]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_expand/src/mbe/macro_parser.rs
Rollup merge of #87769 - m-ou-se:alloc-features-cleanup, r=yaahc,dtolnay
[rust.git] / compiler / rustc_expand / src / mbe / macro_parser.rs
1 //! This is an NFA-based parser, which calls out to the main Rust parser for named non-terminals
2 //! (which it commits to fully when it hits one in a grammar). There's a set of current NFA threads
3 //! and a set of next ones. Instead of NTs, we have a special case for Kleene star. The big-O, in
4 //! pathological cases, is worse than traditional use of NFA or Earley parsing, but it's an easier
5 //! fit for Macro-by-Example-style rules.
6 //!
7 //! (In order to prevent the pathological case, we'd need to lazily construct the resulting
8 //! `NamedMatch`es at the very end. It'd be a pain, and require more memory to keep around old
9 //! items, but it would also save overhead)
10 //!
11 //! We don't say this parser uses the Earley algorithm, because it's unnecessarily inaccurate.
12 //! The macro parser restricts itself to the features of finite state automata. Earley parsers
13 //! can be described as an extension of NFAs with completion rules, prediction rules, and recursion.
14 //!
15 //! Quick intro to how the parser works:
16 //!
17 //! A 'position' is a dot in the middle of a matcher, usually represented as a
18 //! dot. For example `· a $( a )* a b` is a position, as is `a $( · a )* a b`.
19 //!
20 //! The parser walks through the input a character at a time, maintaining a list
21 //! of threads consistent with the current position in the input string: `cur_items`.
22 //!
23 //! As it processes them, it fills up `eof_items` with threads that would be valid if
24 //! the macro invocation is now over, `bb_items` with threads that are waiting on
25 //! a Rust non-terminal like `$e:expr`, and `next_items` with threads that are waiting
26 //! on a particular token. Most of the logic concerns moving the · through the
27 //! repetitions indicated by Kleene stars. The rules for moving the · without
28 //! consuming any input are called epsilon transitions. It only advances or calls
29 //! out to the real Rust parser when no `cur_items` threads remain.
30 //!
31 //! Example:
32 //!
33 //! ```text, ignore
34 //! Start parsing a a a a b against [· a $( a )* a b].
35 //!
36 //! Remaining input: a a a a b
37 //! next: [· a $( a )* a b]
38 //!
39 //! - - - Advance over an a. - - -
40 //!
41 //! Remaining input: a a a b
42 //! cur: [a · $( a )* a b]
43 //! Descend/Skip (first item).
44 //! next: [a $( · a )* a b]  [a $( a )* · a b].
45 //!
46 //! - - - Advance over an a. - - -
47 //!
48 //! Remaining input: a a b
49 //! cur: [a $( a · )* a b]  [a $( a )* a · b]
50 //! Follow epsilon transition: Finish/Repeat (first item)
51 //! next: [a $( a )* · a b]  [a $( · a )* a b]  [a $( a )* a · b]
52 //!
53 //! - - - Advance over an a. - - - (this looks exactly like the last step)
54 //!
55 //! Remaining input: a b
56 //! cur: [a $( a · )* a b]  [a $( a )* a · b]
57 //! Follow epsilon transition: Finish/Repeat (first item)
58 //! next: [a $( a )* · a b]  [a $( · a )* a b]  [a $( a )* a · b]
59 //!
60 //! - - - Advance over an a. - - - (this looks exactly like the last step)
61 //!
62 //! Remaining input: b
63 //! cur: [a $( a · )* a b]  [a $( a )* a · b]
64 //! Follow epsilon transition: Finish/Repeat (first item)
65 //! next: [a $( a )* · a b]  [a $( · a )* a b]  [a $( a )* a · b]
66 //!
67 //! - - - Advance over a b. - - -
68 //!
69 //! Remaining input: ''
70 //! eof: [a $( a )* a b ·]
71 //! ```
72
73 crate use NamedMatch::*;
74 crate use ParseResult::*;
75 use TokenTreeOrTokenTreeSlice::*;
76
77 use crate::mbe::{self, TokenTree};
78
79 use rustc_ast::token::{self, DocComment, Nonterminal, Token};
80 use rustc_parse::parser::Parser;
81 use rustc_session::parse::ParseSess;
82 use rustc_span::symbol::MacroRulesNormalizedIdent;
83
84 use smallvec::{smallvec, SmallVec};
85
86 use rustc_data_structures::fx::FxHashMap;
87 use rustc_data_structures::sync::Lrc;
88 use rustc_span::symbol::Ident;
89 use std::borrow::Cow;
90 use std::collections::hash_map::Entry::{Occupied, Vacant};
91 use std::mem;
92 use std::ops::{Deref, DerefMut};
93
94 // To avoid costly uniqueness checks, we require that `MatchSeq` always has a nonempty body.
95
96 /// Either a sequence of token trees or a single one. This is used as the representation of the
97 /// sequence of tokens that make up a matcher.
98 #[derive(Clone)]
99 enum TokenTreeOrTokenTreeSlice<'tt> {
100     Tt(TokenTree),
101     TtSeq(&'tt [TokenTree]),
102 }
103
104 impl<'tt> TokenTreeOrTokenTreeSlice<'tt> {
105     /// Returns the number of constituent top-level token trees of `self` (top-level in that it
106     /// will not recursively descend into subtrees).
107     fn len(&self) -> usize {
108         match *self {
109             TtSeq(ref v) => v.len(),
110             Tt(ref tt) => tt.len(),
111         }
112     }
113
114     /// The `index`-th token tree of `self`.
115     fn get_tt(&self, index: usize) -> TokenTree {
116         match *self {
117             TtSeq(ref v) => v[index].clone(),
118             Tt(ref tt) => tt.get_tt(index),
119         }
120     }
121 }
122
123 /// An unzipping of `TokenTree`s... see the `stack` field of `MatcherPos`.
124 ///
125 /// This is used by `inner_parse_loop` to keep track of delimited submatchers that we have
126 /// descended into.
127 #[derive(Clone)]
128 struct MatcherTtFrame<'tt> {
129     /// The "parent" matcher that we are descending into.
130     elts: TokenTreeOrTokenTreeSlice<'tt>,
131     /// The position of the "dot" in `elts` at the time we descended.
132     idx: usize,
133 }
134
135 type NamedMatchVec = SmallVec<[NamedMatch; 4]>;
136
137 /// Represents a single "position" (aka "matcher position", aka "item"), as
138 /// described in the module documentation.
139 ///
140 /// Here:
141 ///
142 /// - `'root` represents the lifetime of the stack slot that holds the root
143 ///   `MatcherPos`. As described in `MatcherPosHandle`, the root `MatcherPos`
144 ///   structure is stored on the stack, but subsequent instances are put into
145 ///   the heap.
146 /// - `'tt` represents the lifetime of the token trees that this matcher
147 ///   position refers to.
148 ///
149 /// It is important to distinguish these two lifetimes because we have a
150 /// `SmallVec<TokenTreeOrTokenTreeSlice<'tt>>` below, and the destructor of
151 /// that is considered to possibly access the data from its elements (it lacks
152 /// a `#[may_dangle]` attribute). As a result, the compiler needs to know that
153 /// all the elements in that `SmallVec` strictly outlive the root stack slot
154 /// lifetime. By separating `'tt` from `'root`, we can show that.
155 #[derive(Clone)]
156 struct MatcherPos<'root, 'tt> {
157     /// The token or sequence of tokens that make up the matcher
158     top_elts: TokenTreeOrTokenTreeSlice<'tt>,
159
160     /// The position of the "dot" in this matcher
161     idx: usize,
162
163     /// For each named metavar in the matcher, we keep track of token trees matched against the
164     /// metavar by the black box parser. In particular, there may be more than one match per
165     /// metavar if we are in a repetition (each repetition matches each of the variables).
166     /// Moreover, matchers and repetitions can be nested; the `matches` field is shared (hence the
167     /// `Rc`) among all "nested" matchers. `match_lo`, `match_cur`, and `match_hi` keep track of
168     /// the current position of the `self` matcher position in the shared `matches` list.
169     ///
170     /// Also, note that while we are descending into a sequence, matchers are given their own
171     /// `matches` vector. Only once we reach the end of a full repetition of the sequence do we add
172     /// all bound matches from the submatcher into the shared top-level `matches` vector. If `sep`
173     /// and `up` are `Some`, then `matches` is _not_ the shared top-level list. Instead, if one
174     /// wants the shared `matches`, one should use `up.matches`.
175     matches: Box<[Lrc<NamedMatchVec>]>,
176     /// The position in `matches` corresponding to the first metavar in this matcher's sequence of
177     /// token trees. In other words, the first metavar in the first token of `top_elts` corresponds
178     /// to `matches[match_lo]`.
179     match_lo: usize,
180     /// The position in `matches` corresponding to the metavar we are currently trying to match
181     /// against the source token stream. `match_lo <= match_cur <= match_hi`.
182     match_cur: usize,
183     /// Similar to `match_lo` except `match_hi` is the position in `matches` of the _last_ metavar
184     /// in this matcher.
185     match_hi: usize,
186
187     // The following fields are used if we are matching a repetition. If we aren't, they should be
188     // `None`.
189     /// The KleeneOp of this sequence if we are in a repetition.
190     seq_op: Option<mbe::KleeneOp>,
191
192     /// The separator if we are in a repetition.
193     sep: Option<Token>,
194
195     /// The "parent" matcher position if we are in a repetition. That is, the matcher position just
196     /// before we enter the sequence.
197     up: Option<MatcherPosHandle<'root, 'tt>>,
198
199     /// Specifically used to "unzip" token trees. By "unzip", we mean to unwrap the delimiters from
200     /// a delimited token tree (e.g., something wrapped in `(` `)`) or to get the contents of a doc
201     /// comment...
202     ///
203     /// When matching against matchers with nested delimited submatchers (e.g., `pat ( pat ( .. )
204     /// pat ) pat`), we need to keep track of the matchers we are descending into. This stack does
205     /// that where the bottom of the stack is the outermost matcher.
206     /// Also, throughout the comments, this "descent" is often referred to as "unzipping"...
207     stack: SmallVec<[MatcherTtFrame<'tt>; 1]>,
208 }
209
210 impl<'root, 'tt> MatcherPos<'root, 'tt> {
211     /// Adds `m` as a named match for the `idx`-th metavar.
212     fn push_match(&mut self, idx: usize, m: NamedMatch) {
213         let matches = Lrc::make_mut(&mut self.matches[idx]);
214         matches.push(m);
215     }
216 }
217
218 // Lots of MatcherPos instances are created at runtime. Allocating them on the
219 // heap is slow. Furthermore, using SmallVec<MatcherPos> to allocate them all
220 // on the stack is also slow, because MatcherPos is quite a large type and
221 // instances get moved around a lot between vectors, which requires lots of
222 // slow memcpy calls.
223 //
224 // Therefore, the initial MatcherPos is always allocated on the stack,
225 // subsequent ones (of which there aren't that many) are allocated on the heap,
226 // and this type is used to encapsulate both cases.
227 enum MatcherPosHandle<'root, 'tt> {
228     Ref(&'root mut MatcherPos<'root, 'tt>),
229     Box(Box<MatcherPos<'root, 'tt>>),
230 }
231
232 impl<'root, 'tt> Clone for MatcherPosHandle<'root, 'tt> {
233     // This always produces a new Box.
234     fn clone(&self) -> Self {
235         MatcherPosHandle::Box(match *self {
236             MatcherPosHandle::Ref(ref r) => Box::new((**r).clone()),
237             MatcherPosHandle::Box(ref b) => b.clone(),
238         })
239     }
240 }
241
242 impl<'root, 'tt> Deref for MatcherPosHandle<'root, 'tt> {
243     type Target = MatcherPos<'root, 'tt>;
244     fn deref(&self) -> &Self::Target {
245         match *self {
246             MatcherPosHandle::Ref(ref r) => r,
247             MatcherPosHandle::Box(ref b) => b,
248         }
249     }
250 }
251
252 impl<'root, 'tt> DerefMut for MatcherPosHandle<'root, 'tt> {
253     fn deref_mut(&mut self) -> &mut MatcherPos<'root, 'tt> {
254         match *self {
255             MatcherPosHandle::Ref(ref mut r) => r,
256             MatcherPosHandle::Box(ref mut b) => b,
257         }
258     }
259 }
260
261 /// Represents the possible results of an attempted parse.
262 crate enum ParseResult<T> {
263     /// Parsed successfully.
264     Success(T),
265     /// Arm failed to match. If the second parameter is `token::Eof`, it indicates an unexpected
266     /// end of macro invocation. Otherwise, it indicates that no rules expected the given token.
267     Failure(Token, &'static str),
268     /// Fatal error (malformed macro?). Abort compilation.
269     Error(rustc_span::Span, String),
270     ErrorReported,
271 }
272
273 /// A `ParseResult` where the `Success` variant contains a mapping of
274 /// `MacroRulesNormalizedIdent`s to `NamedMatch`es. This represents the mapping
275 /// of metavars to the token trees they bind to.
276 crate type NamedParseResult = ParseResult<FxHashMap<MacroRulesNormalizedIdent, NamedMatch>>;
277
278 /// Count how many metavars are named in the given matcher `ms`.
279 pub(super) fn count_names(ms: &[TokenTree]) -> usize {
280     ms.iter().fold(0, |count, elt| {
281         count
282             + match *elt {
283                 TokenTree::Sequence(_, ref seq) => seq.num_captures,
284                 TokenTree::Delimited(_, ref delim) => count_names(&delim.tts),
285                 TokenTree::MetaVar(..) => 0,
286                 TokenTree::MetaVarDecl(..) => 1,
287                 TokenTree::Token(..) => 0,
288             }
289     })
290 }
291
292 /// `len` `Vec`s (initially shared and empty) that will store matches of metavars.
293 fn create_matches(len: usize) -> Box<[Lrc<NamedMatchVec>]> {
294     if len == 0 {
295         vec![]
296     } else {
297         let empty_matches = Lrc::new(SmallVec::new());
298         vec![empty_matches; len]
299     }
300     .into_boxed_slice()
301 }
302
303 /// Generates the top-level matcher position in which the "dot" is before the first token of the
304 /// matcher `ms`.
305 fn initial_matcher_pos<'root, 'tt>(ms: &'tt [TokenTree]) -> MatcherPos<'root, 'tt> {
306     let match_idx_hi = count_names(ms);
307     let matches = create_matches(match_idx_hi);
308     MatcherPos {
309         // Start with the top level matcher given to us
310         top_elts: TtSeq(ms), // "elts" is an abbr. for "elements"
311         // The "dot" is before the first token of the matcher
312         idx: 0,
313
314         // Initialize `matches` to a bunch of empty `Vec`s -- one for each metavar in `top_elts`.
315         // `match_lo` for `top_elts` is 0 and `match_hi` is `matches.len()`. `match_cur` is 0 since
316         // we haven't actually matched anything yet.
317         matches,
318         match_lo: 0,
319         match_cur: 0,
320         match_hi: match_idx_hi,
321
322         // Haven't descended into any delimiters, so empty stack
323         stack: smallvec![],
324
325         // Haven't descended into any sequences, so both of these are `None`.
326         seq_op: None,
327         sep: None,
328         up: None,
329     }
330 }
331
332 /// `NamedMatch` is a pattern-match result for a single `token::MATCH_NONTERMINAL`:
333 /// so it is associated with a single ident in a parse, and all
334 /// `MatchedNonterminal`s in the `NamedMatch` have the same non-terminal type
335 /// (expr, item, etc). Each leaf in a single `NamedMatch` corresponds to a
336 /// single `token::MATCH_NONTERMINAL` in the `TokenTree` that produced it.
337 ///
338 /// The in-memory structure of a particular `NamedMatch` represents the match
339 /// that occurred when a particular subset of a matcher was applied to a
340 /// particular token tree.
341 ///
342 /// The width of each `MatchedSeq` in the `NamedMatch`, and the identity of
343 /// the `MatchedNonterminal`s, will depend on the token tree it was applied
344 /// to: each `MatchedSeq` corresponds to a single `TTSeq` in the originating
345 /// token tree. The depth of the `NamedMatch` structure will therefore depend
346 /// only on the nesting depth of `ast::TTSeq`s in the originating
347 /// token tree it was derived from.
348 #[derive(Debug, Clone)]
349 crate enum NamedMatch {
350     MatchedSeq(Lrc<NamedMatchVec>),
351     MatchedNonterminal(Lrc<Nonterminal>),
352 }
353
354 /// Takes a sequence of token trees `ms` representing a matcher which successfully matched input
355 /// and an iterator of items that matched input and produces a `NamedParseResult`.
356 fn nameize<I: Iterator<Item = NamedMatch>>(
357     sess: &ParseSess,
358     ms: &[TokenTree],
359     mut res: I,
360 ) -> NamedParseResult {
361     // Recursively descend into each type of matcher (e.g., sequences, delimited, metavars) and make
362     // sure that each metavar has _exactly one_ binding. If a metavar does not have exactly one
363     // binding, then there is an error. If it does, then we insert the binding into the
364     // `NamedParseResult`.
365     fn n_rec<I: Iterator<Item = NamedMatch>>(
366         sess: &ParseSess,
367         m: &TokenTree,
368         res: &mut I,
369         ret_val: &mut FxHashMap<MacroRulesNormalizedIdent, NamedMatch>,
370     ) -> Result<(), (rustc_span::Span, String)> {
371         match *m {
372             TokenTree::Sequence(_, ref seq) => {
373                 for next_m in &seq.tts {
374                     n_rec(sess, next_m, res.by_ref(), ret_val)?
375                 }
376             }
377             TokenTree::Delimited(_, ref delim) => {
378                 for next_m in &delim.tts {
379                     n_rec(sess, next_m, res.by_ref(), ret_val)?;
380                 }
381             }
382             TokenTree::MetaVarDecl(span, _, None) => {
383                 if sess.missing_fragment_specifiers.borrow_mut().remove(&span).is_some() {
384                     return Err((span, "missing fragment specifier".to_string()));
385                 }
386             }
387             TokenTree::MetaVarDecl(sp, bind_name, _) => match ret_val
388                 .entry(MacroRulesNormalizedIdent::new(bind_name))
389             {
390                 Vacant(spot) => {
391                     spot.insert(res.next().unwrap());
392                 }
393                 Occupied(..) => return Err((sp, format!("duplicated bind name: {}", bind_name))),
394             },
395             TokenTree::MetaVar(..) | TokenTree::Token(..) => (),
396         }
397
398         Ok(())
399     }
400
401     let mut ret_val = FxHashMap::default();
402     for m in ms {
403         match n_rec(sess, m, res.by_ref(), &mut ret_val) {
404             Ok(_) => {}
405             Err((sp, msg)) => return Error(sp, msg),
406         }
407     }
408
409     Success(ret_val)
410 }
411
412 /// Performs a token equality check, ignoring syntax context (that is, an unhygienic comparison)
413 fn token_name_eq(t1: &Token, t2: &Token) -> bool {
414     if let (Some((ident1, is_raw1)), Some((ident2, is_raw2))) = (t1.ident(), t2.ident()) {
415         ident1.name == ident2.name && is_raw1 == is_raw2
416     } else if let (Some(ident1), Some(ident2)) = (t1.lifetime(), t2.lifetime()) {
417         ident1.name == ident2.name
418     } else {
419         t1.kind == t2.kind
420     }
421 }
422
423 /// Process the matcher positions of `cur_items` until it is empty. In the process, this will
424 /// produce more items in `next_items`, `eof_items`, and `bb_items`.
425 ///
426 /// For more info about the how this happens, see the module-level doc comments and the inline
427 /// comments of this function.
428 ///
429 /// # Parameters
430 ///
431 /// - `cur_items`: the set of current items to be processed. This should be empty by the end of a
432 ///   successful execution of this function.
433 /// - `next_items`: the set of newly generated items. These are used to replenish `cur_items` in
434 ///   the function `parse`.
435 /// - `eof_items`: the set of items that would be valid if this was the EOF.
436 /// - `bb_items`: the set of items that are waiting for the black-box parser.
437 /// - `token`: the current token of the parser.
438 ///
439 /// # Returns
440 ///
441 /// A `ParseResult`. Note that matches are kept track of through the items generated.
442 fn inner_parse_loop<'root, 'tt>(
443     sess: &ParseSess,
444     cur_items: &mut SmallVec<[MatcherPosHandle<'root, 'tt>; 1]>,
445     next_items: &mut Vec<MatcherPosHandle<'root, 'tt>>,
446     eof_items: &mut SmallVec<[MatcherPosHandle<'root, 'tt>; 1]>,
447     bb_items: &mut SmallVec<[MatcherPosHandle<'root, 'tt>; 1]>,
448     token: &Token,
449 ) -> ParseResult<()> {
450     // Pop items from `cur_items` until it is empty.
451     while let Some(mut item) = cur_items.pop() {
452         // When unzipped trees end, remove them. This corresponds to backtracking out of a
453         // delimited submatcher into which we already descended. In backtracking out again, we need
454         // to advance the "dot" past the delimiters in the outer matcher.
455         while item.idx >= item.top_elts.len() {
456             match item.stack.pop() {
457                 Some(MatcherTtFrame { elts, idx }) => {
458                     item.top_elts = elts;
459                     item.idx = idx + 1;
460                 }
461                 None => break,
462             }
463         }
464
465         // Get the current position of the "dot" (`idx`) in `item` and the number of token trees in
466         // the matcher (`len`).
467         let idx = item.idx;
468         let len = item.top_elts.len();
469
470         // If `idx >= len`, then we are at or past the end of the matcher of `item`.
471         if idx >= len {
472             // We are repeating iff there is a parent. If the matcher is inside of a repetition,
473             // then we could be at the end of a sequence or at the beginning of the next
474             // repetition.
475             if item.up.is_some() {
476                 // At this point, regardless of whether there is a separator, we should add all
477                 // matches from the complete repetition of the sequence to the shared, top-level
478                 // `matches` list (actually, `up.matches`, which could itself not be the top-level,
479                 // but anyway...). Moreover, we add another item to `cur_items` in which the "dot"
480                 // is at the end of the `up` matcher. This ensures that the "dot" in the `up`
481                 // matcher is also advanced sufficiently.
482                 //
483                 // NOTE: removing the condition `idx == len` allows trailing separators.
484                 if idx == len {
485                     // Get the `up` matcher
486                     let mut new_pos = item.up.clone().unwrap();
487
488                     // Add matches from this repetition to the `matches` of `up`
489                     for idx in item.match_lo..item.match_hi {
490                         let sub = item.matches[idx].clone();
491                         new_pos.push_match(idx, MatchedSeq(sub));
492                     }
493
494                     // Move the "dot" past the repetition in `up`
495                     new_pos.match_cur = item.match_hi;
496                     new_pos.idx += 1;
497                     cur_items.push(new_pos);
498                 }
499
500                 // Check if we need a separator.
501                 if idx == len && item.sep.is_some() {
502                     // We have a separator, and it is the current token. We can advance past the
503                     // separator token.
504                     if item.sep.as_ref().map_or(false, |sep| token_name_eq(token, sep)) {
505                         item.idx += 1;
506                         next_items.push(item);
507                     }
508                 }
509                 // We don't need a separator. Move the "dot" back to the beginning of the matcher
510                 // and try to match again UNLESS we are only allowed to have _one_ repetition.
511                 else if item.seq_op != Some(mbe::KleeneOp::ZeroOrOne) {
512                     item.match_cur = item.match_lo;
513                     item.idx = 0;
514                     cur_items.push(item);
515                 }
516             }
517             // If we are not in a repetition, then being at the end of a matcher means that we have
518             // reached the potential end of the input.
519             else {
520                 eof_items.push(item);
521             }
522         }
523         // We are in the middle of a matcher.
524         else {
525             // Look at what token in the matcher we are trying to match the current token (`token`)
526             // against. Depending on that, we may generate new items.
527             match item.top_elts.get_tt(idx) {
528                 // Need to descend into a sequence
529                 TokenTree::Sequence(sp, seq) => {
530                     // Examine the case where there are 0 matches of this sequence. We are
531                     // implicitly disallowing OneOrMore from having 0 matches here. Thus, that will
532                     // result in a "no rules expected token" error by virtue of this matcher not
533                     // working.
534                     if seq.kleene.op == mbe::KleeneOp::ZeroOrMore
535                         || seq.kleene.op == mbe::KleeneOp::ZeroOrOne
536                     {
537                         let mut new_item = item.clone();
538                         new_item.match_cur += seq.num_captures;
539                         new_item.idx += 1;
540                         for idx in item.match_cur..item.match_cur + seq.num_captures {
541                             new_item.push_match(idx, MatchedSeq(Lrc::new(smallvec![])));
542                         }
543                         cur_items.push(new_item);
544                     }
545
546                     let matches = create_matches(item.matches.len());
547                     cur_items.push(MatcherPosHandle::Box(Box::new(MatcherPos {
548                         stack: smallvec![],
549                         sep: seq.separator.clone(),
550                         seq_op: Some(seq.kleene.op),
551                         idx: 0,
552                         matches,
553                         match_lo: item.match_cur,
554                         match_cur: item.match_cur,
555                         match_hi: item.match_cur + seq.num_captures,
556                         up: Some(item),
557                         top_elts: Tt(TokenTree::Sequence(sp, seq)),
558                     })));
559                 }
560
561                 // We need to match a metavar (but the identifier is invalid)... this is an error
562                 TokenTree::MetaVarDecl(span, _, None) => {
563                     if sess.missing_fragment_specifiers.borrow_mut().remove(&span).is_some() {
564                         return Error(span, "missing fragment specifier".to_string());
565                     }
566                 }
567
568                 // We need to match a metavar with a valid ident... call out to the black-box
569                 // parser by adding an item to `bb_items`.
570                 TokenTree::MetaVarDecl(_, _, Some(kind)) => {
571                     // Built-in nonterminals never start with these tokens, so we can eliminate
572                     // them from consideration.
573                     //
574                     // We use the span of the metavariable declaration to determine any
575                     // edition-specific matching behavior for non-terminals.
576                     if Parser::nonterminal_may_begin_with(kind, token) {
577                         bb_items.push(item);
578                     }
579                 }
580
581                 // We need to descend into a delimited submatcher or a doc comment. To do this, we
582                 // push the current matcher onto a stack and push a new item containing the
583                 // submatcher onto `cur_items`.
584                 //
585                 // At the beginning of the loop, if we reach the end of the delimited submatcher,
586                 // we pop the stack to backtrack out of the descent.
587                 seq
588                 @
589                 (TokenTree::Delimited(..)
590                 | TokenTree::Token(Token { kind: DocComment(..), .. })) => {
591                     let lower_elts = mem::replace(&mut item.top_elts, Tt(seq));
592                     let idx = item.idx;
593                     item.stack.push(MatcherTtFrame { elts: lower_elts, idx });
594                     item.idx = 0;
595                     cur_items.push(item);
596                 }
597
598                 // We just matched a normal token. We can just advance the parser.
599                 TokenTree::Token(t) if token_name_eq(&t, token) => {
600                     item.idx += 1;
601                     next_items.push(item);
602                 }
603
604                 // There was another token that was not `token`... This means we can't add any
605                 // rules. NOTE that this is not necessarily an error unless _all_ items in
606                 // `cur_items` end up doing this. There may still be some other matchers that do
607                 // end up working out.
608                 TokenTree::Token(..) | TokenTree::MetaVar(..) => {}
609             }
610         }
611     }
612
613     // Yay a successful parse (so far)!
614     Success(())
615 }
616
617 /// Use the given sequence of token trees (`ms`) as a matcher. Match the token
618 /// stream from the given `parser` against it and return the match.
619 pub(super) fn parse_tt(
620     parser: &mut Cow<'_, Parser<'_>>,
621     ms: &[TokenTree],
622     macro_name: Ident,
623 ) -> NamedParseResult {
624     // A queue of possible matcher positions. We initialize it with the matcher position in which
625     // the "dot" is before the first token of the first token tree in `ms`. `inner_parse_loop` then
626     // processes all of these possible matcher positions and produces possible next positions into
627     // `next_items`. After some post-processing, the contents of `next_items` replenish `cur_items`
628     // and we start over again.
629     //
630     // This MatcherPos instance is allocated on the stack. All others -- and
631     // there are frequently *no* others! -- are allocated on the heap.
632     let mut initial = initial_matcher_pos(ms);
633     let mut cur_items = smallvec![MatcherPosHandle::Ref(&mut initial)];
634     let mut next_items = Vec::new();
635
636     loop {
637         // Matcher positions black-box parsed by parser.rs (`parser`)
638         let mut bb_items = SmallVec::new();
639
640         // Matcher positions that would be valid if the macro invocation was over now
641         let mut eof_items = SmallVec::new();
642         assert!(next_items.is_empty());
643
644         // Process `cur_items` until either we have finished the input or we need to get some
645         // parsing from the black-box parser done. The result is that `next_items` will contain a
646         // bunch of possible next matcher positions in `next_items`.
647         match inner_parse_loop(
648             parser.sess,
649             &mut cur_items,
650             &mut next_items,
651             &mut eof_items,
652             &mut bb_items,
653             &parser.token,
654         ) {
655             Success(_) => {}
656             Failure(token, msg) => return Failure(token, msg),
657             Error(sp, msg) => return Error(sp, msg),
658             ErrorReported => return ErrorReported,
659         }
660
661         // inner parse loop handled all cur_items, so it's empty
662         assert!(cur_items.is_empty());
663
664         // We need to do some post processing after the `inner_parser_loop`.
665         //
666         // Error messages here could be improved with links to original rules.
667
668         // If we reached the EOF, check that there is EXACTLY ONE possible matcher. Otherwise,
669         // either the parse is ambiguous (which should never happen) or there is a syntax error.
670         if parser.token == token::Eof {
671             if eof_items.len() == 1 {
672                 let matches =
673                     eof_items[0].matches.iter_mut().map(|dv| Lrc::make_mut(dv).pop().unwrap());
674                 return nameize(parser.sess, ms, matches);
675             } else if eof_items.len() > 1 {
676                 return Error(
677                     parser.token.span,
678                     "ambiguity: multiple successful parses".to_string(),
679                 );
680             } else {
681                 return Failure(
682                     Token::new(
683                         token::Eof,
684                         if parser.token.span.is_dummy() {
685                             parser.token.span
686                         } else {
687                             parser.token.span.shrink_to_hi()
688                         },
689                     ),
690                     "missing tokens in macro arguments",
691                 );
692             }
693         }
694         // Performance hack: eof_items may share matchers via Rc with other things that we want
695         // to modify. Dropping eof_items now may drop these refcounts to 1, preventing an
696         // unnecessary implicit clone later in Rc::make_mut.
697         drop(eof_items);
698
699         // If there are no possible next positions AND we aren't waiting for the black-box parser,
700         // then there is a syntax error.
701         if bb_items.is_empty() && next_items.is_empty() {
702             return Failure(parser.token.clone(), "no rules expected this token in macro call");
703         }
704         // Another possibility is that we need to call out to parse some rust nonterminal
705         // (black-box) parser. However, if there is not EXACTLY ONE of these, something is wrong.
706         else if (!bb_items.is_empty() && !next_items.is_empty()) || bb_items.len() > 1 {
707             let nts = bb_items
708                 .iter()
709                 .map(|item| match item.top_elts.get_tt(item.idx) {
710                     TokenTree::MetaVarDecl(_, bind, Some(kind)) => format!("{} ('{}')", kind, bind),
711                     _ => panic!(),
712                 })
713                 .collect::<Vec<String>>()
714                 .join(" or ");
715
716             return Error(
717                 parser.token.span,
718                 format!(
719                     "local ambiguity when calling macro `{macro_name}`: multiple parsing options: {}",
720                     match next_items.len() {
721                         0 => format!("built-in NTs {}.", nts),
722                         1 => format!("built-in NTs {} or 1 other option.", nts),
723                         n => format!("built-in NTs {} or {} other options.", nts, n),
724                     }
725                 ),
726             );
727         }
728         // Dump all possible `next_items` into `cur_items` for the next iteration.
729         else if !next_items.is_empty() {
730             // Now process the next token
731             cur_items.extend(next_items.drain(..));
732             parser.to_mut().bump();
733         }
734         // Finally, we have the case where we need to call the black-box parser to get some
735         // nonterminal.
736         else {
737             assert_eq!(bb_items.len(), 1);
738
739             let mut item = bb_items.pop().unwrap();
740             if let TokenTree::MetaVarDecl(span, _, Some(kind)) = item.top_elts.get_tt(item.idx) {
741                 let match_cur = item.match_cur;
742                 // We use the span of the metavariable declaration to determine any
743                 // edition-specific matching behavior for non-terminals.
744                 let nt = match parser.to_mut().parse_nonterminal(kind) {
745                     Err(mut err) => {
746                         err.span_label(
747                             span,
748                             format!("while parsing argument for this `{}` macro fragment", kind),
749                         )
750                         .emit();
751                         return ErrorReported;
752                     }
753                     Ok(nt) => nt,
754                 };
755                 item.push_match(match_cur, MatchedNonterminal(Lrc::new(nt)));
756                 item.idx += 1;
757                 item.match_cur += 1;
758             } else {
759                 unreachable!()
760             }
761             cur_items.push(item);
762         }
763
764         assert!(!cur_items.is_empty());
765     }
766 }