]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_borrowck/src/region_infer/mod.rs
Rollup merge of #93840 - yaahc:termination-stabilization-celebration-station, r=josht...
[rust.git] / compiler / rustc_borrowck / src / region_infer / mod.rs
1 use std::collections::VecDeque;
2 use std::rc::Rc;
3
4 use rustc_data_structures::binary_search_util;
5 use rustc_data_structures::frozen::Frozen;
6 use rustc_data_structures::fx::{FxHashMap, FxHashSet};
7 use rustc_data_structures::graph::scc::Sccs;
8 use rustc_errors::Diagnostic;
9 use rustc_hir::def_id::{DefId, CRATE_DEF_ID};
10 use rustc_hir::CRATE_HIR_ID;
11 use rustc_index::vec::IndexVec;
12 use rustc_infer::infer::canonical::QueryOutlivesConstraint;
13 use rustc_infer::infer::region_constraints::{GenericKind, VarInfos, VerifyBound};
14 use rustc_infer::infer::{InferCtxt, NllRegionVariableOrigin, RegionVariableOrigin};
15 use rustc_middle::mir::{
16     Body, ClosureOutlivesRequirement, ClosureOutlivesSubject, ClosureRegionRequirements,
17     ConstraintCategory, Local, Location, ReturnConstraint,
18 };
19 use rustc_middle::traits::ObligationCause;
20 use rustc_middle::traits::ObligationCauseCode;
21 use rustc_middle::ty::{self, subst::SubstsRef, RegionVid, Ty, TyCtxt, TypeFoldable};
22 use rustc_span::Span;
23
24 use crate::{
25     constraints::{
26         graph::NormalConstraintGraph, ConstraintSccIndex, OutlivesConstraint, OutlivesConstraintSet,
27     },
28     diagnostics::{RegionErrorKind, RegionErrors, UniverseInfo},
29     member_constraints::{MemberConstraintSet, NllMemberConstraintIndex},
30     nll::{PoloniusOutput, ToRegionVid},
31     region_infer::reverse_sccs::ReverseSccGraph,
32     region_infer::values::{
33         LivenessValues, PlaceholderIndices, RegionElement, RegionValueElements, RegionValues,
34         ToElementIndex,
35     },
36     type_check::{free_region_relations::UniversalRegionRelations, Locations},
37     universal_regions::UniversalRegions,
38 };
39
40 mod dump_mir;
41 mod graphviz;
42 mod opaque_types;
43 mod reverse_sccs;
44
45 pub mod values;
46
47 pub struct RegionInferenceContext<'tcx> {
48     /// Contains the definition for every region variable. Region
49     /// variables are identified by their index (`RegionVid`). The
50     /// definition contains information about where the region came
51     /// from as well as its final inferred value.
52     definitions: IndexVec<RegionVid, RegionDefinition<'tcx>>,
53
54     /// The liveness constraints added to each region. For most
55     /// regions, these start out empty and steadily grow, though for
56     /// each universally quantified region R they start out containing
57     /// the entire CFG and `end(R)`.
58     liveness_constraints: LivenessValues<RegionVid>,
59
60     /// The outlives constraints computed by the type-check.
61     constraints: Frozen<OutlivesConstraintSet<'tcx>>,
62
63     /// The constraint-set, but in graph form, making it easy to traverse
64     /// the constraints adjacent to a particular region. Used to construct
65     /// the SCC (see `constraint_sccs`) and for error reporting.
66     constraint_graph: Frozen<NormalConstraintGraph>,
67
68     /// The SCC computed from `constraints` and the constraint
69     /// graph. We have an edge from SCC A to SCC B if `A: B`. Used to
70     /// compute the values of each region.
71     constraint_sccs: Rc<Sccs<RegionVid, ConstraintSccIndex>>,
72
73     /// Reverse of the SCC constraint graph --  i.e., an edge `A -> B` exists if
74     /// `B: A`. This is used to compute the universal regions that are required
75     /// to outlive a given SCC. Computed lazily.
76     rev_scc_graph: Option<Rc<ReverseSccGraph>>,
77
78     /// The "R0 member of [R1..Rn]" constraints, indexed by SCC.
79     member_constraints: Rc<MemberConstraintSet<'tcx, ConstraintSccIndex>>,
80
81     /// Records the member constraints that we applied to each scc.
82     /// This is useful for error reporting. Once constraint
83     /// propagation is done, this vector is sorted according to
84     /// `member_region_scc`.
85     member_constraints_applied: Vec<AppliedMemberConstraint>,
86
87     /// Map closure bounds to a `Span` that should be used for error reporting.
88     closure_bounds_mapping:
89         FxHashMap<Location, FxHashMap<(RegionVid, RegionVid), (ConstraintCategory, Span)>>,
90
91     /// Map universe indexes to information on why we created it.
92     universe_causes: FxHashMap<ty::UniverseIndex, UniverseInfo<'tcx>>,
93
94     /// Contains the minimum universe of any variable within the same
95     /// SCC. We will ensure that no SCC contains values that are not
96     /// visible from this index.
97     scc_universes: IndexVec<ConstraintSccIndex, ty::UniverseIndex>,
98
99     /// Contains a "representative" from each SCC. This will be the
100     /// minimal RegionVid belonging to that universe. It is used as a
101     /// kind of hacky way to manage checking outlives relationships,
102     /// since we can 'canonicalize' each region to the representative
103     /// of its SCC and be sure that -- if they have the same repr --
104     /// they *must* be equal (though not having the same repr does not
105     /// mean they are unequal).
106     scc_representatives: IndexVec<ConstraintSccIndex, ty::RegionVid>,
107
108     /// The final inferred values of the region variables; we compute
109     /// one value per SCC. To get the value for any given *region*,
110     /// you first find which scc it is a part of.
111     scc_values: RegionValues<ConstraintSccIndex>,
112
113     /// Type constraints that we check after solving.
114     type_tests: Vec<TypeTest<'tcx>>,
115
116     /// Information about the universally quantified regions in scope
117     /// on this function.
118     universal_regions: Rc<UniversalRegions<'tcx>>,
119
120     /// Information about how the universally quantified regions in
121     /// scope on this function relate to one another.
122     universal_region_relations: Frozen<UniversalRegionRelations<'tcx>>,
123 }
124
125 /// Each time that `apply_member_constraint` is successful, it appends
126 /// one of these structs to the `member_constraints_applied` field.
127 /// This is used in error reporting to trace out what happened.
128 ///
129 /// The way that `apply_member_constraint` works is that it effectively
130 /// adds a new lower bound to the SCC it is analyzing: so you wind up
131 /// with `'R: 'O` where `'R` is the pick-region and `'O` is the
132 /// minimal viable option.
133 #[derive(Copy, Clone, Debug, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd)]
134 pub(crate) struct AppliedMemberConstraint {
135     /// The SCC that was affected. (The "member region".)
136     ///
137     /// The vector if `AppliedMemberConstraint` elements is kept sorted
138     /// by this field.
139     pub(crate) member_region_scc: ConstraintSccIndex,
140
141     /// The "best option" that `apply_member_constraint` found -- this was
142     /// added as an "ad-hoc" lower-bound to `member_region_scc`.
143     pub(crate) min_choice: ty::RegionVid,
144
145     /// The "member constraint index" -- we can find out details about
146     /// the constraint from
147     /// `set.member_constraints[member_constraint_index]`.
148     pub(crate) member_constraint_index: NllMemberConstraintIndex,
149 }
150
151 pub(crate) struct RegionDefinition<'tcx> {
152     /// What kind of variable is this -- a free region? existential
153     /// variable? etc. (See the `NllRegionVariableOrigin` for more
154     /// info.)
155     pub(crate) origin: NllRegionVariableOrigin,
156
157     /// Which universe is this region variable defined in? This is
158     /// most often `ty::UniverseIndex::ROOT`, but when we encounter
159     /// forall-quantifiers like `for<'a> { 'a = 'b }`, we would create
160     /// the variable for `'a` in a fresh universe that extends ROOT.
161     pub(crate) universe: ty::UniverseIndex,
162
163     /// If this is 'static or an early-bound region, then this is
164     /// `Some(X)` where `X` is the name of the region.
165     pub(crate) external_name: Option<ty::Region<'tcx>>,
166 }
167
168 /// N.B., the variants in `Cause` are intentionally ordered. Lower
169 /// values are preferred when it comes to error messages. Do not
170 /// reorder willy nilly.
171 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialOrd, Ord, PartialEq, Eq)]
172 pub(crate) enum Cause {
173     /// point inserted because Local was live at the given Location
174     LiveVar(Local, Location),
175
176     /// point inserted because Local was dropped at the given Location
177     DropVar(Local, Location),
178 }
179
180 /// A "type test" corresponds to an outlives constraint between a type
181 /// and a lifetime, like `T: 'x` or `<T as Foo>::Bar: 'x`. They are
182 /// translated from the `Verify` region constraints in the ordinary
183 /// inference context.
184 ///
185 /// These sorts of constraints are handled differently than ordinary
186 /// constraints, at least at present. During type checking, the
187 /// `InferCtxt::process_registered_region_obligations` method will
188 /// attempt to convert a type test like `T: 'x` into an ordinary
189 /// outlives constraint when possible (for example, `&'a T: 'b` will
190 /// be converted into `'a: 'b` and registered as a `Constraint`).
191 ///
192 /// In some cases, however, there are outlives relationships that are
193 /// not converted into a region constraint, but rather into one of
194 /// these "type tests". The distinction is that a type test does not
195 /// influence the inference result, but instead just examines the
196 /// values that we ultimately inferred for each region variable and
197 /// checks that they meet certain extra criteria. If not, an error
198 /// can be issued.
199 ///
200 /// One reason for this is that these type tests typically boil down
201 /// to a check like `'a: 'x` where `'a` is a universally quantified
202 /// region -- and therefore not one whose value is really meant to be
203 /// *inferred*, precisely (this is not always the case: one can have a
204 /// type test like `<Foo as Trait<'?0>>::Bar: 'x`, where `'?0` is an
205 /// inference variable). Another reason is that these type tests can
206 /// involve *disjunction* -- that is, they can be satisfied in more
207 /// than one way.
208 ///
209 /// For more information about this translation, see
210 /// `InferCtxt::process_registered_region_obligations` and
211 /// `InferCtxt::type_must_outlive` in `rustc_infer::infer::InferCtxt`.
212 #[derive(Clone, Debug)]
213 pub struct TypeTest<'tcx> {
214     /// The type `T` that must outlive the region.
215     pub generic_kind: GenericKind<'tcx>,
216
217     /// The region `'x` that the type must outlive.
218     pub lower_bound: RegionVid,
219
220     /// Where did this constraint arise and why?
221     pub locations: Locations,
222
223     /// A test which, if met by the region `'x`, proves that this type
224     /// constraint is satisfied.
225     pub verify_bound: VerifyBound<'tcx>,
226 }
227
228 /// When we have an unmet lifetime constraint, we try to propagate it outward (e.g. to a closure
229 /// environment). If we can't, it is an error.
230 #[derive(Clone, Copy, Debug, Eq, PartialEq)]
231 enum RegionRelationCheckResult {
232     Ok,
233     Propagated,
234     Error,
235 }
236
237 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Debug)]
238 enum Trace<'tcx> {
239     StartRegion,
240     FromOutlivesConstraint(OutlivesConstraint<'tcx>),
241     NotVisited,
242 }
243
244 impl<'tcx> RegionInferenceContext<'tcx> {
245     /// Creates a new region inference context with a total of
246     /// `num_region_variables` valid inference variables; the first N
247     /// of those will be constant regions representing the free
248     /// regions defined in `universal_regions`.
249     ///
250     /// The `outlives_constraints` and `type_tests` are an initial set
251     /// of constraints produced by the MIR type check.
252     pub(crate) fn new(
253         var_infos: VarInfos,
254         universal_regions: Rc<UniversalRegions<'tcx>>,
255         placeholder_indices: Rc<PlaceholderIndices>,
256         universal_region_relations: Frozen<UniversalRegionRelations<'tcx>>,
257         outlives_constraints: OutlivesConstraintSet<'tcx>,
258         member_constraints_in: MemberConstraintSet<'tcx, RegionVid>,
259         closure_bounds_mapping: FxHashMap<
260             Location,
261             FxHashMap<(RegionVid, RegionVid), (ConstraintCategory, Span)>,
262         >,
263         universe_causes: FxHashMap<ty::UniverseIndex, UniverseInfo<'tcx>>,
264         type_tests: Vec<TypeTest<'tcx>>,
265         liveness_constraints: LivenessValues<RegionVid>,
266         elements: &Rc<RegionValueElements>,
267     ) -> Self {
268         // Create a RegionDefinition for each inference variable.
269         let definitions: IndexVec<_, _> = var_infos
270             .into_iter()
271             .map(|info| RegionDefinition::new(info.universe, info.origin))
272             .collect();
273
274         let constraints = Frozen::freeze(outlives_constraints);
275         let constraint_graph = Frozen::freeze(constraints.graph(definitions.len()));
276         let fr_static = universal_regions.fr_static;
277         let constraint_sccs = Rc::new(constraints.compute_sccs(&constraint_graph, fr_static));
278
279         let mut scc_values =
280             RegionValues::new(elements, universal_regions.len(), &placeholder_indices);
281
282         for region in liveness_constraints.rows() {
283             let scc = constraint_sccs.scc(region);
284             scc_values.merge_liveness(scc, region, &liveness_constraints);
285         }
286
287         let scc_universes = Self::compute_scc_universes(&constraint_sccs, &definitions);
288
289         let scc_representatives = Self::compute_scc_representatives(&constraint_sccs, &definitions);
290
291         let member_constraints =
292             Rc::new(member_constraints_in.into_mapped(|r| constraint_sccs.scc(r)));
293
294         let mut result = Self {
295             definitions,
296             liveness_constraints,
297             constraints,
298             constraint_graph,
299             constraint_sccs,
300             rev_scc_graph: None,
301             member_constraints,
302             member_constraints_applied: Vec::new(),
303             closure_bounds_mapping,
304             universe_causes,
305             scc_universes,
306             scc_representatives,
307             scc_values,
308             type_tests,
309             universal_regions,
310             universal_region_relations,
311         };
312
313         result.init_free_and_bound_regions();
314
315         result
316     }
317
318     /// Each SCC is the combination of many region variables which
319     /// have been equated. Therefore, we can associate a universe with
320     /// each SCC which is minimum of all the universes of its
321     /// constituent regions -- this is because whatever value the SCC
322     /// takes on must be a value that each of the regions within the
323     /// SCC could have as well. This implies that the SCC must have
324     /// the minimum, or narrowest, universe.
325     fn compute_scc_universes(
326         constraint_sccs: &Sccs<RegionVid, ConstraintSccIndex>,
327         definitions: &IndexVec<RegionVid, RegionDefinition<'tcx>>,
328     ) -> IndexVec<ConstraintSccIndex, ty::UniverseIndex> {
329         let num_sccs = constraint_sccs.num_sccs();
330         let mut scc_universes = IndexVec::from_elem_n(ty::UniverseIndex::MAX, num_sccs);
331
332         debug!("compute_scc_universes()");
333
334         // For each region R in universe U, ensure that the universe for the SCC
335         // that contains R is "no bigger" than U. This effectively sets the universe
336         // for each SCC to be the minimum of the regions within.
337         for (region_vid, region_definition) in definitions.iter_enumerated() {
338             let scc = constraint_sccs.scc(region_vid);
339             let scc_universe = &mut scc_universes[scc];
340             let scc_min = std::cmp::min(region_definition.universe, *scc_universe);
341             if scc_min != *scc_universe {
342                 *scc_universe = scc_min;
343                 debug!(
344                     "compute_scc_universes: lowered universe of {scc:?} to {scc_min:?} \
345                     because it contains {region_vid:?} in {region_universe:?}",
346                     scc = scc,
347                     scc_min = scc_min,
348                     region_vid = region_vid,
349                     region_universe = region_definition.universe,
350                 );
351             }
352         }
353
354         // Walk each SCC `A` and `B` such that `A: B`
355         // and ensure that universe(A) can see universe(B).
356         //
357         // This serves to enforce the 'empty/placeholder' hierarchy
358         // (described in more detail on `RegionKind`):
359         //
360         // ```
361         // static -----+
362         //   |         |
363         // empty(U0) placeholder(U1)
364         //   |      /
365         // empty(U1)
366         // ```
367         //
368         // In particular, imagine we have variables R0 in U0 and R1
369         // created in U1, and constraints like this;
370         //
371         // ```
372         // R1: !1 // R1 outlives the placeholder in U1
373         // R1: R0 // R1 outlives R0
374         // ```
375         //
376         // Here, we wish for R1 to be `'static`, because it
377         // cannot outlive `placeholder(U1)` and `empty(U0)` any other way.
378         //
379         // Thanks to this loop, what happens is that the `R1: R0`
380         // constraint lowers the universe of `R1` to `U0`, which in turn
381         // means that the `R1: !1` constraint will (later) cause
382         // `R1` to become `'static`.
383         for scc_a in constraint_sccs.all_sccs() {
384             for &scc_b in constraint_sccs.successors(scc_a) {
385                 let scc_universe_a = scc_universes[scc_a];
386                 let scc_universe_b = scc_universes[scc_b];
387                 let scc_universe_min = std::cmp::min(scc_universe_a, scc_universe_b);
388                 if scc_universe_a != scc_universe_min {
389                     scc_universes[scc_a] = scc_universe_min;
390
391                     debug!(
392                         "compute_scc_universes: lowered universe of {scc_a:?} to {scc_universe_min:?} \
393                         because {scc_a:?}: {scc_b:?} and {scc_b:?} is in universe {scc_universe_b:?}",
394                         scc_a = scc_a,
395                         scc_b = scc_b,
396                         scc_universe_min = scc_universe_min,
397                         scc_universe_b = scc_universe_b
398                     );
399                 }
400             }
401         }
402
403         debug!("compute_scc_universes: scc_universe = {:#?}", scc_universes);
404
405         scc_universes
406     }
407
408     /// For each SCC, we compute a unique `RegionVid` (in fact, the
409     /// minimal one that belongs to the SCC). See
410     /// `scc_representatives` field of `RegionInferenceContext` for
411     /// more details.
412     fn compute_scc_representatives(
413         constraints_scc: &Sccs<RegionVid, ConstraintSccIndex>,
414         definitions: &IndexVec<RegionVid, RegionDefinition<'tcx>>,
415     ) -> IndexVec<ConstraintSccIndex, ty::RegionVid> {
416         let num_sccs = constraints_scc.num_sccs();
417         let next_region_vid = definitions.next_index();
418         let mut scc_representatives = IndexVec::from_elem_n(next_region_vid, num_sccs);
419
420         for region_vid in definitions.indices() {
421             let scc = constraints_scc.scc(region_vid);
422             let prev_min = scc_representatives[scc];
423             scc_representatives[scc] = region_vid.min(prev_min);
424         }
425
426         scc_representatives
427     }
428
429     /// Initializes the region variables for each universally
430     /// quantified region (lifetime parameter). The first N variables
431     /// always correspond to the regions appearing in the function
432     /// signature (both named and anonymous) and where-clauses. This
433     /// function iterates over those regions and initializes them with
434     /// minimum values.
435     ///
436     /// For example:
437     ///
438     ///     fn foo<'a, 'b>(..) where 'a: 'b
439     ///
440     /// would initialize two variables like so:
441     ///
442     ///     R0 = { CFG, R0 } // 'a
443     ///     R1 = { CFG, R0, R1 } // 'b
444     ///
445     /// Here, R0 represents `'a`, and it contains (a) the entire CFG
446     /// and (b) any universally quantified regions that it outlives,
447     /// which in this case is just itself. R1 (`'b`) in contrast also
448     /// outlives `'a` and hence contains R0 and R1.
449     fn init_free_and_bound_regions(&mut self) {
450         // Update the names (if any)
451         for (external_name, variable) in self.universal_regions.named_universal_regions() {
452             debug!(
453                 "init_universal_regions: region {:?} has external name {:?}",
454                 variable, external_name
455             );
456             self.definitions[variable].external_name = Some(external_name);
457         }
458
459         for variable in self.definitions.indices() {
460             let scc = self.constraint_sccs.scc(variable);
461
462             match self.definitions[variable].origin {
463                 NllRegionVariableOrigin::FreeRegion => {
464                     // For each free, universally quantified region X:
465
466                     // Add all nodes in the CFG to liveness constraints
467                     self.liveness_constraints.add_all_points(variable);
468                     self.scc_values.add_all_points(scc);
469
470                     // Add `end(X)` into the set for X.
471                     self.scc_values.add_element(scc, variable);
472                 }
473
474                 NllRegionVariableOrigin::Placeholder(placeholder) => {
475                     // Each placeholder region is only visible from
476                     // its universe `ui` and its extensions. So we
477                     // can't just add it into `scc` unless the
478                     // universe of the scc can name this region.
479                     let scc_universe = self.scc_universes[scc];
480                     if scc_universe.can_name(placeholder.universe) {
481                         self.scc_values.add_element(scc, placeholder);
482                     } else {
483                         debug!(
484                             "init_free_and_bound_regions: placeholder {:?} is \
485                              not compatible with universe {:?} of its SCC {:?}",
486                             placeholder, scc_universe, scc,
487                         );
488                         self.add_incompatible_universe(scc);
489                     }
490                 }
491
492                 NllRegionVariableOrigin::RootEmptyRegion
493                 | NllRegionVariableOrigin::Existential { .. } => {
494                     // For existential, regions, nothing to do.
495                 }
496             }
497         }
498     }
499
500     /// Returns an iterator over all the region indices.
501     pub fn regions(&self) -> impl Iterator<Item = RegionVid> + '_ {
502         self.definitions.indices()
503     }
504
505     /// Given a universal region in scope on the MIR, returns the
506     /// corresponding index.
507     ///
508     /// (Panics if `r` is not a registered universal region.)
509     pub fn to_region_vid(&self, r: ty::Region<'tcx>) -> RegionVid {
510         self.universal_regions.to_region_vid(r)
511     }
512
513     /// Adds annotations for `#[rustc_regions]`; see `UniversalRegions::annotate`.
514     crate fn annotate(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, err: &mut Diagnostic) {
515         self.universal_regions.annotate(tcx, err)
516     }
517
518     /// Returns `true` if the region `r` contains the point `p`.
519     ///
520     /// Panics if called before `solve()` executes,
521     crate fn region_contains(&self, r: impl ToRegionVid, p: impl ToElementIndex) -> bool {
522         let scc = self.constraint_sccs.scc(r.to_region_vid());
523         self.scc_values.contains(scc, p)
524     }
525
526     /// Returns access to the value of `r` for debugging purposes.
527     crate fn region_value_str(&self, r: RegionVid) -> String {
528         let scc = self.constraint_sccs.scc(r.to_region_vid());
529         self.scc_values.region_value_str(scc)
530     }
531
532     /// Returns access to the value of `r` for debugging purposes.
533     crate fn region_universe(&self, r: RegionVid) -> ty::UniverseIndex {
534         let scc = self.constraint_sccs.scc(r.to_region_vid());
535         self.scc_universes[scc]
536     }
537
538     /// Once region solving has completed, this function will return
539     /// the member constraints that were applied to the value of a given
540     /// region `r`. See `AppliedMemberConstraint`.
541     pub(crate) fn applied_member_constraints(
542         &self,
543         r: impl ToRegionVid,
544     ) -> &[AppliedMemberConstraint] {
545         let scc = self.constraint_sccs.scc(r.to_region_vid());
546         binary_search_util::binary_search_slice(
547             &self.member_constraints_applied,
548             |applied| applied.member_region_scc,
549             &scc,
550         )
551     }
552
553     /// Performs region inference and report errors if we see any
554     /// unsatisfiable constraints. If this is a closure, returns the
555     /// region requirements to propagate to our creator, if any.
556     #[instrument(skip(self, infcx, body, polonius_output), level = "debug")]
557     pub(super) fn solve(
558         &mut self,
559         infcx: &InferCtxt<'_, 'tcx>,
560         body: &Body<'tcx>,
561         polonius_output: Option<Rc<PoloniusOutput>>,
562     ) -> (Option<ClosureRegionRequirements<'tcx>>, RegionErrors<'tcx>) {
563         let mir_def_id = body.source.def_id();
564         self.propagate_constraints(body);
565
566         let mut errors_buffer = RegionErrors::new();
567
568         // If this is a closure, we can propagate unsatisfied
569         // `outlives_requirements` to our creator, so create a vector
570         // to store those. Otherwise, we'll pass in `None` to the
571         // functions below, which will trigger them to report errors
572         // eagerly.
573         let mut outlives_requirements = infcx.tcx.is_typeck_child(mir_def_id).then(Vec::new);
574
575         self.check_type_tests(infcx, body, outlives_requirements.as_mut(), &mut errors_buffer);
576
577         // In Polonius mode, the errors about missing universal region relations are in the output
578         // and need to be emitted or propagated. Otherwise, we need to check whether the
579         // constraints were too strong, and if so, emit or propagate those errors.
580         if infcx.tcx.sess.opts.debugging_opts.polonius {
581             self.check_polonius_subset_errors(
582                 body,
583                 outlives_requirements.as_mut(),
584                 &mut errors_buffer,
585                 polonius_output.expect("Polonius output is unavailable despite `-Z polonius`"),
586             );
587         } else {
588             self.check_universal_regions(body, outlives_requirements.as_mut(), &mut errors_buffer);
589         }
590
591         if errors_buffer.is_empty() {
592             self.check_member_constraints(infcx, &mut errors_buffer);
593         }
594
595         let outlives_requirements = outlives_requirements.unwrap_or_default();
596
597         if outlives_requirements.is_empty() {
598             (None, errors_buffer)
599         } else {
600             let num_external_vids = self.universal_regions.num_global_and_external_regions();
601             (
602                 Some(ClosureRegionRequirements { num_external_vids, outlives_requirements }),
603                 errors_buffer,
604             )
605         }
606     }
607
608     /// Propagate the region constraints: this will grow the values
609     /// for each region variable until all the constraints are
610     /// satisfied. Note that some values may grow **too** large to be
611     /// feasible, but we check this later.
612     #[instrument(skip(self, _body), level = "debug")]
613     fn propagate_constraints(&mut self, _body: &Body<'tcx>) {
614         debug!("constraints={:#?}", {
615             let mut constraints: Vec<_> = self.constraints.outlives().iter().collect();
616             constraints.sort_by_key(|c| (c.sup, c.sub));
617             constraints
618                 .into_iter()
619                 .map(|c| (c, self.constraint_sccs.scc(c.sup), self.constraint_sccs.scc(c.sub)))
620                 .collect::<Vec<_>>()
621         });
622
623         // To propagate constraints, we walk the DAG induced by the
624         // SCC. For each SCC, we visit its successors and compute
625         // their values, then we union all those values to get our
626         // own.
627         let constraint_sccs = self.constraint_sccs.clone();
628         for scc in constraint_sccs.all_sccs() {
629             self.compute_value_for_scc(scc);
630         }
631
632         // Sort the applied member constraints so we can binary search
633         // through them later.
634         self.member_constraints_applied.sort_by_key(|applied| applied.member_region_scc);
635     }
636
637     /// Computes the value of the SCC `scc_a`, which has not yet been
638     /// computed, by unioning the values of its successors.
639     /// Assumes that all successors have been computed already
640     /// (which is assured by iterating over SCCs in dependency order).
641     #[instrument(skip(self), level = "debug")]
642     fn compute_value_for_scc(&mut self, scc_a: ConstraintSccIndex) {
643         let constraint_sccs = self.constraint_sccs.clone();
644
645         // Walk each SCC `B` such that `A: B`...
646         for &scc_b in constraint_sccs.successors(scc_a) {
647             debug!(?scc_b);
648
649             // ...and add elements from `B` into `A`. One complication
650             // arises because of universes: If `B` contains something
651             // that `A` cannot name, then `A` can only contain `B` if
652             // it outlives static.
653             if self.universe_compatible(scc_b, scc_a) {
654                 // `A` can name everything that is in `B`, so just
655                 // merge the bits.
656                 self.scc_values.add_region(scc_a, scc_b);
657             } else {
658                 self.add_incompatible_universe(scc_a);
659             }
660         }
661
662         // Now take member constraints into account.
663         let member_constraints = self.member_constraints.clone();
664         for m_c_i in member_constraints.indices(scc_a) {
665             self.apply_member_constraint(scc_a, m_c_i, member_constraints.choice_regions(m_c_i));
666         }
667
668         debug!(value = ?self.scc_values.region_value_str(scc_a));
669     }
670
671     /// Invoked for each `R0 member of [R1..Rn]` constraint.
672     ///
673     /// `scc` is the SCC containing R0, and `choice_regions` are the
674     /// `R1..Rn` regions -- they are always known to be universal
675     /// regions (and if that's not true, we just don't attempt to
676     /// enforce the constraint).
677     ///
678     /// The current value of `scc` at the time the method is invoked
679     /// is considered a *lower bound*.  If possible, we will modify
680     /// the constraint to set it equal to one of the option regions.
681     /// If we make any changes, returns true, else false.
682     #[instrument(skip(self, member_constraint_index), level = "debug")]
683     fn apply_member_constraint(
684         &mut self,
685         scc: ConstraintSccIndex,
686         member_constraint_index: NllMemberConstraintIndex,
687         choice_regions: &[ty::RegionVid],
688     ) -> bool {
689         // Create a mutable vector of the options. We'll try to winnow
690         // them down.
691         let mut choice_regions: Vec<ty::RegionVid> = choice_regions.to_vec();
692
693         // Convert to the SCC representative: sometimes we have inference
694         // variables in the member constraint that wind up equated with
695         // universal regions. The scc representative is the minimal numbered
696         // one from the corresponding scc so it will be the universal region
697         // if one exists.
698         for c_r in &mut choice_regions {
699             let scc = self.constraint_sccs.scc(*c_r);
700             *c_r = self.scc_representatives[scc];
701         }
702
703         // The 'member region' in a member constraint is part of the
704         // hidden type, which must be in the root universe. Therefore,
705         // it cannot have any placeholders in its value.
706         assert!(self.scc_universes[scc] == ty::UniverseIndex::ROOT);
707         debug_assert!(
708             self.scc_values.placeholders_contained_in(scc).next().is_none(),
709             "scc {:?} in a member constraint has placeholder value: {:?}",
710             scc,
711             self.scc_values.region_value_str(scc),
712         );
713
714         // The existing value for `scc` is a lower-bound. This will
715         // consist of some set `{P} + {LB}` of points `{P}` and
716         // lower-bound free regions `{LB}`. As each choice region `O`
717         // is a free region, it will outlive the points. But we can
718         // only consider the option `O` if `O: LB`.
719         choice_regions.retain(|&o_r| {
720             self.scc_values
721                 .universal_regions_outlived_by(scc)
722                 .all(|lb| self.universal_region_relations.outlives(o_r, lb))
723         });
724         debug!(?choice_regions, "after lb");
725
726         // Now find all the *upper bounds* -- that is, each UB is a
727         // free region that must outlive the member region `R0` (`UB:
728         // R0`). Therefore, we need only keep an option `O` if `UB: O`
729         // for all UB.
730         let rev_scc_graph = self.reverse_scc_graph();
731         let universal_region_relations = &self.universal_region_relations;
732         for ub in rev_scc_graph.upper_bounds(scc) {
733             debug!(?ub);
734             choice_regions.retain(|&o_r| universal_region_relations.outlives(ub, o_r));
735         }
736         debug!(?choice_regions, "after ub");
737
738         // If we ruled everything out, we're done.
739         if choice_regions.is_empty() {
740             return false;
741         }
742
743         // Otherwise, we need to find the minimum remaining choice, if
744         // any, and take that.
745         debug!("choice_regions remaining are {:#?}", choice_regions);
746         let min = |r1: ty::RegionVid, r2: ty::RegionVid| -> Option<ty::RegionVid> {
747             let r1_outlives_r2 = self.universal_region_relations.outlives(r1, r2);
748             let r2_outlives_r1 = self.universal_region_relations.outlives(r2, r1);
749             match (r1_outlives_r2, r2_outlives_r1) {
750                 (true, true) => Some(r1.min(r2)),
751                 (true, false) => Some(r2),
752                 (false, true) => Some(r1),
753                 (false, false) => None,
754             }
755         };
756         let mut min_choice = choice_regions[0];
757         for &other_option in &choice_regions[1..] {
758             debug!(?min_choice, ?other_option,);
759             match min(min_choice, other_option) {
760                 Some(m) => min_choice = m,
761                 None => {
762                     debug!(?min_choice, ?other_option, "incomparable; no min choice",);
763                     return false;
764                 }
765             }
766         }
767
768         let min_choice_scc = self.constraint_sccs.scc(min_choice);
769         debug!(?min_choice, ?min_choice_scc);
770         if self.scc_values.add_region(scc, min_choice_scc) {
771             self.member_constraints_applied.push(AppliedMemberConstraint {
772                 member_region_scc: scc,
773                 min_choice,
774                 member_constraint_index,
775             });
776
777             true
778         } else {
779             false
780         }
781     }
782
783     /// Returns `true` if all the elements in the value of `scc_b` are nameable
784     /// in `scc_a`. Used during constraint propagation, and only once
785     /// the value of `scc_b` has been computed.
786     fn universe_compatible(&self, scc_b: ConstraintSccIndex, scc_a: ConstraintSccIndex) -> bool {
787         let universe_a = self.scc_universes[scc_a];
788
789         // Quick check: if scc_b's declared universe is a subset of
790         // scc_a's declared univese (typically, both are ROOT), then
791         // it cannot contain any problematic universe elements.
792         if universe_a.can_name(self.scc_universes[scc_b]) {
793             return true;
794         }
795
796         // Otherwise, we have to iterate over the universe elements in
797         // B's value, and check whether all of them are nameable
798         // from universe_a
799         self.scc_values.placeholders_contained_in(scc_b).all(|p| universe_a.can_name(p.universe))
800     }
801
802     /// Extend `scc` so that it can outlive some placeholder region
803     /// from a universe it can't name; at present, the only way for
804     /// this to be true is if `scc` outlives `'static`. This is
805     /// actually stricter than necessary: ideally, we'd support bounds
806     /// like `for<'a: 'b`>` that might then allow us to approximate
807     /// `'a` with `'b` and not `'static`. But it will have to do for
808     /// now.
809     fn add_incompatible_universe(&mut self, scc: ConstraintSccIndex) {
810         debug!("add_incompatible_universe(scc={:?})", scc);
811
812         let fr_static = self.universal_regions.fr_static;
813         self.scc_values.add_all_points(scc);
814         self.scc_values.add_element(scc, fr_static);
815     }
816
817     /// Once regions have been propagated, this method is used to see
818     /// whether the "type tests" produced by typeck were satisfied;
819     /// type tests encode type-outlives relationships like `T:
820     /// 'a`. See `TypeTest` for more details.
821     fn check_type_tests(
822         &self,
823         infcx: &InferCtxt<'_, 'tcx>,
824         body: &Body<'tcx>,
825         mut propagated_outlives_requirements: Option<&mut Vec<ClosureOutlivesRequirement<'tcx>>>,
826         errors_buffer: &mut RegionErrors<'tcx>,
827     ) {
828         let tcx = infcx.tcx;
829
830         // Sometimes we register equivalent type-tests that would
831         // result in basically the exact same error being reported to
832         // the user. Avoid that.
833         let mut deduplicate_errors = FxHashSet::default();
834
835         for type_test in &self.type_tests {
836             debug!("check_type_test: {:?}", type_test);
837
838             let generic_ty = type_test.generic_kind.to_ty(tcx);
839             if self.eval_verify_bound(
840                 tcx,
841                 body,
842                 generic_ty,
843                 type_test.lower_bound,
844                 &type_test.verify_bound,
845             ) {
846                 continue;
847             }
848
849             if let Some(propagated_outlives_requirements) = &mut propagated_outlives_requirements {
850                 if self.try_promote_type_test(
851                     infcx,
852                     body,
853                     type_test,
854                     propagated_outlives_requirements,
855                 ) {
856                     continue;
857                 }
858             }
859
860             // Type-test failed. Report the error.
861             let erased_generic_kind = infcx.tcx.erase_regions(type_test.generic_kind);
862
863             // Skip duplicate-ish errors.
864             if deduplicate_errors.insert((
865                 erased_generic_kind,
866                 type_test.lower_bound,
867                 type_test.locations,
868             )) {
869                 debug!(
870                     "check_type_test: reporting error for erased_generic_kind={:?}, \
871                      lower_bound_region={:?}, \
872                      type_test.locations={:?}",
873                     erased_generic_kind, type_test.lower_bound, type_test.locations,
874                 );
875
876                 errors_buffer.push(RegionErrorKind::TypeTestError { type_test: type_test.clone() });
877             }
878         }
879     }
880
881     /// Invoked when we have some type-test (e.g., `T: 'X`) that we cannot
882     /// prove to be satisfied. If this is a closure, we will attempt to
883     /// "promote" this type-test into our `ClosureRegionRequirements` and
884     /// hence pass it up the creator. To do this, we have to phrase the
885     /// type-test in terms of external free regions, as local free
886     /// regions are not nameable by the closure's creator.
887     ///
888     /// Promotion works as follows: we first check that the type `T`
889     /// contains only regions that the creator knows about. If this is
890     /// true, then -- as a consequence -- we know that all regions in
891     /// the type `T` are free regions that outlive the closure body. If
892     /// false, then promotion fails.
893     ///
894     /// Once we've promoted T, we have to "promote" `'X` to some region
895     /// that is "external" to the closure. Generally speaking, a region
896     /// may be the union of some points in the closure body as well as
897     /// various free lifetimes. We can ignore the points in the closure
898     /// body: if the type T can be expressed in terms of external regions,
899     /// we know it outlives the points in the closure body. That
900     /// just leaves the free regions.
901     ///
902     /// The idea then is to lower the `T: 'X` constraint into multiple
903     /// bounds -- e.g., if `'X` is the union of two free lifetimes,
904     /// `'1` and `'2`, then we would create `T: '1` and `T: '2`.
905     fn try_promote_type_test(
906         &self,
907         infcx: &InferCtxt<'_, 'tcx>,
908         body: &Body<'tcx>,
909         type_test: &TypeTest<'tcx>,
910         propagated_outlives_requirements: &mut Vec<ClosureOutlivesRequirement<'tcx>>,
911     ) -> bool {
912         let tcx = infcx.tcx;
913
914         let TypeTest { generic_kind, lower_bound, locations, verify_bound: _ } = type_test;
915
916         let generic_ty = generic_kind.to_ty(tcx);
917         let Some(subject) = self.try_promote_type_test_subject(infcx, generic_ty) else {
918             return false;
919         };
920
921         // For each region outlived by lower_bound find a non-local,
922         // universal region (it may be the same region) and add it to
923         // `ClosureOutlivesRequirement`.
924         let r_scc = self.constraint_sccs.scc(*lower_bound);
925         for ur in self.scc_values.universal_regions_outlived_by(r_scc) {
926             // Check whether we can already prove that the "subject" outlives `ur`.
927             // If so, we don't have to propagate this requirement to our caller.
928             //
929             // To continue the example from the function, if we are trying to promote
930             // a requirement that `T: 'X`, and we know that `'X = '1 + '2` (i.e., the union
931             // `'1` and `'2`), then in this loop `ur` will be `'1` (and `'2`). So here
932             // we check whether `T: '1` is something we *can* prove. If so, no need
933             // to propagate that requirement.
934             //
935             // This is needed because -- particularly in the case
936             // where `ur` is a local bound -- we are sometimes in a
937             // position to prove things that our caller cannot.  See
938             // #53570 for an example.
939             if self.eval_verify_bound(tcx, body, generic_ty, ur, &type_test.verify_bound) {
940                 continue;
941             }
942
943             debug!("try_promote_type_test: ur={:?}", ur);
944
945             let non_local_ub = self.universal_region_relations.non_local_upper_bounds(ur);
946             debug!("try_promote_type_test: non_local_ub={:?}", non_local_ub);
947
948             // This is slightly too conservative. To show T: '1, given `'2: '1`
949             // and `'3: '1` we only need to prove that T: '2 *or* T: '3, but to
950             // avoid potential non-determinism we approximate this by requiring
951             // T: '1 and T: '2.
952             for upper_bound in non_local_ub {
953                 debug_assert!(self.universal_regions.is_universal_region(upper_bound));
954                 debug_assert!(!self.universal_regions.is_local_free_region(upper_bound));
955
956                 let requirement = ClosureOutlivesRequirement {
957                     subject,
958                     outlived_free_region: upper_bound,
959                     blame_span: locations.span(body),
960                     category: ConstraintCategory::Boring,
961                 };
962                 debug!("try_promote_type_test: pushing {:#?}", requirement);
963                 propagated_outlives_requirements.push(requirement);
964             }
965         }
966         true
967     }
968
969     /// When we promote a type test `T: 'r`, we have to convert the
970     /// type `T` into something we can store in a query result (so
971     /// something allocated for `'tcx`). This is problematic if `ty`
972     /// contains regions. During the course of NLL region checking, we
973     /// will have replaced all of those regions with fresh inference
974     /// variables. To create a test subject, we want to replace those
975     /// inference variables with some region from the closure
976     /// signature -- this is not always possible, so this is a
977     /// fallible process. Presuming we do find a suitable region, we
978     /// will use it's *external name*, which will be a `RegionKind`
979     /// variant that can be used in query responses such as
980     /// `ReEarlyBound`.
981     fn try_promote_type_test_subject(
982         &self,
983         infcx: &InferCtxt<'_, 'tcx>,
984         ty: Ty<'tcx>,
985     ) -> Option<ClosureOutlivesSubject<'tcx>> {
986         let tcx = infcx.tcx;
987
988         debug!("try_promote_type_test_subject(ty = {:?})", ty);
989
990         let ty = tcx.fold_regions(ty, &mut false, |r, _depth| {
991             let region_vid = self.to_region_vid(r);
992
993             // The challenge if this. We have some region variable `r`
994             // whose value is a set of CFG points and universal
995             // regions. We want to find if that set is *equivalent* to
996             // any of the named regions found in the closure.
997             //
998             // To do so, we compute the
999             // `non_local_universal_upper_bound`. This will be a
1000             // non-local, universal region that is greater than `r`.
1001             // However, it might not be *contained* within `r`, so
1002             // then we further check whether this bound is contained
1003             // in `r`. If so, we can say that `r` is equivalent to the
1004             // bound.
1005             //
1006             // Let's work through a few examples. For these, imagine
1007             // that we have 3 non-local regions (I'll denote them as
1008             // `'static`, `'a`, and `'b`, though of course in the code
1009             // they would be represented with indices) where:
1010             //
1011             // - `'static: 'a`
1012             // - `'static: 'b`
1013             //
1014             // First, let's assume that `r` is some existential
1015             // variable with an inferred value `{'a, 'static}` (plus
1016             // some CFG nodes). In this case, the non-local upper
1017             // bound is `'static`, since that outlives `'a`. `'static`
1018             // is also a member of `r` and hence we consider `r`
1019             // equivalent to `'static` (and replace it with
1020             // `'static`).
1021             //
1022             // Now let's consider the inferred value `{'a, 'b}`. This
1023             // means `r` is effectively `'a | 'b`. I'm not sure if
1024             // this can come about, actually, but assuming it did, we
1025             // would get a non-local upper bound of `'static`. Since
1026             // `'static` is not contained in `r`, we would fail to
1027             // find an equivalent.
1028             let upper_bound = self.non_local_universal_upper_bound(region_vid);
1029             if self.region_contains(region_vid, upper_bound) {
1030                 self.definitions[upper_bound].external_name.unwrap_or(r)
1031             } else {
1032                 // In the case of a failure, use a `ReVar` result. This will
1033                 // cause the `needs_infer` later on to return `None`.
1034                 r
1035             }
1036         });
1037
1038         debug!("try_promote_type_test_subject: folded ty = {:?}", ty);
1039
1040         // `needs_infer` will only be true if we failed to promote some region.
1041         if ty.needs_infer() {
1042             return None;
1043         }
1044
1045         Some(ClosureOutlivesSubject::Ty(ty))
1046     }
1047
1048     /// Given some universal or existential region `r`, finds a
1049     /// non-local, universal region `r+` that outlives `r` at entry to (and
1050     /// exit from) the closure. In the worst case, this will be
1051     /// `'static`.
1052     ///
1053     /// This is used for two purposes. First, if we are propagated
1054     /// some requirement `T: r`, we can use this method to enlarge `r`
1055     /// to something we can encode for our creator (which only knows
1056     /// about non-local, universal regions). It is also used when
1057     /// encoding `T` as part of `try_promote_type_test_subject` (see
1058     /// that fn for details).
1059     ///
1060     /// This is based on the result `'y` of `universal_upper_bound`,
1061     /// except that it converts further takes the non-local upper
1062     /// bound of `'y`, so that the final result is non-local.
1063     fn non_local_universal_upper_bound(&self, r: RegionVid) -> RegionVid {
1064         debug!("non_local_universal_upper_bound(r={:?}={})", r, self.region_value_str(r));
1065
1066         let lub = self.universal_upper_bound(r);
1067
1068         // Grow further to get smallest universal region known to
1069         // creator.
1070         let non_local_lub = self.universal_region_relations.non_local_upper_bound(lub);
1071
1072         debug!("non_local_universal_upper_bound: non_local_lub={:?}", non_local_lub);
1073
1074         non_local_lub
1075     }
1076
1077     /// Returns a universally quantified region that outlives the
1078     /// value of `r` (`r` may be existentially or universally
1079     /// quantified).
1080     ///
1081     /// Since `r` is (potentially) an existential region, it has some
1082     /// value which may include (a) any number of points in the CFG
1083     /// and (b) any number of `end('x)` elements of universally
1084     /// quantified regions. To convert this into a single universal
1085     /// region we do as follows:
1086     ///
1087     /// - Ignore the CFG points in `'r`. All universally quantified regions
1088     ///   include the CFG anyhow.
1089     /// - For each `end('x)` element in `'r`, compute the mutual LUB, yielding
1090     ///   a result `'y`.
1091     #[instrument(skip(self), level = "debug")]
1092     pub(crate) fn universal_upper_bound(&self, r: RegionVid) -> RegionVid {
1093         debug!(r = %self.region_value_str(r));
1094
1095         // Find the smallest universal region that contains all other
1096         // universal regions within `region`.
1097         let mut lub = self.universal_regions.fr_fn_body;
1098         let r_scc = self.constraint_sccs.scc(r);
1099         for ur in self.scc_values.universal_regions_outlived_by(r_scc) {
1100             lub = self.universal_region_relations.postdom_upper_bound(lub, ur);
1101         }
1102
1103         debug!(?lub);
1104
1105         lub
1106     }
1107
1108     /// Like `universal_upper_bound`, but returns an approximation more suitable
1109     /// for diagnostics. If `r` contains multiple disjoint universal regions
1110     /// (e.g. 'a and 'b in `fn foo<'a, 'b> { ... }`, we pick the lower-numbered region.
1111     /// This corresponds to picking named regions over unnamed regions
1112     /// (e.g. picking early-bound regions over a closure late-bound region).
1113     ///
1114     /// This means that the returned value may not be a true upper bound, since
1115     /// only 'static is known to outlive disjoint universal regions.
1116     /// Therefore, this method should only be used in diagnostic code,
1117     /// where displaying *some* named universal region is better than
1118     /// falling back to 'static.
1119     pub(crate) fn approx_universal_upper_bound(&self, r: RegionVid) -> RegionVid {
1120         debug!("approx_universal_upper_bound(r={:?}={})", r, self.region_value_str(r));
1121
1122         // Find the smallest universal region that contains all other
1123         // universal regions within `region`.
1124         let mut lub = self.universal_regions.fr_fn_body;
1125         let r_scc = self.constraint_sccs.scc(r);
1126         let static_r = self.universal_regions.fr_static;
1127         for ur in self.scc_values.universal_regions_outlived_by(r_scc) {
1128             let new_lub = self.universal_region_relations.postdom_upper_bound(lub, ur);
1129             debug!("approx_universal_upper_bound: ur={:?} lub={:?} new_lub={:?}", ur, lub, new_lub);
1130             // The upper bound of two non-static regions is static: this
1131             // means we know nothing about the relationship between these
1132             // two regions. Pick a 'better' one to use when constructing
1133             // a diagnostic
1134             if ur != static_r && lub != static_r && new_lub == static_r {
1135                 // Prefer the region with an `external_name` - this
1136                 // indicates that the region is early-bound, so working with
1137                 // it can produce a nicer error.
1138                 if self.region_definition(ur).external_name.is_some() {
1139                     lub = ur;
1140                 } else if self.region_definition(lub).external_name.is_some() {
1141                     // Leave lub unchanged
1142                 } else {
1143                     // If we get here, we don't have any reason to prefer
1144                     // one region over the other. Just pick the
1145                     // one with the lower index for now.
1146                     lub = std::cmp::min(ur, lub);
1147                 }
1148             } else {
1149                 lub = new_lub;
1150             }
1151         }
1152
1153         debug!("approx_universal_upper_bound: r={:?} lub={:?}", r, lub);
1154
1155         lub
1156     }
1157
1158     /// Tests if `test` is true when applied to `lower_bound` at
1159     /// `point`.
1160     fn eval_verify_bound(
1161         &self,
1162         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1163         body: &Body<'tcx>,
1164         generic_ty: Ty<'tcx>,
1165         lower_bound: RegionVid,
1166         verify_bound: &VerifyBound<'tcx>,
1167     ) -> bool {
1168         debug!("eval_verify_bound(lower_bound={:?}, verify_bound={:?})", lower_bound, verify_bound);
1169
1170         match verify_bound {
1171             VerifyBound::IfEq(test_ty, verify_bound1) => {
1172                 self.eval_if_eq(tcx, body, generic_ty, lower_bound, *test_ty, verify_bound1)
1173             }
1174
1175             VerifyBound::IsEmpty => {
1176                 let lower_bound_scc = self.constraint_sccs.scc(lower_bound);
1177                 self.scc_values.elements_contained_in(lower_bound_scc).next().is_none()
1178             }
1179
1180             VerifyBound::OutlivedBy(r) => {
1181                 let r_vid = self.to_region_vid(*r);
1182                 self.eval_outlives(r_vid, lower_bound)
1183             }
1184
1185             VerifyBound::AnyBound(verify_bounds) => verify_bounds.iter().any(|verify_bound| {
1186                 self.eval_verify_bound(tcx, body, generic_ty, lower_bound, verify_bound)
1187             }),
1188
1189             VerifyBound::AllBounds(verify_bounds) => verify_bounds.iter().all(|verify_bound| {
1190                 self.eval_verify_bound(tcx, body, generic_ty, lower_bound, verify_bound)
1191             }),
1192         }
1193     }
1194
1195     fn eval_if_eq(
1196         &self,
1197         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1198         body: &Body<'tcx>,
1199         generic_ty: Ty<'tcx>,
1200         lower_bound: RegionVid,
1201         test_ty: Ty<'tcx>,
1202         verify_bound: &VerifyBound<'tcx>,
1203     ) -> bool {
1204         let generic_ty_normalized = self.normalize_to_scc_representatives(tcx, generic_ty);
1205         let test_ty_normalized = self.normalize_to_scc_representatives(tcx, test_ty);
1206         if generic_ty_normalized == test_ty_normalized {
1207             self.eval_verify_bound(tcx, body, generic_ty, lower_bound, verify_bound)
1208         } else {
1209             false
1210         }
1211     }
1212
1213     /// This is a conservative normalization procedure. It takes every
1214     /// free region in `value` and replaces it with the
1215     /// "representative" of its SCC (see `scc_representatives` field).
1216     /// We are guaranteed that if two values normalize to the same
1217     /// thing, then they are equal; this is a conservative check in
1218     /// that they could still be equal even if they normalize to
1219     /// different results. (For example, there might be two regions
1220     /// with the same value that are not in the same SCC).
1221     ///
1222     /// N.B., this is not an ideal approach and I would like to revisit
1223     /// it. However, it works pretty well in practice. In particular,
1224     /// this is needed to deal with projection outlives bounds like
1225     ///
1226     /// ```text
1227     /// <T as Foo<'0>>::Item: '1
1228     /// ```
1229     ///
1230     /// In particular, this routine winds up being important when
1231     /// there are bounds like `where <T as Foo<'a>>::Item: 'b` in the
1232     /// environment. In this case, if we can show that `'0 == 'a`,
1233     /// and that `'b: '1`, then we know that the clause is
1234     /// satisfied. In such cases, particularly due to limitations of
1235     /// the trait solver =), we usually wind up with a where-clause like
1236     /// `T: Foo<'a>` in scope, which thus forces `'0 == 'a` to be added as
1237     /// a constraint, and thus ensures that they are in the same SCC.
1238     ///
1239     /// So why can't we do a more correct routine? Well, we could
1240     /// *almost* use the `relate_tys` code, but the way it is
1241     /// currently setup it creates inference variables to deal with
1242     /// higher-ranked things and so forth, and right now the inference
1243     /// context is not permitted to make more inference variables. So
1244     /// we use this kind of hacky solution.
1245     fn normalize_to_scc_representatives<T>(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, value: T) -> T
1246     where
1247         T: TypeFoldable<'tcx>,
1248     {
1249         tcx.fold_regions(value, &mut false, |r, _db| {
1250             let vid = self.to_region_vid(r);
1251             let scc = self.constraint_sccs.scc(vid);
1252             let repr = self.scc_representatives[scc];
1253             tcx.mk_region(ty::ReVar(repr))
1254         })
1255     }
1256
1257     // Evaluate whether `sup_region == sub_region`.
1258     fn eval_equal(&self, r1: RegionVid, r2: RegionVid) -> bool {
1259         self.eval_outlives(r1, r2) && self.eval_outlives(r2, r1)
1260     }
1261
1262     // Evaluate whether `sup_region: sub_region`.
1263     #[instrument(skip(self), level = "debug")]
1264     fn eval_outlives(&self, sup_region: RegionVid, sub_region: RegionVid) -> bool {
1265         debug!(
1266             "eval_outlives: sup_region's value = {:?} universal={:?}",
1267             self.region_value_str(sup_region),
1268             self.universal_regions.is_universal_region(sup_region),
1269         );
1270         debug!(
1271             "eval_outlives: sub_region's value = {:?} universal={:?}",
1272             self.region_value_str(sub_region),
1273             self.universal_regions.is_universal_region(sub_region),
1274         );
1275
1276         let sub_region_scc = self.constraint_sccs.scc(sub_region);
1277         let sup_region_scc = self.constraint_sccs.scc(sup_region);
1278
1279         // Both the `sub_region` and `sup_region` consist of the union
1280         // of some number of universal regions (along with the union
1281         // of various points in the CFG; ignore those points for
1282         // now). Therefore, the sup-region outlives the sub-region if,
1283         // for each universal region R1 in the sub-region, there
1284         // exists some region R2 in the sup-region that outlives R1.
1285         let universal_outlives =
1286             self.scc_values.universal_regions_outlived_by(sub_region_scc).all(|r1| {
1287                 self.scc_values
1288                     .universal_regions_outlived_by(sup_region_scc)
1289                     .any(|r2| self.universal_region_relations.outlives(r2, r1))
1290             });
1291
1292         if !universal_outlives {
1293             return false;
1294         }
1295
1296         // Now we have to compare all the points in the sub region and make
1297         // sure they exist in the sup region.
1298
1299         if self.universal_regions.is_universal_region(sup_region) {
1300             // Micro-opt: universal regions contain all points.
1301             return true;
1302         }
1303
1304         self.scc_values.contains_points(sup_region_scc, sub_region_scc)
1305     }
1306
1307     /// Once regions have been propagated, this method is used to see
1308     /// whether any of the constraints were too strong. In particular,
1309     /// we want to check for a case where a universally quantified
1310     /// region exceeded its bounds. Consider:
1311     ///
1312     ///     fn foo<'a, 'b>(x: &'a u32) -> &'b u32 { x }
1313     ///
1314     /// In this case, returning `x` requires `&'a u32 <: &'b u32`
1315     /// and hence we establish (transitively) a constraint that
1316     /// `'a: 'b`. The `propagate_constraints` code above will
1317     /// therefore add `end('a)` into the region for `'b` -- but we
1318     /// have no evidence that `'b` outlives `'a`, so we want to report
1319     /// an error.
1320     ///
1321     /// If `propagated_outlives_requirements` is `Some`, then we will
1322     /// push unsatisfied obligations into there. Otherwise, we'll
1323     /// report them as errors.
1324     fn check_universal_regions(
1325         &self,
1326         body: &Body<'tcx>,
1327         mut propagated_outlives_requirements: Option<&mut Vec<ClosureOutlivesRequirement<'tcx>>>,
1328         errors_buffer: &mut RegionErrors<'tcx>,
1329     ) {
1330         for (fr, fr_definition) in self.definitions.iter_enumerated() {
1331             match fr_definition.origin {
1332                 NllRegionVariableOrigin::FreeRegion => {
1333                     // Go through each of the universal regions `fr` and check that
1334                     // they did not grow too large, accumulating any requirements
1335                     // for our caller into the `outlives_requirements` vector.
1336                     self.check_universal_region(
1337                         body,
1338                         fr,
1339                         &mut propagated_outlives_requirements,
1340                         errors_buffer,
1341                     );
1342                 }
1343
1344                 NllRegionVariableOrigin::Placeholder(placeholder) => {
1345                     self.check_bound_universal_region(fr, placeholder, errors_buffer);
1346                 }
1347
1348                 NllRegionVariableOrigin::RootEmptyRegion
1349                 | NllRegionVariableOrigin::Existential { .. } => {
1350                     // nothing to check here
1351                 }
1352             }
1353         }
1354     }
1355
1356     /// Checks if Polonius has found any unexpected free region relations.
1357     ///
1358     /// In Polonius terms, a "subset error" (or "illegal subset relation error") is the equivalent
1359     /// of NLL's "checking if any region constraints were too strong": a placeholder origin `'a`
1360     /// was unexpectedly found to be a subset of another placeholder origin `'b`, and means in NLL
1361     /// terms that the "longer free region" `'a` outlived the "shorter free region" `'b`.
1362     ///
1363     /// More details can be found in this blog post by Niko:
1364     /// <https://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2019/01/17/polonius-and-region-errors/>
1365     ///
1366     /// In the canonical example
1367     ///
1368     ///     fn foo<'a, 'b>(x: &'a u32) -> &'b u32 { x }
1369     ///
1370     /// returning `x` requires `&'a u32 <: &'b u32` and hence we establish (transitively) a
1371     /// constraint that `'a: 'b`. It is an error that we have no evidence that this
1372     /// constraint holds.
1373     ///
1374     /// If `propagated_outlives_requirements` is `Some`, then we will
1375     /// push unsatisfied obligations into there. Otherwise, we'll
1376     /// report them as errors.
1377     fn check_polonius_subset_errors(
1378         &self,
1379         body: &Body<'tcx>,
1380         mut propagated_outlives_requirements: Option<&mut Vec<ClosureOutlivesRequirement<'tcx>>>,
1381         errors_buffer: &mut RegionErrors<'tcx>,
1382         polonius_output: Rc<PoloniusOutput>,
1383     ) {
1384         debug!(
1385             "check_polonius_subset_errors: {} subset_errors",
1386             polonius_output.subset_errors.len()
1387         );
1388
1389         // Similarly to `check_universal_regions`: a free region relation, which was not explicitly
1390         // declared ("known") was found by Polonius, so emit an error, or propagate the
1391         // requirements for our caller into the `propagated_outlives_requirements` vector.
1392         //
1393         // Polonius doesn't model regions ("origins") as CFG-subsets or durations, but the
1394         // `longer_fr` and `shorter_fr` terminology will still be used here, for consistency with
1395         // the rest of the NLL infrastructure. The "subset origin" is the "longer free region",
1396         // and the "superset origin" is the outlived "shorter free region".
1397         //
1398         // Note: Polonius will produce a subset error at every point where the unexpected
1399         // `longer_fr`'s "placeholder loan" is contained in the `shorter_fr`. This can be helpful
1400         // for diagnostics in the future, e.g. to point more precisely at the key locations
1401         // requiring this constraint to hold. However, the error and diagnostics code downstream
1402         // expects that these errors are not duplicated (and that they are in a certain order).
1403         // Otherwise, diagnostics messages such as the ones giving names like `'1` to elided or
1404         // anonymous lifetimes for example, could give these names differently, while others like
1405         // the outlives suggestions or the debug output from `#[rustc_regions]` would be
1406         // duplicated. The polonius subset errors are deduplicated here, while keeping the
1407         // CFG-location ordering.
1408         let mut subset_errors: Vec<_> = polonius_output
1409             .subset_errors
1410             .iter()
1411             .flat_map(|(_location, subset_errors)| subset_errors.iter())
1412             .collect();
1413         subset_errors.sort();
1414         subset_errors.dedup();
1415
1416         for (longer_fr, shorter_fr) in subset_errors.into_iter() {
1417             debug!(
1418                 "check_polonius_subset_errors: subset_error longer_fr={:?},\
1419                  shorter_fr={:?}",
1420                 longer_fr, shorter_fr
1421             );
1422
1423             let propagated = self.try_propagate_universal_region_error(
1424                 *longer_fr,
1425                 *shorter_fr,
1426                 body,
1427                 &mut propagated_outlives_requirements,
1428             );
1429             if propagated == RegionRelationCheckResult::Error {
1430                 errors_buffer.push(RegionErrorKind::RegionError {
1431                     longer_fr: *longer_fr,
1432                     shorter_fr: *shorter_fr,
1433                     fr_origin: NllRegionVariableOrigin::FreeRegion,
1434                     is_reported: true,
1435                 });
1436             }
1437         }
1438
1439         // Handle the placeholder errors as usual, until the chalk-rustc-polonius triumvirate has
1440         // a more complete picture on how to separate this responsibility.
1441         for (fr, fr_definition) in self.definitions.iter_enumerated() {
1442             match fr_definition.origin {
1443                 NllRegionVariableOrigin::FreeRegion => {
1444                     // handled by polonius above
1445                 }
1446
1447                 NllRegionVariableOrigin::Placeholder(placeholder) => {
1448                     self.check_bound_universal_region(fr, placeholder, errors_buffer);
1449                 }
1450
1451                 NllRegionVariableOrigin::RootEmptyRegion
1452                 | NllRegionVariableOrigin::Existential { .. } => {
1453                     // nothing to check here
1454                 }
1455             }
1456         }
1457     }
1458
1459     /// Checks the final value for the free region `fr` to see if it
1460     /// grew too large. In particular, examine what `end(X)` points
1461     /// wound up in `fr`'s final value; for each `end(X)` where `X !=
1462     /// fr`, we want to check that `fr: X`. If not, that's either an
1463     /// error, or something we have to propagate to our creator.
1464     ///
1465     /// Things that are to be propagated are accumulated into the
1466     /// `outlives_requirements` vector.
1467     #[instrument(
1468         skip(self, body, propagated_outlives_requirements, errors_buffer),
1469         level = "debug"
1470     )]
1471     fn check_universal_region(
1472         &self,
1473         body: &Body<'tcx>,
1474         longer_fr: RegionVid,
1475         propagated_outlives_requirements: &mut Option<&mut Vec<ClosureOutlivesRequirement<'tcx>>>,
1476         errors_buffer: &mut RegionErrors<'tcx>,
1477     ) {
1478         let longer_fr_scc = self.constraint_sccs.scc(longer_fr);
1479
1480         // Because this free region must be in the ROOT universe, we
1481         // know it cannot contain any bound universes.
1482         assert!(self.scc_universes[longer_fr_scc] == ty::UniverseIndex::ROOT);
1483         debug_assert!(self.scc_values.placeholders_contained_in(longer_fr_scc).next().is_none());
1484
1485         // Only check all of the relations for the main representative of each
1486         // SCC, otherwise just check that we outlive said representative. This
1487         // reduces the number of redundant relations propagated out of
1488         // closures.
1489         // Note that the representative will be a universal region if there is
1490         // one in this SCC, so we will always check the representative here.
1491         let representative = self.scc_representatives[longer_fr_scc];
1492         if representative != longer_fr {
1493             if let RegionRelationCheckResult::Error = self.check_universal_region_relation(
1494                 longer_fr,
1495                 representative,
1496                 body,
1497                 propagated_outlives_requirements,
1498             ) {
1499                 errors_buffer.push(RegionErrorKind::RegionError {
1500                     longer_fr,
1501                     shorter_fr: representative,
1502                     fr_origin: NllRegionVariableOrigin::FreeRegion,
1503                     is_reported: true,
1504                 });
1505             }
1506             return;
1507         }
1508
1509         // Find every region `o` such that `fr: o`
1510         // (because `fr` includes `end(o)`).
1511         let mut error_reported = false;
1512         for shorter_fr in self.scc_values.universal_regions_outlived_by(longer_fr_scc) {
1513             if let RegionRelationCheckResult::Error = self.check_universal_region_relation(
1514                 longer_fr,
1515                 shorter_fr,
1516                 body,
1517                 propagated_outlives_requirements,
1518             ) {
1519                 // We only report the first region error. Subsequent errors are hidden so as
1520                 // not to overwhelm the user, but we do record them so as to potentially print
1521                 // better diagnostics elsewhere...
1522                 errors_buffer.push(RegionErrorKind::RegionError {
1523                     longer_fr,
1524                     shorter_fr,
1525                     fr_origin: NllRegionVariableOrigin::FreeRegion,
1526                     is_reported: !error_reported,
1527                 });
1528
1529                 error_reported = true;
1530             }
1531         }
1532     }
1533
1534     /// Checks that we can prove that `longer_fr: shorter_fr`. If we can't we attempt to propagate
1535     /// the constraint outward (e.g. to a closure environment), but if that fails, there is an
1536     /// error.
1537     fn check_universal_region_relation(
1538         &self,
1539         longer_fr: RegionVid,
1540         shorter_fr: RegionVid,
1541         body: &Body<'tcx>,
1542         propagated_outlives_requirements: &mut Option<&mut Vec<ClosureOutlivesRequirement<'tcx>>>,
1543     ) -> RegionRelationCheckResult {
1544         // If it is known that `fr: o`, carry on.
1545         if self.universal_region_relations.outlives(longer_fr, shorter_fr) {
1546             RegionRelationCheckResult::Ok
1547         } else {
1548             // If we are not in a context where we can't propagate errors, or we
1549             // could not shrink `fr` to something smaller, then just report an
1550             // error.
1551             //
1552             // Note: in this case, we use the unapproximated regions to report the
1553             // error. This gives better error messages in some cases.
1554             self.try_propagate_universal_region_error(
1555                 longer_fr,
1556                 shorter_fr,
1557                 body,
1558                 propagated_outlives_requirements,
1559             )
1560         }
1561     }
1562
1563     /// Attempt to propagate a region error (e.g. `'a: 'b`) that is not met to a closure's
1564     /// creator. If we cannot, then the caller should report an error to the user.
1565     fn try_propagate_universal_region_error(
1566         &self,
1567         longer_fr: RegionVid,
1568         shorter_fr: RegionVid,
1569         body: &Body<'tcx>,
1570         propagated_outlives_requirements: &mut Option<&mut Vec<ClosureOutlivesRequirement<'tcx>>>,
1571     ) -> RegionRelationCheckResult {
1572         if let Some(propagated_outlives_requirements) = propagated_outlives_requirements {
1573             // Shrink `longer_fr` until we find a non-local region (if we do).
1574             // We'll call it `fr-` -- it's ever so slightly smaller than
1575             // `longer_fr`.
1576             if let Some(fr_minus) = self.universal_region_relations.non_local_lower_bound(longer_fr)
1577             {
1578                 debug!("try_propagate_universal_region_error: fr_minus={:?}", fr_minus);
1579
1580                 let blame_span_category = self.find_outlives_blame_span(
1581                     body,
1582                     longer_fr,
1583                     NllRegionVariableOrigin::FreeRegion,
1584                     shorter_fr,
1585                 );
1586
1587                 // Grow `shorter_fr` until we find some non-local regions. (We
1588                 // always will.)  We'll call them `shorter_fr+` -- they're ever
1589                 // so slightly larger than `shorter_fr`.
1590                 let shorter_fr_plus =
1591                     self.universal_region_relations.non_local_upper_bounds(shorter_fr);
1592                 debug!(
1593                     "try_propagate_universal_region_error: shorter_fr_plus={:?}",
1594                     shorter_fr_plus
1595                 );
1596                 for fr in shorter_fr_plus {
1597                     // Push the constraint `fr-: shorter_fr+`
1598                     propagated_outlives_requirements.push(ClosureOutlivesRequirement {
1599                         subject: ClosureOutlivesSubject::Region(fr_minus),
1600                         outlived_free_region: fr,
1601                         blame_span: blame_span_category.1.span,
1602                         category: blame_span_category.0,
1603                     });
1604                 }
1605                 return RegionRelationCheckResult::Propagated;
1606             }
1607         }
1608
1609         RegionRelationCheckResult::Error
1610     }
1611
1612     fn check_bound_universal_region(
1613         &self,
1614         longer_fr: RegionVid,
1615         placeholder: ty::PlaceholderRegion,
1616         errors_buffer: &mut RegionErrors<'tcx>,
1617     ) {
1618         debug!("check_bound_universal_region(fr={:?}, placeholder={:?})", longer_fr, placeholder,);
1619
1620         let longer_fr_scc = self.constraint_sccs.scc(longer_fr);
1621         debug!("check_bound_universal_region: longer_fr_scc={:?}", longer_fr_scc,);
1622
1623         // If we have some bound universal region `'a`, then the only
1624         // elements it can contain is itself -- we don't know anything
1625         // else about it!
1626         let Some(error_element) = ({
1627             self.scc_values.elements_contained_in(longer_fr_scc).find(|element| match element {
1628                 RegionElement::Location(_) => true,
1629                 RegionElement::RootUniversalRegion(_) => true,
1630                 RegionElement::PlaceholderRegion(placeholder1) => placeholder != *placeholder1,
1631             })
1632         }) else {
1633             return;
1634         };
1635         debug!("check_bound_universal_region: error_element = {:?}", error_element);
1636
1637         // Find the region that introduced this `error_element`.
1638         errors_buffer.push(RegionErrorKind::BoundUniversalRegionError {
1639             longer_fr,
1640             error_element,
1641             placeholder,
1642         });
1643     }
1644
1645     fn check_member_constraints(
1646         &self,
1647         infcx: &InferCtxt<'_, 'tcx>,
1648         errors_buffer: &mut RegionErrors<'tcx>,
1649     ) {
1650         let member_constraints = self.member_constraints.clone();
1651         for m_c_i in member_constraints.all_indices() {
1652             debug!("check_member_constraint(m_c_i={:?})", m_c_i);
1653             let m_c = &member_constraints[m_c_i];
1654             let member_region_vid = m_c.member_region_vid;
1655             debug!(
1656                 "check_member_constraint: member_region_vid={:?} with value {}",
1657                 member_region_vid,
1658                 self.region_value_str(member_region_vid),
1659             );
1660             let choice_regions = member_constraints.choice_regions(m_c_i);
1661             debug!("check_member_constraint: choice_regions={:?}", choice_regions);
1662
1663             // Did the member region wind up equal to any of the option regions?
1664             if let Some(o) =
1665                 choice_regions.iter().find(|&&o_r| self.eval_equal(o_r, m_c.member_region_vid))
1666             {
1667                 debug!("check_member_constraint: evaluated as equal to {:?}", o);
1668                 continue;
1669             }
1670
1671             // If not, report an error.
1672             let member_region = infcx.tcx.mk_region(ty::ReVar(member_region_vid));
1673             errors_buffer.push(RegionErrorKind::UnexpectedHiddenRegion {
1674                 span: m_c.definition_span,
1675                 hidden_ty: m_c.hidden_ty,
1676                 member_region,
1677             });
1678         }
1679     }
1680
1681     /// We have a constraint `fr1: fr2` that is not satisfied, where
1682     /// `fr2` represents some universal region. Here, `r` is some
1683     /// region where we know that `fr1: r` and this function has the
1684     /// job of determining whether `r` is "to blame" for the fact that
1685     /// `fr1: fr2` is required.
1686     ///
1687     /// This is true under two conditions:
1688     ///
1689     /// - `r == fr2`
1690     /// - `fr2` is `'static` and `r` is some placeholder in a universe
1691     ///   that cannot be named by `fr1`; in that case, we will require
1692     ///   that `fr1: 'static` because it is the only way to `fr1: r` to
1693     ///   be satisfied. (See `add_incompatible_universe`.)
1694     crate fn provides_universal_region(
1695         &self,
1696         r: RegionVid,
1697         fr1: RegionVid,
1698         fr2: RegionVid,
1699     ) -> bool {
1700         debug!("provides_universal_region(r={:?}, fr1={:?}, fr2={:?})", r, fr1, fr2);
1701         let result = {
1702             r == fr2 || {
1703                 fr2 == self.universal_regions.fr_static && self.cannot_name_placeholder(fr1, r)
1704             }
1705         };
1706         debug!("provides_universal_region: result = {:?}", result);
1707         result
1708     }
1709
1710     /// If `r2` represents a placeholder region, then this returns
1711     /// `true` if `r1` cannot name that placeholder in its
1712     /// value; otherwise, returns `false`.
1713     crate fn cannot_name_placeholder(&self, r1: RegionVid, r2: RegionVid) -> bool {
1714         debug!("cannot_name_value_of(r1={:?}, r2={:?})", r1, r2);
1715
1716         match self.definitions[r2].origin {
1717             NllRegionVariableOrigin::Placeholder(placeholder) => {
1718                 let universe1 = self.definitions[r1].universe;
1719                 debug!(
1720                     "cannot_name_value_of: universe1={:?} placeholder={:?}",
1721                     universe1, placeholder
1722                 );
1723                 universe1.cannot_name(placeholder.universe)
1724             }
1725
1726             NllRegionVariableOrigin::RootEmptyRegion
1727             | NllRegionVariableOrigin::FreeRegion
1728             | NllRegionVariableOrigin::Existential { .. } => false,
1729         }
1730     }
1731
1732     crate fn retrieve_closure_constraint_info(
1733         &self,
1734         body: &Body<'tcx>,
1735         constraint: &OutlivesConstraint<'tcx>,
1736     ) -> BlameConstraint<'tcx> {
1737         let loc = match constraint.locations {
1738             Locations::All(span) => {
1739                 return BlameConstraint {
1740                     category: constraint.category,
1741                     from_closure: false,
1742                     cause: ObligationCause::dummy_with_span(span),
1743                     variance_info: constraint.variance_info,
1744                 };
1745             }
1746             Locations::Single(loc) => loc,
1747         };
1748
1749         let opt_span_category =
1750             self.closure_bounds_mapping[&loc].get(&(constraint.sup, constraint.sub));
1751         opt_span_category
1752             .map(|&(category, span)| BlameConstraint {
1753                 category,
1754                 from_closure: true,
1755                 cause: ObligationCause::dummy_with_span(span),
1756                 variance_info: constraint.variance_info,
1757             })
1758             .unwrap_or(BlameConstraint {
1759                 category: constraint.category,
1760                 from_closure: false,
1761                 cause: ObligationCause::dummy_with_span(body.source_info(loc).span),
1762                 variance_info: constraint.variance_info,
1763             })
1764     }
1765
1766     /// Finds a good `ObligationCause` to blame for the fact that `fr1` outlives `fr2`.
1767     crate fn find_outlives_blame_span(
1768         &self,
1769         body: &Body<'tcx>,
1770         fr1: RegionVid,
1771         fr1_origin: NllRegionVariableOrigin,
1772         fr2: RegionVid,
1773     ) -> (ConstraintCategory, ObligationCause<'tcx>) {
1774         let BlameConstraint { category, cause, .. } =
1775             self.best_blame_constraint(body, fr1, fr1_origin, |r| {
1776                 self.provides_universal_region(r, fr1, fr2)
1777             });
1778         (category, cause)
1779     }
1780
1781     /// Walks the graph of constraints (where `'a: 'b` is considered
1782     /// an edge `'a -> 'b`) to find all paths from `from_region` to
1783     /// `to_region`. The paths are accumulated into the vector
1784     /// `results`. The paths are stored as a series of
1785     /// `ConstraintIndex` values -- in other words, a list of *edges*.
1786     ///
1787     /// Returns: a series of constraints as well as the region `R`
1788     /// that passed the target test.
1789     crate fn find_constraint_paths_between_regions(
1790         &self,
1791         from_region: RegionVid,
1792         target_test: impl Fn(RegionVid) -> bool,
1793     ) -> Option<(Vec<OutlivesConstraint<'tcx>>, RegionVid)> {
1794         let mut context = IndexVec::from_elem(Trace::NotVisited, &self.definitions);
1795         context[from_region] = Trace::StartRegion;
1796
1797         // Use a deque so that we do a breadth-first search. We will
1798         // stop at the first match, which ought to be the shortest
1799         // path (fewest constraints).
1800         let mut deque = VecDeque::new();
1801         deque.push_back(from_region);
1802
1803         while let Some(r) = deque.pop_front() {
1804             debug!(
1805                 "find_constraint_paths_between_regions: from_region={:?} r={:?} value={}",
1806                 from_region,
1807                 r,
1808                 self.region_value_str(r),
1809             );
1810
1811             // Check if we reached the region we were looking for. If so,
1812             // we can reconstruct the path that led to it and return it.
1813             if target_test(r) {
1814                 let mut result = vec![];
1815                 let mut p = r;
1816                 loop {
1817                     match context[p].clone() {
1818                         Trace::NotVisited => {
1819                             bug!("found unvisited region {:?} on path to {:?}", p, r)
1820                         }
1821
1822                         Trace::FromOutlivesConstraint(c) => {
1823                             p = c.sup;
1824                             result.push(c);
1825                         }
1826
1827                         Trace::StartRegion => {
1828                             result.reverse();
1829                             return Some((result, r));
1830                         }
1831                     }
1832                 }
1833             }
1834
1835             // Otherwise, walk over the outgoing constraints and
1836             // enqueue any regions we find, keeping track of how we
1837             // reached them.
1838
1839             // A constraint like `'r: 'x` can come from our constraint
1840             // graph.
1841             let fr_static = self.universal_regions.fr_static;
1842             let outgoing_edges_from_graph =
1843                 self.constraint_graph.outgoing_edges(r, &self.constraints, fr_static);
1844
1845             // Always inline this closure because it can be hot.
1846             let mut handle_constraint = #[inline(always)]
1847             |constraint: OutlivesConstraint<'tcx>| {
1848                 debug_assert_eq!(constraint.sup, r);
1849                 let sub_region = constraint.sub;
1850                 if let Trace::NotVisited = context[sub_region] {
1851                     context[sub_region] = Trace::FromOutlivesConstraint(constraint);
1852                     deque.push_back(sub_region);
1853                 }
1854             };
1855
1856             // This loop can be hot.
1857             for constraint in outgoing_edges_from_graph {
1858                 handle_constraint(constraint);
1859             }
1860
1861             // Member constraints can also give rise to `'r: 'x` edges that
1862             // were not part of the graph initially, so watch out for those.
1863             // (But they are extremely rare; this loop is very cold.)
1864             for constraint in self.applied_member_constraints(r) {
1865                 let p_c = &self.member_constraints[constraint.member_constraint_index];
1866                 let constraint = OutlivesConstraint {
1867                     sup: r,
1868                     sub: constraint.min_choice,
1869                     locations: Locations::All(p_c.definition_span),
1870                     category: ConstraintCategory::OpaqueType,
1871                     variance_info: ty::VarianceDiagInfo::default(),
1872                 };
1873                 handle_constraint(constraint);
1874             }
1875         }
1876
1877         None
1878     }
1879
1880     /// Finds some region R such that `fr1: R` and `R` is live at `elem`.
1881     #[instrument(skip(self), level = "trace")]
1882     crate fn find_sub_region_live_at(&self, fr1: RegionVid, elem: Location) -> RegionVid {
1883         trace!(scc = ?self.constraint_sccs.scc(fr1));
1884         trace!(universe = ?self.scc_universes[self.constraint_sccs.scc(fr1)]);
1885         self.find_constraint_paths_between_regions(fr1, |r| {
1886             // First look for some `r` such that `fr1: r` and `r` is live at `elem`
1887             trace!(?r, liveness_constraints=?self.liveness_constraints.region_value_str(r));
1888             self.liveness_constraints.contains(r, elem)
1889         })
1890         .or_else(|| {
1891             // If we fail to find that, we may find some `r` such that
1892             // `fr1: r` and `r` is a placeholder from some universe
1893             // `fr1` cannot name. This would force `fr1` to be
1894             // `'static`.
1895             self.find_constraint_paths_between_regions(fr1, |r| {
1896                 self.cannot_name_placeholder(fr1, r)
1897             })
1898         })
1899         .or_else(|| {
1900             // If we fail to find THAT, it may be that `fr1` is a
1901             // placeholder that cannot "fit" into its SCC. In that
1902             // case, there should be some `r` where `fr1: r` and `fr1` is a
1903             // placeholder that `r` cannot name. We can blame that
1904             // edge.
1905             //
1906             // Remember that if `R1: R2`, then the universe of R1
1907             // must be able to name the universe of R2, because R2 will
1908             // be at least `'empty(Universe(R2))`, and `R1` must be at
1909             // larger than that.
1910             self.find_constraint_paths_between_regions(fr1, |r| {
1911                 self.cannot_name_placeholder(r, fr1)
1912             })
1913         })
1914         .map(|(_path, r)| r)
1915         .unwrap()
1916     }
1917
1918     /// Get the region outlived by `longer_fr` and live at `element`.
1919     crate fn region_from_element(
1920         &self,
1921         longer_fr: RegionVid,
1922         element: &RegionElement,
1923     ) -> RegionVid {
1924         match *element {
1925             RegionElement::Location(l) => self.find_sub_region_live_at(longer_fr, l),
1926             RegionElement::RootUniversalRegion(r) => r,
1927             RegionElement::PlaceholderRegion(error_placeholder) => self
1928                 .definitions
1929                 .iter_enumerated()
1930                 .find_map(|(r, definition)| match definition.origin {
1931                     NllRegionVariableOrigin::Placeholder(p) if p == error_placeholder => Some(r),
1932                     _ => None,
1933                 })
1934                 .unwrap(),
1935         }
1936     }
1937
1938     /// Get the region definition of `r`.
1939     crate fn region_definition(&self, r: RegionVid) -> &RegionDefinition<'tcx> {
1940         &self.definitions[r]
1941     }
1942
1943     /// Check if the SCC of `r` contains `upper`.
1944     crate fn upper_bound_in_region_scc(&self, r: RegionVid, upper: RegionVid) -> bool {
1945         let r_scc = self.constraint_sccs.scc(r);
1946         self.scc_values.contains(r_scc, upper)
1947     }
1948
1949     crate fn universal_regions(&self) -> &UniversalRegions<'tcx> {
1950         self.universal_regions.as_ref()
1951     }
1952
1953     /// Tries to find the best constraint to blame for the fact that
1954     /// `R: from_region`, where `R` is some region that meets
1955     /// `target_test`. This works by following the constraint graph,
1956     /// creating a constraint path that forces `R` to outlive
1957     /// `from_region`, and then finding the best choices within that
1958     /// path to blame.
1959     crate fn best_blame_constraint(
1960         &self,
1961         body: &Body<'tcx>,
1962         from_region: RegionVid,
1963         from_region_origin: NllRegionVariableOrigin,
1964         target_test: impl Fn(RegionVid) -> bool,
1965     ) -> BlameConstraint<'tcx> {
1966         debug!(
1967             "best_blame_constraint(from_region={:?}, from_region_origin={:?})",
1968             from_region, from_region_origin
1969         );
1970
1971         // Find all paths
1972         let (path, target_region) =
1973             self.find_constraint_paths_between_regions(from_region, target_test).unwrap();
1974         debug!(
1975             "best_blame_constraint: path={:#?}",
1976             path.iter()
1977                 .map(|c| format!(
1978                     "{:?} ({:?}: {:?})",
1979                     c,
1980                     self.constraint_sccs.scc(c.sup),
1981                     self.constraint_sccs.scc(c.sub),
1982                 ))
1983                 .collect::<Vec<_>>()
1984         );
1985
1986         // We try to avoid reporting a `ConstraintCategory::Predicate` as our best constraint.
1987         // Instead, we use it to produce an improved `ObligationCauseCode`.
1988         // FIXME - determine what we should do if we encounter multiple `ConstraintCategory::Predicate`
1989         // constraints. Currently, we just pick the first one.
1990         let cause_code = path
1991             .iter()
1992             .find_map(|constraint| {
1993                 if let ConstraintCategory::Predicate(predicate_span) = constraint.category {
1994                     // We currentl'y doesn't store the `DefId` in the `ConstraintCategory`
1995                     // for performances reasons. The error reporting code used by NLL only
1996                     // uses the span, so this doesn't cause any problems at the moment.
1997                     Some(ObligationCauseCode::BindingObligation(
1998                         CRATE_DEF_ID.to_def_id(),
1999                         predicate_span,
2000                     ))
2001                 } else {
2002                     None
2003                 }
2004             })
2005             .unwrap_or_else(|| ObligationCauseCode::MiscObligation);
2006
2007         // Classify each of the constraints along the path.
2008         let mut categorized_path: Vec<BlameConstraint<'tcx>> = path
2009             .iter()
2010             .map(|constraint| {
2011                 if constraint.category == ConstraintCategory::ClosureBounds {
2012                     self.retrieve_closure_constraint_info(body, &constraint)
2013                 } else {
2014                     BlameConstraint {
2015                         category: constraint.category,
2016                         from_closure: false,
2017                         cause: ObligationCause::new(
2018                             constraint.locations.span(body),
2019                             CRATE_HIR_ID,
2020                             cause_code.clone(),
2021                         ),
2022                         variance_info: constraint.variance_info,
2023                     }
2024                 }
2025             })
2026             .collect();
2027         debug!("best_blame_constraint: categorized_path={:#?}", categorized_path);
2028
2029         // To find the best span to cite, we first try to look for the
2030         // final constraint that is interesting and where the `sup` is
2031         // not unified with the ultimate target region. The reason
2032         // for this is that we have a chain of constraints that lead
2033         // from the source to the target region, something like:
2034         //
2035         //    '0: '1 ('0 is the source)
2036         //    '1: '2
2037         //    '2: '3
2038         //    '3: '4
2039         //    '4: '5
2040         //    '5: '6 ('6 is the target)
2041         //
2042         // Some of those regions are unified with `'6` (in the same
2043         // SCC).  We want to screen those out. After that point, the
2044         // "closest" constraint we have to the end is going to be the
2045         // most likely to be the point where the value escapes -- but
2046         // we still want to screen for an "interesting" point to
2047         // highlight (e.g., a call site or something).
2048         let target_scc = self.constraint_sccs.scc(target_region);
2049         let mut range = 0..path.len();
2050
2051         // As noted above, when reporting an error, there is typically a chain of constraints
2052         // leading from some "source" region which must outlive some "target" region.
2053         // In most cases, we prefer to "blame" the constraints closer to the target --
2054         // but there is one exception. When constraints arise from higher-ranked subtyping,
2055         // we generally prefer to blame the source value,
2056         // as the "target" in this case tends to be some type annotation that the user gave.
2057         // Therefore, if we find that the region origin is some instantiation
2058         // of a higher-ranked region, we start our search from the "source" point
2059         // rather than the "target", and we also tweak a few other things.
2060         //
2061         // An example might be this bit of Rust code:
2062         //
2063         // ```rust
2064         // let x: fn(&'static ()) = |_| {};
2065         // let y: for<'a> fn(&'a ()) = x;
2066         // ```
2067         //
2068         // In MIR, this will be converted into a combination of assignments and type ascriptions.
2069         // In particular, the 'static is imposed through a type ascription:
2070         //
2071         // ```rust
2072         // x = ...;
2073         // AscribeUserType(x, fn(&'static ())
2074         // y = x;
2075         // ```
2076         //
2077         // We wind up ultimately with constraints like
2078         //
2079         // ```rust
2080         // !a: 'temp1 // from the `y = x` statement
2081         // 'temp1: 'temp2
2082         // 'temp2: 'static // from the AscribeUserType
2083         // ```
2084         //
2085         // and here we prefer to blame the source (the y = x statement).
2086         let blame_source = match from_region_origin {
2087             NllRegionVariableOrigin::FreeRegion
2088             | NllRegionVariableOrigin::Existential { from_forall: false } => true,
2089             NllRegionVariableOrigin::RootEmptyRegion
2090             | NllRegionVariableOrigin::Placeholder(_)
2091             | NllRegionVariableOrigin::Existential { from_forall: true } => false,
2092         };
2093
2094         let find_region = |i: &usize| {
2095             let constraint = &path[*i];
2096
2097             let constraint_sup_scc = self.constraint_sccs.scc(constraint.sup);
2098
2099             if blame_source {
2100                 match categorized_path[*i].category {
2101                     ConstraintCategory::OpaqueType
2102                     | ConstraintCategory::Boring
2103                     | ConstraintCategory::BoringNoLocation
2104                     | ConstraintCategory::Internal
2105                     | ConstraintCategory::Predicate(_) => false,
2106                     ConstraintCategory::TypeAnnotation
2107                     | ConstraintCategory::Return(_)
2108                     | ConstraintCategory::Yield => true,
2109                     _ => constraint_sup_scc != target_scc,
2110                 }
2111             } else {
2112                 !matches!(
2113                     categorized_path[*i].category,
2114                     ConstraintCategory::OpaqueType
2115                         | ConstraintCategory::Boring
2116                         | ConstraintCategory::BoringNoLocation
2117                         | ConstraintCategory::Internal
2118                         | ConstraintCategory::Predicate(_)
2119                 )
2120             }
2121         };
2122
2123         let best_choice =
2124             if blame_source { range.rev().find(find_region) } else { range.find(find_region) };
2125
2126         debug!(
2127             "best_blame_constraint: best_choice={:?} blame_source={}",
2128             best_choice, blame_source
2129         );
2130
2131         if let Some(i) = best_choice {
2132             if let Some(next) = categorized_path.get(i + 1) {
2133                 if matches!(categorized_path[i].category, ConstraintCategory::Return(_))
2134                     && next.category == ConstraintCategory::OpaqueType
2135                 {
2136                     // The return expression is being influenced by the return type being
2137                     // impl Trait, point at the return type and not the return expr.
2138                     return next.clone();
2139                 }
2140             }
2141
2142             if categorized_path[i].category == ConstraintCategory::Return(ReturnConstraint::Normal)
2143             {
2144                 let field = categorized_path.iter().find_map(|p| {
2145                     if let ConstraintCategory::ClosureUpvar(f) = p.category {
2146                         Some(f)
2147                     } else {
2148                         None
2149                     }
2150                 });
2151
2152                 if let Some(field) = field {
2153                     categorized_path[i].category =
2154                         ConstraintCategory::Return(ReturnConstraint::ClosureUpvar(field));
2155                 }
2156             }
2157
2158             return categorized_path[i].clone();
2159         }
2160
2161         // If that search fails, that is.. unusual. Maybe everything
2162         // is in the same SCC or something. In that case, find what
2163         // appears to be the most interesting point to report to the
2164         // user via an even more ad-hoc guess.
2165         categorized_path.sort_by(|p0, p1| p0.category.cmp(&p1.category));
2166         debug!("best_blame_constraint: sorted_path={:#?}", categorized_path);
2167
2168         categorized_path.remove(0)
2169     }
2170
2171     crate fn universe_info(&self, universe: ty::UniverseIndex) -> UniverseInfo<'tcx> {
2172         self.universe_causes[&universe].clone()
2173     }
2174 }
2175
2176 impl<'tcx> RegionDefinition<'tcx> {
2177     fn new(universe: ty::UniverseIndex, rv_origin: RegionVariableOrigin) -> Self {
2178         // Create a new region definition. Note that, for free
2179         // regions, the `external_name` field gets updated later in
2180         // `init_universal_regions`.
2181
2182         let origin = match rv_origin {
2183             RegionVariableOrigin::Nll(origin) => origin,
2184             _ => NllRegionVariableOrigin::Existential { from_forall: false },
2185         };
2186
2187         Self { origin, universe, external_name: None }
2188     }
2189 }
2190
2191 pub trait ClosureRegionRequirementsExt<'tcx> {
2192     fn apply_requirements(
2193         &self,
2194         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2195         closure_def_id: DefId,
2196         closure_substs: SubstsRef<'tcx>,
2197     ) -> Vec<QueryOutlivesConstraint<'tcx>>;
2198 }
2199
2200 impl<'tcx> ClosureRegionRequirementsExt<'tcx> for ClosureRegionRequirements<'tcx> {
2201     /// Given an instance T of the closure type, this method
2202     /// instantiates the "extra" requirements that we computed for the
2203     /// closure into the inference context. This has the effect of
2204     /// adding new outlives obligations to existing variables.
2205     ///
2206     /// As described on `ClosureRegionRequirements`, the extra
2207     /// requirements are expressed in terms of regionvids that index
2208     /// into the free regions that appear on the closure type. So, to
2209     /// do this, we first copy those regions out from the type T into
2210     /// a vector. Then we can just index into that vector to extract
2211     /// out the corresponding region from T and apply the
2212     /// requirements.
2213     fn apply_requirements(
2214         &self,
2215         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2216         closure_def_id: DefId,
2217         closure_substs: SubstsRef<'tcx>,
2218     ) -> Vec<QueryOutlivesConstraint<'tcx>> {
2219         debug!(
2220             "apply_requirements(closure_def_id={:?}, closure_substs={:?})",
2221             closure_def_id, closure_substs
2222         );
2223
2224         // Extract the values of the free regions in `closure_substs`
2225         // into a vector.  These are the regions that we will be
2226         // relating to one another.
2227         let closure_mapping = &UniversalRegions::closure_mapping(
2228             tcx,
2229             closure_substs,
2230             self.num_external_vids,
2231             tcx.typeck_root_def_id(closure_def_id),
2232         );
2233         debug!("apply_requirements: closure_mapping={:?}", closure_mapping);
2234
2235         // Create the predicates.
2236         self.outlives_requirements
2237             .iter()
2238             .map(|outlives_requirement| {
2239                 let outlived_region = closure_mapping[outlives_requirement.outlived_free_region];
2240
2241                 match outlives_requirement.subject {
2242                     ClosureOutlivesSubject::Region(region) => {
2243                         let region = closure_mapping[region];
2244                         debug!(
2245                             "apply_requirements: region={:?} \
2246                              outlived_region={:?} \
2247                              outlives_requirement={:?}",
2248                             region, outlived_region, outlives_requirement,
2249                         );
2250                         ty::Binder::dummy(ty::OutlivesPredicate(region.into(), outlived_region))
2251                     }
2252
2253                     ClosureOutlivesSubject::Ty(ty) => {
2254                         debug!(
2255                             "apply_requirements: ty={:?} \
2256                              outlived_region={:?} \
2257                              outlives_requirement={:?}",
2258                             ty, outlived_region, outlives_requirement,
2259                         );
2260                         ty::Binder::dummy(ty::OutlivesPredicate(ty.into(), outlived_region))
2261                     }
2262                 }
2263             })
2264             .collect()
2265     }
2266 }
2267
2268 #[derive(Clone, Debug)]
2269 pub struct BlameConstraint<'tcx> {
2270     pub category: ConstraintCategory,
2271     pub from_closure: bool,
2272     pub cause: ObligationCause<'tcx>,
2273     pub variance_info: ty::VarianceDiagInfo<'tcx>,
2274 }