]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_lint/src/types.rs
Rollup merge of #95446 - notseanray:master, r=Mark-Simulacrum
[rust.git] / compiler / rustc_lint / src / types.rs
1 use crate::{LateContext, LateLintPass, LintContext};
2 use rustc_ast as ast;
3 use rustc_attr as attr;
4 use rustc_data_structures::fx::FxHashSet;
5 use rustc_errors::Applicability;
6 use rustc_hir as hir;
7 use rustc_hir::def_id::DefId;
8 use rustc_hir::{is_range_literal, Expr, ExprKind, Node};
9 use rustc_middle::ty::layout::{IntegerExt, LayoutOf, SizeSkeleton};
10 use rustc_middle::ty::subst::SubstsRef;
11 use rustc_middle::ty::{self, AdtKind, DefIdTree, Ty, TyCtxt, TypeFoldable, TypeSuperFoldable};
12 use rustc_span::source_map;
13 use rustc_span::symbol::sym;
14 use rustc_span::{Span, Symbol, DUMMY_SP};
15 use rustc_target::abi::{Abi, WrappingRange};
16 use rustc_target::abi::{Integer, TagEncoding, Variants};
17 use rustc_target::spec::abi::Abi as SpecAbi;
18
19 use std::cmp;
20 use std::iter;
21 use std::ops::ControlFlow;
22 use tracing::debug;
23
24 declare_lint! {
25     /// The `unused_comparisons` lint detects comparisons made useless by
26     /// limits of the types involved.
27     ///
28     /// ### Example
29     ///
30     /// ```rust
31     /// fn foo(x: u8) {
32     ///     x >= 0;
33     /// }
34     /// ```
35     ///
36     /// {{produces}}
37     ///
38     /// ### Explanation
39     ///
40     /// A useless comparison may indicate a mistake, and should be fixed or
41     /// removed.
42     UNUSED_COMPARISONS,
43     Warn,
44     "comparisons made useless by limits of the types involved"
45 }
46
47 declare_lint! {
48     /// The `overflowing_literals` lint detects literal out of range for its
49     /// type.
50     ///
51     /// ### Example
52     ///
53     /// ```rust,compile_fail
54     /// let x: u8 = 1000;
55     /// ```
56     ///
57     /// {{produces}}
58     ///
59     /// ### Explanation
60     ///
61     /// It is usually a mistake to use a literal that overflows the type where
62     /// it is used. Either use a literal that is within range, or change the
63     /// type to be within the range of the literal.
64     OVERFLOWING_LITERALS,
65     Deny,
66     "literal out of range for its type"
67 }
68
69 declare_lint! {
70     /// The `variant_size_differences` lint detects enums with widely varying
71     /// variant sizes.
72     ///
73     /// ### Example
74     ///
75     /// ```rust,compile_fail
76     /// #![deny(variant_size_differences)]
77     /// enum En {
78     ///     V0(u8),
79     ///     VBig([u8; 1024]),
80     /// }
81     /// ```
82     ///
83     /// {{produces}}
84     ///
85     /// ### Explanation
86     ///
87     /// It can be a mistake to add a variant to an enum that is much larger
88     /// than the other variants, bloating the overall size required for all
89     /// variants. This can impact performance and memory usage. This is
90     /// triggered if one variant is more than 3 times larger than the
91     /// second-largest variant.
92     ///
93     /// Consider placing the large variant's contents on the heap (for example
94     /// via [`Box`]) to keep the overall size of the enum itself down.
95     ///
96     /// This lint is "allow" by default because it can be noisy, and may not be
97     /// an actual problem. Decisions about this should be guided with
98     /// profiling and benchmarking.
99     ///
100     /// [`Box`]: https://doc.rust-lang.org/std/boxed/index.html
101     VARIANT_SIZE_DIFFERENCES,
102     Allow,
103     "detects enums with widely varying variant sizes"
104 }
105
106 #[derive(Copy, Clone)]
107 pub struct TypeLimits {
108     /// Id of the last visited negated expression
109     negated_expr_id: Option<hir::HirId>,
110 }
111
112 impl_lint_pass!(TypeLimits => [UNUSED_COMPARISONS, OVERFLOWING_LITERALS]);
113
114 impl TypeLimits {
115     pub fn new() -> TypeLimits {
116         TypeLimits { negated_expr_id: None }
117     }
118 }
119
120 /// Attempts to special-case the overflowing literal lint when it occurs as a range endpoint.
121 /// Returns `true` iff the lint was overridden.
122 fn lint_overflowing_range_endpoint<'tcx>(
123     cx: &LateContext<'tcx>,
124     lit: &hir::Lit,
125     lit_val: u128,
126     max: u128,
127     expr: &'tcx hir::Expr<'tcx>,
128     parent_expr: &'tcx hir::Expr<'tcx>,
129     ty: &str,
130 ) -> bool {
131     // We only want to handle exclusive (`..`) ranges,
132     // which are represented as `ExprKind::Struct`.
133     let mut overwritten = false;
134     if let ExprKind::Struct(_, eps, _) = &parent_expr.kind {
135         if eps.len() != 2 {
136             return false;
137         }
138         // We can suggest using an inclusive range
139         // (`..=`) instead only if it is the `end` that is
140         // overflowing and only by 1.
141         if eps[1].expr.hir_id == expr.hir_id && lit_val - 1 == max {
142             cx.struct_span_lint(OVERFLOWING_LITERALS, parent_expr.span, |lint| {
143                 let mut err = lint.build(&format!("range endpoint is out of range for `{}`", ty));
144                 if let Ok(start) = cx.sess().source_map().span_to_snippet(eps[0].span) {
145                     use ast::{LitIntType, LitKind};
146                     // We need to preserve the literal's suffix,
147                     // as it may determine typing information.
148                     let suffix = match lit.node {
149                         LitKind::Int(_, LitIntType::Signed(s)) => s.name_str(),
150                         LitKind::Int(_, LitIntType::Unsigned(s)) => s.name_str(),
151                         LitKind::Int(_, LitIntType::Unsuffixed) => "",
152                         _ => bug!(),
153                     };
154                     let suggestion = format!("{}..={}{}", start, lit_val - 1, suffix);
155                     err.span_suggestion(
156                         parent_expr.span,
157                         "use an inclusive range instead",
158                         suggestion,
159                         Applicability::MachineApplicable,
160                     );
161                     err.emit();
162                     overwritten = true;
163                 }
164             });
165         }
166     }
167     overwritten
168 }
169
170 // For `isize` & `usize`, be conservative with the warnings, so that the
171 // warnings are consistent between 32- and 64-bit platforms.
172 fn int_ty_range(int_ty: ty::IntTy) -> (i128, i128) {
173     match int_ty {
174         ty::IntTy::Isize => (i64::MIN.into(), i64::MAX.into()),
175         ty::IntTy::I8 => (i8::MIN.into(), i8::MAX.into()),
176         ty::IntTy::I16 => (i16::MIN.into(), i16::MAX.into()),
177         ty::IntTy::I32 => (i32::MIN.into(), i32::MAX.into()),
178         ty::IntTy::I64 => (i64::MIN.into(), i64::MAX.into()),
179         ty::IntTy::I128 => (i128::MIN, i128::MAX),
180     }
181 }
182
183 fn uint_ty_range(uint_ty: ty::UintTy) -> (u128, u128) {
184     let max = match uint_ty {
185         ty::UintTy::Usize => u64::MAX.into(),
186         ty::UintTy::U8 => u8::MAX.into(),
187         ty::UintTy::U16 => u16::MAX.into(),
188         ty::UintTy::U32 => u32::MAX.into(),
189         ty::UintTy::U64 => u64::MAX.into(),
190         ty::UintTy::U128 => u128::MAX,
191     };
192     (0, max)
193 }
194
195 fn get_bin_hex_repr(cx: &LateContext<'_>, lit: &hir::Lit) -> Option<String> {
196     let src = cx.sess().source_map().span_to_snippet(lit.span).ok()?;
197     let firstch = src.chars().next()?;
198
199     if firstch == '0' {
200         match src.chars().nth(1) {
201             Some('x' | 'b') => return Some(src),
202             _ => return None,
203         }
204     }
205
206     None
207 }
208
209 fn report_bin_hex_error(
210     cx: &LateContext<'_>,
211     expr: &hir::Expr<'_>,
212     ty: attr::IntType,
213     repr_str: String,
214     val: u128,
215     negative: bool,
216 ) {
217     let size = Integer::from_attr(&cx.tcx, ty).size();
218     cx.struct_span_lint(OVERFLOWING_LITERALS, expr.span, |lint| {
219         let (t, actually) = match ty {
220             attr::IntType::SignedInt(t) => {
221                 let actually = if negative {
222                     -(size.sign_extend(val) as i128)
223                 } else {
224                     size.sign_extend(val) as i128
225                 };
226                 (t.name_str(), actually.to_string())
227             }
228             attr::IntType::UnsignedInt(t) => {
229                 let actually = size.truncate(val);
230                 (t.name_str(), actually.to_string())
231             }
232         };
233         let mut err = lint.build(&format!("literal out of range for `{}`", t));
234         if negative {
235             // If the value is negative,
236             // emits a note about the value itself, apart from the literal.
237             err.note(&format!(
238                 "the literal `{}` (decimal `{}`) does not fit into \
239                  the type `{}`",
240                 repr_str, val, t
241             ));
242             err.note(&format!("and the value `-{}` will become `{}{}`", repr_str, actually, t));
243         } else {
244             err.note(&format!(
245                 "the literal `{}` (decimal `{}`) does not fit into \
246                  the type `{}` and will become `{}{}`",
247                 repr_str, val, t, actually, t
248             ));
249         }
250         if let Some(sugg_ty) =
251             get_type_suggestion(cx.typeck_results().node_type(expr.hir_id), val, negative)
252         {
253             if let Some(pos) = repr_str.chars().position(|c| c == 'i' || c == 'u') {
254                 let (sans_suffix, _) = repr_str.split_at(pos);
255                 err.span_suggestion(
256                     expr.span,
257                     &format!("consider using the type `{}` instead", sugg_ty),
258                     format!("{}{}", sans_suffix, sugg_ty),
259                     Applicability::MachineApplicable,
260                 );
261             } else {
262                 err.help(&format!("consider using the type `{}` instead", sugg_ty));
263             }
264         }
265         err.emit();
266     });
267 }
268
269 // This function finds the next fitting type and generates a suggestion string.
270 // It searches for fitting types in the following way (`X < Y`):
271 //  - `iX`: if literal fits in `uX` => `uX`, else => `iY`
272 //  - `-iX` => `iY`
273 //  - `uX` => `uY`
274 //
275 // No suggestion for: `isize`, `usize`.
276 fn get_type_suggestion(t: Ty<'_>, val: u128, negative: bool) -> Option<&'static str> {
277     use ty::IntTy::*;
278     use ty::UintTy::*;
279     macro_rules! find_fit {
280         ($ty:expr, $val:expr, $negative:expr,
281          $($type:ident => [$($utypes:expr),*] => [$($itypes:expr),*]),+) => {
282             {
283                 let _neg = if negative { 1 } else { 0 };
284                 match $ty {
285                     $($type => {
286                         $(if !negative && val <= uint_ty_range($utypes).1 {
287                             return Some($utypes.name_str())
288                         })*
289                         $(if val <= int_ty_range($itypes).1 as u128 + _neg {
290                             return Some($itypes.name_str())
291                         })*
292                         None
293                     },)+
294                     _ => None
295                 }
296             }
297         }
298     }
299     match t.kind() {
300         ty::Int(i) => find_fit!(i, val, negative,
301                       I8 => [U8] => [I16, I32, I64, I128],
302                       I16 => [U16] => [I32, I64, I128],
303                       I32 => [U32] => [I64, I128],
304                       I64 => [U64] => [I128],
305                       I128 => [U128] => []),
306         ty::Uint(u) => find_fit!(u, val, negative,
307                       U8 => [U8, U16, U32, U64, U128] => [],
308                       U16 => [U16, U32, U64, U128] => [],
309                       U32 => [U32, U64, U128] => [],
310                       U64 => [U64, U128] => [],
311                       U128 => [U128] => []),
312         _ => None,
313     }
314 }
315
316 fn lint_int_literal<'tcx>(
317     cx: &LateContext<'tcx>,
318     type_limits: &TypeLimits,
319     e: &'tcx hir::Expr<'tcx>,
320     lit: &hir::Lit,
321     t: ty::IntTy,
322     v: u128,
323 ) {
324     let int_type = t.normalize(cx.sess().target.pointer_width);
325     let (min, max) = int_ty_range(int_type);
326     let max = max as u128;
327     let negative = type_limits.negated_expr_id == Some(e.hir_id);
328
329     // Detect literal value out of range [min, max] inclusive
330     // avoiding use of -min to prevent overflow/panic
331     if (negative && v > max + 1) || (!negative && v > max) {
332         if let Some(repr_str) = get_bin_hex_repr(cx, lit) {
333             report_bin_hex_error(
334                 cx,
335                 e,
336                 attr::IntType::SignedInt(ty::ast_int_ty(t)),
337                 repr_str,
338                 v,
339                 negative,
340             );
341             return;
342         }
343
344         let par_id = cx.tcx.hir().get_parent_node(e.hir_id);
345         if let Node::Expr(par_e) = cx.tcx.hir().get(par_id) {
346             if let hir::ExprKind::Struct(..) = par_e.kind {
347                 if is_range_literal(par_e)
348                     && lint_overflowing_range_endpoint(cx, lit, v, max, e, par_e, t.name_str())
349                 {
350                     // The overflowing literal lint was overridden.
351                     return;
352                 }
353             }
354         }
355
356         cx.struct_span_lint(OVERFLOWING_LITERALS, e.span, |lint| {
357             let mut err = lint.build(&format!("literal out of range for `{}`", t.name_str()));
358             err.note(&format!(
359                 "the literal `{}` does not fit into the type `{}` whose range is `{}..={}`",
360                 cx.sess()
361                     .source_map()
362                     .span_to_snippet(lit.span)
363                     .expect("must get snippet from literal"),
364                 t.name_str(),
365                 min,
366                 max,
367             ));
368             if let Some(sugg_ty) =
369                 get_type_suggestion(cx.typeck_results().node_type(e.hir_id), v, negative)
370             {
371                 err.help(&format!("consider using the type `{}` instead", sugg_ty));
372             }
373             err.emit();
374         });
375     }
376 }
377
378 fn lint_uint_literal<'tcx>(
379     cx: &LateContext<'tcx>,
380     e: &'tcx hir::Expr<'tcx>,
381     lit: &hir::Lit,
382     t: ty::UintTy,
383 ) {
384     let uint_type = t.normalize(cx.sess().target.pointer_width);
385     let (min, max) = uint_ty_range(uint_type);
386     let lit_val: u128 = match lit.node {
387         // _v is u8, within range by definition
388         ast::LitKind::Byte(_v) => return,
389         ast::LitKind::Int(v, _) => v,
390         _ => bug!(),
391     };
392     if lit_val < min || lit_val > max {
393         let parent_id = cx.tcx.hir().get_parent_node(e.hir_id);
394         if let Node::Expr(par_e) = cx.tcx.hir().get(parent_id) {
395             match par_e.kind {
396                 hir::ExprKind::Cast(..) => {
397                     if let ty::Char = cx.typeck_results().expr_ty(par_e).kind() {
398                         cx.struct_span_lint(OVERFLOWING_LITERALS, par_e.span, |lint| {
399                             lint.build("only `u8` can be cast into `char`")
400                                 .span_suggestion(
401                                     par_e.span,
402                                     "use a `char` literal instead",
403                                     format!("'\\u{{{:X}}}'", lit_val),
404                                     Applicability::MachineApplicable,
405                                 )
406                                 .emit();
407                         });
408                         return;
409                     }
410                 }
411                 hir::ExprKind::Struct(..) if is_range_literal(par_e) => {
412                     let t = t.name_str();
413                     if lint_overflowing_range_endpoint(cx, lit, lit_val, max, e, par_e, t) {
414                         // The overflowing literal lint was overridden.
415                         return;
416                     }
417                 }
418                 _ => {}
419             }
420         }
421         if let Some(repr_str) = get_bin_hex_repr(cx, lit) {
422             report_bin_hex_error(
423                 cx,
424                 e,
425                 attr::IntType::UnsignedInt(ty::ast_uint_ty(t)),
426                 repr_str,
427                 lit_val,
428                 false,
429             );
430             return;
431         }
432         cx.struct_span_lint(OVERFLOWING_LITERALS, e.span, |lint| {
433             lint.build(&format!("literal out of range for `{}`", t.name_str()))
434                 .note(&format!(
435                     "the literal `{}` does not fit into the type `{}` whose range is `{}..={}`",
436                     cx.sess()
437                         .source_map()
438                         .span_to_snippet(lit.span)
439                         .expect("must get snippet from literal"),
440                     t.name_str(),
441                     min,
442                     max,
443                 ))
444                 .emit();
445         });
446     }
447 }
448
449 fn lint_literal<'tcx>(
450     cx: &LateContext<'tcx>,
451     type_limits: &TypeLimits,
452     e: &'tcx hir::Expr<'tcx>,
453     lit: &hir::Lit,
454 ) {
455     match *cx.typeck_results().node_type(e.hir_id).kind() {
456         ty::Int(t) => {
457             match lit.node {
458                 ast::LitKind::Int(v, ast::LitIntType::Signed(_) | ast::LitIntType::Unsuffixed) => {
459                     lint_int_literal(cx, type_limits, e, lit, t, v)
460                 }
461                 _ => bug!(),
462             };
463         }
464         ty::Uint(t) => lint_uint_literal(cx, e, lit, t),
465         ty::Float(t) => {
466             let is_infinite = match lit.node {
467                 ast::LitKind::Float(v, _) => match t {
468                     ty::FloatTy::F32 => v.as_str().parse().map(f32::is_infinite),
469                     ty::FloatTy::F64 => v.as_str().parse().map(f64::is_infinite),
470                 },
471                 _ => bug!(),
472             };
473             if is_infinite == Ok(true) {
474                 cx.struct_span_lint(OVERFLOWING_LITERALS, e.span, |lint| {
475                     lint.build(&format!("literal out of range for `{}`", t.name_str()))
476                         .note(&format!(
477                             "the literal `{}` does not fit into the type `{}` and will be converted to `{}::INFINITY`",
478                             cx.sess()
479                                 .source_map()
480                                 .span_to_snippet(lit.span)
481                                 .expect("must get snippet from literal"),
482                             t.name_str(),
483                             t.name_str(),
484                         ))
485                         .emit();
486                 });
487             }
488         }
489         _ => {}
490     }
491 }
492
493 impl<'tcx> LateLintPass<'tcx> for TypeLimits {
494     fn check_expr(&mut self, cx: &LateContext<'tcx>, e: &'tcx hir::Expr<'tcx>) {
495         match e.kind {
496             hir::ExprKind::Unary(hir::UnOp::Neg, ref expr) => {
497                 // propagate negation, if the negation itself isn't negated
498                 if self.negated_expr_id != Some(e.hir_id) {
499                     self.negated_expr_id = Some(expr.hir_id);
500                 }
501             }
502             hir::ExprKind::Binary(binop, ref l, ref r) => {
503                 if is_comparison(binop) && !check_limits(cx, binop, &l, &r) {
504                     cx.struct_span_lint(UNUSED_COMPARISONS, e.span, |lint| {
505                         lint.build("comparison is useless due to type limits").emit();
506                     });
507                 }
508             }
509             hir::ExprKind::Lit(ref lit) => lint_literal(cx, self, e, lit),
510             _ => {}
511         };
512
513         fn is_valid<T: cmp::PartialOrd>(binop: hir::BinOp, v: T, min: T, max: T) -> bool {
514             match binop.node {
515                 hir::BinOpKind::Lt => v > min && v <= max,
516                 hir::BinOpKind::Le => v >= min && v < max,
517                 hir::BinOpKind::Gt => v >= min && v < max,
518                 hir::BinOpKind::Ge => v > min && v <= max,
519                 hir::BinOpKind::Eq | hir::BinOpKind::Ne => v >= min && v <= max,
520                 _ => bug!(),
521             }
522         }
523
524         fn rev_binop(binop: hir::BinOp) -> hir::BinOp {
525             source_map::respan(
526                 binop.span,
527                 match binop.node {
528                     hir::BinOpKind::Lt => hir::BinOpKind::Gt,
529                     hir::BinOpKind::Le => hir::BinOpKind::Ge,
530                     hir::BinOpKind::Gt => hir::BinOpKind::Lt,
531                     hir::BinOpKind::Ge => hir::BinOpKind::Le,
532                     _ => return binop,
533                 },
534             )
535         }
536
537         fn check_limits(
538             cx: &LateContext<'_>,
539             binop: hir::BinOp,
540             l: &hir::Expr<'_>,
541             r: &hir::Expr<'_>,
542         ) -> bool {
543             let (lit, expr, swap) = match (&l.kind, &r.kind) {
544                 (&hir::ExprKind::Lit(_), _) => (l, r, true),
545                 (_, &hir::ExprKind::Lit(_)) => (r, l, false),
546                 _ => return true,
547             };
548             // Normalize the binop so that the literal is always on the RHS in
549             // the comparison
550             let norm_binop = if swap { rev_binop(binop) } else { binop };
551             match *cx.typeck_results().node_type(expr.hir_id).kind() {
552                 ty::Int(int_ty) => {
553                     let (min, max) = int_ty_range(int_ty);
554                     let lit_val: i128 = match lit.kind {
555                         hir::ExprKind::Lit(ref li) => match li.node {
556                             ast::LitKind::Int(
557                                 v,
558                                 ast::LitIntType::Signed(_) | ast::LitIntType::Unsuffixed,
559                             ) => v as i128,
560                             _ => return true,
561                         },
562                         _ => bug!(),
563                     };
564                     is_valid(norm_binop, lit_val, min, max)
565                 }
566                 ty::Uint(uint_ty) => {
567                     let (min, max): (u128, u128) = uint_ty_range(uint_ty);
568                     let lit_val: u128 = match lit.kind {
569                         hir::ExprKind::Lit(ref li) => match li.node {
570                             ast::LitKind::Int(v, _) => v,
571                             _ => return true,
572                         },
573                         _ => bug!(),
574                     };
575                     is_valid(norm_binop, lit_val, min, max)
576                 }
577                 _ => true,
578             }
579         }
580
581         fn is_comparison(binop: hir::BinOp) -> bool {
582             matches!(
583                 binop.node,
584                 hir::BinOpKind::Eq
585                     | hir::BinOpKind::Lt
586                     | hir::BinOpKind::Le
587                     | hir::BinOpKind::Ne
588                     | hir::BinOpKind::Ge
589                     | hir::BinOpKind::Gt
590             )
591         }
592     }
593 }
594
595 declare_lint! {
596     /// The `improper_ctypes` lint detects incorrect use of types in foreign
597     /// modules.
598     ///
599     /// ### Example
600     ///
601     /// ```rust
602     /// extern "C" {
603     ///     static STATIC: String;
604     /// }
605     /// ```
606     ///
607     /// {{produces}}
608     ///
609     /// ### Explanation
610     ///
611     /// The compiler has several checks to verify that types used in `extern`
612     /// blocks are safe and follow certain rules to ensure proper
613     /// compatibility with the foreign interfaces. This lint is issued when it
614     /// detects a probable mistake in a definition. The lint usually should
615     /// provide a description of the issue, along with possibly a hint on how
616     /// to resolve it.
617     IMPROPER_CTYPES,
618     Warn,
619     "proper use of libc types in foreign modules"
620 }
621
622 declare_lint_pass!(ImproperCTypesDeclarations => [IMPROPER_CTYPES]);
623
624 declare_lint! {
625     /// The `improper_ctypes_definitions` lint detects incorrect use of
626     /// [`extern` function] definitions.
627     ///
628     /// [`extern` function]: https://doc.rust-lang.org/reference/items/functions.html#extern-function-qualifier
629     ///
630     /// ### Example
631     ///
632     /// ```rust
633     /// # #![allow(unused)]
634     /// pub extern "C" fn str_type(p: &str) { }
635     /// ```
636     ///
637     /// {{produces}}
638     ///
639     /// ### Explanation
640     ///
641     /// There are many parameter and return types that may be specified in an
642     /// `extern` function that are not compatible with the given ABI. This
643     /// lint is an alert that these types should not be used. The lint usually
644     /// should provide a description of the issue, along with possibly a hint
645     /// on how to resolve it.
646     IMPROPER_CTYPES_DEFINITIONS,
647     Warn,
648     "proper use of libc types in foreign item definitions"
649 }
650
651 declare_lint_pass!(ImproperCTypesDefinitions => [IMPROPER_CTYPES_DEFINITIONS]);
652
653 #[derive(Clone, Copy)]
654 pub(crate) enum CItemKind {
655     Declaration,
656     Definition,
657 }
658
659 struct ImproperCTypesVisitor<'a, 'tcx> {
660     cx: &'a LateContext<'tcx>,
661     mode: CItemKind,
662 }
663
664 enum FfiResult<'tcx> {
665     FfiSafe,
666     FfiPhantom(Ty<'tcx>),
667     FfiUnsafe { ty: Ty<'tcx>, reason: String, help: Option<String> },
668 }
669
670 pub(crate) fn nonnull_optimization_guaranteed<'tcx>(
671     tcx: TyCtxt<'tcx>,
672     def: ty::AdtDef<'tcx>,
673 ) -> bool {
674     tcx.has_attr(def.did(), sym::rustc_nonnull_optimization_guaranteed)
675 }
676
677 /// `repr(transparent)` structs can have a single non-ZST field, this function returns that
678 /// field.
679 pub fn transparent_newtype_field<'a, 'tcx>(
680     tcx: TyCtxt<'tcx>,
681     variant: &'a ty::VariantDef,
682 ) -> Option<&'a ty::FieldDef> {
683     let param_env = tcx.param_env(variant.def_id);
684     variant.fields.iter().find(|field| {
685         let field_ty = tcx.type_of(field.did);
686         let is_zst = tcx.layout_of(param_env.and(field_ty)).map_or(false, |layout| layout.is_zst());
687         !is_zst
688     })
689 }
690
691 /// Is type known to be non-null?
692 fn ty_is_known_nonnull<'tcx>(cx: &LateContext<'tcx>, ty: Ty<'tcx>, mode: CItemKind) -> bool {
693     let tcx = cx.tcx;
694     match ty.kind() {
695         ty::FnPtr(_) => true,
696         ty::Ref(..) => true,
697         ty::Adt(def, _) if def.is_box() && matches!(mode, CItemKind::Definition) => true,
698         ty::Adt(def, substs) if def.repr().transparent() && !def.is_union() => {
699             let marked_non_null = nonnull_optimization_guaranteed(tcx, *def);
700
701             if marked_non_null {
702                 return true;
703             }
704
705             // Types with a `#[repr(no_niche)]` attribute have their niche hidden.
706             // The attribute is used by the UnsafeCell for example (the only use so far).
707             if def.repr().hide_niche() {
708                 return false;
709             }
710
711             def.variants()
712                 .iter()
713                 .filter_map(|variant| transparent_newtype_field(cx.tcx, variant))
714                 .any(|field| ty_is_known_nonnull(cx, field.ty(tcx, substs), mode))
715         }
716         _ => false,
717     }
718 }
719
720 /// Given a non-null scalar (or transparent) type `ty`, return the nullable version of that type.
721 /// If the type passed in was not scalar, returns None.
722 fn get_nullable_type<'tcx>(cx: &LateContext<'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> Option<Ty<'tcx>> {
723     let tcx = cx.tcx;
724     Some(match *ty.kind() {
725         ty::Adt(field_def, field_substs) => {
726             let inner_field_ty = {
727                 let first_non_zst_ty = field_def
728                     .variants()
729                     .iter()
730                     .filter_map(|v| transparent_newtype_field(cx.tcx, v));
731                 debug_assert_eq!(
732                     first_non_zst_ty.clone().count(),
733                     1,
734                     "Wrong number of fields for transparent type"
735                 );
736                 first_non_zst_ty
737                     .last()
738                     .expect("No non-zst fields in transparent type.")
739                     .ty(tcx, field_substs)
740             };
741             return get_nullable_type(cx, inner_field_ty);
742         }
743         ty::Int(ty) => tcx.mk_mach_int(ty),
744         ty::Uint(ty) => tcx.mk_mach_uint(ty),
745         ty::RawPtr(ty_mut) => tcx.mk_ptr(ty_mut),
746         // As these types are always non-null, the nullable equivalent of
747         // Option<T> of these types are their raw pointer counterparts.
748         ty::Ref(_region, ty, mutbl) => tcx.mk_ptr(ty::TypeAndMut { ty, mutbl }),
749         ty::FnPtr(..) => {
750             // There is no nullable equivalent for Rust's function pointers -- you
751             // must use an Option<fn(..) -> _> to represent it.
752             ty
753         }
754
755         // We should only ever reach this case if ty_is_known_nonnull is extended
756         // to other types.
757         ref unhandled => {
758             debug!(
759                 "get_nullable_type: Unhandled scalar kind: {:?} while checking {:?}",
760                 unhandled, ty
761             );
762             return None;
763         }
764     })
765 }
766
767 /// Check if this enum can be safely exported based on the "nullable pointer optimization". If it
768 /// can, return the type that `ty` can be safely converted to, otherwise return `None`.
769 /// Currently restricted to function pointers, boxes, references, `core::num::NonZero*`,
770 /// `core::ptr::NonNull`, and `#[repr(transparent)]` newtypes.
771 /// FIXME: This duplicates code in codegen.
772 pub(crate) fn repr_nullable_ptr<'tcx>(
773     cx: &LateContext<'tcx>,
774     ty: Ty<'tcx>,
775     ckind: CItemKind,
776 ) -> Option<Ty<'tcx>> {
777     debug!("is_repr_nullable_ptr(cx, ty = {:?})", ty);
778     if let ty::Adt(ty_def, substs) = ty.kind() {
779         let field_ty = match &ty_def.variants().raw[..] {
780             [var_one, var_two] => match (&var_one.fields[..], &var_two.fields[..]) {
781                 ([], [field]) | ([field], []) => field.ty(cx.tcx, substs),
782                 _ => return None,
783             },
784             _ => return None,
785         };
786
787         if !ty_is_known_nonnull(cx, field_ty, ckind) {
788             return None;
789         }
790
791         // At this point, the field's type is known to be nonnull and the parent enum is Option-like.
792         // If the computed size for the field and the enum are different, the nonnull optimization isn't
793         // being applied (and we've got a problem somewhere).
794         let compute_size_skeleton = |t| SizeSkeleton::compute(t, cx.tcx, cx.param_env).unwrap();
795         if !compute_size_skeleton(ty).same_size(compute_size_skeleton(field_ty)) {
796             bug!("improper_ctypes: Option nonnull optimization not applied?");
797         }
798
799         // Return the nullable type this Option-like enum can be safely represented with.
800         let field_ty_abi = &cx.layout_of(field_ty).unwrap().abi;
801         if let Abi::Scalar(field_ty_scalar) = field_ty_abi {
802             match field_ty_scalar.valid_range(cx) {
803                 WrappingRange { start: 0, end }
804                     if end == field_ty_scalar.size(&cx.tcx).unsigned_int_max() - 1 =>
805                 {
806                     return Some(get_nullable_type(cx, field_ty).unwrap());
807                 }
808                 WrappingRange { start: 1, .. } => {
809                     return Some(get_nullable_type(cx, field_ty).unwrap());
810                 }
811                 WrappingRange { start, end } => {
812                     unreachable!("Unhandled start and end range: ({}, {})", start, end)
813                 }
814             };
815         }
816     }
817     None
818 }
819
820 impl<'a, 'tcx> ImproperCTypesVisitor<'a, 'tcx> {
821     /// Check if the type is array and emit an unsafe type lint.
822     fn check_for_array_ty(&mut self, sp: Span, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
823         if let ty::Array(..) = ty.kind() {
824             self.emit_ffi_unsafe_type_lint(
825                 ty,
826                 sp,
827                 "passing raw arrays by value is not FFI-safe",
828                 Some("consider passing a pointer to the array"),
829             );
830             true
831         } else {
832             false
833         }
834     }
835
836     /// Checks if the given field's type is "ffi-safe".
837     fn check_field_type_for_ffi(
838         &self,
839         cache: &mut FxHashSet<Ty<'tcx>>,
840         field: &ty::FieldDef,
841         substs: SubstsRef<'tcx>,
842     ) -> FfiResult<'tcx> {
843         let field_ty = field.ty(self.cx.tcx, substs);
844         if field_ty.has_opaque_types() {
845             self.check_type_for_ffi(cache, field_ty)
846         } else {
847             let field_ty = self.cx.tcx.normalize_erasing_regions(self.cx.param_env, field_ty);
848             self.check_type_for_ffi(cache, field_ty)
849         }
850     }
851
852     /// Checks if the given `VariantDef`'s field types are "ffi-safe".
853     fn check_variant_for_ffi(
854         &self,
855         cache: &mut FxHashSet<Ty<'tcx>>,
856         ty: Ty<'tcx>,
857         def: ty::AdtDef<'tcx>,
858         variant: &ty::VariantDef,
859         substs: SubstsRef<'tcx>,
860     ) -> FfiResult<'tcx> {
861         use FfiResult::*;
862
863         if def.repr().transparent() {
864             // Can assume that at most one field is not a ZST, so only check
865             // that field's type for FFI-safety.
866             if let Some(field) = transparent_newtype_field(self.cx.tcx, variant) {
867                 self.check_field_type_for_ffi(cache, field, substs)
868             } else {
869                 // All fields are ZSTs; this means that the type should behave
870                 // like (), which is FFI-unsafe
871                 FfiUnsafe {
872                     ty,
873                     reason: "this struct contains only zero-sized fields".into(),
874                     help: None,
875                 }
876             }
877         } else {
878             // We can't completely trust repr(C) markings; make sure the fields are
879             // actually safe.
880             let mut all_phantom = !variant.fields.is_empty();
881             for field in &variant.fields {
882                 match self.check_field_type_for_ffi(cache, &field, substs) {
883                     FfiSafe => {
884                         all_phantom = false;
885                     }
886                     FfiPhantom(..) if def.is_enum() => {
887                         return FfiUnsafe {
888                             ty,
889                             reason: "this enum contains a PhantomData field".into(),
890                             help: None,
891                         };
892                     }
893                     FfiPhantom(..) => {}
894                     r => return r,
895                 }
896             }
897
898             if all_phantom { FfiPhantom(ty) } else { FfiSafe }
899         }
900     }
901
902     /// Checks if the given type is "ffi-safe" (has a stable, well-defined
903     /// representation which can be exported to C code).
904     fn check_type_for_ffi(&self, cache: &mut FxHashSet<Ty<'tcx>>, ty: Ty<'tcx>) -> FfiResult<'tcx> {
905         use FfiResult::*;
906
907         let tcx = self.cx.tcx;
908
909         // Protect against infinite recursion, for example
910         // `struct S(*mut S);`.
911         // FIXME: A recursion limit is necessary as well, for irregular
912         // recursive types.
913         if !cache.insert(ty) {
914             return FfiSafe;
915         }
916
917         match *ty.kind() {
918             ty::Adt(def, substs) => {
919                 if def.is_box() && matches!(self.mode, CItemKind::Definition) {
920                     if ty.boxed_ty().is_sized(tcx.at(DUMMY_SP), self.cx.param_env) {
921                         return FfiSafe;
922                     } else {
923                         return FfiUnsafe {
924                             ty,
925                             reason: "box cannot be represented as a single pointer".to_string(),
926                             help: None,
927                         };
928                     }
929                 }
930                 if def.is_phantom_data() {
931                     return FfiPhantom(ty);
932                 }
933                 match def.adt_kind() {
934                     AdtKind::Struct | AdtKind::Union => {
935                         let kind = if def.is_struct() { "struct" } else { "union" };
936
937                         if !def.repr().c() && !def.repr().transparent() {
938                             return FfiUnsafe {
939                                 ty,
940                                 reason: format!("this {} has unspecified layout", kind),
941                                 help: Some(format!(
942                                     "consider adding a `#[repr(C)]` or \
943                                              `#[repr(transparent)]` attribute to this {}",
944                                     kind
945                                 )),
946                             };
947                         }
948
949                         let is_non_exhaustive =
950                             def.non_enum_variant().is_field_list_non_exhaustive();
951                         if is_non_exhaustive && !def.did().is_local() {
952                             return FfiUnsafe {
953                                 ty,
954                                 reason: format!("this {} is non-exhaustive", kind),
955                                 help: None,
956                             };
957                         }
958
959                         if def.non_enum_variant().fields.is_empty() {
960                             return FfiUnsafe {
961                                 ty,
962                                 reason: format!("this {} has no fields", kind),
963                                 help: Some(format!("consider adding a member to this {}", kind)),
964                             };
965                         }
966
967                         self.check_variant_for_ffi(cache, ty, def, def.non_enum_variant(), substs)
968                     }
969                     AdtKind::Enum => {
970                         if def.variants().is_empty() {
971                             // Empty enums are okay... although sort of useless.
972                             return FfiSafe;
973                         }
974
975                         // Check for a repr() attribute to specify the size of the
976                         // discriminant.
977                         if !def.repr().c() && !def.repr().transparent() && def.repr().int.is_none()
978                         {
979                             // Special-case types like `Option<extern fn()>`.
980                             if repr_nullable_ptr(self.cx, ty, self.mode).is_none() {
981                                 return FfiUnsafe {
982                                     ty,
983                                     reason: "enum has no representation hint".into(),
984                                     help: Some(
985                                         "consider adding a `#[repr(C)]`, \
986                                                 `#[repr(transparent)]`, or integer `#[repr(...)]` \
987                                                 attribute to this enum"
988                                             .into(),
989                                     ),
990                                 };
991                             }
992                         }
993
994                         if def.is_variant_list_non_exhaustive() && !def.did().is_local() {
995                             return FfiUnsafe {
996                                 ty,
997                                 reason: "this enum is non-exhaustive".into(),
998                                 help: None,
999                             };
1000                         }
1001
1002                         // Check the contained variants.
1003                         for variant in def.variants() {
1004                             let is_non_exhaustive = variant.is_field_list_non_exhaustive();
1005                             if is_non_exhaustive && !variant.def_id.is_local() {
1006                                 return FfiUnsafe {
1007                                     ty,
1008                                     reason: "this enum has non-exhaustive variants".into(),
1009                                     help: None,
1010                                 };
1011                             }
1012
1013                             match self.check_variant_for_ffi(cache, ty, def, variant, substs) {
1014                                 FfiSafe => (),
1015                                 r => return r,
1016                             }
1017                         }
1018
1019                         FfiSafe
1020                     }
1021                 }
1022             }
1023
1024             ty::Char => FfiUnsafe {
1025                 ty,
1026                 reason: "the `char` type has no C equivalent".into(),
1027                 help: Some("consider using `u32` or `libc::wchar_t` instead".into()),
1028             },
1029
1030             ty::Int(ty::IntTy::I128) | ty::Uint(ty::UintTy::U128) => FfiUnsafe {
1031                 ty,
1032                 reason: "128-bit integers don't currently have a known stable ABI".into(),
1033                 help: None,
1034             },
1035
1036             // Primitive types with a stable representation.
1037             ty::Bool | ty::Int(..) | ty::Uint(..) | ty::Float(..) | ty::Never => FfiSafe,
1038
1039             ty::Slice(_) => FfiUnsafe {
1040                 ty,
1041                 reason: "slices have no C equivalent".into(),
1042                 help: Some("consider using a raw pointer instead".into()),
1043             },
1044
1045             ty::Dynamic(..) => {
1046                 FfiUnsafe { ty, reason: "trait objects have no C equivalent".into(), help: None }
1047             }
1048
1049             ty::Str => FfiUnsafe {
1050                 ty,
1051                 reason: "string slices have no C equivalent".into(),
1052                 help: Some("consider using `*const u8` and a length instead".into()),
1053             },
1054
1055             ty::Tuple(..) => FfiUnsafe {
1056                 ty,
1057                 reason: "tuples have unspecified layout".into(),
1058                 help: Some("consider using a struct instead".into()),
1059             },
1060
1061             ty::RawPtr(ty::TypeAndMut { ty, .. }) | ty::Ref(_, ty, _)
1062                 if {
1063                     matches!(self.mode, CItemKind::Definition)
1064                         && ty.is_sized(self.cx.tcx.at(DUMMY_SP), self.cx.param_env)
1065                 } =>
1066             {
1067                 FfiSafe
1068             }
1069
1070             ty::RawPtr(ty::TypeAndMut { ty, .. })
1071                 if match ty.kind() {
1072                     ty::Tuple(tuple) => tuple.is_empty(),
1073                     _ => false,
1074                 } =>
1075             {
1076                 FfiSafe
1077             }
1078
1079             ty::RawPtr(ty::TypeAndMut { ty, .. }) | ty::Ref(_, ty, _) => {
1080                 self.check_type_for_ffi(cache, ty)
1081             }
1082
1083             ty::Array(inner_ty, _) => self.check_type_for_ffi(cache, inner_ty),
1084
1085             ty::FnPtr(sig) => {
1086                 if self.is_internal_abi(sig.abi()) {
1087                     return FfiUnsafe {
1088                         ty,
1089                         reason: "this function pointer has Rust-specific calling convention".into(),
1090                         help: Some(
1091                             "consider using an `extern fn(...) -> ...` \
1092                                     function pointer instead"
1093                                 .into(),
1094                         ),
1095                     };
1096                 }
1097
1098                 let sig = tcx.erase_late_bound_regions(sig);
1099                 if !sig.output().is_unit() {
1100                     let r = self.check_type_for_ffi(cache, sig.output());
1101                     match r {
1102                         FfiSafe => {}
1103                         _ => {
1104                             return r;
1105                         }
1106                     }
1107                 }
1108                 for arg in sig.inputs() {
1109                     let r = self.check_type_for_ffi(cache, *arg);
1110                     match r {
1111                         FfiSafe => {}
1112                         _ => {
1113                             return r;
1114                         }
1115                     }
1116                 }
1117                 FfiSafe
1118             }
1119
1120             ty::Foreign(..) => FfiSafe,
1121
1122             // While opaque types are checked for earlier, if a projection in a struct field
1123             // normalizes to an opaque type, then it will reach this branch.
1124             ty::Opaque(..) => {
1125                 FfiUnsafe { ty, reason: "opaque types have no C equivalent".into(), help: None }
1126             }
1127
1128             // `extern "C" fn` functions can have type parameters, which may or may not be FFI-safe,
1129             //  so they are currently ignored for the purposes of this lint.
1130             ty::Param(..) | ty::Projection(..) if matches!(self.mode, CItemKind::Definition) => {
1131                 FfiSafe
1132             }
1133
1134             ty::Param(..)
1135             | ty::Projection(..)
1136             | ty::Infer(..)
1137             | ty::Bound(..)
1138             | ty::Error(_)
1139             | ty::Closure(..)
1140             | ty::Generator(..)
1141             | ty::GeneratorWitness(..)
1142             | ty::Placeholder(..)
1143             | ty::FnDef(..) => bug!("unexpected type in foreign function: {:?}", ty),
1144         }
1145     }
1146
1147     fn emit_ffi_unsafe_type_lint(
1148         &mut self,
1149         ty: Ty<'tcx>,
1150         sp: Span,
1151         note: &str,
1152         help: Option<&str>,
1153     ) {
1154         let lint = match self.mode {
1155             CItemKind::Declaration => IMPROPER_CTYPES,
1156             CItemKind::Definition => IMPROPER_CTYPES_DEFINITIONS,
1157         };
1158
1159         self.cx.struct_span_lint(lint, sp, |lint| {
1160             let item_description = match self.mode {
1161                 CItemKind::Declaration => "block",
1162                 CItemKind::Definition => "fn",
1163             };
1164             let mut diag = lint.build(&format!(
1165                 "`extern` {} uses type `{}`, which is not FFI-safe",
1166                 item_description, ty
1167             ));
1168             diag.span_label(sp, "not FFI-safe");
1169             if let Some(help) = help {
1170                 diag.help(help);
1171             }
1172             diag.note(note);
1173             if let ty::Adt(def, _) = ty.kind() {
1174                 if let Some(sp) = self.cx.tcx.hir().span_if_local(def.did()) {
1175                     diag.span_note(sp, "the type is defined here");
1176                 }
1177             }
1178             diag.emit();
1179         });
1180     }
1181
1182     fn check_for_opaque_ty(&mut self, sp: Span, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
1183         struct ProhibitOpaqueTypes<'a, 'tcx> {
1184             cx: &'a LateContext<'tcx>,
1185         }
1186
1187         impl<'a, 'tcx> ty::fold::TypeVisitor<'tcx> for ProhibitOpaqueTypes<'a, 'tcx> {
1188             type BreakTy = Ty<'tcx>;
1189
1190             fn visit_ty(&mut self, ty: Ty<'tcx>) -> ControlFlow<Self::BreakTy> {
1191                 match ty.kind() {
1192                     ty::Opaque(..) => ControlFlow::Break(ty),
1193                     // Consider opaque types within projections FFI-safe if they do not normalize
1194                     // to more opaque types.
1195                     ty::Projection(..) => {
1196                         let ty = self.cx.tcx.normalize_erasing_regions(self.cx.param_env, ty);
1197
1198                         // If `ty` is an opaque type directly then `super_visit_with` won't invoke
1199                         // this function again.
1200                         if ty.has_opaque_types() {
1201                             self.visit_ty(ty)
1202                         } else {
1203                             ControlFlow::CONTINUE
1204                         }
1205                     }
1206                     _ => ty.super_visit_with(self),
1207                 }
1208             }
1209         }
1210
1211         if let Some(ty) = ty.visit_with(&mut ProhibitOpaqueTypes { cx: self.cx }).break_value() {
1212             self.emit_ffi_unsafe_type_lint(ty, sp, "opaque types have no C equivalent", None);
1213             true
1214         } else {
1215             false
1216         }
1217     }
1218
1219     fn check_type_for_ffi_and_report_errors(
1220         &mut self,
1221         sp: Span,
1222         ty: Ty<'tcx>,
1223         is_static: bool,
1224         is_return_type: bool,
1225     ) {
1226         // We have to check for opaque types before `normalize_erasing_regions`,
1227         // which will replace opaque types with their underlying concrete type.
1228         if self.check_for_opaque_ty(sp, ty) {
1229             // We've already emitted an error due to an opaque type.
1230             return;
1231         }
1232
1233         // it is only OK to use this function because extern fns cannot have
1234         // any generic types right now:
1235         let ty = self.cx.tcx.normalize_erasing_regions(self.cx.param_env, ty);
1236
1237         // C doesn't really support passing arrays by value - the only way to pass an array by value
1238         // is through a struct. So, first test that the top level isn't an array, and then
1239         // recursively check the types inside.
1240         if !is_static && self.check_for_array_ty(sp, ty) {
1241             return;
1242         }
1243
1244         // Don't report FFI errors for unit return types. This check exists here, and not in
1245         // `check_foreign_fn` (where it would make more sense) so that normalization has definitely
1246         // happened.
1247         if is_return_type && ty.is_unit() {
1248             return;
1249         }
1250
1251         match self.check_type_for_ffi(&mut FxHashSet::default(), ty) {
1252             FfiResult::FfiSafe => {}
1253             FfiResult::FfiPhantom(ty) => {
1254                 self.emit_ffi_unsafe_type_lint(ty, sp, "composed only of `PhantomData`", None);
1255             }
1256             // If `ty` is a `repr(transparent)` newtype, and the non-zero-sized type is a generic
1257             // argument, which after substitution, is `()`, then this branch can be hit.
1258             FfiResult::FfiUnsafe { ty, .. } if is_return_type && ty.is_unit() => {}
1259             FfiResult::FfiUnsafe { ty, reason, help } => {
1260                 self.emit_ffi_unsafe_type_lint(ty, sp, &reason, help.as_deref());
1261             }
1262         }
1263     }
1264
1265     fn check_foreign_fn(&mut self, id: hir::HirId, decl: &hir::FnDecl<'_>) {
1266         let def_id = self.cx.tcx.hir().local_def_id(id);
1267         let sig = self.cx.tcx.fn_sig(def_id);
1268         let sig = self.cx.tcx.erase_late_bound_regions(sig);
1269
1270         for (input_ty, input_hir) in iter::zip(sig.inputs(), decl.inputs) {
1271             self.check_type_for_ffi_and_report_errors(input_hir.span, *input_ty, false, false);
1272         }
1273
1274         if let hir::FnRetTy::Return(ref ret_hir) = decl.output {
1275             let ret_ty = sig.output();
1276             self.check_type_for_ffi_and_report_errors(ret_hir.span, ret_ty, false, true);
1277         }
1278     }
1279
1280     fn check_foreign_static(&mut self, id: hir::HirId, span: Span) {
1281         let def_id = self.cx.tcx.hir().local_def_id(id);
1282         let ty = self.cx.tcx.type_of(def_id);
1283         self.check_type_for_ffi_and_report_errors(span, ty, true, false);
1284     }
1285
1286     fn is_internal_abi(&self, abi: SpecAbi) -> bool {
1287         matches!(
1288             abi,
1289             SpecAbi::Rust | SpecAbi::RustCall | SpecAbi::RustIntrinsic | SpecAbi::PlatformIntrinsic
1290         )
1291     }
1292 }
1293
1294 impl<'tcx> LateLintPass<'tcx> for ImproperCTypesDeclarations {
1295     fn check_foreign_item(&mut self, cx: &LateContext<'_>, it: &hir::ForeignItem<'_>) {
1296         let mut vis = ImproperCTypesVisitor { cx, mode: CItemKind::Declaration };
1297         let abi = cx.tcx.hir().get_foreign_abi(it.hir_id());
1298
1299         if !vis.is_internal_abi(abi) {
1300             match it.kind {
1301                 hir::ForeignItemKind::Fn(ref decl, _, _) => {
1302                     vis.check_foreign_fn(it.hir_id(), decl);
1303                 }
1304                 hir::ForeignItemKind::Static(ref ty, _) => {
1305                     vis.check_foreign_static(it.hir_id(), ty.span);
1306                 }
1307                 hir::ForeignItemKind::Type => (),
1308             }
1309         }
1310     }
1311 }
1312
1313 impl<'tcx> LateLintPass<'tcx> for ImproperCTypesDefinitions {
1314     fn check_fn(
1315         &mut self,
1316         cx: &LateContext<'tcx>,
1317         kind: hir::intravisit::FnKind<'tcx>,
1318         decl: &'tcx hir::FnDecl<'_>,
1319         _: &'tcx hir::Body<'_>,
1320         _: Span,
1321         hir_id: hir::HirId,
1322     ) {
1323         use hir::intravisit::FnKind;
1324
1325         let abi = match kind {
1326             FnKind::ItemFn(_, _, header, ..) => header.abi,
1327             FnKind::Method(_, sig, ..) => sig.header.abi,
1328             _ => return,
1329         };
1330
1331         let mut vis = ImproperCTypesVisitor { cx, mode: CItemKind::Definition };
1332         if !vis.is_internal_abi(abi) {
1333             vis.check_foreign_fn(hir_id, decl);
1334         }
1335     }
1336 }
1337
1338 declare_lint_pass!(VariantSizeDifferences => [VARIANT_SIZE_DIFFERENCES]);
1339
1340 impl<'tcx> LateLintPass<'tcx> for VariantSizeDifferences {
1341     fn check_item(&mut self, cx: &LateContext<'_>, it: &hir::Item<'_>) {
1342         if let hir::ItemKind::Enum(ref enum_definition, _) = it.kind {
1343             let t = cx.tcx.type_of(it.def_id);
1344             let ty = cx.tcx.erase_regions(t);
1345             let Ok(layout) = cx.layout_of(ty) else { return };
1346             let Variants::Multiple {
1347                     tag_encoding: TagEncoding::Direct, tag, ref variants, ..
1348                 } = &layout.variants else {
1349                 return
1350             };
1351
1352             let tag_size = tag.size(&cx.tcx).bytes();
1353
1354             debug!(
1355                 "enum `{}` is {} bytes large with layout:\n{:#?}",
1356                 t,
1357                 layout.size.bytes(),
1358                 layout
1359             );
1360
1361             let (largest, slargest, largest_index) = iter::zip(enum_definition.variants, variants)
1362                 .map(|(variant, variant_layout)| {
1363                     // Subtract the size of the enum tag.
1364                     let bytes = variant_layout.size().bytes().saturating_sub(tag_size);
1365
1366                     debug!("- variant `{}` is {} bytes large", variant.ident, bytes);
1367                     bytes
1368                 })
1369                 .enumerate()
1370                 .fold((0, 0, 0), |(l, s, li), (idx, size)| {
1371                     if size > l {
1372                         (size, l, idx)
1373                     } else if size > s {
1374                         (l, size, li)
1375                     } else {
1376                         (l, s, li)
1377                     }
1378                 });
1379
1380             // We only warn if the largest variant is at least thrice as large as
1381             // the second-largest.
1382             if largest > slargest * 3 && slargest > 0 {
1383                 cx.struct_span_lint(
1384                     VARIANT_SIZE_DIFFERENCES,
1385                     enum_definition.variants[largest_index].span,
1386                     |lint| {
1387                         lint.build(&format!(
1388                             "enum variant is more than three times \
1389                                           larger ({} bytes) than the next largest",
1390                             largest
1391                         ))
1392                         .emit();
1393                     },
1394                 );
1395             }
1396         }
1397     }
1398 }
1399
1400 declare_lint! {
1401     /// The `invalid_atomic_ordering` lint detects passing an `Ordering`
1402     /// to an atomic operation that does not support that ordering.
1403     ///
1404     /// ### Example
1405     ///
1406     /// ```rust,compile_fail
1407     /// # use core::sync::atomic::{AtomicU8, Ordering};
1408     /// let atom = AtomicU8::new(0);
1409     /// let value = atom.load(Ordering::Release);
1410     /// # let _ = value;
1411     /// ```
1412     ///
1413     /// {{produces}}
1414     ///
1415     /// ### Explanation
1416     ///
1417     /// Some atomic operations are only supported for a subset of the
1418     /// `atomic::Ordering` variants. Passing an unsupported variant will cause
1419     /// an unconditional panic at runtime, which is detected by this lint.
1420     ///
1421     /// This lint will trigger in the following cases: (where `AtomicType` is an
1422     /// atomic type from `core::sync::atomic`, such as `AtomicBool`,
1423     /// `AtomicPtr`, `AtomicUsize`, or any of the other integer atomics).
1424     ///
1425     /// - Passing `Ordering::Acquire` or `Ordering::AcqRel` to
1426     ///   `AtomicType::store`.
1427     ///
1428     /// - Passing `Ordering::Release` or `Ordering::AcqRel` to
1429     ///   `AtomicType::load`.
1430     ///
1431     /// - Passing `Ordering::Relaxed` to `core::sync::atomic::fence` or
1432     ///   `core::sync::atomic::compiler_fence`.
1433     ///
1434     /// - Passing `Ordering::Release` or `Ordering::AcqRel` as the failure
1435     ///   ordering for any of `AtomicType::compare_exchange`,
1436     ///   `AtomicType::compare_exchange_weak`, or `AtomicType::fetch_update`.
1437     ///
1438     /// - Passing in a pair of orderings to `AtomicType::compare_exchange`,
1439     ///   `AtomicType::compare_exchange_weak`, or `AtomicType::fetch_update`
1440     ///   where the failure ordering is stronger than the success ordering.
1441     INVALID_ATOMIC_ORDERING,
1442     Deny,
1443     "usage of invalid atomic ordering in atomic operations and memory fences"
1444 }
1445
1446 declare_lint_pass!(InvalidAtomicOrdering => [INVALID_ATOMIC_ORDERING]);
1447
1448 impl InvalidAtomicOrdering {
1449     fn inherent_atomic_method_call<'hir>(
1450         cx: &LateContext<'_>,
1451         expr: &Expr<'hir>,
1452         recognized_names: &[Symbol], // used for fast path calculation
1453     ) -> Option<(Symbol, &'hir [Expr<'hir>])> {
1454         const ATOMIC_TYPES: &[Symbol] = &[
1455             sym::AtomicBool,
1456             sym::AtomicPtr,
1457             sym::AtomicUsize,
1458             sym::AtomicU8,
1459             sym::AtomicU16,
1460             sym::AtomicU32,
1461             sym::AtomicU64,
1462             sym::AtomicU128,
1463             sym::AtomicIsize,
1464             sym::AtomicI8,
1465             sym::AtomicI16,
1466             sym::AtomicI32,
1467             sym::AtomicI64,
1468             sym::AtomicI128,
1469         ];
1470         if let ExprKind::MethodCall(ref method_path, args, _) = &expr.kind
1471             && recognized_names.contains(&method_path.ident.name)
1472             && let Some(m_def_id) = cx.typeck_results().type_dependent_def_id(expr.hir_id)
1473             && let Some(impl_did) = cx.tcx.impl_of_method(m_def_id)
1474             && let Some(adt) = cx.tcx.type_of(impl_did).ty_adt_def()
1475             // skip extension traits, only lint functions from the standard library
1476             && cx.tcx.trait_id_of_impl(impl_did).is_none()
1477             && let parent = cx.tcx.parent(adt.did())
1478             && cx.tcx.is_diagnostic_item(sym::atomic_mod, parent)
1479             && ATOMIC_TYPES.contains(&cx.tcx.item_name(adt.did()))
1480         {
1481             return Some((method_path.ident.name, args));
1482         }
1483         None
1484     }
1485
1486     fn matches_ordering(cx: &LateContext<'_>, did: DefId, orderings: &[Symbol]) -> bool {
1487         let tcx = cx.tcx;
1488         let atomic_ordering = tcx.get_diagnostic_item(sym::Ordering);
1489         orderings.iter().any(|ordering| {
1490             tcx.item_name(did) == *ordering && {
1491                 let parent = tcx.parent(did);
1492                 Some(parent) == atomic_ordering
1493                     // needed in case this is a ctor, not a variant
1494                     || tcx.opt_parent(parent) == atomic_ordering
1495             }
1496         })
1497     }
1498
1499     fn opt_ordering_defid(cx: &LateContext<'_>, ord_arg: &Expr<'_>) -> Option<DefId> {
1500         if let ExprKind::Path(ref ord_qpath) = ord_arg.kind {
1501             cx.qpath_res(ord_qpath, ord_arg.hir_id).opt_def_id()
1502         } else {
1503             None
1504         }
1505     }
1506
1507     fn check_atomic_load_store(cx: &LateContext<'_>, expr: &Expr<'_>) {
1508         use rustc_hir::def::{DefKind, Res};
1509         use rustc_hir::QPath;
1510         if let Some((method, args)) = Self::inherent_atomic_method_call(cx, expr, &[sym::load, sym::store])
1511             && let Some((ordering_arg, invalid_ordering)) = match method {
1512                 sym::load => Some((&args[1], sym::Release)),
1513                 sym::store => Some((&args[2], sym::Acquire)),
1514                 _ => None,
1515             }
1516             && let ExprKind::Path(QPath::Resolved(_, path)) = ordering_arg.kind
1517             && let Res::Def(DefKind::Ctor(..), ctor_id) = path.res
1518             && Self::matches_ordering(cx, ctor_id, &[invalid_ordering, sym::AcqRel])
1519         {
1520             cx.struct_span_lint(INVALID_ATOMIC_ORDERING, ordering_arg.span, |diag| {
1521                 if method == sym::load {
1522                     diag.build("atomic loads cannot have `Release` or `AcqRel` ordering")
1523                         .help("consider using ordering modes `Acquire`, `SeqCst` or `Relaxed`")
1524                         .emit()
1525                 } else {
1526                     debug_assert_eq!(method, sym::store);
1527                     diag.build("atomic stores cannot have `Acquire` or `AcqRel` ordering")
1528                         .help("consider using ordering modes `Release`, `SeqCst` or `Relaxed`")
1529                         .emit();
1530                 }
1531             });
1532         }
1533     }
1534
1535     fn check_memory_fence(cx: &LateContext<'_>, expr: &Expr<'_>) {
1536         if let ExprKind::Call(ref func, ref args) = expr.kind
1537             && let ExprKind::Path(ref func_qpath) = func.kind
1538             && let Some(def_id) = cx.qpath_res(func_qpath, func.hir_id).opt_def_id()
1539             && matches!(cx.tcx.get_diagnostic_name(def_id), Some(sym::fence | sym::compiler_fence))
1540             && let ExprKind::Path(ref ordering_qpath) = &args[0].kind
1541             && let Some(ordering_def_id) = cx.qpath_res(ordering_qpath, args[0].hir_id).opt_def_id()
1542             && Self::matches_ordering(cx, ordering_def_id, &[sym::Relaxed])
1543         {
1544             cx.struct_span_lint(INVALID_ATOMIC_ORDERING, args[0].span, |diag| {
1545                 diag.build("memory fences cannot have `Relaxed` ordering")
1546                     .help("consider using ordering modes `Acquire`, `Release`, `AcqRel` or `SeqCst`")
1547                     .emit();
1548             });
1549         }
1550     }
1551
1552     fn check_atomic_compare_exchange(cx: &LateContext<'_>, expr: &Expr<'_>) {
1553         if let Some((method, args)) = Self::inherent_atomic_method_call(cx, expr, &[sym::fetch_update, sym::compare_exchange, sym::compare_exchange_weak])
1554             && let Some((success_order_arg, failure_order_arg)) = match method {
1555                 sym::fetch_update => Some((&args[1], &args[2])),
1556                 sym::compare_exchange | sym::compare_exchange_weak => Some((&args[3], &args[4])),
1557                 _ => None,
1558             }
1559             && let Some(fail_ordering_def_id) = Self::opt_ordering_defid(cx, failure_order_arg)
1560         {
1561             // Helper type holding on to some checking and error reporting data. Has
1562             // - (success ordering,
1563             // - list of failure orderings forbidden by the success order,
1564             // - suggestion message)
1565             type OrdLintInfo = (Symbol, &'static [Symbol], &'static str);
1566             const RELAXED: OrdLintInfo = (sym::Relaxed, &[sym::SeqCst, sym::Acquire], "ordering mode `Relaxed`");
1567             const ACQUIRE: OrdLintInfo = (sym::Acquire, &[sym::SeqCst], "ordering modes `Acquire` or `Relaxed`");
1568             const SEQ_CST: OrdLintInfo = (sym::SeqCst, &[], "ordering modes `Acquire`, `SeqCst` or `Relaxed`");
1569             const RELEASE: OrdLintInfo = (sym::Release, RELAXED.1, RELAXED.2);
1570             const ACQREL: OrdLintInfo = (sym::AcqRel, ACQUIRE.1, ACQUIRE.2);
1571             const SEARCH: [OrdLintInfo; 5] = [RELAXED, ACQUIRE, SEQ_CST, RELEASE, ACQREL];
1572
1573             let success_lint_info = Self::opt_ordering_defid(cx, success_order_arg)
1574                 .and_then(|success_ord_def_id| -> Option<OrdLintInfo> {
1575                     SEARCH
1576                         .iter()
1577                         .copied()
1578                         .find(|(ordering, ..)| {
1579                             Self::matches_ordering(cx, success_ord_def_id, &[*ordering])
1580                         })
1581                 });
1582             if Self::matches_ordering(cx, fail_ordering_def_id, &[sym::Release, sym::AcqRel]) {
1583                 // If we don't know the success order is, use what we'd suggest
1584                 // if it were maximally permissive.
1585                 let suggested = success_lint_info.unwrap_or(SEQ_CST).2;
1586                 cx.struct_span_lint(INVALID_ATOMIC_ORDERING, failure_order_arg.span, |diag| {
1587                     let msg = format!(
1588                         "{}'s failure ordering may not be `Release` or `AcqRel`",
1589                         method,
1590                     );
1591                     diag.build(&msg)
1592                         .help(&format!("consider using {} instead", suggested))
1593                         .emit();
1594                 });
1595             } else if let Some((success_ord, bad_ords_given_success, suggested)) = success_lint_info {
1596                 if Self::matches_ordering(cx, fail_ordering_def_id, bad_ords_given_success) {
1597                     cx.struct_span_lint(INVALID_ATOMIC_ORDERING, failure_order_arg.span, |diag| {
1598                         let msg = format!(
1599                             "{}'s failure ordering may not be stronger than the success ordering of `{}`",
1600                             method,
1601                             success_ord,
1602                         );
1603                         diag.build(&msg)
1604                             .help(&format!("consider using {} instead", suggested))
1605                             .emit();
1606                     });
1607                 }
1608             }
1609         }
1610     }
1611 }
1612
1613 impl<'tcx> LateLintPass<'tcx> for InvalidAtomicOrdering {
1614     fn check_expr(&mut self, cx: &LateContext<'tcx>, expr: &'tcx Expr<'_>) {
1615         Self::check_atomic_load_store(cx, expr);
1616         Self::check_memory_fence(cx, expr);
1617         Self::check_atomic_compare_exchange(cx, expr);
1618     }
1619 }