]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_const_eval/src/transform/check_consts/qualifs.rs
Move `{core,std}::stream::Stream` to `{core,std}::async_iter::AsyncIterator`.
[rust.git] / compiler / rustc_const_eval / src / transform / check_consts / qualifs.rs
1 //! Structural const qualification.
2 //!
3 //! See the `Qualif` trait for more info.
4
5 use rustc_errors::ErrorReported;
6 use rustc_infer::infer::TyCtxtInferExt;
7 use rustc_infer::traits::TraitEngine;
8 use rustc_middle::mir::*;
9 use rustc_middle::ty::{self, subst::SubstsRef, AdtDef, Ty};
10 use rustc_span::DUMMY_SP;
11 use rustc_trait_selection::traits::{
12     self, FulfillmentContext, ImplSource, Obligation, ObligationCause, SelectionContext,
13 };
14
15 use super::ConstCx;
16
17 pub fn in_any_value_of_ty<'tcx>(
18     cx: &ConstCx<'_, 'tcx>,
19     ty: Ty<'tcx>,
20     error_occured: Option<ErrorReported>,
21 ) -> ConstQualifs {
22     ConstQualifs {
23         has_mut_interior: HasMutInterior::in_any_value_of_ty(cx, ty),
24         needs_drop: NeedsDrop::in_any_value_of_ty(cx, ty),
25         needs_non_const_drop: NeedsNonConstDrop::in_any_value_of_ty(cx, ty),
26         custom_eq: CustomEq::in_any_value_of_ty(cx, ty),
27         error_occured,
28     }
29 }
30
31 /// A "qualif"(-ication) is a way to look for something "bad" in the MIR that would disqualify some
32 /// code for promotion or prevent it from evaluating at compile time.
33 ///
34 /// Normally, we would determine what qualifications apply to each type and error when an illegal
35 /// operation is performed on such a type. However, this was found to be too imprecise, especially
36 /// in the presence of `enum`s. If only a single variant of an enum has a certain qualification, we
37 /// needn't reject code unless it actually constructs and operates on the qualified variant.
38 ///
39 /// To accomplish this, const-checking and promotion use a value-based analysis (as opposed to a
40 /// type-based one). Qualifications propagate structurally across variables: If a local (or a
41 /// projection of a local) is assigned a qualified value, that local itself becomes qualified.
42 pub trait Qualif {
43     /// The name of the file used to debug the dataflow analysis that computes this qualif.
44     const ANALYSIS_NAME: &'static str;
45
46     /// Whether this `Qualif` is cleared when a local is moved from.
47     const IS_CLEARED_ON_MOVE: bool = false;
48
49     /// Whether this `Qualif` might be evaluated after the promotion and can encounter a promoted.
50     const ALLOW_PROMOTED: bool = false;
51
52     /// Extracts the field of `ConstQualifs` that corresponds to this `Qualif`.
53     fn in_qualifs(qualifs: &ConstQualifs) -> bool;
54
55     /// Returns `true` if *any* value of the given type could possibly have this `Qualif`.
56     ///
57     /// This function determines `Qualif`s when we cannot do a value-based analysis. Since qualif
58     /// propagation is context-insenstive, this includes function arguments and values returned
59     /// from a call to another function.
60     ///
61     /// It also determines the `Qualif`s for primitive types.
62     fn in_any_value_of_ty<'tcx>(cx: &ConstCx<'_, 'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> bool;
63
64     /// Returns `true` if this `Qualif` is inherent to the given struct or enum.
65     ///
66     /// By default, `Qualif`s propagate into ADTs in a structural way: An ADT only becomes
67     /// qualified if part of it is assigned a value with that `Qualif`. However, some ADTs *always*
68     /// have a certain `Qualif`, regardless of whether their fields have it. For example, a type
69     /// with a custom `Drop` impl is inherently `NeedsDrop`.
70     ///
71     /// Returning `true` for `in_adt_inherently` but `false` for `in_any_value_of_ty` is unsound.
72     fn in_adt_inherently<'tcx>(
73         cx: &ConstCx<'_, 'tcx>,
74         adt: &'tcx AdtDef,
75         substs: SubstsRef<'tcx>,
76     ) -> bool;
77 }
78
79 /// Constant containing interior mutability (`UnsafeCell<T>`).
80 /// This must be ruled out to make sure that evaluating the constant at compile-time
81 /// and at *any point* during the run-time would produce the same result. In particular,
82 /// promotion of temporaries must not change program behavior; if the promoted could be
83 /// written to, that would be a problem.
84 pub struct HasMutInterior;
85
86 impl Qualif for HasMutInterior {
87     const ANALYSIS_NAME: &'static str = "flow_has_mut_interior";
88
89     fn in_qualifs(qualifs: &ConstQualifs) -> bool {
90         qualifs.has_mut_interior
91     }
92
93     fn in_any_value_of_ty<'tcx>(cx: &ConstCx<'_, 'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
94         !ty.is_freeze(cx.tcx.at(DUMMY_SP), cx.param_env)
95     }
96
97     fn in_adt_inherently<'tcx>(
98         cx: &ConstCx<'_, 'tcx>,
99         adt: &'tcx AdtDef,
100         _: SubstsRef<'tcx>,
101     ) -> bool {
102         // Exactly one type, `UnsafeCell`, has the `HasMutInterior` qualif inherently.
103         // It arises structurally for all other types.
104         Some(adt.did) == cx.tcx.lang_items().unsafe_cell_type()
105     }
106 }
107
108 /// Constant containing an ADT that implements `Drop`.
109 /// This must be ruled out because implicit promotion would remove side-effects
110 /// that occur as part of dropping that value. N.B., the implicit promotion has
111 /// to reject const Drop implementations because even if side-effects are ruled
112 /// out through other means, the execution of the drop could diverge.
113 pub struct NeedsDrop;
114
115 impl Qualif for NeedsDrop {
116     const ANALYSIS_NAME: &'static str = "flow_needs_drop";
117     const IS_CLEARED_ON_MOVE: bool = true;
118
119     fn in_qualifs(qualifs: &ConstQualifs) -> bool {
120         qualifs.needs_drop
121     }
122
123     fn in_any_value_of_ty<'tcx>(cx: &ConstCx<'_, 'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
124         ty.needs_drop(cx.tcx, cx.param_env)
125     }
126
127     fn in_adt_inherently<'tcx>(
128         cx: &ConstCx<'_, 'tcx>,
129         adt: &'tcx AdtDef,
130         _: SubstsRef<'tcx>,
131     ) -> bool {
132         adt.has_dtor(cx.tcx)
133     }
134 }
135
136 /// Constant containing an ADT that implements non-const `Drop`.
137 /// This must be ruled out because we cannot run `Drop` during compile-time.
138 pub struct NeedsNonConstDrop;
139
140 impl Qualif for NeedsNonConstDrop {
141     const ANALYSIS_NAME: &'static str = "flow_needs_nonconst_drop";
142     const IS_CLEARED_ON_MOVE: bool = true;
143     const ALLOW_PROMOTED: bool = true;
144
145     fn in_qualifs(qualifs: &ConstQualifs) -> bool {
146         qualifs.needs_non_const_drop
147     }
148
149     fn in_any_value_of_ty<'tcx>(cx: &ConstCx<'_, 'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
150         // Avoid selecting for simple cases, such as builtin types.
151         if ty::util::is_trivially_const_drop(ty) {
152             return false;
153         }
154
155         let Some(drop_trait) = cx.tcx.lang_items().drop_trait() else {
156             // there is no way to define a type that needs non-const drop
157             // without having the lang item present.
158             return false;
159         };
160
161         let obligation = Obligation::new(
162             ObligationCause::dummy(),
163             cx.param_env,
164             ty::Binder::dummy(ty::TraitPredicate {
165                 trait_ref: ty::TraitRef {
166                     def_id: drop_trait,
167                     substs: cx.tcx.mk_substs_trait(ty, &[]),
168                 },
169                 constness: ty::BoundConstness::ConstIfConst,
170                 polarity: ty::ImplPolarity::Positive,
171             }),
172         );
173
174         cx.tcx.infer_ctxt().enter(|infcx| {
175             let mut selcx = SelectionContext::new(&infcx);
176             let Some(impl_src) = selcx.select(&obligation).ok().flatten() else {
177                 // If we couldn't select a const drop candidate, then it's bad
178                 return true;
179             };
180
181             if !matches!(
182                 impl_src,
183                 ImplSource::ConstDrop(_) | ImplSource::Param(_, ty::BoundConstness::ConstIfConst)
184             ) {
185                 // If our const drop candidate is not ConstDrop or implied by the param env,
186                 // then it's bad
187                 return true;
188             }
189
190             if impl_src.borrow_nested_obligations().is_empty() {
191                 return false;
192             }
193
194             // If we successfully found one, then select all of the predicates
195             // implied by our const drop impl.
196             let mut fcx = FulfillmentContext::new();
197             for nested in impl_src.nested_obligations() {
198                 fcx.register_predicate_obligation(&infcx, nested);
199             }
200
201             // If we had any errors, then it's bad
202             !fcx.select_all_or_error(&infcx).is_empty()
203         })
204     }
205
206     fn in_adt_inherently<'tcx>(
207         cx: &ConstCx<'_, 'tcx>,
208         adt: &'tcx AdtDef,
209         _: SubstsRef<'tcx>,
210     ) -> bool {
211         adt.has_non_const_dtor(cx.tcx)
212     }
213 }
214
215 /// A constant that cannot be used as part of a pattern in a `match` expression.
216 pub struct CustomEq;
217
218 impl Qualif for CustomEq {
219     const ANALYSIS_NAME: &'static str = "flow_custom_eq";
220
221     fn in_qualifs(qualifs: &ConstQualifs) -> bool {
222         qualifs.custom_eq
223     }
224
225     fn in_any_value_of_ty<'tcx>(cx: &ConstCx<'_, 'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
226         // If *any* component of a composite data type does not implement `Structural{Partial,}Eq`,
227         // we know that at least some values of that type are not structural-match. I say "some"
228         // because that component may be part of an enum variant (e.g.,
229         // `Option::<NonStructuralMatchTy>::Some`), in which case some values of this type may be
230         // structural-match (`Option::None`).
231         traits::search_for_structural_match_violation(cx.body.span, cx.tcx, ty).is_some()
232     }
233
234     fn in_adt_inherently<'tcx>(
235         cx: &ConstCx<'_, 'tcx>,
236         adt: &'tcx AdtDef,
237         substs: SubstsRef<'tcx>,
238     ) -> bool {
239         let ty = cx.tcx.mk_ty(ty::Adt(adt, substs));
240         !ty.is_structural_eq_shallow(cx.tcx)
241     }
242 }
243
244 // FIXME: Use `mir::visit::Visitor` for the `in_*` functions if/when it supports early return.
245
246 /// Returns `true` if this `Rvalue` contains qualif `Q`.
247 pub fn in_rvalue<'tcx, Q, F>(
248     cx: &ConstCx<'_, 'tcx>,
249     in_local: &mut F,
250     rvalue: &Rvalue<'tcx>,
251 ) -> bool
252 where
253     Q: Qualif,
254     F: FnMut(Local) -> bool,
255 {
256     match rvalue {
257         Rvalue::ThreadLocalRef(_) | Rvalue::NullaryOp(..) => {
258             Q::in_any_value_of_ty(cx, rvalue.ty(cx.body, cx.tcx))
259         }
260
261         Rvalue::Discriminant(place) | Rvalue::Len(place) => {
262             in_place::<Q, _>(cx, in_local, place.as_ref())
263         }
264
265         Rvalue::Use(operand)
266         | Rvalue::Repeat(operand, _)
267         | Rvalue::UnaryOp(_, operand)
268         | Rvalue::Cast(_, operand, _)
269         | Rvalue::ShallowInitBox(operand, _) => in_operand::<Q, _>(cx, in_local, operand),
270
271         Rvalue::BinaryOp(_, box (lhs, rhs)) | Rvalue::CheckedBinaryOp(_, box (lhs, rhs)) => {
272             in_operand::<Q, _>(cx, in_local, lhs) || in_operand::<Q, _>(cx, in_local, rhs)
273         }
274
275         Rvalue::Ref(_, _, place) | Rvalue::AddressOf(_, place) => {
276             // Special-case reborrows to be more like a copy of the reference.
277             if let Some((place_base, ProjectionElem::Deref)) = place.as_ref().last_projection() {
278                 let base_ty = place_base.ty(cx.body, cx.tcx).ty;
279                 if let ty::Ref(..) = base_ty.kind() {
280                     return in_place::<Q, _>(cx, in_local, place_base);
281                 }
282             }
283
284             in_place::<Q, _>(cx, in_local, place.as_ref())
285         }
286
287         Rvalue::Aggregate(kind, operands) => {
288             // Return early if we know that the struct or enum being constructed is always
289             // qualified.
290             if let AggregateKind::Adt(adt_did, _, substs, ..) = **kind {
291                 let def = cx.tcx.adt_def(adt_did);
292                 if Q::in_adt_inherently(cx, def, substs) {
293                     return true;
294                 }
295                 if def.is_union() && Q::in_any_value_of_ty(cx, rvalue.ty(cx.body, cx.tcx)) {
296                     return true;
297                 }
298             }
299
300             // Otherwise, proceed structurally...
301             operands.iter().any(|o| in_operand::<Q, _>(cx, in_local, o))
302         }
303     }
304 }
305
306 /// Returns `true` if this `Place` contains qualif `Q`.
307 pub fn in_place<'tcx, Q, F>(cx: &ConstCx<'_, 'tcx>, in_local: &mut F, place: PlaceRef<'tcx>) -> bool
308 where
309     Q: Qualif,
310     F: FnMut(Local) -> bool,
311 {
312     let mut place = place;
313     while let Some((place_base, elem)) = place.last_projection() {
314         match elem {
315             ProjectionElem::Index(index) if in_local(index) => return true,
316
317             ProjectionElem::Deref
318             | ProjectionElem::Field(_, _)
319             | ProjectionElem::ConstantIndex { .. }
320             | ProjectionElem::Subslice { .. }
321             | ProjectionElem::Downcast(_, _)
322             | ProjectionElem::Index(_) => {}
323         }
324
325         let base_ty = place_base.ty(cx.body, cx.tcx);
326         let proj_ty = base_ty.projection_ty(cx.tcx, elem).ty;
327         if !Q::in_any_value_of_ty(cx, proj_ty) {
328             return false;
329         }
330
331         place = place_base;
332     }
333
334     assert!(place.projection.is_empty());
335     in_local(place.local)
336 }
337
338 /// Returns `true` if this `Operand` contains qualif `Q`.
339 pub fn in_operand<'tcx, Q, F>(
340     cx: &ConstCx<'_, 'tcx>,
341     in_local: &mut F,
342     operand: &Operand<'tcx>,
343 ) -> bool
344 where
345     Q: Qualif,
346     F: FnMut(Local) -> bool,
347 {
348     let constant = match operand {
349         Operand::Copy(place) | Operand::Move(place) => {
350             return in_place::<Q, _>(cx, in_local, place.as_ref());
351         }
352
353         Operand::Constant(c) => c,
354     };
355
356     // Check the qualifs of the value of `const` items.
357     if let Some(ct) = constant.literal.const_for_ty() {
358         if let ty::ConstKind::Unevaluated(ty::Unevaluated { def, substs: _, promoted }) = ct.val {
359             // Use qualifs of the type for the promoted. Promoteds in MIR body should be possible
360             // only for `NeedsNonConstDrop` with precise drop checking. This is the only const
361             // check performed after the promotion. Verify that with an assertion.
362             assert!(promoted.is_none() || Q::ALLOW_PROMOTED);
363             // Don't peek inside trait associated constants.
364             if promoted.is_none() && cx.tcx.trait_of_item(def.did).is_none() {
365                 let qualifs = if let Some((did, param_did)) = def.as_const_arg() {
366                     cx.tcx.at(constant.span).mir_const_qualif_const_arg((did, param_did))
367                 } else {
368                     cx.tcx.at(constant.span).mir_const_qualif(def.did)
369                 };
370
371                 if !Q::in_qualifs(&qualifs) {
372                     return false;
373                 }
374
375                 // Just in case the type is more specific than
376                 // the definition, e.g., impl associated const
377                 // with type parameters, take it into account.
378             }
379         }
380     }
381     // Otherwise use the qualifs of the type.
382     Q::in_any_value_of_ty(cx, constant.literal.ty())
383 }