]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_infer/src/infer/outlives/obligations.rs
0224aba01ef2884dc22c39c3628e660d56c82ae6
[rust.git] / compiler / rustc_infer / src / infer / outlives / obligations.rs
1 //! Code that handles "type-outlives" constraints like `T: 'a`. This
2 //! is based on the `push_outlives_components` function defined in rustc_infer,
3 //! but it adds a bit of heuristics on top, in particular to deal with
4 //! associated types and projections.
5 //!
6 //! When we process a given `T: 'a` obligation, we may produce two
7 //! kinds of constraints for the region inferencer:
8 //!
9 //! - Relationships between inference variables and other regions.
10 //!   For example, if we have `&'?0 u32: 'a`, then we would produce
11 //!   a constraint that `'a <= '?0`.
12 //! - "Verifys" that must be checked after inferencing is done.
13 //!   For example, if we know that, for some type parameter `T`,
14 //!   `T: 'a + 'b`, and we have a requirement that `T: '?1`,
15 //!   then we add a "verify" that checks that `'?1 <= 'a || '?1 <= 'b`.
16 //!   - Note the difference with the previous case: here, the region
17 //!     variable must be less than something else, so this doesn't
18 //!     affect how inference works (it finds the smallest region that
19 //!     will do); it's just a post-condition that we have to check.
20 //!
21 //! **The key point is that once this function is done, we have
22 //! reduced all of our "type-region outlives" obligations into relationships
23 //! between individual regions.**
24 //!
25 //! One key input to this function is the set of "region-bound pairs".
26 //! These are basically the relationships between type parameters and
27 //! regions that are in scope at the point where the outlives
28 //! obligation was incurred. **When type-checking a function,
29 //! particularly in the face of closures, this is not known until
30 //! regionck runs!** This is because some of those bounds come
31 //! from things we have yet to infer.
32 //!
33 //! Consider:
34 //!
35 //! ```
36 //! fn bar<T>(a: T, b: impl for<'a> Fn(&'a T));
37 //! fn foo<T>(x: T) {
38 //!     bar(x, |y| { ... })
39 //!          // ^ closure arg
40 //! }
41 //! ```
42 //!
43 //! Here, the type of `y` may involve inference variables and the
44 //! like, and it may also contain implied bounds that are needed to
45 //! type-check the closure body (e.g., here it informs us that `T`
46 //! outlives the late-bound region `'a`).
47 //!
48 //! Note that by delaying the gathering of implied bounds until all
49 //! inference information is known, we may find relationships between
50 //! bound regions and other regions in the environment. For example,
51 //! when we first check a closure like the one expected as argument
52 //! to `foo`:
53 //!
54 //! ```
55 //! fn foo<U, F: for<'a> FnMut(&'a U)>(_f: F) {}
56 //! ```
57 //!
58 //! the type of the closure's first argument would be `&'a ?U`. We
59 //! might later infer `?U` to something like `&'b u32`, which would
60 //! imply that `'b: 'a`.
61
62 use crate::infer::outlives::components::{push_outlives_components, Component};
63 use crate::infer::outlives::env::RegionBoundPairs;
64 use crate::infer::outlives::verify::VerifyBoundCx;
65 use crate::infer::{
66     self, GenericKind, InferCtxt, RegionObligation, SubregionOrigin, UndoLog, VerifyBound,
67 };
68 use crate::traits::{ObligationCause, ObligationCauseCode};
69 use rustc_middle::ty::subst::GenericArgKind;
70 use rustc_middle::ty::{self, Region, Ty, TyCtxt, TypeFoldable};
71
72 use rustc_data_structures::fx::FxHashMap;
73 use rustc_data_structures::undo_log::UndoLogs;
74 use rustc_hir as hir;
75 use smallvec::smallvec;
76
77 impl<'cx, 'tcx> InferCtxt<'cx, 'tcx> {
78     /// Registers that the given region obligation must be resolved
79     /// from within the scope of `body_id`. These regions are enqueued
80     /// and later processed by regionck, when full type information is
81     /// available (see `region_obligations` field for more
82     /// information).
83     pub fn register_region_obligation(
84         &self,
85         body_id: hir::HirId,
86         obligation: RegionObligation<'tcx>,
87     ) {
88         debug!("register_region_obligation(body_id={:?}, obligation={:?})", body_id, obligation);
89
90         let mut inner = self.inner.borrow_mut();
91         inner.undo_log.push(UndoLog::PushRegionObligation);
92         inner.region_obligations.push((body_id, obligation));
93     }
94
95     pub fn register_region_obligation_with_cause(
96         &self,
97         sup_type: Ty<'tcx>,
98         sub_region: Region<'tcx>,
99         cause: &ObligationCause<'tcx>,
100     ) {
101         let origin = SubregionOrigin::from_obligation_cause(cause, || {
102             infer::RelateParamBound(
103                 cause.span,
104                 sup_type,
105                 match cause.code().peel_derives() {
106                     ObligationCauseCode::BindingObligation(_, span) => Some(*span),
107                     _ => None,
108                 },
109             )
110         });
111
112         self.register_region_obligation(
113             cause.body_id,
114             RegionObligation { sup_type, sub_region, origin },
115         );
116     }
117
118     /// Trait queries just want to pass back type obligations "as is"
119     pub fn take_registered_region_obligations(&self) -> Vec<(hir::HirId, RegionObligation<'tcx>)> {
120         std::mem::take(&mut self.inner.borrow_mut().region_obligations)
121     }
122
123     /// Process the region obligations that must be proven (during
124     /// `regionck`) for the given `body_id`, given information about
125     /// the region bounds in scope and so forth. This function must be
126     /// invoked for all relevant body-ids before region inference is
127     /// done (or else an assert will fire).
128     ///
129     /// See the `region_obligations` field of `InferCtxt` for some
130     /// comments about how this function fits into the overall expected
131     /// flow of the inferencer. The key point is that it is
132     /// invoked after all type-inference variables have been bound --
133     /// towards the end of regionck. This also ensures that the
134     /// region-bound-pairs are available (see comments above regarding
135     /// closures).
136     ///
137     /// # Parameters
138     ///
139     /// - `region_bound_pairs`: the set of region bounds implied by
140     ///   the parameters and where-clauses. In particular, each pair
141     ///   `('a, K)` in this list tells us that the bounds in scope
142     ///   indicate that `K: 'a`, where `K` is either a generic
143     ///   parameter like `T` or a projection like `T::Item`.
144     /// - `implicit_region_bound`: if some, this is a region bound
145     ///   that is considered to hold for all type parameters (the
146     ///   function body).
147     /// - `param_env` is the parameter environment for the enclosing function.
148     /// - `body_id` is the body-id whose region obligations are being
149     ///   processed.
150     ///
151     /// # Returns
152     ///
153     /// This function may have to perform normalizations, and hence it
154     /// returns an `InferOk` with subobligations that must be
155     /// processed.
156     pub fn process_registered_region_obligations(
157         &self,
158         region_bound_pairs_map: &FxHashMap<hir::HirId, RegionBoundPairs<'tcx>>,
159         implicit_region_bound: Option<ty::Region<'tcx>>,
160         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
161     ) {
162         assert!(
163             !self.in_snapshot.get(),
164             "cannot process registered region obligations in a snapshot"
165         );
166
167         debug!(?param_env, "process_registered_region_obligations()");
168
169         let my_region_obligations = self.take_registered_region_obligations();
170
171         for (body_id, RegionObligation { sup_type, sub_region, origin }) in my_region_obligations {
172             debug!(
173                 "process_registered_region_obligations: sup_type={:?} sub_region={:?} origin={:?}",
174                 sup_type, sub_region, origin
175             );
176
177             let sup_type = self.resolve_vars_if_possible(sup_type);
178
179             if let Some(region_bound_pairs) = region_bound_pairs_map.get(&body_id) {
180                 let outlives = &mut TypeOutlives::new(
181                     self,
182                     self.tcx,
183                     &region_bound_pairs,
184                     implicit_region_bound,
185                     param_env,
186                 );
187                 outlives.type_must_outlive(origin, sup_type, sub_region);
188             } else {
189                 self.tcx.sess.delay_span_bug(
190                     origin.span(),
191                     &format!("no region-bound-pairs for {:?}", body_id),
192                 )
193             }
194         }
195     }
196 }
197
198 /// The `TypeOutlives` struct has the job of "lowering" a `T: 'a`
199 /// obligation into a series of `'a: 'b` constraints and "verify"s, as
200 /// described on the module comment. The final constraints are emitted
201 /// via a "delegate" of type `D` -- this is usually the `infcx`, which
202 /// accrues them into the `region_obligations` code, but for NLL we
203 /// use something else.
204 pub struct TypeOutlives<'cx, 'tcx, D>
205 where
206     D: TypeOutlivesDelegate<'tcx>,
207 {
208     // See the comments on `process_registered_region_obligations` for the meaning
209     // of these fields.
210     delegate: D,
211     tcx: TyCtxt<'tcx>,
212     verify_bound: VerifyBoundCx<'cx, 'tcx>,
213 }
214
215 pub trait TypeOutlivesDelegate<'tcx> {
216     fn push_sub_region_constraint(
217         &mut self,
218         origin: SubregionOrigin<'tcx>,
219         a: ty::Region<'tcx>,
220         b: ty::Region<'tcx>,
221     );
222
223     fn push_verify(
224         &mut self,
225         origin: SubregionOrigin<'tcx>,
226         kind: GenericKind<'tcx>,
227         a: ty::Region<'tcx>,
228         bound: VerifyBound<'tcx>,
229     );
230 }
231
232 impl<'cx, 'tcx, D> TypeOutlives<'cx, 'tcx, D>
233 where
234     D: TypeOutlivesDelegate<'tcx>,
235 {
236     pub fn new(
237         delegate: D,
238         tcx: TyCtxt<'tcx>,
239         region_bound_pairs: &'cx RegionBoundPairs<'tcx>,
240         implicit_region_bound: Option<ty::Region<'tcx>>,
241         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
242     ) -> Self {
243         Self {
244             delegate,
245             tcx,
246             verify_bound: VerifyBoundCx::new(
247                 tcx,
248                 region_bound_pairs,
249                 implicit_region_bound,
250                 param_env,
251             ),
252         }
253     }
254
255     /// Adds constraints to inference such that `T: 'a` holds (or
256     /// reports an error if it cannot).
257     ///
258     /// # Parameters
259     ///
260     /// - `origin`, the reason we need this constraint
261     /// - `ty`, the type `T`
262     /// - `region`, the region `'a`
263     pub fn type_must_outlive(
264         &mut self,
265         origin: infer::SubregionOrigin<'tcx>,
266         ty: Ty<'tcx>,
267         region: ty::Region<'tcx>,
268     ) {
269         debug!("type_must_outlive(ty={:?}, region={:?}, origin={:?})", ty, region, origin);
270
271         assert!(!ty.has_escaping_bound_vars());
272
273         let mut components = smallvec![];
274         push_outlives_components(self.tcx, ty, &mut components);
275         self.components_must_outlive(origin, &components, region);
276     }
277
278     fn components_must_outlive(
279         &mut self,
280         origin: infer::SubregionOrigin<'tcx>,
281         components: &[Component<'tcx>],
282         region: ty::Region<'tcx>,
283     ) {
284         for component in components.iter() {
285             let origin = origin.clone();
286             match component {
287                 Component::Region(region1) => {
288                     self.delegate.push_sub_region_constraint(origin, region, *region1);
289                 }
290                 Component::Param(param_ty) => {
291                     self.param_ty_must_outlive(origin, region, *param_ty);
292                 }
293                 Component::Projection(projection_ty) => {
294                     self.projection_must_outlive(origin, region, *projection_ty);
295                 }
296                 Component::EscapingProjection(subcomponents) => {
297                     self.components_must_outlive(origin, &subcomponents, region);
298                 }
299                 Component::UnresolvedInferenceVariable(v) => {
300                     // ignore this, we presume it will yield an error
301                     // later, since if a type variable is not resolved by
302                     // this point it never will be
303                     self.tcx.sess.delay_span_bug(
304                         origin.span(),
305                         &format!("unresolved inference variable in outlives: {:?}", v),
306                     );
307                 }
308             }
309         }
310     }
311
312     fn param_ty_must_outlive(
313         &mut self,
314         origin: infer::SubregionOrigin<'tcx>,
315         region: ty::Region<'tcx>,
316         param_ty: ty::ParamTy,
317     ) {
318         debug!(
319             "param_ty_must_outlive(region={:?}, param_ty={:?}, origin={:?})",
320             region, param_ty, origin
321         );
322
323         let generic = GenericKind::Param(param_ty);
324         let verify_bound = self.verify_bound.generic_bound(generic);
325         self.delegate.push_verify(origin, generic, region, verify_bound);
326     }
327
328     fn projection_must_outlive(
329         &mut self,
330         origin: infer::SubregionOrigin<'tcx>,
331         region: ty::Region<'tcx>,
332         projection_ty: ty::ProjectionTy<'tcx>,
333     ) {
334         debug!(
335             "projection_must_outlive(region={:?}, projection_ty={:?}, origin={:?})",
336             region, projection_ty, origin
337         );
338
339         // This case is thorny for inference. The fundamental problem is
340         // that there are many cases where we have choice, and inference
341         // doesn't like choice (the current region inference in
342         // particular). :) First off, we have to choose between using the
343         // OutlivesProjectionEnv, OutlivesProjectionTraitDef, and
344         // OutlivesProjectionComponent rules, any one of which is
345         // sufficient.  If there are no inference variables involved, it's
346         // not hard to pick the right rule, but if there are, we're in a
347         // bit of a catch 22: if we picked which rule we were going to
348         // use, we could add constraints to the region inference graph
349         // that make it apply, but if we don't add those constraints, the
350         // rule might not apply (but another rule might). For now, we err
351         // on the side of adding too few edges into the graph.
352
353         // Compute the bounds we can derive from the trait definition.
354         // These are guaranteed to apply, no matter the inference
355         // results.
356         let trait_bounds: Vec<_> =
357             self.verify_bound.projection_declared_bounds_from_trait(projection_ty).collect();
358
359         debug!(?trait_bounds);
360
361         // Compute the bounds we can derive from the environment. This
362         // is an "approximate" match -- in some cases, these bounds
363         // may not apply.
364         let mut approx_env_bounds =
365             self.verify_bound.projection_approx_declared_bounds_from_env(projection_ty);
366         debug!("projection_must_outlive: approx_env_bounds={:?}", approx_env_bounds);
367
368         // Remove outlives bounds that we get from the environment but
369         // which are also deducable from the trait. This arises (cc
370         // #55756) in cases where you have e.g., `<T as Foo<'a>>::Item:
371         // 'a` in the environment but `trait Foo<'b> { type Item: 'b
372         // }` in the trait definition.
373         approx_env_bounds.retain(|bound| match *bound.0.kind() {
374             ty::Projection(projection_ty) => self
375                 .verify_bound
376                 .projection_declared_bounds_from_trait(projection_ty)
377                 .all(|r| r != bound.1),
378
379             _ => panic!("expected only projection types from env, not {:?}", bound.0),
380         });
381
382         // If declared bounds list is empty, the only applicable rule is
383         // OutlivesProjectionComponent. If there are inference variables,
384         // then, we can break down the outlives into more primitive
385         // components without adding unnecessary edges.
386         //
387         // If there are *no* inference variables, however, we COULD do
388         // this, but we choose not to, because the error messages are less
389         // good. For example, a requirement like `T::Item: 'r` would be
390         // translated to a requirement that `T: 'r`; when this is reported
391         // to the user, it will thus say "T: 'r must hold so that T::Item:
392         // 'r holds". But that makes it sound like the only way to fix
393         // the problem is to add `T: 'r`, which isn't true. So, if there are no
394         // inference variables, we use a verify constraint instead of adding
395         // edges, which winds up enforcing the same condition.
396         let needs_infer = projection_ty.needs_infer();
397         if approx_env_bounds.is_empty() && trait_bounds.is_empty() && needs_infer {
398             debug!("projection_must_outlive: no declared bounds");
399
400             for k in projection_ty.substs {
401                 match k.unpack() {
402                     GenericArgKind::Lifetime(lt) => {
403                         self.delegate.push_sub_region_constraint(origin.clone(), region, lt);
404                     }
405                     GenericArgKind::Type(ty) => {
406                         self.type_must_outlive(origin.clone(), ty, region);
407                     }
408                     GenericArgKind::Const(_) => {
409                         // Const parameters don't impose constraints.
410                     }
411                 }
412             }
413
414             return;
415         }
416
417         // If we found a unique bound `'b` from the trait, and we
418         // found nothing else from the environment, then the best
419         // action is to require that `'b: 'r`, so do that.
420         //
421         // This is best no matter what rule we use:
422         //
423         // - OutlivesProjectionEnv: these would translate to the requirement that `'b:'r`
424         // - OutlivesProjectionTraitDef: these would translate to the requirement that `'b:'r`
425         // - OutlivesProjectionComponent: this would require `'b:'r`
426         //   in addition to other conditions
427         if !trait_bounds.is_empty()
428             && trait_bounds[1..]
429                 .iter()
430                 .chain(approx_env_bounds.iter().map(|b| &b.1))
431                 .all(|b| *b == trait_bounds[0])
432         {
433             let unique_bound = trait_bounds[0];
434             debug!("projection_must_outlive: unique trait bound = {:?}", unique_bound);
435             debug!("projection_must_outlive: unique declared bound appears in trait ref");
436             self.delegate.push_sub_region_constraint(origin, region, unique_bound);
437             return;
438         }
439
440         // Fallback to verifying after the fact that there exists a
441         // declared bound, or that all the components appearing in the
442         // projection outlive; in some cases, this may add insufficient
443         // edges into the inference graph, leading to inference failures
444         // even though a satisfactory solution exists.
445         let generic = GenericKind::Projection(projection_ty);
446         let verify_bound = self.verify_bound.generic_bound(generic);
447         self.delegate.push_verify(origin, generic, region, verify_bound);
448     }
449 }
450
451 impl<'cx, 'tcx> TypeOutlivesDelegate<'tcx> for &'cx InferCtxt<'cx, 'tcx> {
452     fn push_sub_region_constraint(
453         &mut self,
454         origin: SubregionOrigin<'tcx>,
455         a: ty::Region<'tcx>,
456         b: ty::Region<'tcx>,
457     ) {
458         self.sub_regions(origin, a, b)
459     }
460
461     fn push_verify(
462         &mut self,
463         origin: SubregionOrigin<'tcx>,
464         kind: GenericKind<'tcx>,
465         a: ty::Region<'tcx>,
466         bound: VerifyBound<'tcx>,
467     ) {
468         self.verify_generic_bound(origin, kind, a, bound)
469     }
470 }