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