]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_expand/src/mbe/transcribe.rs
Auto merge of #85305 - MarcusDunn:master, r=pnkfelix
[rust.git] / compiler / rustc_expand / src / mbe / transcribe.rs
1 use crate::base::ExtCtxt;
2 use crate::mbe;
3 use crate::mbe::macro_parser::{MatchedNonterminal, MatchedSeq, NamedMatch};
4
5 use rustc_ast::mut_visit::{self, MutVisitor};
6 use rustc_ast::token::{self, NtTT, Token};
7 use rustc_ast::tokenstream::{DelimSpan, TokenStream, TokenTree, TreeAndSpacing};
8 use rustc_data_structures::fx::FxHashMap;
9 use rustc_data_structures::sync::Lrc;
10 use rustc_errors::{pluralize, PResult};
11 use rustc_span::hygiene::{LocalExpnId, Transparency};
12 use rustc_span::symbol::MacroRulesNormalizedIdent;
13 use rustc_span::Span;
14
15 use smallvec::{smallvec, SmallVec};
16 use std::mem;
17
18 // A Marker adds the given mark to the syntax context.
19 struct Marker(LocalExpnId, Transparency);
20
21 impl MutVisitor for Marker {
22     fn token_visiting_enabled(&self) -> bool {
23         true
24     }
25
26     fn visit_span(&mut self, span: &mut Span) {
27         *span = span.apply_mark(self.0.to_expn_id(), self.1)
28     }
29 }
30
31 /// An iterator over the token trees in a delimited token tree (`{ ... }`) or a sequence (`$(...)`).
32 enum Frame {
33     Delimited { forest: Lrc<mbe::Delimited>, idx: usize, span: DelimSpan },
34     Sequence { forest: Lrc<mbe::SequenceRepetition>, idx: usize, sep: Option<Token> },
35 }
36
37 impl Frame {
38     /// Construct a new frame around the delimited set of tokens.
39     fn new(tts: Vec<mbe::TokenTree>) -> Frame {
40         let forest = Lrc::new(mbe::Delimited { delim: token::NoDelim, tts });
41         Frame::Delimited { forest, idx: 0, span: DelimSpan::dummy() }
42     }
43 }
44
45 impl Iterator for Frame {
46     type Item = mbe::TokenTree;
47
48     fn next(&mut self) -> Option<mbe::TokenTree> {
49         match *self {
50             Frame::Delimited { ref forest, ref mut idx, .. } => {
51                 *idx += 1;
52                 forest.tts.get(*idx - 1).cloned()
53             }
54             Frame::Sequence { ref forest, ref mut idx, .. } => {
55                 *idx += 1;
56                 forest.tts.get(*idx - 1).cloned()
57             }
58         }
59     }
60 }
61
62 /// This can do Macro-By-Example transcription.
63 /// - `interp` is a map of meta-variables to the tokens (non-terminals) they matched in the
64 ///   invocation. We are assuming we already know there is a match.
65 /// - `src` is the RHS of the MBE, that is, the "example" we are filling in.
66 ///
67 /// For example,
68 ///
69 /// ```rust
70 /// macro_rules! foo {
71 ///     ($id:ident) => { println!("{}", stringify!($id)); }
72 /// }
73 ///
74 /// foo!(bar);
75 /// ```
76 ///
77 /// `interp` would contain `$id => bar` and `src` would contain `println!("{}", stringify!($id));`.
78 ///
79 /// `transcribe` would return a `TokenStream` containing `println!("{}", stringify!(bar));`.
80 ///
81 /// Along the way, we do some additional error checking.
82 pub(super) fn transcribe<'a>(
83     cx: &ExtCtxt<'a>,
84     interp: &FxHashMap<MacroRulesNormalizedIdent, NamedMatch>,
85     src: Vec<mbe::TokenTree>,
86     transparency: Transparency,
87 ) -> PResult<'a, TokenStream> {
88     // Nothing for us to transcribe...
89     if src.is_empty() {
90         return Ok(TokenStream::default());
91     }
92
93     // We descend into the RHS (`src`), expanding things as we go. This stack contains the things
94     // we have yet to expand/are still expanding. We start the stack off with the whole RHS.
95     let mut stack: SmallVec<[Frame; 1]> = smallvec![Frame::new(src)];
96
97     // As we descend in the RHS, we will need to be able to match nested sequences of matchers.
98     // `repeats` keeps track of where we are in matching at each level, with the last element being
99     // the most deeply nested sequence. This is used as a stack.
100     let mut repeats = Vec::new();
101
102     // `result` contains resulting token stream from the TokenTree we just finished processing. At
103     // the end, this will contain the full result of transcription, but at arbitrary points during
104     // `transcribe`, `result` will contain subsets of the final result.
105     //
106     // Specifically, as we descend into each TokenTree, we will push the existing results onto the
107     // `result_stack` and clear `results`. We will then produce the results of transcribing the
108     // TokenTree into `results`. Then, as we unwind back out of the `TokenTree`, we will pop the
109     // `result_stack` and append `results` too it to produce the new `results` up to that point.
110     //
111     // Thus, if we try to pop the `result_stack` and it is empty, we have reached the top-level
112     // again, and we are done transcribing.
113     let mut result: Vec<TreeAndSpacing> = Vec::new();
114     let mut result_stack = Vec::new();
115     let mut marker = Marker(cx.current_expansion.id, transparency);
116
117     loop {
118         // Look at the last frame on the stack.
119         let tree = if let Some(tree) = stack.last_mut().unwrap().next() {
120             // If it still has a TokenTree we have not looked at yet, use that tree.
121             tree
122         } else {
123             // This else-case never produces a value for `tree` (it `continue`s or `return`s).
124
125             // Otherwise, if we have just reached the end of a sequence and we can keep repeating,
126             // go back to the beginning of the sequence.
127             if let Frame::Sequence { idx, sep, .. } = stack.last_mut().unwrap() {
128                 let (repeat_idx, repeat_len) = repeats.last_mut().unwrap();
129                 *repeat_idx += 1;
130                 if repeat_idx < repeat_len {
131                     *idx = 0;
132                     if let Some(sep) = sep {
133                         result.push(TokenTree::Token(sep.clone()).into());
134                     }
135                     continue;
136                 }
137             }
138
139             // We are done with the top of the stack. Pop it. Depending on what it was, we do
140             // different things. Note that the outermost item must be the delimited, wrapped RHS
141             // that was passed in originally to `transcribe`.
142             match stack.pop().unwrap() {
143                 // Done with a sequence. Pop from repeats.
144                 Frame::Sequence { .. } => {
145                     repeats.pop();
146                 }
147
148                 // We are done processing a Delimited. If this is the top-level delimited, we are
149                 // done. Otherwise, we unwind the result_stack to append what we have produced to
150                 // any previous results.
151                 Frame::Delimited { forest, span, .. } => {
152                     if result_stack.is_empty() {
153                         // No results left to compute! We are back at the top-level.
154                         return Ok(TokenStream::new(result));
155                     }
156
157                     // Step back into the parent Delimited.
158                     let tree = TokenTree::Delimited(span, forest.delim, TokenStream::new(result));
159                     result = result_stack.pop().unwrap();
160                     result.push(tree.into());
161                 }
162             }
163             continue;
164         };
165
166         // At this point, we know we are in the middle of a TokenTree (the last one on `stack`).
167         // `tree` contains the next `TokenTree` to be processed.
168         match tree {
169             // We are descending into a sequence. We first make sure that the matchers in the RHS
170             // and the matches in `interp` have the same shape. Otherwise, either the caller or the
171             // macro writer has made a mistake.
172             seq @ mbe::TokenTree::Sequence(..) => {
173                 match lockstep_iter_size(&seq, interp, &repeats) {
174                     LockstepIterSize::Unconstrained => {
175                         return Err(cx.struct_span_err(
176                             seq.span(), /* blame macro writer */
177                             "attempted to repeat an expression containing no syntax variables \
178                              matched as repeating at this depth",
179                         ));
180                     }
181
182                     LockstepIterSize::Contradiction(ref msg) => {
183                         // FIXME: this really ought to be caught at macro definition time... It
184                         // happens when two meta-variables are used in the same repetition in a
185                         // sequence, but they come from different sequence matchers and repeat
186                         // different amounts.
187                         return Err(cx.struct_span_err(seq.span(), &msg[..]));
188                     }
189
190                     LockstepIterSize::Constraint(len, _) => {
191                         // We do this to avoid an extra clone above. We know that this is a
192                         // sequence already.
193                         let (sp, seq) = if let mbe::TokenTree::Sequence(sp, seq) = seq {
194                             (sp, seq)
195                         } else {
196                             unreachable!()
197                         };
198
199                         // Is the repetition empty?
200                         if len == 0 {
201                             if seq.kleene.op == mbe::KleeneOp::OneOrMore {
202                                 // FIXME: this really ought to be caught at macro definition
203                                 // time... It happens when the Kleene operator in the matcher and
204                                 // the body for the same meta-variable do not match.
205                                 return Err(cx.struct_span_err(
206                                     sp.entire(),
207                                     "this must repeat at least once",
208                                 ));
209                             }
210                         } else {
211                             // 0 is the initial counter (we have done 0 repretitions so far). `len`
212                             // is the total number of repetitions we should generate.
213                             repeats.push((0, len));
214
215                             // The first time we encounter the sequence we push it to the stack. It
216                             // then gets reused (see the beginning of the loop) until we are done
217                             // repeating.
218                             stack.push(Frame::Sequence {
219                                 idx: 0,
220                                 sep: seq.separator.clone(),
221                                 forest: seq,
222                             });
223                         }
224                     }
225                 }
226             }
227
228             // Replace the meta-var with the matched token tree from the invocation.
229             mbe::TokenTree::MetaVar(mut sp, mut orignal_ident) => {
230                 // Find the matched nonterminal from the macro invocation, and use it to replace
231                 // the meta-var.
232                 let ident = MacroRulesNormalizedIdent::new(orignal_ident);
233                 if let Some(cur_matched) = lookup_cur_matched(ident, interp, &repeats) {
234                     if let MatchedNonterminal(nt) = cur_matched {
235                         let token = if let NtTT(tt) = &**nt {
236                             // `tt`s are emitted into the output stream directly as "raw tokens",
237                             // without wrapping them into groups.
238                             tt.clone()
239                         } else {
240                             // Other variables are emitted into the output stream as groups with
241                             // `Delimiter::None` to maintain parsing priorities.
242                             // `Interpolated` is currenty used for such groups in rustc parser.
243                             marker.visit_span(&mut sp);
244                             TokenTree::token(token::Interpolated(nt.clone()), sp)
245                         };
246                         result.push(token.into());
247                     } else {
248                         // We were unable to descend far enough. This is an error.
249                         return Err(cx.struct_span_err(
250                             sp, /* blame the macro writer */
251                             &format!("variable '{}' is still repeating at this depth", ident),
252                         ));
253                     }
254                 } else {
255                     // If we aren't able to match the meta-var, we push it back into the result but
256                     // with modified syntax context. (I believe this supports nested macros).
257                     marker.visit_span(&mut sp);
258                     marker.visit_ident(&mut orignal_ident);
259                     result.push(TokenTree::token(token::Dollar, sp).into());
260                     result.push(TokenTree::Token(Token::from_ast_ident(orignal_ident)).into());
261                 }
262             }
263
264             // If we are entering a new delimiter, we push its contents to the `stack` to be
265             // processed, and we push all of the currently produced results to the `result_stack`.
266             // We will produce all of the results of the inside of the `Delimited` and then we will
267             // jump back out of the Delimited, pop the result_stack and add the new results back to
268             // the previous results (from outside the Delimited).
269             mbe::TokenTree::Delimited(mut span, delimited) => {
270                 mut_visit::visit_delim_span(&mut span, &mut marker);
271                 stack.push(Frame::Delimited { forest: delimited, idx: 0, span });
272                 result_stack.push(mem::take(&mut result));
273             }
274
275             // Nothing much to do here. Just push the token to the result, being careful to
276             // preserve syntax context.
277             mbe::TokenTree::Token(token) => {
278                 let mut tt = TokenTree::Token(token);
279                 mut_visit::visit_tt(&mut tt, &mut marker);
280                 result.push(tt.into());
281             }
282
283             // There should be no meta-var declarations in the invocation of a macro.
284             mbe::TokenTree::MetaVarDecl(..) => panic!("unexpected `TokenTree::MetaVarDecl"),
285         }
286     }
287 }
288
289 /// Lookup the meta-var named `ident` and return the matched token tree from the invocation using
290 /// the set of matches `interpolations`.
291 ///
292 /// See the definition of `repeats` in the `transcribe` function. `repeats` is used to descend
293 /// into the right place in nested matchers. If we attempt to descend too far, the macro writer has
294 /// made a mistake, and we return `None`.
295 fn lookup_cur_matched<'a>(
296     ident: MacroRulesNormalizedIdent,
297     interpolations: &'a FxHashMap<MacroRulesNormalizedIdent, NamedMatch>,
298     repeats: &[(usize, usize)],
299 ) -> Option<&'a NamedMatch> {
300     interpolations.get(&ident).map(|matched| {
301         let mut matched = matched;
302         for &(idx, _) in repeats {
303             match matched {
304                 MatchedNonterminal(_) => break,
305                 MatchedSeq(ref ads) => matched = ads.get(idx).unwrap(),
306             }
307         }
308
309         matched
310     })
311 }
312
313 /// An accumulator over a TokenTree to be used with `fold`. During transcription, we need to make
314 /// sure that the size of each sequence and all of its nested sequences are the same as the sizes
315 /// of all the matched (nested) sequences in the macro invocation. If they don't match, somebody
316 /// has made a mistake (either the macro writer or caller).
317 #[derive(Clone)]
318 enum LockstepIterSize {
319     /// No constraints on length of matcher. This is true for any TokenTree variants except a
320     /// `MetaVar` with an actual `MatchedSeq` (as opposed to a `MatchedNonterminal`).
321     Unconstrained,
322
323     /// A `MetaVar` with an actual `MatchedSeq`. The length of the match and the name of the
324     /// meta-var are returned.
325     Constraint(usize, MacroRulesNormalizedIdent),
326
327     /// Two `Constraint`s on the same sequence had different lengths. This is an error.
328     Contradiction(String),
329 }
330
331 impl LockstepIterSize {
332     /// Find incompatibilities in matcher/invocation sizes.
333     /// - `Unconstrained` is compatible with everything.
334     /// - `Contradiction` is incompatible with everything.
335     /// - `Constraint(len)` is only compatible with other constraints of the same length.
336     fn with(self, other: LockstepIterSize) -> LockstepIterSize {
337         match self {
338             LockstepIterSize::Unconstrained => other,
339             LockstepIterSize::Contradiction(_) => self,
340             LockstepIterSize::Constraint(l_len, ref l_id) => match other {
341                 LockstepIterSize::Unconstrained => self,
342                 LockstepIterSize::Contradiction(_) => other,
343                 LockstepIterSize::Constraint(r_len, _) if l_len == r_len => self,
344                 LockstepIterSize::Constraint(r_len, r_id) => {
345                     let msg = format!(
346                         "meta-variable `{}` repeats {} time{}, but `{}` repeats {} time{}",
347                         l_id,
348                         l_len,
349                         pluralize!(l_len),
350                         r_id,
351                         r_len,
352                         pluralize!(r_len),
353                     );
354                     LockstepIterSize::Contradiction(msg)
355                 }
356             },
357         }
358     }
359 }
360
361 /// Given a `tree`, make sure that all sequences have the same length as the matches for the
362 /// appropriate meta-vars in `interpolations`.
363 ///
364 /// Note that if `repeats` does not match the exact correct depth of a meta-var,
365 /// `lookup_cur_matched` will return `None`, which is why this still works even in the presence of
366 /// multiple nested matcher sequences.
367 fn lockstep_iter_size(
368     tree: &mbe::TokenTree,
369     interpolations: &FxHashMap<MacroRulesNormalizedIdent, NamedMatch>,
370     repeats: &[(usize, usize)],
371 ) -> LockstepIterSize {
372     use mbe::TokenTree;
373     match *tree {
374         TokenTree::Delimited(_, ref delimed) => {
375             delimed.tts.iter().fold(LockstepIterSize::Unconstrained, |size, tt| {
376                 size.with(lockstep_iter_size(tt, interpolations, repeats))
377             })
378         }
379         TokenTree::Sequence(_, ref seq) => {
380             seq.tts.iter().fold(LockstepIterSize::Unconstrained, |size, tt| {
381                 size.with(lockstep_iter_size(tt, interpolations, repeats))
382             })
383         }
384         TokenTree::MetaVar(_, name) | TokenTree::MetaVarDecl(_, name, _) => {
385             let name = MacroRulesNormalizedIdent::new(name);
386             match lookup_cur_matched(name, interpolations, repeats) {
387                 Some(matched) => match matched {
388                     MatchedNonterminal(_) => LockstepIterSize::Unconstrained,
389                     MatchedSeq(ref ads) => LockstepIterSize::Constraint(ads.len(), name),
390                 },
391                 _ => LockstepIterSize::Unconstrained,
392             }
393         }
394         TokenTree::Token(..) => LockstepIterSize::Unconstrained,
395     }
396 }