]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_expand/src/mbe/macro_rules.rs
Auto merge of #86580 - BoxyUwU:cgd-subst-ice, r=nikomatsakis
[rust.git] / compiler / rustc_expand / src / mbe / macro_rules.rs
1 use crate::base::{DummyResult, ExtCtxt, MacResult, TTMacroExpander};
2 use crate::base::{SyntaxExtension, SyntaxExtensionKind};
3 use crate::expand::{ensure_complete_parse, parse_ast_fragment, AstFragment, AstFragmentKind};
4 use crate::mbe;
5 use crate::mbe::macro_check;
6 use crate::mbe::macro_parser::parse_tt;
7 use crate::mbe::macro_parser::{Error, ErrorReported, Failure, Success};
8 use crate::mbe::macro_parser::{MatchedNonterminal, MatchedSeq};
9 use crate::mbe::transcribe::transcribe;
10
11 use rustc_ast as ast;
12 use rustc_ast::token::{self, NonterminalKind, NtTT, Token, TokenKind::*};
13 use rustc_ast::tokenstream::{DelimSpan, TokenStream};
14 use rustc_ast::{NodeId, DUMMY_NODE_ID};
15 use rustc_ast_pretty::pprust;
16 use rustc_attr::{self as attr, TransparencyError};
17 use rustc_data_structures::fx::FxHashMap;
18 use rustc_data_structures::sync::Lrc;
19 use rustc_errors::{Applicability, DiagnosticBuilder};
20 use rustc_feature::Features;
21 use rustc_lint_defs::builtin::{
22     RUST_2021_INCOMPATIBLE_OR_PATTERNS, SEMICOLON_IN_EXPRESSIONS_FROM_MACROS,
23 };
24 use rustc_lint_defs::BuiltinLintDiagnostics;
25 use rustc_parse::parser::Parser;
26 use rustc_session::parse::ParseSess;
27 use rustc_session::Session;
28 use rustc_span::edition::Edition;
29 use rustc_span::hygiene::Transparency;
30 use rustc_span::symbol::{kw, sym, Ident, MacroRulesNormalizedIdent};
31 use rustc_span::Span;
32
33 use std::borrow::Cow;
34 use std::collections::hash_map::Entry;
35 use std::{mem, slice};
36 use tracing::debug;
37
38 crate struct ParserAnyMacro<'a> {
39     parser: Parser<'a>,
40
41     /// Span of the expansion site of the macro this parser is for
42     site_span: Span,
43     /// The ident of the macro we're parsing
44     macro_ident: Ident,
45     lint_node_id: NodeId,
46     arm_span: Span,
47 }
48
49 crate fn annotate_err_with_kind(
50     err: &mut DiagnosticBuilder<'_>,
51     kind: AstFragmentKind,
52     span: Span,
53 ) {
54     match kind {
55         AstFragmentKind::Ty => {
56             err.span_label(span, "this macro call doesn't expand to a type");
57         }
58         AstFragmentKind::Pat => {
59             err.span_label(span, "this macro call doesn't expand to a pattern");
60         }
61         _ => {}
62     };
63 }
64
65 fn emit_frag_parse_err(
66     mut e: DiagnosticBuilder<'_>,
67     parser: &Parser<'_>,
68     orig_parser: &mut Parser<'_>,
69     site_span: Span,
70     arm_span: Span,
71     kind: AstFragmentKind,
72 ) {
73     if parser.token == token::Eof && e.message().ends_with(", found `<eof>`") {
74         if !e.span.is_dummy() {
75             // early end of macro arm (#52866)
76             e.replace_span_with(parser.sess.source_map().next_point(parser.token.span));
77         }
78         let msg = &e.message[0];
79         e.message[0] = (
80             format!(
81                 "macro expansion ends with an incomplete expression: {}",
82                 msg.0.replace(", found `<eof>`", ""),
83             ),
84             msg.1,
85         );
86     }
87     if e.span.is_dummy() {
88         // Get around lack of span in error (#30128)
89         e.replace_span_with(site_span);
90         if !parser.sess.source_map().is_imported(arm_span) {
91             e.span_label(arm_span, "in this macro arm");
92         }
93     } else if parser.sess.source_map().is_imported(parser.token.span) {
94         e.span_label(site_span, "in this macro invocation");
95     }
96     match kind {
97         // Try a statement if an expression is wanted but failed and suggest adding `;` to call.
98         AstFragmentKind::Expr => match parse_ast_fragment(orig_parser, AstFragmentKind::Stmts) {
99             Err(mut err) => err.cancel(),
100             Ok(_) => {
101                 e.note(
102                     "the macro call doesn't expand to an expression, but it can expand to a statement",
103                 );
104                 e.span_suggestion_verbose(
105                     site_span.shrink_to_hi(),
106                     "add `;` to interpret the expansion as a statement",
107                     ";".to_string(),
108                     Applicability::MaybeIncorrect,
109                 );
110             }
111         },
112         _ => annotate_err_with_kind(&mut e, kind, site_span),
113     };
114     e.emit();
115 }
116
117 impl<'a> ParserAnyMacro<'a> {
118     crate fn make(mut self: Box<ParserAnyMacro<'a>>, kind: AstFragmentKind) -> AstFragment {
119         let ParserAnyMacro { site_span, macro_ident, ref mut parser, lint_node_id, arm_span } =
120             *self;
121         let snapshot = &mut parser.clone();
122         let fragment = match parse_ast_fragment(parser, kind) {
123             Ok(f) => f,
124             Err(err) => {
125                 emit_frag_parse_err(err, parser, snapshot, site_span, arm_span, kind);
126                 return kind.dummy(site_span);
127             }
128         };
129
130         // We allow semicolons at the end of expressions -- e.g., the semicolon in
131         // `macro_rules! m { () => { panic!(); } }` isn't parsed by `.parse_expr()`,
132         // but `m!()` is allowed in expression positions (cf. issue #34706).
133         if kind == AstFragmentKind::Expr && parser.token == token::Semi {
134             parser.sess.buffer_lint(
135                 SEMICOLON_IN_EXPRESSIONS_FROM_MACROS,
136                 parser.token.span,
137                 lint_node_id,
138                 "trailing semicolon in macro used in expression position",
139             );
140             parser.bump();
141         }
142
143         // Make sure we don't have any tokens left to parse so we don't silently drop anything.
144         let path = ast::Path::from_ident(macro_ident.with_span_pos(site_span));
145         ensure_complete_parse(parser, &path, kind.name(), site_span);
146         fragment
147     }
148 }
149
150 struct MacroRulesMacroExpander {
151     name: Ident,
152     span: Span,
153     transparency: Transparency,
154     lhses: Vec<mbe::TokenTree>,
155     rhses: Vec<mbe::TokenTree>,
156     valid: bool,
157 }
158
159 impl TTMacroExpander for MacroRulesMacroExpander {
160     fn expand<'cx>(
161         &self,
162         cx: &'cx mut ExtCtxt<'_>,
163         sp: Span,
164         input: TokenStream,
165     ) -> Box<dyn MacResult + 'cx> {
166         if !self.valid {
167             return DummyResult::any(sp);
168         }
169         generic_extension(
170             cx,
171             sp,
172             self.span,
173             self.name,
174             self.transparency,
175             input,
176             &self.lhses,
177             &self.rhses,
178         )
179     }
180 }
181
182 fn macro_rules_dummy_expander<'cx>(
183     _: &'cx mut ExtCtxt<'_>,
184     span: Span,
185     _: TokenStream,
186 ) -> Box<dyn MacResult + 'cx> {
187     DummyResult::any(span)
188 }
189
190 fn trace_macros_note(cx_expansions: &mut FxHashMap<Span, Vec<String>>, sp: Span, message: String) {
191     let sp = sp.macro_backtrace().last().map_or(sp, |trace| trace.call_site);
192     cx_expansions.entry(sp).or_default().push(message);
193 }
194
195 /// Given `lhses` and `rhses`, this is the new macro we create
196 fn generic_extension<'cx>(
197     cx: &'cx mut ExtCtxt<'_>,
198     sp: Span,
199     def_span: Span,
200     name: Ident,
201     transparency: Transparency,
202     arg: TokenStream,
203     lhses: &[mbe::TokenTree],
204     rhses: &[mbe::TokenTree],
205 ) -> Box<dyn MacResult + 'cx> {
206     let sess = &cx.sess.parse_sess;
207
208     if cx.trace_macros() {
209         let msg = format!("expanding `{}! {{ {} }}`", name, pprust::tts_to_string(&arg));
210         trace_macros_note(&mut cx.expansions, sp, msg);
211     }
212
213     // Which arm's failure should we report? (the one furthest along)
214     let mut best_failure: Option<(Token, &str)> = None;
215
216     // We create a base parser that can be used for the "black box" parts.
217     // Every iteration needs a fresh copy of that parser. However, the parser
218     // is not mutated on many of the iterations, particularly when dealing with
219     // macros like this:
220     //
221     // macro_rules! foo {
222     //     ("a") => (A);
223     //     ("b") => (B);
224     //     ("c") => (C);
225     //     // ... etc. (maybe hundreds more)
226     // }
227     //
228     // as seen in the `html5ever` benchmark. We use a `Cow` so that the base
229     // parser is only cloned when necessary (upon mutation). Furthermore, we
230     // reinitialize the `Cow` with the base parser at the start of every
231     // iteration, so that any mutated parsers are not reused. This is all quite
232     // hacky, but speeds up the `html5ever` benchmark significantly. (Issue
233     // 68836 suggests a more comprehensive but more complex change to deal with
234     // this situation.)
235     let parser = parser_from_cx(sess, arg.clone());
236
237     for (i, lhs) in lhses.iter().enumerate() {
238         // try each arm's matchers
239         let lhs_tt = match *lhs {
240             mbe::TokenTree::Delimited(_, ref delim) => &delim.tts[..],
241             _ => cx.span_bug(sp, "malformed macro lhs"),
242         };
243
244         // Take a snapshot of the state of pre-expansion gating at this point.
245         // This is used so that if a matcher is not `Success(..)`ful,
246         // then the spans which became gated when parsing the unsuccessful matcher
247         // are not recorded. On the first `Success(..)`ful matcher, the spans are merged.
248         let mut gated_spans_snapshot = mem::take(&mut *sess.gated_spans.spans.borrow_mut());
249
250         match parse_tt(&mut Cow::Borrowed(&parser), lhs_tt, name) {
251             Success(named_matches) => {
252                 // The matcher was `Success(..)`ful.
253                 // Merge the gated spans from parsing the matcher with the pre-existing ones.
254                 sess.gated_spans.merge(gated_spans_snapshot);
255
256                 let rhs = match rhses[i] {
257                     // ignore delimiters
258                     mbe::TokenTree::Delimited(_, ref delimed) => delimed.tts.clone(),
259                     _ => cx.span_bug(sp, "malformed macro rhs"),
260                 };
261                 let arm_span = rhses[i].span();
262
263                 let rhs_spans = rhs.iter().map(|t| t.span()).collect::<Vec<_>>();
264                 // rhs has holes ( `$id` and `$(...)` that need filled)
265                 let mut tts = match transcribe(cx, &named_matches, rhs, transparency) {
266                     Ok(tts) => tts,
267                     Err(mut err) => {
268                         err.emit();
269                         return DummyResult::any(arm_span);
270                     }
271                 };
272
273                 // Replace all the tokens for the corresponding positions in the macro, to maintain
274                 // proper positions in error reporting, while maintaining the macro_backtrace.
275                 if rhs_spans.len() == tts.len() {
276                     tts = tts.map_enumerated(|i, tt| {
277                         let mut tt = tt.clone();
278                         let mut sp = rhs_spans[i];
279                         sp = sp.with_ctxt(tt.span().ctxt());
280                         tt.set_span(sp);
281                         tt
282                     });
283                 }
284
285                 if cx.trace_macros() {
286                     let msg = format!("to `{}`", pprust::tts_to_string(&tts));
287                     trace_macros_note(&mut cx.expansions, sp, msg);
288                 }
289
290                 let mut p = Parser::new(sess, tts, false, None);
291                 p.last_type_ascription = cx.current_expansion.prior_type_ascription;
292
293                 // Let the context choose how to interpret the result.
294                 // Weird, but useful for X-macros.
295                 return Box::new(ParserAnyMacro {
296                     parser: p,
297
298                     // Pass along the original expansion site and the name of the macro
299                     // so we can print a useful error message if the parse of the expanded
300                     // macro leaves unparsed tokens.
301                     site_span: sp,
302                     macro_ident: name,
303                     lint_node_id: cx.current_expansion.lint_node_id,
304                     arm_span,
305                 });
306             }
307             Failure(token, msg) => match best_failure {
308                 Some((ref best_token, _)) if best_token.span.lo() >= token.span.lo() => {}
309                 _ => best_failure = Some((token, msg)),
310             },
311             Error(err_sp, ref msg) => {
312                 let span = err_sp.substitute_dummy(sp);
313                 cx.struct_span_err(span, &msg).emit();
314                 return DummyResult::any(span);
315             }
316             ErrorReported => return DummyResult::any(sp),
317         }
318
319         // The matcher was not `Success(..)`ful.
320         // Restore to the state before snapshotting and maybe try again.
321         mem::swap(&mut gated_spans_snapshot, &mut sess.gated_spans.spans.borrow_mut());
322     }
323     drop(parser);
324
325     let (token, label) = best_failure.expect("ran no matchers");
326     let span = token.span.substitute_dummy(sp);
327     let mut err = cx.struct_span_err(span, &parse_failure_msg(&token));
328     err.span_label(span, label);
329     if !def_span.is_dummy() && !cx.source_map().is_imported(def_span) {
330         err.span_label(cx.source_map().guess_head_span(def_span), "when calling this macro");
331     }
332
333     // Check whether there's a missing comma in this macro call, like `println!("{}" a);`
334     if let Some((arg, comma_span)) = arg.add_comma() {
335         for lhs in lhses {
336             // try each arm's matchers
337             let lhs_tt = match *lhs {
338                 mbe::TokenTree::Delimited(_, ref delim) => &delim.tts[..],
339                 _ => continue,
340             };
341             if let Success(_) =
342                 parse_tt(&mut Cow::Borrowed(&parser_from_cx(sess, arg.clone())), lhs_tt, name)
343             {
344                 if comma_span.is_dummy() {
345                     err.note("you might be missing a comma");
346                 } else {
347                     err.span_suggestion_short(
348                         comma_span,
349                         "missing comma here",
350                         ", ".to_string(),
351                         Applicability::MachineApplicable,
352                     );
353                 }
354             }
355         }
356     }
357     err.emit();
358     cx.trace_macros_diag();
359     DummyResult::any(sp)
360 }
361
362 // Note that macro-by-example's input is also matched against a token tree:
363 //                   $( $lhs:tt => $rhs:tt );+
364 //
365 // Holy self-referential!
366
367 /// Converts a macro item into a syntax extension.
368 pub fn compile_declarative_macro(
369     sess: &Session,
370     features: &Features,
371     def: &ast::Item,
372     edition: Edition,
373 ) -> SyntaxExtension {
374     debug!("compile_declarative_macro: {:?}", def);
375     let mk_syn_ext = |expander| {
376         SyntaxExtension::new(
377             sess,
378             SyntaxExtensionKind::LegacyBang(expander),
379             def.span,
380             Vec::new(),
381             edition,
382             def.ident.name,
383             &def.attrs,
384         )
385     };
386
387     let diag = &sess.parse_sess.span_diagnostic;
388     let lhs_nm = Ident::new(sym::lhs, def.span);
389     let rhs_nm = Ident::new(sym::rhs, def.span);
390     let tt_spec = Some(NonterminalKind::TT);
391
392     // Parse the macro_rules! invocation
393     let (macro_rules, body) = match &def.kind {
394         ast::ItemKind::MacroDef(def) => (def.macro_rules, def.body.inner_tokens()),
395         _ => unreachable!(),
396     };
397
398     // The pattern that macro_rules matches.
399     // The grammar for macro_rules! is:
400     // $( $lhs:tt => $rhs:tt );+
401     // ...quasiquoting this would be nice.
402     // These spans won't matter, anyways
403     let argument_gram = vec![
404         mbe::TokenTree::Sequence(
405             DelimSpan::dummy(),
406             Lrc::new(mbe::SequenceRepetition {
407                 tts: vec![
408                     mbe::TokenTree::MetaVarDecl(def.span, lhs_nm, tt_spec),
409                     mbe::TokenTree::token(token::FatArrow, def.span),
410                     mbe::TokenTree::MetaVarDecl(def.span, rhs_nm, tt_spec),
411                 ],
412                 separator: Some(Token::new(
413                     if macro_rules { token::Semi } else { token::Comma },
414                     def.span,
415                 )),
416                 kleene: mbe::KleeneToken::new(mbe::KleeneOp::OneOrMore, def.span),
417                 num_captures: 2,
418             }),
419         ),
420         // to phase into semicolon-termination instead of semicolon-separation
421         mbe::TokenTree::Sequence(
422             DelimSpan::dummy(),
423             Lrc::new(mbe::SequenceRepetition {
424                 tts: vec![mbe::TokenTree::token(
425                     if macro_rules { token::Semi } else { token::Comma },
426                     def.span,
427                 )],
428                 separator: None,
429                 kleene: mbe::KleeneToken::new(mbe::KleeneOp::ZeroOrMore, def.span),
430                 num_captures: 0,
431             }),
432         ),
433     ];
434
435     let parser = Parser::new(&sess.parse_sess, body, true, rustc_parse::MACRO_ARGUMENTS);
436     let argument_map = match parse_tt(&mut Cow::Borrowed(&parser), &argument_gram, def.ident) {
437         Success(m) => m,
438         Failure(token, msg) => {
439             let s = parse_failure_msg(&token);
440             let sp = token.span.substitute_dummy(def.span);
441             sess.parse_sess.span_diagnostic.struct_span_err(sp, &s).span_label(sp, msg).emit();
442             return mk_syn_ext(Box::new(macro_rules_dummy_expander));
443         }
444         Error(sp, msg) => {
445             sess.parse_sess
446                 .span_diagnostic
447                 .struct_span_err(sp.substitute_dummy(def.span), &msg)
448                 .emit();
449             return mk_syn_ext(Box::new(macro_rules_dummy_expander));
450         }
451         ErrorReported => {
452             return mk_syn_ext(Box::new(macro_rules_dummy_expander));
453         }
454     };
455
456     let mut valid = true;
457
458     // Extract the arguments:
459     let lhses = match argument_map[&MacroRulesNormalizedIdent::new(lhs_nm)] {
460         MatchedSeq(ref s) => s
461             .iter()
462             .map(|m| {
463                 if let MatchedNonterminal(ref nt) = *m {
464                     if let NtTT(ref tt) = **nt {
465                         let tt = mbe::quoted::parse(
466                             tt.clone().into(),
467                             true,
468                             &sess.parse_sess,
469                             def.id,
470                             features,
471                             edition,
472                         )
473                         .pop()
474                         .unwrap();
475                         valid &= check_lhs_nt_follows(&sess.parse_sess, features, &def, &tt);
476                         return tt;
477                     }
478                 }
479                 sess.parse_sess.span_diagnostic.span_bug(def.span, "wrong-structured lhs")
480             })
481             .collect::<Vec<mbe::TokenTree>>(),
482         _ => sess.parse_sess.span_diagnostic.span_bug(def.span, "wrong-structured lhs"),
483     };
484
485     let rhses = match argument_map[&MacroRulesNormalizedIdent::new(rhs_nm)] {
486         MatchedSeq(ref s) => s
487             .iter()
488             .map(|m| {
489                 if let MatchedNonterminal(ref nt) = *m {
490                     if let NtTT(ref tt) = **nt {
491                         return mbe::quoted::parse(
492                             tt.clone().into(),
493                             false,
494                             &sess.parse_sess,
495                             def.id,
496                             features,
497                             edition,
498                         )
499                         .pop()
500                         .unwrap();
501                     }
502                 }
503                 sess.parse_sess.span_diagnostic.span_bug(def.span, "wrong-structured lhs")
504             })
505             .collect::<Vec<mbe::TokenTree>>(),
506         _ => sess.parse_sess.span_diagnostic.span_bug(def.span, "wrong-structured rhs"),
507     };
508
509     for rhs in &rhses {
510         valid &= check_rhs(&sess.parse_sess, rhs);
511     }
512
513     // don't abort iteration early, so that errors for multiple lhses can be reported
514     for lhs in &lhses {
515         valid &= check_lhs_no_empty_seq(&sess.parse_sess, slice::from_ref(lhs));
516     }
517
518     valid &= macro_check::check_meta_variables(&sess.parse_sess, def.id, def.span, &lhses, &rhses);
519
520     let (transparency, transparency_error) = attr::find_transparency(sess, &def.attrs, macro_rules);
521     match transparency_error {
522         Some(TransparencyError::UnknownTransparency(value, span)) => {
523             diag.span_err(span, &format!("unknown macro transparency: `{}`", value))
524         }
525         Some(TransparencyError::MultipleTransparencyAttrs(old_span, new_span)) => {
526             diag.span_err(vec![old_span, new_span], "multiple macro transparency attributes")
527         }
528         None => {}
529     }
530
531     mk_syn_ext(Box::new(MacroRulesMacroExpander {
532         name: def.ident,
533         span: def.span,
534         transparency,
535         lhses,
536         rhses,
537         valid,
538     }))
539 }
540
541 fn check_lhs_nt_follows(
542     sess: &ParseSess,
543     features: &Features,
544     def: &ast::Item,
545     lhs: &mbe::TokenTree,
546 ) -> bool {
547     // lhs is going to be like TokenTree::Delimited(...), where the
548     // entire lhs is those tts. Or, it can be a "bare sequence", not wrapped in parens.
549     if let mbe::TokenTree::Delimited(_, ref tts) = *lhs {
550         check_matcher(sess, features, def, &tts.tts)
551     } else {
552         let msg = "invalid macro matcher; matchers must be contained in balanced delimiters";
553         sess.span_diagnostic.span_err(lhs.span(), msg);
554         false
555     }
556     // we don't abort on errors on rejection, the driver will do that for us
557     // after parsing/expansion. we can report every error in every macro this way.
558 }
559
560 /// Checks that the lhs contains no repetition which could match an empty token
561 /// tree, because then the matcher would hang indefinitely.
562 fn check_lhs_no_empty_seq(sess: &ParseSess, tts: &[mbe::TokenTree]) -> bool {
563     use mbe::TokenTree;
564     for tt in tts {
565         match *tt {
566             TokenTree::Token(..) | TokenTree::MetaVar(..) | TokenTree::MetaVarDecl(..) => (),
567             TokenTree::Delimited(_, ref del) => {
568                 if !check_lhs_no_empty_seq(sess, &del.tts) {
569                     return false;
570                 }
571             }
572             TokenTree::Sequence(span, ref seq) => {
573                 if seq.separator.is_none()
574                     && seq.tts.iter().all(|seq_tt| match *seq_tt {
575                         TokenTree::MetaVarDecl(_, _, Some(NonterminalKind::Vis)) => true,
576                         TokenTree::Sequence(_, ref sub_seq) => {
577                             sub_seq.kleene.op == mbe::KleeneOp::ZeroOrMore
578                                 || sub_seq.kleene.op == mbe::KleeneOp::ZeroOrOne
579                         }
580                         _ => false,
581                     })
582                 {
583                     let sp = span.entire();
584                     sess.span_diagnostic.span_err(sp, "repetition matches empty token tree");
585                     return false;
586                 }
587                 if !check_lhs_no_empty_seq(sess, &seq.tts) {
588                     return false;
589                 }
590             }
591         }
592     }
593
594     true
595 }
596
597 fn check_rhs(sess: &ParseSess, rhs: &mbe::TokenTree) -> bool {
598     match *rhs {
599         mbe::TokenTree::Delimited(..) => return true,
600         _ => sess.span_diagnostic.span_err(rhs.span(), "macro rhs must be delimited"),
601     }
602     false
603 }
604
605 fn check_matcher(
606     sess: &ParseSess,
607     features: &Features,
608     def: &ast::Item,
609     matcher: &[mbe::TokenTree],
610 ) -> bool {
611     let first_sets = FirstSets::new(matcher);
612     let empty_suffix = TokenSet::empty();
613     let err = sess.span_diagnostic.err_count();
614     check_matcher_core(sess, features, def, &first_sets, matcher, &empty_suffix);
615     err == sess.span_diagnostic.err_count()
616 }
617
618 // `The FirstSets` for a matcher is a mapping from subsequences in the
619 // matcher to the FIRST set for that subsequence.
620 //
621 // This mapping is partially precomputed via a backwards scan over the
622 // token trees of the matcher, which provides a mapping from each
623 // repetition sequence to its *first* set.
624 //
625 // (Hypothetically, sequences should be uniquely identifiable via their
626 // spans, though perhaps that is false, e.g., for macro-generated macros
627 // that do not try to inject artificial span information. My plan is
628 // to try to catch such cases ahead of time and not include them in
629 // the precomputed mapping.)
630 struct FirstSets {
631     // this maps each TokenTree::Sequence `$(tt ...) SEP OP` that is uniquely identified by its
632     // span in the original matcher to the First set for the inner sequence `tt ...`.
633     //
634     // If two sequences have the same span in a matcher, then map that
635     // span to None (invalidating the mapping here and forcing the code to
636     // use a slow path).
637     first: FxHashMap<Span, Option<TokenSet>>,
638 }
639
640 impl FirstSets {
641     fn new(tts: &[mbe::TokenTree]) -> FirstSets {
642         use mbe::TokenTree;
643
644         let mut sets = FirstSets { first: FxHashMap::default() };
645         build_recur(&mut sets, tts);
646         return sets;
647
648         // walks backward over `tts`, returning the FIRST for `tts`
649         // and updating `sets` at the same time for all sequence
650         // substructure we find within `tts`.
651         fn build_recur(sets: &mut FirstSets, tts: &[TokenTree]) -> TokenSet {
652             let mut first = TokenSet::empty();
653             for tt in tts.iter().rev() {
654                 match *tt {
655                     TokenTree::Token(..) | TokenTree::MetaVar(..) | TokenTree::MetaVarDecl(..) => {
656                         first.replace_with(tt.clone());
657                     }
658                     TokenTree::Delimited(span, ref delimited) => {
659                         build_recur(sets, &delimited.tts[..]);
660                         first.replace_with(delimited.open_tt(span));
661                     }
662                     TokenTree::Sequence(sp, ref seq_rep) => {
663                         let subfirst = build_recur(sets, &seq_rep.tts[..]);
664
665                         match sets.first.entry(sp.entire()) {
666                             Entry::Vacant(vac) => {
667                                 vac.insert(Some(subfirst.clone()));
668                             }
669                             Entry::Occupied(mut occ) => {
670                                 // if there is already an entry, then a span must have collided.
671                                 // This should not happen with typical macro_rules macros,
672                                 // but syntax extensions need not maintain distinct spans,
673                                 // so distinct syntax trees can be assigned the same span.
674                                 // In such a case, the map cannot be trusted; so mark this
675                                 // entry as unusable.
676                                 occ.insert(None);
677                             }
678                         }
679
680                         // If the sequence contents can be empty, then the first
681                         // token could be the separator token itself.
682
683                         if let (Some(sep), true) = (&seq_rep.separator, subfirst.maybe_empty) {
684                             first.add_one_maybe(TokenTree::Token(sep.clone()));
685                         }
686
687                         // Reverse scan: Sequence comes before `first`.
688                         if subfirst.maybe_empty
689                             || seq_rep.kleene.op == mbe::KleeneOp::ZeroOrMore
690                             || seq_rep.kleene.op == mbe::KleeneOp::ZeroOrOne
691                         {
692                             // If sequence is potentially empty, then
693                             // union them (preserving first emptiness).
694                             first.add_all(&TokenSet { maybe_empty: true, ..subfirst });
695                         } else {
696                             // Otherwise, sequence guaranteed
697                             // non-empty; replace first.
698                             first = subfirst;
699                         }
700                     }
701                 }
702             }
703
704             first
705         }
706     }
707
708     // walks forward over `tts` until all potential FIRST tokens are
709     // identified.
710     fn first(&self, tts: &[mbe::TokenTree]) -> TokenSet {
711         use mbe::TokenTree;
712
713         let mut first = TokenSet::empty();
714         for tt in tts.iter() {
715             assert!(first.maybe_empty);
716             match *tt {
717                 TokenTree::Token(..) | TokenTree::MetaVar(..) | TokenTree::MetaVarDecl(..) => {
718                     first.add_one(tt.clone());
719                     return first;
720                 }
721                 TokenTree::Delimited(span, ref delimited) => {
722                     first.add_one(delimited.open_tt(span));
723                     return first;
724                 }
725                 TokenTree::Sequence(sp, ref seq_rep) => {
726                     let subfirst_owned;
727                     let subfirst = match self.first.get(&sp.entire()) {
728                         Some(&Some(ref subfirst)) => subfirst,
729                         Some(&None) => {
730                             subfirst_owned = self.first(&seq_rep.tts[..]);
731                             &subfirst_owned
732                         }
733                         None => {
734                             panic!("We missed a sequence during FirstSets construction");
735                         }
736                     };
737
738                     // If the sequence contents can be empty, then the first
739                     // token could be the separator token itself.
740                     if let (Some(sep), true) = (&seq_rep.separator, subfirst.maybe_empty) {
741                         first.add_one_maybe(TokenTree::Token(sep.clone()));
742                     }
743
744                     assert!(first.maybe_empty);
745                     first.add_all(subfirst);
746                     if subfirst.maybe_empty
747                         || seq_rep.kleene.op == mbe::KleeneOp::ZeroOrMore
748                         || seq_rep.kleene.op == mbe::KleeneOp::ZeroOrOne
749                     {
750                         // Continue scanning for more first
751                         // tokens, but also make sure we
752                         // restore empty-tracking state.
753                         first.maybe_empty = true;
754                         continue;
755                     } else {
756                         return first;
757                     }
758                 }
759             }
760         }
761
762         // we only exit the loop if `tts` was empty or if every
763         // element of `tts` matches the empty sequence.
764         assert!(first.maybe_empty);
765         first
766     }
767 }
768
769 // A set of `mbe::TokenTree`s, which may include `TokenTree::Match`s
770 // (for macro-by-example syntactic variables). It also carries the
771 // `maybe_empty` flag; that is true if and only if the matcher can
772 // match an empty token sequence.
773 //
774 // The First set is computed on submatchers like `$($a:expr b),* $(c)* d`,
775 // which has corresponding FIRST = {$a:expr, c, d}.
776 // Likewise, `$($a:expr b),* $(c)+ d` has FIRST = {$a:expr, c}.
777 //
778 // (Notably, we must allow for *-op to occur zero times.)
779 #[derive(Clone, Debug)]
780 struct TokenSet {
781     tokens: Vec<mbe::TokenTree>,
782     maybe_empty: bool,
783 }
784
785 impl TokenSet {
786     // Returns a set for the empty sequence.
787     fn empty() -> Self {
788         TokenSet { tokens: Vec::new(), maybe_empty: true }
789     }
790
791     // Returns the set `{ tok }` for the single-token (and thus
792     // non-empty) sequence [tok].
793     fn singleton(tok: mbe::TokenTree) -> Self {
794         TokenSet { tokens: vec![tok], maybe_empty: false }
795     }
796
797     // Changes self to be the set `{ tok }`.
798     // Since `tok` is always present, marks self as non-empty.
799     fn replace_with(&mut self, tok: mbe::TokenTree) {
800         self.tokens.clear();
801         self.tokens.push(tok);
802         self.maybe_empty = false;
803     }
804
805     // Changes self to be the empty set `{}`; meant for use when
806     // the particular token does not matter, but we want to
807     // record that it occurs.
808     fn replace_with_irrelevant(&mut self) {
809         self.tokens.clear();
810         self.maybe_empty = false;
811     }
812
813     // Adds `tok` to the set for `self`, marking sequence as non-empy.
814     fn add_one(&mut self, tok: mbe::TokenTree) {
815         if !self.tokens.contains(&tok) {
816             self.tokens.push(tok);
817         }
818         self.maybe_empty = false;
819     }
820
821     // Adds `tok` to the set for `self`. (Leaves `maybe_empty` flag alone.)
822     fn add_one_maybe(&mut self, tok: mbe::TokenTree) {
823         if !self.tokens.contains(&tok) {
824             self.tokens.push(tok);
825         }
826     }
827
828     // Adds all elements of `other` to this.
829     //
830     // (Since this is a set, we filter out duplicates.)
831     //
832     // If `other` is potentially empty, then preserves the previous
833     // setting of the empty flag of `self`. If `other` is guaranteed
834     // non-empty, then `self` is marked non-empty.
835     fn add_all(&mut self, other: &Self) {
836         for tok in &other.tokens {
837             if !self.tokens.contains(tok) {
838                 self.tokens.push(tok.clone());
839             }
840         }
841         if !other.maybe_empty {
842             self.maybe_empty = false;
843         }
844     }
845 }
846
847 // Checks that `matcher` is internally consistent and that it
848 // can legally be followed by a token `N`, for all `N` in `follow`.
849 // (If `follow` is empty, then it imposes no constraint on
850 // the `matcher`.)
851 //
852 // Returns the set of NT tokens that could possibly come last in
853 // `matcher`. (If `matcher` matches the empty sequence, then
854 // `maybe_empty` will be set to true.)
855 //
856 // Requires that `first_sets` is pre-computed for `matcher`;
857 // see `FirstSets::new`.
858 fn check_matcher_core(
859     sess: &ParseSess,
860     features: &Features,
861     def: &ast::Item,
862     first_sets: &FirstSets,
863     matcher: &[mbe::TokenTree],
864     follow: &TokenSet,
865 ) -> TokenSet {
866     use mbe::TokenTree;
867
868     let mut last = TokenSet::empty();
869
870     // 2. For each token and suffix  [T, SUFFIX] in M:
871     // ensure that T can be followed by SUFFIX, and if SUFFIX may be empty,
872     // then ensure T can also be followed by any element of FOLLOW.
873     'each_token: for i in 0..matcher.len() {
874         let token = &matcher[i];
875         let suffix = &matcher[i + 1..];
876
877         let build_suffix_first = || {
878             let mut s = first_sets.first(suffix);
879             if s.maybe_empty {
880                 s.add_all(follow);
881             }
882             s
883         };
884
885         // (we build `suffix_first` on demand below; you can tell
886         // which cases are supposed to fall through by looking for the
887         // initialization of this variable.)
888         let suffix_first;
889
890         // First, update `last` so that it corresponds to the set
891         // of NT tokens that might end the sequence `... token`.
892         match *token {
893             TokenTree::Token(..) | TokenTree::MetaVar(..) | TokenTree::MetaVarDecl(..) => {
894                 if token_can_be_followed_by_any(token) {
895                     // don't need to track tokens that work with any,
896                     last.replace_with_irrelevant();
897                     // ... and don't need to check tokens that can be
898                     // followed by anything against SUFFIX.
899                     continue 'each_token;
900                 } else {
901                     last.replace_with(token.clone());
902                     suffix_first = build_suffix_first();
903                 }
904             }
905             TokenTree::Delimited(span, ref d) => {
906                 let my_suffix = TokenSet::singleton(d.close_tt(span));
907                 check_matcher_core(sess, features, def, first_sets, &d.tts, &my_suffix);
908                 // don't track non NT tokens
909                 last.replace_with_irrelevant();
910
911                 // also, we don't need to check delimited sequences
912                 // against SUFFIX
913                 continue 'each_token;
914             }
915             TokenTree::Sequence(_, ref seq_rep) => {
916                 suffix_first = build_suffix_first();
917                 // The trick here: when we check the interior, we want
918                 // to include the separator (if any) as a potential
919                 // (but not guaranteed) element of FOLLOW. So in that
920                 // case, we make a temp copy of suffix and stuff
921                 // delimiter in there.
922                 //
923                 // FIXME: Should I first scan suffix_first to see if
924                 // delimiter is already in it before I go through the
925                 // work of cloning it? But then again, this way I may
926                 // get a "tighter" span?
927                 let mut new;
928                 let my_suffix = if let Some(sep) = &seq_rep.separator {
929                     new = suffix_first.clone();
930                     new.add_one_maybe(TokenTree::Token(sep.clone()));
931                     &new
932                 } else {
933                     &suffix_first
934                 };
935
936                 // At this point, `suffix_first` is built, and
937                 // `my_suffix` is some TokenSet that we can use
938                 // for checking the interior of `seq_rep`.
939                 let next =
940                     check_matcher_core(sess, features, def, first_sets, &seq_rep.tts, my_suffix);
941                 if next.maybe_empty {
942                     last.add_all(&next);
943                 } else {
944                     last = next;
945                 }
946
947                 // the recursive call to check_matcher_core already ran the 'each_last
948                 // check below, so we can just keep going forward here.
949                 continue 'each_token;
950             }
951         }
952
953         // (`suffix_first` guaranteed initialized once reaching here.)
954
955         // Now `last` holds the complete set of NT tokens that could
956         // end the sequence before SUFFIX. Check that every one works with `suffix`.
957         for token in &last.tokens {
958             if let TokenTree::MetaVarDecl(span, name, Some(kind)) = *token {
959                 for next_token in &suffix_first.tokens {
960                     // Check if the old pat is used and the next token is `|`
961                     // to warn about incompatibility with Rust 2021.
962                     // We only emit this lint if we're parsing the original
963                     // definition of this macro_rules, not while (re)parsing
964                     // the macro when compiling another crate that is using the
965                     // macro. (See #86567.)
966                     // Macros defined in the current crate have a real node id,
967                     // whereas macros from an external crate have a dummy id.
968                     if def.id != DUMMY_NODE_ID
969                         && matches!(kind, NonterminalKind::PatParam { inferred: true })
970                         && matches!(next_token, TokenTree::Token(token) if token.kind == BinOp(token::BinOpToken::Or))
971                     {
972                         // It is suggestion to use pat_param, for example: $x:pat -> $x:pat_param.
973                         let suggestion = quoted_tt_to_string(&TokenTree::MetaVarDecl(
974                             span,
975                             name,
976                             Some(NonterminalKind::PatParam { inferred: false }),
977                         ));
978                         sess.buffer_lint_with_diagnostic(
979                             &RUST_2021_INCOMPATIBLE_OR_PATTERNS,
980                             span,
981                             ast::CRATE_NODE_ID,
982                             "the meaning of the `pat` fragment specifier is changing in Rust 2021, which may affect this macro",
983                             BuiltinLintDiagnostics::OrPatternsBackCompat(span, suggestion),
984                         );
985                     }
986                     match is_in_follow(next_token, kind) {
987                         IsInFollow::Yes => {}
988                         IsInFollow::No(possible) => {
989                             let may_be = if last.tokens.len() == 1 && suffix_first.tokens.len() == 1
990                             {
991                                 "is"
992                             } else {
993                                 "may be"
994                             };
995
996                             let sp = next_token.span();
997                             let mut err = sess.span_diagnostic.struct_span_err(
998                                 sp,
999                                 &format!(
1000                                     "`${name}:{frag}` {may_be} followed by `{next}`, which \
1001                                      is not allowed for `{frag}` fragments",
1002                                     name = name,
1003                                     frag = kind,
1004                                     next = quoted_tt_to_string(next_token),
1005                                     may_be = may_be
1006                                 ),
1007                             );
1008                             err.span_label(sp, format!("not allowed after `{}` fragments", kind));
1009                             let msg = "allowed there are: ";
1010                             match possible {
1011                                 &[] => {}
1012                                 &[t] => {
1013                                     err.note(&format!(
1014                                         "only {} is allowed after `{}` fragments",
1015                                         t, kind,
1016                                     ));
1017                                 }
1018                                 ts => {
1019                                     err.note(&format!(
1020                                         "{}{} or {}",
1021                                         msg,
1022                                         ts[..ts.len() - 1]
1023                                             .iter()
1024                                             .copied()
1025                                             .collect::<Vec<_>>()
1026                                             .join(", "),
1027                                         ts[ts.len() - 1],
1028                                     ));
1029                                 }
1030                             }
1031                             err.emit();
1032                         }
1033                     }
1034                 }
1035             }
1036         }
1037     }
1038     last
1039 }
1040
1041 fn token_can_be_followed_by_any(tok: &mbe::TokenTree) -> bool {
1042     if let mbe::TokenTree::MetaVarDecl(_, _, Some(kind)) = *tok {
1043         frag_can_be_followed_by_any(kind)
1044     } else {
1045         // (Non NT's can always be followed by anything in matchers.)
1046         true
1047     }
1048 }
1049
1050 /// Returns `true` if a fragment of type `frag` can be followed by any sort of
1051 /// token. We use this (among other things) as a useful approximation
1052 /// for when `frag` can be followed by a repetition like `$(...)*` or
1053 /// `$(...)+`. In general, these can be a bit tricky to reason about,
1054 /// so we adopt a conservative position that says that any fragment
1055 /// specifier which consumes at most one token tree can be followed by
1056 /// a fragment specifier (indeed, these fragments can be followed by
1057 /// ANYTHING without fear of future compatibility hazards).
1058 fn frag_can_be_followed_by_any(kind: NonterminalKind) -> bool {
1059     matches!(
1060         kind,
1061         NonterminalKind::Item           // always terminated by `}` or `;`
1062         | NonterminalKind::Block        // exactly one token tree
1063         | NonterminalKind::Ident        // exactly one token tree
1064         | NonterminalKind::Literal      // exactly one token tree
1065         | NonterminalKind::Meta         // exactly one token tree
1066         | NonterminalKind::Lifetime     // exactly one token tree
1067         | NonterminalKind::TT // exactly one token tree
1068     )
1069 }
1070
1071 enum IsInFollow {
1072     Yes,
1073     No(&'static [&'static str]),
1074 }
1075
1076 /// Returns `true` if `frag` can legally be followed by the token `tok`. For
1077 /// fragments that can consume an unbounded number of tokens, `tok`
1078 /// must be within a well-defined follow set. This is intended to
1079 /// guarantee future compatibility: for example, without this rule, if
1080 /// we expanded `expr` to include a new binary operator, we might
1081 /// break macros that were relying on that binary operator as a
1082 /// separator.
1083 // when changing this do not forget to update doc/book/macros.md!
1084 fn is_in_follow(tok: &mbe::TokenTree, kind: NonterminalKind) -> IsInFollow {
1085     use mbe::TokenTree;
1086
1087     if let TokenTree::Token(Token { kind: token::CloseDelim(_), .. }) = *tok {
1088         // closing a token tree can never be matched by any fragment;
1089         // iow, we always require that `(` and `)` match, etc.
1090         IsInFollow::Yes
1091     } else {
1092         match kind {
1093             NonterminalKind::Item => {
1094                 // since items *must* be followed by either a `;` or a `}`, we can
1095                 // accept anything after them
1096                 IsInFollow::Yes
1097             }
1098             NonterminalKind::Block => {
1099                 // anything can follow block, the braces provide an easy boundary to
1100                 // maintain
1101                 IsInFollow::Yes
1102             }
1103             NonterminalKind::Stmt | NonterminalKind::Expr => {
1104                 const TOKENS: &[&str] = &["`=>`", "`,`", "`;`"];
1105                 match tok {
1106                     TokenTree::Token(token) => match token.kind {
1107                         FatArrow | Comma | Semi => IsInFollow::Yes,
1108                         _ => IsInFollow::No(TOKENS),
1109                     },
1110                     _ => IsInFollow::No(TOKENS),
1111                 }
1112             }
1113             NonterminalKind::PatParam { .. } => {
1114                 const TOKENS: &[&str] = &["`=>`", "`,`", "`=`", "`|`", "`if`", "`in`"];
1115                 match tok {
1116                     TokenTree::Token(token) => match token.kind {
1117                         FatArrow | Comma | Eq | BinOp(token::Or) => IsInFollow::Yes,
1118                         Ident(name, false) if name == kw::If || name == kw::In => IsInFollow::Yes,
1119                         _ => IsInFollow::No(TOKENS),
1120                     },
1121                     _ => IsInFollow::No(TOKENS),
1122                 }
1123             }
1124             NonterminalKind::PatWithOr { .. } => {
1125                 const TOKENS: &[&str] = &["`=>`", "`,`", "`=`", "`if`", "`in`"];
1126                 match tok {
1127                     TokenTree::Token(token) => match token.kind {
1128                         FatArrow | Comma | Eq => IsInFollow::Yes,
1129                         Ident(name, false) if name == kw::If || name == kw::In => IsInFollow::Yes,
1130                         _ => IsInFollow::No(TOKENS),
1131                     },
1132                     _ => IsInFollow::No(TOKENS),
1133                 }
1134             }
1135             NonterminalKind::Path | NonterminalKind::Ty => {
1136                 const TOKENS: &[&str] = &[
1137                     "`{`", "`[`", "`=>`", "`,`", "`>`", "`=`", "`:`", "`;`", "`|`", "`as`",
1138                     "`where`",
1139                 ];
1140                 match tok {
1141                     TokenTree::Token(token) => match token.kind {
1142                         OpenDelim(token::DelimToken::Brace)
1143                         | OpenDelim(token::DelimToken::Bracket)
1144                         | Comma
1145                         | FatArrow
1146                         | Colon
1147                         | Eq
1148                         | Gt
1149                         | BinOp(token::Shr)
1150                         | Semi
1151                         | BinOp(token::Or) => IsInFollow::Yes,
1152                         Ident(name, false) if name == kw::As || name == kw::Where => {
1153                             IsInFollow::Yes
1154                         }
1155                         _ => IsInFollow::No(TOKENS),
1156                     },
1157                     TokenTree::MetaVarDecl(_, _, Some(NonterminalKind::Block)) => IsInFollow::Yes,
1158                     _ => IsInFollow::No(TOKENS),
1159                 }
1160             }
1161             NonterminalKind::Ident | NonterminalKind::Lifetime => {
1162                 // being a single token, idents and lifetimes are harmless
1163                 IsInFollow::Yes
1164             }
1165             NonterminalKind::Literal => {
1166                 // literals may be of a single token, or two tokens (negative numbers)
1167                 IsInFollow::Yes
1168             }
1169             NonterminalKind::Meta | NonterminalKind::TT => {
1170                 // being either a single token or a delimited sequence, tt is
1171                 // harmless
1172                 IsInFollow::Yes
1173             }
1174             NonterminalKind::Vis => {
1175                 // Explicitly disallow `priv`, on the off chance it comes back.
1176                 const TOKENS: &[&str] = &["`,`", "an ident", "a type"];
1177                 match tok {
1178                     TokenTree::Token(token) => match token.kind {
1179                         Comma => IsInFollow::Yes,
1180                         Ident(name, is_raw) if is_raw || name != kw::Priv => IsInFollow::Yes,
1181                         _ => {
1182                             if token.can_begin_type() {
1183                                 IsInFollow::Yes
1184                             } else {
1185                                 IsInFollow::No(TOKENS)
1186                             }
1187                         }
1188                     },
1189                     TokenTree::MetaVarDecl(
1190                         _,
1191                         _,
1192                         Some(NonterminalKind::Ident | NonterminalKind::Ty | NonterminalKind::Path),
1193                     ) => IsInFollow::Yes,
1194                     _ => IsInFollow::No(TOKENS),
1195                 }
1196             }
1197         }
1198     }
1199 }
1200
1201 fn quoted_tt_to_string(tt: &mbe::TokenTree) -> String {
1202     match *tt {
1203         mbe::TokenTree::Token(ref token) => pprust::token_to_string(&token),
1204         mbe::TokenTree::MetaVar(_, name) => format!("${}", name),
1205         mbe::TokenTree::MetaVarDecl(_, name, Some(kind)) => format!("${}:{}", name, kind),
1206         mbe::TokenTree::MetaVarDecl(_, name, None) => format!("${}:", name),
1207         _ => panic!(
1208             "{}",
1209             "unexpected mbe::TokenTree::{Sequence or Delimited} \
1210              in follow set checker"
1211         ),
1212     }
1213 }
1214
1215 fn parser_from_cx(sess: &ParseSess, tts: TokenStream) -> Parser<'_> {
1216     Parser::new(sess, tts, true, rustc_parse::MACRO_ARGUMENTS)
1217 }
1218
1219 /// Generates an appropriate parsing failure message. For EOF, this is "unexpected end...". For
1220 /// other tokens, this is "unexpected token...".
1221 fn parse_failure_msg(tok: &Token) -> String {
1222     match tok.kind {
1223         token::Eof => "unexpected end of macro invocation".to_string(),
1224         _ => format!("no rules expected the token `{}`", pprust::token_to_string(tok),),
1225     }
1226 }