]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_borrowck/src/region_infer/opaque_types.rs
Auto merge of #97870 - eggyal:inplace_fold_spec, r=wesleywiser
[rust.git] / compiler / rustc_borrowck / src / region_infer / opaque_types.rs
1 use rustc_data_structures::fx::FxHashMap;
2 use rustc_data_structures::vec_map::VecMap;
3 use rustc_hir::def_id::LocalDefId;
4 use rustc_hir::OpaqueTyOrigin;
5 use rustc_infer::infer::TyCtxtInferExt as _;
6 use rustc_infer::infer::{DefiningAnchor, InferCtxt};
7 use rustc_infer::traits::{Obligation, ObligationCause};
8 use rustc_middle::ty::subst::{GenericArgKind, InternalSubsts};
9 use rustc_middle::ty::visit::TypeVisitable;
10 use rustc_middle::ty::{self, OpaqueHiddenType, OpaqueTypeKey, Ty, TyCtxt, TypeFoldable};
11 use rustc_span::Span;
12 use rustc_trait_selection::traits::error_reporting::TypeErrCtxtExt as _;
13 use rustc_trait_selection::traits::ObligationCtxt;
14
15 use super::RegionInferenceContext;
16
17 impl<'tcx> RegionInferenceContext<'tcx> {
18     /// Resolve any opaque types that were encountered while borrow checking
19     /// this item. This is then used to get the type in the `type_of` query.
20     ///
21     /// For example consider `fn f<'a>(x: &'a i32) -> impl Sized + 'a { x }`.
22     /// This is lowered to give HIR something like
23     ///
24     /// type f<'a>::_Return<'_a> = impl Sized + '_a;
25     /// fn f<'a>(x: &'a i32) -> f<'static>::_Return<'a> { x }
26     ///
27     /// When checking the return type record the type from the return and the
28     /// type used in the return value. In this case they might be `_Return<'1>`
29     /// and `&'2 i32` respectively.
30     ///
31     /// Once we to this method, we have completed region inference and want to
32     /// call `infer_opaque_definition_from_instantiation` to get the inferred
33     /// type of `_Return<'_a>`. `infer_opaque_definition_from_instantiation`
34     /// compares lifetimes directly, so we need to map the inference variables
35     /// back to concrete lifetimes: `'static`, `ReEarlyBound` or `ReFree`.
36     ///
37     /// First we map all the lifetimes in the concrete type to an equal
38     /// universal region that occurs in the concrete type's substs, in this case
39     /// this would result in `&'1 i32`. We only consider regions in the substs
40     /// in case there is an equal region that does not. For example, this should
41     /// be allowed:
42     /// `fn f<'a: 'b, 'b: 'a>(x: *mut &'b i32) -> impl Sized + 'a { x }`
43     ///
44     /// Then we map the regions in both the type and the subst to their
45     /// `external_name` giving `concrete_type = &'a i32`,
46     /// `substs = ['static, 'a]`. This will then allow
47     /// `infer_opaque_definition_from_instantiation` to determine that
48     /// `_Return<'_a> = &'_a i32`.
49     ///
50     /// There's a slight complication around closures. Given
51     /// `fn f<'a: 'a>() { || {} }` the closure's type is something like
52     /// `f::<'a>::{{closure}}`. The region parameter from f is essentially
53     /// ignored by type checking so ends up being inferred to an empty region.
54     /// Calling `universal_upper_bound` for such a region gives `fr_fn_body`,
55     /// which has no `external_name` in which case we use `'empty` as the
56     /// region to pass to `infer_opaque_definition_from_instantiation`.
57     #[instrument(level = "debug", skip(self, infcx), ret)]
58     pub(crate) fn infer_opaque_types(
59         &self,
60         infcx: &InferCtxt<'tcx>,
61         opaque_ty_decls: VecMap<OpaqueTypeKey<'tcx>, (OpaqueHiddenType<'tcx>, OpaqueTyOrigin)>,
62     ) -> VecMap<LocalDefId, OpaqueHiddenType<'tcx>> {
63         let mut result: VecMap<LocalDefId, OpaqueHiddenType<'tcx>> = VecMap::new();
64         for (opaque_type_key, (concrete_type, origin)) in opaque_ty_decls {
65             let substs = opaque_type_key.substs;
66             debug!(?concrete_type, ?substs);
67
68             let mut subst_regions = vec![self.universal_regions.fr_static];
69             let universal_substs = infcx.tcx.fold_regions(substs, |region, _| {
70                 if let ty::RePlaceholder(..) = region.kind() {
71                     // Higher kinded regions don't need remapping, they don't refer to anything outside of this the substs.
72                     return region;
73                 }
74                 let vid = self.to_region_vid(region);
75                 trace!(?vid);
76                 let scc = self.constraint_sccs.scc(vid);
77                 trace!(?scc);
78                 match self.scc_values.universal_regions_outlived_by(scc).find_map(|lb| {
79                     self.eval_equal(vid, lb).then_some(self.definitions[lb].external_name?)
80                 }) {
81                     Some(region) => {
82                         let vid = self.universal_regions.to_region_vid(region);
83                         subst_regions.push(vid);
84                         region
85                     }
86                     None => {
87                         subst_regions.push(vid);
88                         infcx.tcx.sess.delay_span_bug(
89                             concrete_type.span,
90                             "opaque type with non-universal region substs",
91                         );
92                         infcx.tcx.lifetimes.re_static
93                     }
94                 }
95             });
96
97             subst_regions.sort();
98             subst_regions.dedup();
99
100             let universal_concrete_type =
101                 infcx.tcx.fold_regions(concrete_type, |region, _| match *region {
102                     ty::ReVar(vid) => subst_regions
103                         .iter()
104                         .find(|ur_vid| self.eval_equal(vid, **ur_vid))
105                         .and_then(|ur_vid| self.definitions[*ur_vid].external_name)
106                         .unwrap_or(infcx.tcx.lifetimes.re_erased),
107                     _ => region,
108                 });
109
110             debug!(?universal_concrete_type, ?universal_substs);
111
112             let opaque_type_key =
113                 OpaqueTypeKey { def_id: opaque_type_key.def_id, substs: universal_substs };
114             let ty = infcx.infer_opaque_definition_from_instantiation(
115                 opaque_type_key,
116                 universal_concrete_type,
117                 origin,
118             );
119             // Sometimes two opaque types are the same only after we remap the generic parameters
120             // back to the opaque type definition. E.g. we may have `OpaqueType<X, Y>` mapped to `(X, Y)`
121             // and `OpaqueType<Y, X>` mapped to `(Y, X)`, and those are the same, but we only know that
122             // once we convert the generic parameters to those of the opaque type.
123             if let Some(prev) = result.get_mut(&opaque_type_key.def_id) {
124                 if prev.ty != ty {
125                     if !ty.references_error() {
126                         prev.report_mismatch(
127                             &OpaqueHiddenType { ty, span: concrete_type.span },
128                             infcx.tcx,
129                         );
130                     }
131                     prev.ty = infcx.tcx.ty_error();
132                 }
133                 // Pick a better span if there is one.
134                 // FIXME(oli-obk): collect multiple spans for better diagnostics down the road.
135                 prev.span = prev.span.substitute_dummy(concrete_type.span);
136             } else {
137                 result.insert(
138                     opaque_type_key.def_id,
139                     OpaqueHiddenType { ty, span: concrete_type.span },
140                 );
141             }
142         }
143         result
144     }
145
146     /// Map the regions in the type to named regions. This is similar to what
147     /// `infer_opaque_types` does, but can infer any universal region, not only
148     /// ones from the substs for the opaque type. It also doesn't double check
149     /// that the regions produced are in fact equal to the named region they are
150     /// replaced with. This is fine because this function is only to improve the
151     /// region names in error messages.
152     pub(crate) fn name_regions<T>(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, ty: T) -> T
153     where
154         T: TypeFoldable<'tcx>,
155     {
156         tcx.fold_regions(ty, |region, _| match *region {
157             ty::ReVar(vid) => {
158                 // Find something that we can name
159                 let upper_bound = self.approx_universal_upper_bound(vid);
160                 let upper_bound = &self.definitions[upper_bound];
161                 match upper_bound.external_name {
162                     Some(reg) => reg,
163                     None => {
164                         // Nothing exact found, so we pick the first one that we find.
165                         let scc = self.constraint_sccs.scc(vid);
166                         for vid in self.rev_scc_graph.as_ref().unwrap().upper_bounds(scc) {
167                             match self.definitions[vid].external_name {
168                                 None => {}
169                                 Some(region) if region.is_static() => {}
170                                 Some(region) => return region,
171                             }
172                         }
173                         region
174                     }
175                 }
176             }
177             _ => region,
178         })
179     }
180 }
181
182 pub trait InferCtxtExt<'tcx> {
183     fn infer_opaque_definition_from_instantiation(
184         &self,
185         opaque_type_key: OpaqueTypeKey<'tcx>,
186         instantiated_ty: OpaqueHiddenType<'tcx>,
187         origin: OpaqueTyOrigin,
188     ) -> Ty<'tcx>;
189 }
190
191 impl<'tcx> InferCtxtExt<'tcx> for InferCtxt<'tcx> {
192     /// Given the fully resolved, instantiated type for an opaque
193     /// type, i.e., the value of an inference variable like C1 or C2
194     /// (*), computes the "definition type" for an opaque type
195     /// definition -- that is, the inferred value of `Foo1<'x>` or
196     /// `Foo2<'x>` that we would conceptually use in its definition:
197     /// ```ignore (illustrative)
198     /// type Foo1<'x> = impl Bar<'x> = AAA;  // <-- this type AAA
199     /// type Foo2<'x> = impl Bar<'x> = BBB;  // <-- or this type BBB
200     /// fn foo<'a, 'b>(..) -> (Foo1<'a>, Foo2<'b>) { .. }
201     /// ```
202     /// Note that these values are defined in terms of a distinct set of
203     /// generic parameters (`'x` instead of `'a`) from C1 or C2. The main
204     /// purpose of this function is to do that translation.
205     ///
206     /// (*) C1 and C2 were introduced in the comments on
207     /// `register_member_constraints`. Read that comment for more context.
208     ///
209     /// # Parameters
210     ///
211     /// - `def_id`, the `impl Trait` type
212     /// - `substs`, the substs  used to instantiate this opaque type
213     /// - `instantiated_ty`, the inferred type C1 -- fully resolved, lifted version of
214     ///   `opaque_defn.concrete_ty`
215     #[instrument(level = "debug", skip(self))]
216     fn infer_opaque_definition_from_instantiation(
217         &self,
218         opaque_type_key: OpaqueTypeKey<'tcx>,
219         instantiated_ty: OpaqueHiddenType<'tcx>,
220         origin: OpaqueTyOrigin,
221     ) -> Ty<'tcx> {
222         if self.is_tainted_by_errors() {
223             return self.tcx.ty_error();
224         }
225
226         let definition_ty = instantiated_ty
227             .remap_generic_params_to_declaration_params(opaque_type_key, self.tcx, false, origin)
228             .ty;
229
230         if !check_opaque_type_parameter_valid(
231             self.tcx,
232             opaque_type_key,
233             origin,
234             instantiated_ty.span,
235         ) {
236             return self.tcx.ty_error();
237         }
238
239         // Only check this for TAIT. RPIT already supports `src/test/ui/impl-trait/nested-return-type2.rs`
240         // on stable and we'd break that.
241         let OpaqueTyOrigin::TyAlias = origin else {
242             return definition_ty;
243         };
244         let def_id = opaque_type_key.def_id;
245         // This logic duplicates most of `check_opaque_meets_bounds`.
246         // FIXME(oli-obk): Also do region checks here and then consider removing `check_opaque_meets_bounds` entirely.
247         let param_env = self.tcx.param_env(def_id);
248         let body_id = self.tcx.local_def_id_to_hir_id(def_id);
249         // HACK This bubble is required for this tests to pass:
250         // type-alias-impl-trait/issue-67844-nested-opaque.rs
251         let infcx =
252             self.tcx.infer_ctxt().with_opaque_type_inference(DefiningAnchor::Bubble).build();
253         let ocx = ObligationCtxt::new(&infcx);
254         // Require the hidden type to be well-formed with only the generics of the opaque type.
255         // Defining use functions may have more bounds than the opaque type, which is ok, as long as the
256         // hidden type is well formed even without those bounds.
257         let predicate = ty::Binder::dummy(ty::PredicateKind::WellFormed(definition_ty.into()));
258
259         let id_substs = InternalSubsts::identity_for_item(self.tcx, def_id.to_def_id());
260
261         // Require that the hidden type actually fulfills all the bounds of the opaque type, even without
262         // the bounds that the function supplies.
263         let opaque_ty = self.tcx.mk_opaque(def_id.to_def_id(), id_substs);
264         if let Err(err) = ocx.eq(
265             &ObligationCause::misc(instantiated_ty.span, body_id),
266             param_env,
267             opaque_ty,
268             definition_ty,
269         ) {
270             infcx
271                 .err_ctxt()
272                 .report_mismatched_types(
273                     &ObligationCause::misc(instantiated_ty.span, body_id),
274                     opaque_ty,
275                     definition_ty,
276                     err,
277                 )
278                 .emit();
279         }
280
281         ocx.register_obligation(Obligation::misc(
282             infcx.tcx,
283             instantiated_ty.span,
284             body_id,
285             param_env,
286             predicate,
287         ));
288
289         // Check that all obligations are satisfied by the implementation's
290         // version.
291         let errors = ocx.select_all_or_error();
292
293         // This is still required for many(half of the tests in ui/type-alias-impl-trait)
294         // tests to pass
295         let _ = infcx.inner.borrow_mut().opaque_type_storage.take_opaque_types();
296
297         if errors.is_empty() {
298             definition_ty
299         } else {
300             let reported = infcx.err_ctxt().report_fulfillment_errors(&errors, None);
301             self.tcx.ty_error_with_guaranteed(reported)
302         }
303     }
304 }
305
306 fn check_opaque_type_parameter_valid(
307     tcx: TyCtxt<'_>,
308     opaque_type_key: OpaqueTypeKey<'_>,
309     origin: OpaqueTyOrigin,
310     span: Span,
311 ) -> bool {
312     match origin {
313         // No need to check return position impl trait (RPIT)
314         // because for type and const parameters they are correct
315         // by construction: we convert
316         //
317         // fn foo<P0..Pn>() -> impl Trait
318         //
319         // into
320         //
321         // type Foo<P0...Pn>
322         // fn foo<P0..Pn>() -> Foo<P0...Pn>.
323         //
324         // For lifetime parameters we convert
325         //
326         // fn foo<'l0..'ln>() -> impl Trait<'l0..'lm>
327         //
328         // into
329         //
330         // type foo::<'p0..'pn>::Foo<'q0..'qm>
331         // fn foo<l0..'ln>() -> foo::<'static..'static>::Foo<'l0..'lm>.
332         //
333         // which would error here on all of the `'static` args.
334         OpaqueTyOrigin::FnReturn(..) | OpaqueTyOrigin::AsyncFn(..) => return true,
335         // Check these
336         OpaqueTyOrigin::TyAlias => {}
337     }
338     let opaque_generics = tcx.generics_of(opaque_type_key.def_id);
339     let mut seen_params: FxHashMap<_, Vec<_>> = FxHashMap::default();
340     for (i, arg) in opaque_type_key.substs.iter().enumerate() {
341         let arg_is_param = match arg.unpack() {
342             GenericArgKind::Type(ty) => matches!(ty.kind(), ty::Param(_)),
343             GenericArgKind::Lifetime(lt) if lt.is_static() => {
344                 tcx.sess
345                     .struct_span_err(span, "non-defining opaque type use in defining scope")
346                     .span_label(
347                         tcx.def_span(opaque_generics.param_at(i, tcx).def_id),
348                         "cannot use static lifetime; use a bound lifetime \
349                                     instead or remove the lifetime parameter from the \
350                                     opaque type",
351                     )
352                     .emit();
353                 return false;
354             }
355             GenericArgKind::Lifetime(lt) => {
356                 matches!(*lt, ty::ReEarlyBound(_) | ty::ReFree(_))
357             }
358             GenericArgKind::Const(ct) => matches!(ct.kind(), ty::ConstKind::Param(_)),
359         };
360
361         if arg_is_param {
362             seen_params.entry(arg).or_default().push(i);
363         } else {
364             // Prevent `fn foo() -> Foo<u32>` from being defining.
365             let opaque_param = opaque_generics.param_at(i, tcx);
366             tcx.sess
367                 .struct_span_err(span, "non-defining opaque type use in defining scope")
368                 .span_note(
369                     tcx.def_span(opaque_param.def_id),
370                     &format!(
371                         "used non-generic {} `{}` for generic parameter",
372                         opaque_param.kind.descr(),
373                         arg,
374                     ),
375                 )
376                 .emit();
377             return false;
378         }
379     }
380
381     for (_, indices) in seen_params {
382         if indices.len() > 1 {
383             let descr = opaque_generics.param_at(indices[0], tcx).kind.descr();
384             let spans: Vec<_> = indices
385                 .into_iter()
386                 .map(|i| tcx.def_span(opaque_generics.param_at(i, tcx).def_id))
387                 .collect();
388             tcx.sess
389                 .struct_span_err(span, "non-defining opaque type use in defining scope")
390                 .span_note(spans, &format!("{} used multiple times", descr))
391                 .emit();
392             return false;
393         }
394     }
395     true
396 }