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