]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_const_eval/src/transform/check_consts/qualifs.rs
Auto merge of #102458 - JohnTitor:stabilize-instruction-set, r=oli-obk
[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::ErrorGuaranteed;
6 use rustc_hir::LangItem;
7 use rustc_infer::infer::TyCtxtInferExt;
8 use rustc_middle::mir;
9 use rustc_middle::mir::*;
10 use rustc_middle::ty::{self, subst::SubstsRef, AdtDef, Ty};
11 use rustc_trait_selection::traits::{
12     self, 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     tainted_by_errors: Option<ErrorGuaranteed>,
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         tainted_by_errors,
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-insensitive, 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: AdtDef<'tcx>,
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, cx.param_env)
95     }
96
97     fn in_adt_inherently<'tcx>(
98         _cx: &ConstCx<'_, 'tcx>,
99         adt: AdtDef<'tcx>,
100         _: SubstsRef<'tcx>,
101     ) -> bool {
102         // Exactly one type, `UnsafeCell`, has the `HasMutInterior` qualif inherently.
103         // It arises structurally for all other types.
104         adt.is_unsafe_cell()
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: AdtDef<'tcx>,
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 destruct = cx.tcx.require_lang_item(LangItem::Destruct, None);
156
157         let obligation = Obligation::new(
158             ObligationCause::dummy(),
159             cx.param_env,
160             ty::Binder::dummy(ty::TraitPredicate {
161                 trait_ref: ty::TraitRef {
162                     def_id: destruct,
163                     substs: cx.tcx.mk_substs_trait(ty, &[]),
164                 },
165                 constness: ty::BoundConstness::ConstIfConst,
166                 polarity: ty::ImplPolarity::Positive,
167             }),
168         );
169
170         let infcx = cx.tcx.infer_ctxt().build();
171         let mut selcx = SelectionContext::new(&infcx);
172         let Some(impl_src) = selcx.select(&obligation).ok().flatten() else {
173             // If we couldn't select a const destruct candidate, then it's bad
174             return true;
175         };
176
177         if !matches!(
178             impl_src,
179             ImplSource::ConstDestruct(_) | ImplSource::Param(_, ty::BoundConstness::ConstIfConst)
180         ) {
181             // If our const destruct candidate is not ConstDestruct or implied by the param env,
182             // then it's bad
183             return true;
184         }
185
186         if impl_src.borrow_nested_obligations().is_empty() {
187             return false;
188         }
189
190         // If we had any errors, then it's bad
191         !traits::fully_solve_obligations(&infcx, impl_src.nested_obligations()).is_empty()
192     }
193
194     fn in_adt_inherently<'tcx>(
195         cx: &ConstCx<'_, 'tcx>,
196         adt: AdtDef<'tcx>,
197         _: SubstsRef<'tcx>,
198     ) -> bool {
199         adt.has_non_const_dtor(cx.tcx)
200     }
201 }
202
203 /// A constant that cannot be used as part of a pattern in a `match` expression.
204 pub struct CustomEq;
205
206 impl Qualif for CustomEq {
207     const ANALYSIS_NAME: &'static str = "flow_custom_eq";
208
209     fn in_qualifs(qualifs: &ConstQualifs) -> bool {
210         qualifs.custom_eq
211     }
212
213     fn in_any_value_of_ty<'tcx>(cx: &ConstCx<'_, 'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
214         // If *any* component of a composite data type does not implement `Structural{Partial,}Eq`,
215         // we know that at least some values of that type are not structural-match. I say "some"
216         // because that component may be part of an enum variant (e.g.,
217         // `Option::<NonStructuralMatchTy>::Some`), in which case some values of this type may be
218         // structural-match (`Option::None`).
219         traits::search_for_structural_match_violation(cx.body.span, cx.tcx, ty).is_some()
220     }
221
222     fn in_adt_inherently<'tcx>(
223         cx: &ConstCx<'_, 'tcx>,
224         adt: AdtDef<'tcx>,
225         substs: SubstsRef<'tcx>,
226     ) -> bool {
227         let ty = cx.tcx.mk_ty(ty::Adt(adt, substs));
228         !ty.is_structural_eq_shallow(cx.tcx)
229     }
230 }
231
232 // FIXME: Use `mir::visit::Visitor` for the `in_*` functions if/when it supports early return.
233
234 /// Returns `true` if this `Rvalue` contains qualif `Q`.
235 pub fn in_rvalue<'tcx, Q, F>(
236     cx: &ConstCx<'_, 'tcx>,
237     in_local: &mut F,
238     rvalue: &Rvalue<'tcx>,
239 ) -> bool
240 where
241     Q: Qualif,
242     F: FnMut(Local) -> bool,
243 {
244     match rvalue {
245         Rvalue::ThreadLocalRef(_) | Rvalue::NullaryOp(..) => {
246             Q::in_any_value_of_ty(cx, rvalue.ty(cx.body, cx.tcx))
247         }
248
249         Rvalue::Discriminant(place) | Rvalue::Len(place) => {
250             in_place::<Q, _>(cx, in_local, place.as_ref())
251         }
252
253         Rvalue::CopyForDeref(place) => in_place::<Q, _>(cx, in_local, place.as_ref()),
254
255         Rvalue::Use(operand)
256         | Rvalue::Repeat(operand, _)
257         | Rvalue::UnaryOp(_, operand)
258         | Rvalue::Cast(_, operand, _)
259         | Rvalue::ShallowInitBox(operand, _) => in_operand::<Q, _>(cx, in_local, operand),
260
261         Rvalue::BinaryOp(_, box (lhs, rhs)) | Rvalue::CheckedBinaryOp(_, box (lhs, rhs)) => {
262             in_operand::<Q, _>(cx, in_local, lhs) || in_operand::<Q, _>(cx, in_local, rhs)
263         }
264
265         Rvalue::Ref(_, _, place) | Rvalue::AddressOf(_, place) => {
266             // Special-case reborrows to be more like a copy of the reference.
267             if let Some((place_base, ProjectionElem::Deref)) = place.as_ref().last_projection() {
268                 let base_ty = place_base.ty(cx.body, cx.tcx).ty;
269                 if let ty::Ref(..) = base_ty.kind() {
270                     return in_place::<Q, _>(cx, in_local, place_base);
271                 }
272             }
273
274             in_place::<Q, _>(cx, in_local, place.as_ref())
275         }
276
277         Rvalue::Aggregate(kind, operands) => {
278             // Return early if we know that the struct or enum being constructed is always
279             // qualified.
280             if let AggregateKind::Adt(adt_did, _, substs, ..) = **kind {
281                 let def = cx.tcx.adt_def(adt_did);
282                 if Q::in_adt_inherently(cx, def, substs) {
283                     return true;
284                 }
285                 if def.is_union() && Q::in_any_value_of_ty(cx, rvalue.ty(cx.body, cx.tcx)) {
286                     return true;
287                 }
288             }
289
290             // Otherwise, proceed structurally...
291             operands.iter().any(|o| in_operand::<Q, _>(cx, in_local, o))
292         }
293     }
294 }
295
296 /// Returns `true` if this `Place` contains qualif `Q`.
297 pub fn in_place<'tcx, Q, F>(cx: &ConstCx<'_, 'tcx>, in_local: &mut F, place: PlaceRef<'tcx>) -> bool
298 where
299     Q: Qualif,
300     F: FnMut(Local) -> bool,
301 {
302     let mut place = place;
303     while let Some((place_base, elem)) = place.last_projection() {
304         match elem {
305             ProjectionElem::Index(index) if in_local(index) => return true,
306
307             ProjectionElem::Deref
308             | ProjectionElem::Field(_, _)
309             | ProjectionElem::OpaqueCast(_)
310             | ProjectionElem::ConstantIndex { .. }
311             | ProjectionElem::Subslice { .. }
312             | ProjectionElem::Downcast(_, _)
313             | ProjectionElem::Index(_) => {}
314         }
315
316         let base_ty = place_base.ty(cx.body, cx.tcx);
317         let proj_ty = base_ty.projection_ty(cx.tcx, elem).ty;
318         if !Q::in_any_value_of_ty(cx, proj_ty) {
319             return false;
320         }
321
322         place = place_base;
323     }
324
325     assert!(place.projection.is_empty());
326     in_local(place.local)
327 }
328
329 /// Returns `true` if this `Operand` contains qualif `Q`.
330 pub fn in_operand<'tcx, Q, F>(
331     cx: &ConstCx<'_, 'tcx>,
332     in_local: &mut F,
333     operand: &Operand<'tcx>,
334 ) -> bool
335 where
336     Q: Qualif,
337     F: FnMut(Local) -> bool,
338 {
339     let constant = match operand {
340         Operand::Copy(place) | Operand::Move(place) => {
341             return in_place::<Q, _>(cx, in_local, place.as_ref());
342         }
343
344         Operand::Constant(c) => c,
345     };
346
347     // Check the qualifs of the value of `const` items.
348     // FIXME(valtrees): check whether const qualifs should behave the same
349     // way for type and mir constants.
350     let uneval = match constant.literal {
351         ConstantKind::Ty(ct) if matches!(ct.kind(), ty::ConstKind::Param(_)) => None,
352         ConstantKind::Ty(c) => bug!("expected ConstKind::Param here, found {:?}", c),
353         ConstantKind::Unevaluated(uv, _) => Some(uv),
354         ConstantKind::Val(..) => None,
355     };
356
357     if let Some(mir::UnevaluatedConst { def, substs: _, promoted }) = uneval {
358         // Use qualifs of the type for the promoted. Promoteds in MIR body should be possible
359         // only for `NeedsNonConstDrop` with precise drop checking. This is the only const
360         // check performed after the promotion. Verify that with an assertion.
361         assert!(promoted.is_none() || Q::ALLOW_PROMOTED);
362
363         // Don't peek inside trait associated constants.
364         if promoted.is_none() && cx.tcx.trait_of_item(def.did).is_none() {
365             assert_eq!(def.const_param_did, None, "expected associated const: {def:?}");
366             let qualifs = cx.tcx.at(constant.span).mir_const_qualif(def.did);
367
368             if !Q::in_qualifs(&qualifs) {
369                 return false;
370             }
371
372             // Just in case the type is more specific than
373             // the definition, e.g., impl associated const
374             // with type parameters, take it into account.
375         }
376     }
377
378     // Otherwise use the qualifs of the type.
379     Q::in_any_value_of_ty(cx, constant.literal.ty())
380 }