) {
2235     MSInfo->setTemplateSpecializationKind(TSK);
2236     MSInfo->setPointOfInstantiation(PointOfInstantiation);
2237   }
2238
2239   InstantiatingTemplate Inst(*this, PointOfInstantiation, Instantiation);
2240   if (Inst.isInvalid())
2241     return true;
2242   if (Inst.isAlreadyInstantiating())
2243     return false;
2244   PrettyDeclStackTraceEntry CrashInfo(Context, Instantiation, SourceLocation(),
2245                                       "instantiating enum definition");
2246
2247   // The instantiation is visible here, even if it was first declared in an
2248   // unimported module.
2249   Instantiation->setVisibleDespiteOwningModule();
2250
2251   // Enter the scope of this instantiation. We don't use
2252   // PushDeclContext because we don't have a scope.
2253   ContextRAII SavedContext(*this, Instantiation);
2254   EnterExpressionEvaluationContext EvalContext(
2255       *this, Sema::ExpressionEvaluationContext::PotentiallyEvaluated);
2256
2257   LocalInstantiationScope Scope(*this, /*MergeWithParentScope*/true);
2258
2259   // Pull attributes from the pattern onto the instantiation.
2260   InstantiateAttrs(TemplateArgs, Pattern, Instantiation);
2261
2262   TemplateDeclInstantiator Instantiator(*this, Instantiation, TemplateArgs);
2263   Instantiator.InstantiateEnumDefinition(Instantiation, Pattern);
2264
2265   // Exit the scope of this instantiation.
2266   SavedContext.pop();
2267
2268   return Instantiation->isInvalidDecl();
2269 }
2270
2271
2272 /// Instantiate the definition of a field from the given pattern.
2273 ///
2274 /// \param PointOfInstantiation The point of instantiation within the
2275 ///        source code.
2276 /// \param Instantiation is the declaration whose definition is being
2277 ///        instantiated. This will be a class of a class temploid
2278 ///        specialization, or a local enumeration within a function temploid
2279 ///        specialization.
2280 /// \param Pattern The templated declaration from which the instantiation
2281 ///        occurs.
2282 /// \param TemplateArgs The template arguments to be substituted into
2283 ///        the pattern.
2284 ///
2285 /// \return \c true if an error occurred, \c false otherwise.
2286 bool Sema::InstantiateInClassInitializer(
2287     SourceLocation PointOfInstantiation, FieldDecl *Instantiation,
2288     FieldDecl *Pattern, const MultiLevelTemplateArgumentList &TemplateArgs) {
2289   // If there is no initializer, we don't need to do anything.
2290   if (!Pattern->hasInClassInitializer())
2291     return false;
2292
2293   assert(Instantiation->getInClassInitStyle() ==
2294              Pattern->getInClassInitStyle() &&
2295          "pattern and instantiation disagree about init style");
2296
2297   // Error out if we haven't parsed the initializer of the pattern yet because
2298   // we are waiting for the closing brace of the outer class.
2299   Expr *OldInit = Pattern->getInClassInitializer();
2300   if (!OldInit) {
2301     RecordDecl *PatternRD = Pattern->getParent();
2302     RecordDecl *OutermostClass = PatternRD->getOuterLexicalRecordContext();
2303     Diag(PointOfInstantiation,
2304          diag::err_in_class_initializer_not_yet_parsed)
2305         << OutermostClass << Pattern;
2306     Diag(Pattern->getLocEnd(), diag::note_in_class_initializer_not_yet_parsed);
2307     Instantiation->setInvalidDecl();
2308     return true;
2309   }
2310
2311   InstantiatingTemplate Inst(*this, PointOfInstantiation, Instantiation);
2312   if (Inst.isInvalid())
2313     return true;
2314   if (Inst.isAlreadyInstantiating()) {
2315     // Error out if we hit an instantiation cycle for this initializer.
2316     Diag(PointOfInstantiation, diag::err_in_class_initializer_cycle)
2317       << Instantiation;
2318     return true;
2319   }
2320   PrettyDeclStackTraceEntry CrashInfo(Context, Instantiation, SourceLocation(),
2321                                       "instantiating default member init");
2322
2323   // Enter the scope of this instantiation. We don't use PushDeclContext because
2324   // we don't have a scope.
2325   ContextRAII SavedContext(*this, Instantiation->getParent());
2326   EnterExpressionEvaluationContext EvalContext(
2327       *this, Sema::ExpressionEvaluationContext::PotentiallyEvaluated);
2328
2329   LocalInstantiationScope Scope(*this, true);
2330
2331   // Instantiate the initializer.
2332   ActOnStartCXXInClassMemberInitializer();
2333   CXXThisScopeRAII ThisScope(*this, Instantiation->getParent(), /*TypeQuals=*/0);
2334
2335   ExprResult NewInit = SubstInitializer(OldInit, TemplateArgs,
2336                                         /*CXXDirectInit=*/false);
2337   Expr *Init = NewInit.get();
2338   assert((!Init || !isa<ParenListExpr>(Init)) && "call-style init in class");
2339   ActOnFinishCXXInClassMemberInitializer(
2340       Instantiation, Init ? Init->getLocStart() : SourceLocation(), Init);
2341
2342   if (auto *L = getASTMutationListener())
2343     L->DefaultMemberInitializerInstantiated(Instantiation);
2344
2345   // Return true if the in-class initializer is still missing.
2346   return !Instantiation->getInClassInitializer();
2347 }
2348
2349 namespace {
2350   /// A partial specialization whose template arguments have matched
2351   /// a given template-id.
2352   struct PartialSpecMatchResult {
2353     ClassTemplatePartialSpecializationDecl *Partial;
2354     TemplateArgumentList *Args;
2355   };
2356 }
2357
2358 bool Sema::usesPartialOrExplicitSpecialization(
2359     SourceLocation Loc, ClassTemplateSpecializationDecl *ClassTemplateSpec) {
2360   if (ClassTemplateSpec->getTemplateSpecializationKind() ==
2361       TSK_ExplicitSpecialization)
2362     return true;
2363
2364   SmallVector<ClassTemplatePartialSpecializationDecl *, 4> PartialSpecs;
2365   ClassTemplateSpec->getSpecializedTemplate()
2366                    ->getPartialSpecializations(PartialSpecs);
2367   for (unsigned I = 0, N = PartialSpecs.size(); I != N; ++I) {
2368     TemplateDeductionInfo Info(Loc);
2369     if (!DeduceTemplateArguments(PartialSpecs[I],
2370                                  ClassTemplateSpec->getTemplateArgs(), Info))
2371       return true;
2372   }
2373
2374   return false;
2375 }
2376
2377 /// Get the instantiation pattern to use to instantiate the definition of a
2378 /// given ClassTemplateSpecializationDecl (either the pattern of the primary
2379 /// template or of a partial specialization).
2380 static CXXRecordDecl *
2381 getPatternForClassTemplateSpecialization(
2382     Sema &S, SourceLocation PointOfInstantiation,
2383     ClassTemplateSpecializationDecl *ClassTemplateSpec,
2384     TemplateSpecializationKind TSK, bool Complain) {
2385   Sema::InstantiatingTemplate Inst(S, PointOfInstantiation, ClassTemplateSpec);
2386   if (Inst.isInvalid() || Inst.isAlreadyInstantiating())
2387     return nullptr;
2388
2389   llvm::PointerUnion<ClassTemplateDecl *,
2390                      ClassTemplatePartialSpecializationDecl *>
2391       Specialized = ClassTemplateSpec->getSpecializedTemplateOrPartial();
2392   if (!Specialized.is<ClassTemplatePartialSpecializationDecl *>()) {
2393     // Find best matching specialization.
2394     ClassTemplateDecl *Template = ClassTemplateSpec->getSpecializedTemplate();
2395
2396     // C++ [temp.class.spec.match]p1:
2397     //   When a class template is used in a context that requires an
2398     //   instantiation of the class, it is necessary to determine
2399     //   whether the instantiation is to be generated using the primary
2400     //   template or one of the partial specializations. This is done by
2401     //   matching the template arguments of the class template
2402     //   specialization with the template argument lists of the partial
2403     //   specializations.
2404     typedef PartialSpecMatchResult MatchResult;
2405     SmallVector<MatchResult, 4> Matched;
2406     SmallVector<ClassTemplatePartialSpecializationDecl *, 4> PartialSpecs;
2407     Template->getPartialSpecializations(PartialSpecs);
2408     TemplateSpecCandidateSet FailedCandidates(PointOfInstantiation);
2409     for (unsigned I = 0, N = PartialSpecs.size(); I != N; ++I) {
2410       ClassTemplatePartialSpecializationDecl *Partial = PartialSpecs[I];
2411       TemplateDeductionInfo Info(FailedCandidates.getLocation());
2412       if (Sema::TemplateDeductionResult Result = S.DeduceTemplateArguments(
2413               Partial, ClassTemplateSpec->getTemplateArgs(), Info)) {
2414         // Store the failed-deduction information for use in diagnostics, later.
2415         // TODO: Actually use the failed-deduction info?
2416         FailedCandidates.addCandidate().set(
2417             DeclAccessPair::make(Template, AS_public), Partial,
2418             MakeDeductionFailureInfo(S.Context, Result, Info));
2419         (void)Result;
2420       } else {
2421         Matched.push_back(PartialSpecMatchResult());
2422         Matched.back().Partial = Partial;
2423         Matched.back().Args = Info.take();
2424       }
2425     }
2426
2427     // If we're dealing with a member template where the template parameters
2428     // have been instantiated, this provides the original template parameters
2429     // from which the member template's parameters were instantiated.
2430
2431     if (Matched.size() >= 1) {
2432       SmallVectorImpl<MatchResult>::iterator Best = Matched.begin();
2433       if (Matched.size() == 1) {
2434         //   -- If exactly one matching specialization is found, the
2435         //      instantiation is generated from that specialization.
2436         // We don't need to do anything for this.
2437       } else {
2438         //   -- If more than one matching specialization is found, the
2439         //      partial order rules (14.5.4.2) are used to determine
2440         //      whether one of the specializations is more specialized
2441         //      than the others. If none of the specializations is more
2442         //      specialized than all of the other matching
2443         //      specializations, then the use of the class template is
2444         //      ambiguous and the program is ill-formed.
2445         for (SmallVectorImpl<MatchResult>::iterator P = Best + 1,
2446                                                  PEnd = Matched.end();
2447              P != PEnd; ++P) {
2448           if (S.getMoreSpecializedPartialSpecialization(
2449                   P->Partial, Best->Partial, PointOfInstantiation) ==
2450               P->Partial)
2451             Best = P;
2452         }
2453
2454         // Determine if the best partial specialization is more specialized than
2455         // the others.
2456         bool Ambiguous = false;
2457         for (SmallVectorImpl<MatchResult>::iterator P = Matched.begin(),
2458                                                  PEnd = Matched.end();
2459              P != PEnd; ++P) {
2460           if (P != Best && S.getMoreSpecializedPartialSpecialization(
2461                                P->Partial, Best->Partial,
2462                                PointOfInstantiation) != Best->Partial) {
2463             Ambiguous = true;
2464             break;
2465           }
2466         }
2467
2468         if (Ambiguous) {
2469           // Partial ordering did not produce a clear winner. Complain.
2470           Inst.Clear();
2471           ClassTemplateSpec->setInvalidDecl();
2472           S.Diag(PointOfInstantiation,
2473                  diag::err_partial_spec_ordering_ambiguous)
2474               << ClassTemplateSpec;
2475
2476           // Print the matching partial specializations.
2477           for (SmallVectorImpl<MatchResult>::iterator P = Matched.begin(),
2478                                                    PEnd = Matched.end();
2479                P != PEnd; ++P)
2480             S.Diag(P->Partial->getLocation(), diag::note_partial_spec_match)
2481                 << S.getTemplateArgumentBindingsText(
2482                        P->Partial->getTemplateParameters(), *P->Args);
2483
2484           return nullptr;
2485         }
2486       }
2487
2488       ClassTemplateSpec->setInstantiationOf(Best->Partial, Best->Args);
2489     } else {
2490       //   -- If no matches are found, the instantiation is generated
2491       //      from the primary template.
2492     }
2493   }
2494
2495   CXXRecordDecl *Pattern = nullptr;
2496   Specialized = ClassTemplateSpec->getSpecializedTemplateOrPartial();
2497   if (auto *PartialSpec =
2498           Specialized.dyn_cast<ClassTemplatePartialSpecializationDecl *>()) {
2499     // Instantiate using the best class template partial specialization.
2500     while (PartialSpec->getInstantiatedFromMember()) {
2501       // If we've found an explicit specialization of this class template,
2502       // stop here and use that as the pattern.
2503       if (PartialSpec->isMemberSpecialization())
2504         break;
2505
2506       PartialSpec = PartialSpec->getInstantiatedFromMember();
2507     }
2508     Pattern = PartialSpec;
2509   } else {
2510     ClassTemplateDecl *Template = ClassTemplateSpec->getSpecializedTemplate();
2511     while (Template->getInstantiatedFromMemberTemplate()) {
2512       // If we've found an explicit specialization of this class template,
2513       // stop here and use that as the pattern.
2514       if (Template->isMemberSpecialization())
2515         break;
2516
2517       Template = Template->getInstantiatedFromMemberTemplate();
2518     }
2519     Pattern = Template->getTemplatedDecl();
2520   }
2521
2522   return Pattern;
2523 }
2524
2525 bool Sema::InstantiateClassTemplateSpecialization(
2526     SourceLocation PointOfInstantiation,
2527     ClassTemplateSpecializationDecl *ClassTemplateSpec,
2528     TemplateSpecializationKind TSK, bool Complain) {
2529   // Perform the actual instantiation on the canonical declaration.
2530   ClassTemplateSpec = cast<ClassTemplateSpecializationDecl>(
2531       ClassTemplateSpec->getCanonicalDecl());
2532   if (ClassTemplateSpec->isInvalidDecl())
2533     return true;
2534
2535   CXXRecordDecl *Pattern = getPatternForClassTemplateSpecialization(
2536       *this, PointOfInstantiation, ClassTemplateSpec, TSK, Complain);
2537   if (!Pattern)
2538     return true;
2539
2540   return InstantiateClass(PointOfInstantiation, ClassTemplateSpec, Pattern,
2541                           getTemplateInstantiationArgs(ClassTemplateSpec), TSK,
2542                           Complain);
2543 }
2544
2545 /// Instantiates the definitions of all of the member
2546 /// of the given class, which is an instantiation of a class template
2547 /// or a member class of a template.
2548 void
2549 Sema::InstantiateClassMembers(SourceLocation PointOfInstantiation,
2550                               CXXRecordDecl *Instantiation,
2551                         const MultiLevelTemplateArgumentList &TemplateArgs,
2552                               TemplateSpecializationKind TSK) {
2553   // FIXME: We need to notify the ASTMutationListener that we did all of these
2554   // things, in case we have an explicit instantiation definition in a PCM, a
2555   // module, or preamble, and the declaration is in an imported AST.
2556   assert(
2557       (TSK == TSK_ExplicitInstantiationDefinition ||
2558        TSK == TSK_ExplicitInstantiationDeclaration ||
2559        (TSK == TSK_ImplicitInstantiation && Instantiation->isLocalClass())) &&
2560       "Unexpected template specialization kind!");
2561   for (auto *D : Instantiation->decls()) {
2562     bool SuppressNew = false;
2563     if (auto *Function = dyn_cast<FunctionDecl>(D)) {
2564       if (FunctionDecl *Pattern
2565             = Function->getInstantiatedFromMemberFunction()) {
2566         MemberSpecializationInfo *MSInfo
2567           = Function->getMemberSpecializationInfo();
2568         assert(MSInfo && "No member specialization information?");
2569         if (MSInfo->getTemplateSpecializationKind()
2570                                                  == TSK_ExplicitSpecialization)
2571           continue;
2572
2573         if (CheckSpecializationInstantiationRedecl(PointOfInstantiation, TSK,
2574                                                    Function,
2575                                         MSInfo->getTemplateSpecializationKind(),
2576                                               MSInfo->getPointOfInstantiation(),
2577                                                    SuppressNew) ||
2578             SuppressNew)
2579           continue;
2580
2581         // C++11 [temp.explicit]p8:
2582         //   An explicit instantiation definition that names a class template
2583         //   specialization explicitly instantiates the class template
2584         //   specialization and is only an explicit instantiation definition
2585         //   of members whose definition is visible at the point of
2586         //   instantiation.
2587         if (TSK == TSK_ExplicitInstantiationDefinition && !Pattern->isDefined())
2588           continue;
2589
2590         Function->setTemplateSpecializationKind(TSK, PointOfInstantiation);
2591
2592         if (Function->isDefined()) {
2593           // Let the ASTConsumer know that this function has been explicitly
2594           // instantiated now, and its linkage might have changed.
2595           Consumer.HandleTopLevelDecl(DeclGroupRef(Function));
2596         } else if (TSK == TSK_ExplicitInstantiationDefinition) {
2597           InstantiateFunctionDefinition(PointOfInstantiation, Function);
2598         } else if (TSK == TSK_ImplicitInstantiation) {
2599           PendingLocalImplicitInstantiations.push_back(
2600               std::make_pair(Function, PointOfInstantiation));
2601         }
2602       }
2603     } else if (auto *Var = dyn_cast<VarDecl>(D)) {
2604       if (isa<VarTemplateSpecializationDecl>(Var))
2605         continue;
2606
2607       if (Var->isStaticDataMember()) {
2608         MemberSpecializationInfo *MSInfo = Var->getMemberSpecializationInfo();
2609         assert(MSInfo && "No member specialization information?");
2610         if (MSInfo->getTemplateSpecializationKind()
2611                                                  == TSK_ExplicitSpecialization)
2612           continue;
2613
2614         if (CheckSpecializationInstantiationRedecl(PointOfInstantiation, TSK,
2615                                                    Var,
2616                                         MSInfo->getTemplateSpecializationKind(),
2617                                               MSInfo->getPointOfInstantiation(),
2618                                                    SuppressNew) ||
2619             SuppressNew)
2620           continue;
2621
2622         if (TSK == TSK_ExplicitInstantiationDefinition) {
2623           // C++0x [temp.explicit]p8:
2624           //   An explicit instantiation definition that names a class template
2625           //   specialization explicitly instantiates the class template
2626           //   specialization and is only an explicit instantiation definition
2627           //   of members whose definition is visible at the point of
2628           //   instantiation.
2629           if (!Var->getInstantiatedFromStaticDataMember()->getDefinition())
2630             continue;
2631
2632           Var->setTemplateSpecializationKind(TSK, PointOfInstantiation);
2633           InstantiateVariableDefinition(PointOfInstantiation, Var);
2634         } else {
2635           Var->setTemplateSpecializationKind(TSK, PointOfInstantiation);
2636         }
2637       }
2638     } else if (auto *Record = dyn_cast<CXXRecordDecl>(D)) {
2639       // Always skip the injected-class-name, along with any
2640       // redeclarations of nested classes, since both would cause us
2641       // to try to instantiate the members of a class twice.
2642       // Skip closure types; they'll get instantiated when we instantiate
2643       // the corresponding lambda-expression.
2644       if (Record->isInjectedClassName() || Record->getPreviousDecl() ||
2645           Record->isLambda())
2646         continue;
2647
2648       MemberSpecializationInfo *MSInfo = Record->getMemberSpecializationInfo();
2649       assert(MSInfo && "No member specialization information?");
2650
2651       if (MSInfo->getTemplateSpecializationKind()
2652                                                 == TSK_ExplicitSpecialization)
2653         continue;
2654
2655       if ((Context.getTargetInfo().getCXXABI().isMicrosoft() ||
2656            Context.getTargetInfo().getTriple().isWindowsItaniumEnvironment()) &&
2657           TSK == TSK_ExplicitInstantiationDeclaration) {
2658         // In MSVC and Windows Itanium mode, explicit instantiation decl of the
2659         // outer class doesn't affect the inner class.
2660         continue;
2661       }
2662
2663       if (CheckSpecializationInstantiationRedecl(PointOfInstantiation, TSK,
2664                                                  Record,
2665                                         MSInfo->getTemplateSpecializationKind(),
2666                                               MSInfo->getPointOfInstantiation(),
2667                                                  SuppressNew) ||
2668           SuppressNew)
2669         continue;
2670
2671       CXXRecordDecl *Pattern = Record->getInstantiatedFromMemberClass();
2672       assert(Pattern && "Missing instantiated-from-template information");
2673
2674       if (!Record->getDefinition()) {
2675         if (!Pattern->getDefinition()) {
2676           // C++0x [temp.explicit]p8:
2677           //   An explicit instantiation definition that names a class template
2678           //   specialization explicitly instantiates the class template
2679           //   specialization and is only an explicit instantiation definition
2680           //   of members whose definition is visible at the point of
2681           //   instantiation.
2682           if (TSK == TSK_ExplicitInstantiationDeclaration) {
2683             MSInfo->setTemplateSpecializationKind(TSK);
2684             MSInfo->setPointOfInstantiation(PointOfInstantiation);
2685           }
2686
2687           continue;
2688         }
2689
2690         InstantiateClass(PointOfInstantiation, Record, Pattern,
2691                          TemplateArgs,
2692                          TSK);
2693       } else {
2694         if (TSK == TSK_ExplicitInstantiationDefinition &&
2695             Record->getTemplateSpecializationKind() ==
2696                 TSK_ExplicitInstantiationDeclaration) {
2697           Record->setTemplateSpecializationKind(TSK);
2698           MarkVTableUsed(PointOfInstantiation, Record, true);
2699         }
2700       }
2701
2702       Pattern = cast_or_null<CXXRecordDecl>(Record->getDefinition());
2703       if (Pattern)
2704         InstantiateClassMembers(PointOfInstantiation, Pattern, TemplateArgs,
2705                                 TSK);
2706     } else if (auto *Enum = dyn_cast<EnumDecl>(D)) {
2707       MemberSpecializationInfo *MSInfo = Enum->getMemberSpecializationInfo();
2708       assert(MSInfo && "No member specialization information?");
2709
2710       if (MSInfo->getTemplateSpecializationKind()
2711             == TSK_ExplicitSpecialization)
2712         continue;
2713
2714       if (CheckSpecializationInstantiationRedecl(
2715             PointOfInstantiation, TSK, Enum,
2716             MSInfo->getTemplateSpecializationKind(),
2717             MSInfo->getPointOfInstantiation(), SuppressNew) ||
2718           SuppressNew)
2719         continue;
2720
2721       if (Enum->getDefinition())
2722         continue;
2723
2724       EnumDecl *Pattern = Enum->getTemplateInstantiationPattern();
2725       assert(Pattern && "Missing instantiated-from-template information");
2726
2727       if (TSK == TSK_ExplicitInstantiationDefinition) {
2728         if (!Pattern->getDefinition())
2729           continue;
2730
2731         InstantiateEnum(PointOfInstantiation, Enum, Pattern, TemplateArgs, TSK);
2732       } else {
2733         MSInfo->setTemplateSpecializationKind(TSK);
2734         MSInfo->setPointOfInstantiation(PointOfInstantiation);
2735       }
2736     } else if (auto *Field = dyn_cast<FieldDecl>(D)) {
2737       // No need to instantiate in-class initializers during explicit
2738       // instantiation.
2739       if (Field->hasInClassInitializer() && TSK == TSK_ImplicitInstantiation) {
2740         CXXRecordDecl *ClassPattern =
2741             Instantiation->getTemplateInstantiationPattern();
2742         DeclContext::lookup_result Lookup =
2743             ClassPattern->lookup(Field->getDeclName());
2744         FieldDecl *Pattern = cast<FieldDecl>(Lookup.front());
2745         InstantiateInClassInitializer(PointOfInstantiation, Field, Pattern,
2746                                       TemplateArgs);
2747       }
2748     }
2749   }
2750 }
2751
2752 /// Instantiate the definitions of all of the members of the
2753 /// given class template specialization, which was named as part of an
2754 /// explicit instantiation.
2755 void
2756 Sema::InstantiateClassTemplateSpecializationMembers(
2757                                            SourceLocation PointOfInstantiation,
2758                             ClassTemplateSpecializationDecl *ClassTemplateSpec,
2759                                                TemplateSpecializationKind TSK) {
2760   // C++0x [temp.explicit]p7:
2761   //   An explicit instantiation that names a class template
2762   //   specialization is an explicit instantion of the same kind
2763   //   (declaration or definition) of each of its members (not
2764   //   including members inherited from base classes) that has not
2765   //   been previously explicitly specialized in the translation unit
2766   //   containing the explicit instantiation, except as described
2767   //   below.
2768   InstantiateClassMembers(PointOfInstantiation, ClassTemplateSpec,
2769                           getTemplateInstantiationArgs(ClassTemplateSpec),
2770                           TSK);
2771 }
2772
2773 StmtResult
2774 Sema::SubstStmt(Stmt *S, const MultiLevelTemplateArgumentList &TemplateArgs) {
2775   if (!S)
2776     return S;
2777
2778   TemplateInstantiator Instantiator(*this, TemplateArgs,
2779                                     SourceLocation(),
2780                                     DeclarationName());
2781   return Instantiator.TransformStmt(S);
2782 }
2783
2784 ExprResult
2785 Sema::SubstExpr(Expr *E, const MultiLevelTemplateArgumentList &TemplateArgs) {
2786   if (!E)
2787     return E;
2788
2789   TemplateInstantiator Instantiator(*this, TemplateArgs,
2790                                     SourceLocation(),
2791                                     DeclarationName());
2792   return Instantiator.TransformExpr(E);
2793 }
2794
2795 ExprResult Sema::SubstInitializer(Expr *Init,
2796                           const MultiLevelTemplateArgumentList &TemplateArgs,
2797                           bool CXXDirectInit) {
2798   TemplateInstantiator Instantiator(*this, TemplateArgs,
2799                                     SourceLocation(),
2800                                     DeclarationName());
2801   return Instantiator.TransformInitializer(Init, CXXDirectInit);
2802 }
2803
2804 bool Sema::SubstExprs(ArrayRef<Expr *> Exprs, bool IsCall,
2805                       const MultiLevelTemplateArgumentList &TemplateArgs,
2806                       SmallVectorImpl<Expr *> &Outputs) {
2807   if (Exprs.empty())
2808     return false;
2809
2810   TemplateInstantiator Instantiator(*this, TemplateArgs,
2811                                     SourceLocation(),
2812                                     DeclarationName());
2813   return Instantiator.TransformExprs(Exprs.data(), Exprs.size(),
2814                                      IsCall, Outputs);
2815 }
2816
2817 NestedNameSpecifierLoc
2818 Sema::SubstNestedNameSpecifierLoc(NestedNameSpecifierLoc NNS,
2819                         const MultiLevelTemplateArgumentList &TemplateArgs) {
2820   if (!NNS)
2821     return NestedNameSpecifierLoc();
2822
2823   TemplateInstantiator Instantiator(*this, TemplateArgs, NNS.getBeginLoc(),
2824                                     DeclarationName());
2825   return Instantiator.TransformNestedNameSpecifierLoc(NNS);
2826 }
2827
2828 /// Do template substitution on declaration name info.
2829 DeclarationNameInfo
2830 Sema::SubstDeclarationNameInfo(const DeclarationNameInfo &NameInfo,
2831                          const MultiLevelTemplateArgumentList &TemplateArgs) {
2832   TemplateInstantiator Instantiator(*this, TemplateArgs, NameInfo.getLoc(),
2833                                     NameInfo.getName());
2834   return Instantiator.TransformDeclarationNameInfo(NameInfo);
2835 }
2836
2837 TemplateName
2838 Sema::SubstTemplateName(NestedNameSpecifierLoc QualifierLoc,
2839                         TemplateName Name, SourceLocation Loc,
2840                         const MultiLevelTemplateArgumentList &TemplateArgs) {
2841   TemplateInstantiator Instantiator(*this, TemplateArgs, Loc,
2842                                     DeclarationName());
2843   CXXScopeSpec SS;
2844   SS.Adopt(QualifierLoc);
2845   return Instantiator.TransformTemplateName(SS, Name, Loc);
2846 }
2847
2848 bool Sema::Subst(const TemplateArgumentLoc *Args, unsigned NumArgs,
2849                  TemplateArgumentListInfo &Result,
2850                  const MultiLevelTemplateArgumentList &TemplateArgs) {
2851   TemplateInstantiator Instantiator(*this, TemplateArgs, SourceLocation(),
2852                                     DeclarationName());
2853
2854   return Instantiator.TransformTemplateArguments(Args, NumArgs, Result);
2855 }
2856
2857 static const Decl *getCanonicalParmVarDecl(const Decl *D) {
2858   // When storing ParmVarDecls in the local instantiation scope, we always
2859   // want to use the ParmVarDecl from the canonical function declaration,
2860   // since the map is then valid for any redeclaration or definition of that
2861   // function.
2862   if (const ParmVarDecl *PV = dyn_cast<ParmVarDecl>(D)) {
2863     if (const FunctionDecl *FD = dyn_cast<FunctionDecl>(PV->getDeclContext())) {
2864       unsigned i = PV->getFunctionScopeIndex();
2865       // This parameter might be from a freestanding function type within the
2866       // function and isn't necessarily referring to one of FD's parameters.
2867       if (FD->getParamDecl(i) == PV)
2868         return FD->getCanonicalDecl()->getParamDecl(i);
2869     }
2870   }
2871   return D;
2872 }
2873
2874
2875 llvm::PointerUnion<Decl *, LocalInstantiationScope::DeclArgumentPack *> *
2876 LocalInstantiationScope::findInstantiationOf(const Decl *D) {
2877   D = getCanonicalParmVarDecl(D);
2878   for (LocalInstantiationScope *Current = this; Current;
2879        Current = Current->Outer) {
2880
2881     // Check if we found something within this scope.
2882     const Decl *CheckD = D;
2883     do {
2884       LocalDeclsMap::iterator Found = Current->LocalDecls.find(CheckD);
2885       if (Found != Current->LocalDecls.end())
2886         return &Found->second;
2887
2888       // If this is a tag declaration, it's possible that we need to look for
2889       // a previous declaration.
2890       if (const TagDecl *Tag = dyn_cast<TagDecl>(CheckD))
2891         CheckD = Tag->getPreviousDecl();
2892       else
2893         CheckD = nullptr;
2894     } while (CheckD);
2895
2896     // If we aren't combined with our outer scope, we're done.
2897     if (!Current->CombineWithOuterScope)
2898       break;
2899   }
2900
2901   // If we're performing a partial substitution during template argument
2902   // deduction, we may not have values for template parameters yet.
2903   if (isa<NonTypeTemplateParmDecl>(D) || isa<TemplateTypeParmDecl>(D) ||
2904       isa<TemplateTemplateParmDecl>(D))
2905     return nullptr;
2906
2907   // Local types referenced prior to definition may require instantiation.
2908   if (const CXXRecordDecl *RD = dyn_cast<CXXRecordDecl>(D))
2909     if (RD->isLocalClass())
2910       return nullptr;
2911
2912   // Enumeration types referenced prior to definition may appear as a result of
2913   // error recovery.
2914   if (isa<EnumDecl>(D))
2915     return nullptr;
2916
2917   // If we didn't find the decl, then we either have a sema bug, or we have a
2918   // forward reference to a label declaration.  Return null to indicate that
2919   // we have an uninstantiated label.
2920   assert(isa<LabelDecl>(D) && "declaration not instantiated in this scope");
2921   return nullptr;
2922 }
2923
2924 void LocalInstantiationScope::InstantiatedLocal(const Decl *D, Decl *Inst) {
2925   D = getCanonicalParmVarDecl(D);
2926   llvm::PointerUnion<Decl *, DeclArgumentPack *> &Stored = LocalDecls[D];
2927   if (Stored.isNull()) {
2928 #ifndef NDEBUG
2929     // It should not be present in any surrounding scope either.
2930     LocalInstantiationScope *Current = this;
2931     while (Current->CombineWithOuterScope && Current->Outer) {
2932       Current = Current->Outer;
2933       assert(Current->LocalDecls.find(D) == Current->LocalDecls.end() &&
2934              "Instantiated local in inner and outer scopes");
2935     }
2936 #endif
2937     Stored = Inst;
2938   } else if (DeclArgumentPack *Pack = Stored.dyn_cast<DeclArgumentPack *>()) {
2939     Pack->push_back(cast<ParmVarDecl>(Inst));
2940   } else {
2941     assert(Stored.get<Decl *>() == Inst && "Already instantiated this local");
2942   }
2943 }
2944
2945 void LocalInstantiationScope::InstantiatedLocalPackArg(const Decl *D,
2946                                                        ParmVarDecl *Inst) {
2947   D = getCanonicalParmVarDecl(D);
2948   DeclArgumentPack *Pack = LocalDecls[D].get<DeclArgumentPack *>();
2949   Pack->push_back(Inst);
2950 }
2951
2952 void LocalInstantiationScope::MakeInstantiatedLocalArgPack(const Decl *D) {
2953 #ifndef NDEBUG
2954   // This should be the first time we've been told about this decl.
2955   for (LocalInstantiationScope *Current = this;
2956        Current && Current->CombineWithOuterScope; Current = Current->Outer)
2957     assert(Current->LocalDecls.find(D) == Current->LocalDecls.end() &&
2958            "Creating local pack after instantiation of local");
2959 #endif
2960
2961   D = getCanonicalParmVarDecl(D);
2962   llvm::PointerUnion<Decl *, DeclArgumentPack *> &Stored = LocalDecls[D];
2963   DeclArgumentPack *Pack = new DeclArgumentPack;
2964   Stored = Pack;
2965   ArgumentPacks.push_back(Pack);
2966 }
2967
2968 void LocalInstantiationScope::SetPartiallySubstitutedPack(NamedDecl *Pack,
2969                                           const TemplateArgument *ExplicitArgs,
2970                                                     unsigned NumExplicitArgs) {
2971   assert((!PartiallySubstitutedPack || PartiallySubstitutedPack == Pack) &&
2972          "Already have a partially-substituted pack");
2973   assert((!PartiallySubstitutedPack
2974           || NumArgsInPartiallySubstitutedPack == NumExplicitArgs) &&
2975          "Wrong number of arguments in partially-substituted pack");
2976   PartiallySubstitutedPack = Pack;
2977   ArgsInPartiallySubstitutedPack = ExplicitArgs;
2978   NumArgsInPartiallySubstitutedPack = NumExplicitArgs;
2979 }
2980
2981 NamedDecl *LocalInstantiationScope::getPartiallySubstitutedPack(
2982                                          const TemplateArgument **ExplicitArgs,
2983                                               unsigned *NumExplicitArgs) const {
2984   if (ExplicitArgs)
2985     *ExplicitArgs = nullptr;
2986   if (NumExplicitArgs)
2987     *NumExplicitArgs = 0;
2988
2989   for (const LocalInstantiationScope *Current = this; Current;
2990        Current = Current->Outer) {
2991     if (Current->PartiallySubstitutedPack) {
2992       if (ExplicitArgs)
2993         *ExplicitArgs = Current->ArgsInPartiallySubstitutedPack;
2994       if (NumExplicitArgs)
2995         *NumExplicitArgs = Current->NumArgsInPartiallySubstitutedPack;
2996
2997       return Current->PartiallySubstitutedPack;
2998     }
2999
3000     if (!Current->CombineWithOuterScope)
3001       break;
3002   }
3003
3004   return nullptr;
3005 }