compiler/rustc_middle/src/traits/mod.rs

   1 //! Trait Resolution. See the [rustc dev guide] for more information on how this works.
   2 //!
   3 //! [rustc dev guide]: https://rustc-dev-guide.rust-lang.org/traits/resolution.html
   4
   5 mod chalk;
   6 pub mod query;
   7 pub mod select;
   8 pub mod specialization_graph;
   9 mod structural_impls;
  10
  11 use crate::infer::canonical::Canonical;
  12 use crate::thir::abstract_const::NotConstEvaluatable;
  13 use crate::ty::subst::SubstsRef;
  14 use crate::ty::{self, AdtKind, Ty, TyCtxt};
  15
  16 use rustc_data_structures::sync::Lrc;
  17 use rustc_errors::{Applicability, DiagnosticBuilder};
  18 use rustc_hir as hir;
  19 use rustc_hir::def_id::{DefId, LocalDefId};
  20 use rustc_span::symbol::Symbol;
  21 use rustc_span::{Span, DUMMY_SP};
  22 use smallvec::SmallVec;
  23
  24 use std::borrow::Cow;
  25 use std::fmt;
  26 use std::ops::Deref;
  27
  28 pub use self::select::{EvaluationCache, EvaluationResult, OverflowError, SelectionCache};
  29
  30 pub type CanonicalChalkEnvironmentAndGoal<'tcx> = Canonical<'tcx, ChalkEnvironmentAndGoal<'tcx>>;
  31
  32 pub use self::ObligationCauseCode::*;
  33
  34 pub use self::chalk::{ChalkEnvironmentAndGoal, RustInterner as ChalkRustInterner};
  35
  36 /// Depending on the stage of compilation, we want projection to be
  37 /// more or less conservative.
  38 #[derive(Debug, Copy, Clone, PartialEq, Eq, Hash, HashStable)]
  39 pub enum Reveal {
  40     /// At type-checking time, we refuse to project any associated
  41     /// type that is marked `default`. Non-`default` ("final") types
  42     /// are always projected. This is necessary in general for
  43     /// soundness of specialization. However, we *could* allow
  44     /// projections in fully-monomorphic cases. We choose not to,
  45     /// because we prefer for `default type` to force the type
  46     /// definition to be treated abstractly by any consumers of the
  47     /// impl. Concretely, that means that the following example will
  48     /// fail to compile:
  49     ///
  50     /// ```
  51     /// trait Assoc {
  52     ///     type Output;
  53     /// }
  54     ///
  55     /// impl<T> Assoc for T {
  56     ///     default type Output = bool;
  57     /// }
  58     ///
  59     /// fn main() {
  60     ///     let <() as Assoc>::Output = true;
  61     /// }
  62     /// ```
  63     UserFacing,
  64
  65     /// At codegen time, all monomorphic projections will succeed.
  66     /// Also, `impl Trait` is normalized to the concrete type,
  67     /// which has to be already collected by type-checking.
  68     ///
  69     /// NOTE: as `impl Trait`'s concrete type should *never*
  70     /// be observable directly by the user, `Reveal::All`
  71     /// should not be used by checks which may expose
  72     /// type equality or type contents to the user.
  73     /// There are some exceptions, e.g., around auto traits and
  74     /// transmute-checking, which expose some details, but
  75     /// not the whole concrete type of the `impl Trait`.
  76     All,
  77 }
  78
  79 /// The reason why we incurred this obligation; used for error reporting.
  80 ///
  81 /// As the happy path does not care about this struct, storing this on the heap
  82 /// ends up increasing performance.
  83 ///
  84 /// We do not want to intern this as there are a lot of obligation causes which
  85 /// only live for a short period of time.
  86 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Hash, Lift)]
  87 pub struct ObligationCause<'tcx> {
  88     /// `None` for `ObligationCause::dummy`, `Some` otherwise.
  89     data: Option<Lrc<ObligationCauseData<'tcx>>>,
  90 }
  91
  92 const DUMMY_OBLIGATION_CAUSE_DATA: ObligationCauseData<'static> =
  93     ObligationCauseData { span: DUMMY_SP, body_id: hir::CRATE_HIR_ID, code: MiscObligation };
  94
  95 // Correctly format `ObligationCause::dummy`.
  96 impl<'tcx> fmt::Debug for ObligationCause<'tcx> {
  97     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
  98         ObligationCauseData::fmt(self, f)
  99     }
 100 }
 101
 102 impl Deref for ObligationCause<'tcx> {
 103     type Target = ObligationCauseData<'tcx>;
 104
 105     #[inline(always)]
 106     fn deref(&self) -> &Self::Target {
 107         self.data.as_deref().unwrap_or(&DUMMY_OBLIGATION_CAUSE_DATA)
 108     }
 109 }
 110
 111 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, Lift)]
 112 pub struct ObligationCauseData<'tcx> {
 113     pub span: Span,
 114
 115     /// The ID of the fn body that triggered this obligation. This is
 116     /// used for region obligations to determine the precise
 117     /// environment in which the region obligation should be evaluated
 118     /// (in particular, closures can add new assumptions). See the
 119     /// field `region_obligations` of the `FulfillmentContext` for more
 120     /// information.
 121     pub body_id: hir::HirId,
 122
 123     pub code: ObligationCauseCode<'tcx>,
 124 }
 125
 126 impl<'tcx> ObligationCause<'tcx> {
 127     #[inline]
 128     pub fn new(
 129         span: Span,
 130         body_id: hir::HirId,
 131         code: ObligationCauseCode<'tcx>,
 132     ) -> ObligationCause<'tcx> {
 133         ObligationCause { data: Some(Lrc::new(ObligationCauseData { span, body_id, code })) }
 134     }
 135
 136     pub fn misc(span: Span, body_id: hir::HirId) -> ObligationCause<'tcx> {
 137         ObligationCause::new(span, body_id, MiscObligation)
 138     }
 139
 140     pub fn dummy_with_span(span: Span) -> ObligationCause<'tcx> {
 141         ObligationCause::new(span, hir::CRATE_HIR_ID, MiscObligation)
 142     }
 143
 144     #[inline(always)]
 145     pub fn dummy() -> ObligationCause<'tcx> {
 146         ObligationCause { data: None }
 147     }
 148
 149     pub fn make_mut(&mut self) -> &mut ObligationCauseData<'tcx> {
 150         Lrc::make_mut(self.data.get_or_insert_with(|| Lrc::new(DUMMY_OBLIGATION_CAUSE_DATA)))
 151     }
 152
 153     pub fn span(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Span {
 154         match self.code {
 155             ObligationCauseCode::CompareImplMethodObligation { .. }
 156             | ObligationCauseCode::MainFunctionType
 157             | ObligationCauseCode::StartFunctionType => {
 158                 tcx.sess.source_map().guess_head_span(self.span)
 159             }
 160             ObligationCauseCode::MatchExpressionArm(box MatchExpressionArmCause {
 161                 arm_span,
 162                 ..
 163             }) => arm_span,
 164             _ => self.span,
 165         }
 166     }
 167 }
 168
 169 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, Lift)]
 170 pub struct UnifyReceiverContext<'tcx> {
 171     pub assoc_item: ty::AssocItem,
 172     pub param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
 173     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
 174 }
 175
 176 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, Lift)]
 177 pub enum ObligationCauseCode<'tcx> {
 178     /// Not well classified or should be obvious from the span.
 179     MiscObligation,
 180
 181     /// A slice or array is WF only if `T: Sized`.
 182     SliceOrArrayElem,
 183
 184     /// A tuple is WF only if its middle elements are `Sized`.
 185     TupleElem,
 186
 187     /// This is the trait reference from the given projection.
 188     ProjectionWf(ty::ProjectionTy<'tcx>),
 189
 190     /// In an impl of trait `X` for type `Y`, type `Y` must
 191     /// also implement all supertraits of `X`.
 192     ItemObligation(DefId),
 193
 194     /// Like `ItemObligation`, but with extra detail on the source of the obligation.
 195     BindingObligation(DefId, Span),
 196
 197     /// A type like `&'a T` is WF only if `T: 'a`.
 198     ReferenceOutlivesReferent(Ty<'tcx>),
 199
 200     /// A type like `Box<Foo<'a> + 'b>` is WF only if `'b: 'a`.
 201     ObjectTypeBound(Ty<'tcx>, ty::Region<'tcx>),
 202
 203     /// Obligation incurred due to an object cast.
 204     ObjectCastObligation(/* Object type */ Ty<'tcx>),
 205
 206     /// Obligation incurred due to a coercion.
 207     Coercion {
 208         source: Ty<'tcx>,
 209         target: Ty<'tcx>,
 210     },
 211
 212     /// Various cases where expressions must be `Sized` / `Copy` / etc.
 213     /// `L = X` implies that `L` is `Sized`.
 214     AssignmentLhsSized,
 215     /// `(x1, .., xn)` must be `Sized`.
 216     TupleInitializerSized,
 217     /// `S { ... }` must be `Sized`.
 218     StructInitializerSized,
 219     /// Type of each variable must be `Sized`.
 220     VariableType(hir::HirId),
 221     /// Argument type must be `Sized`.
 222     SizedArgumentType(Option<Span>),
 223     /// Return type must be `Sized`.
 224     SizedReturnType,
 225     /// Yield type must be `Sized`.
 226     SizedYieldType,
 227     /// Box expression result type must be `Sized`.
 228     SizedBoxType,
 229     /// Inline asm operand type must be `Sized`.
 230     InlineAsmSized,
 231     /// `[T, ..n]` implies that `T` must be `Copy`.
 232     /// If the function in the array repeat expression is a `const fn`,
 233     /// display a help message suggesting to move the function call to a
 234     /// new `const` item while saying that `T` doesn't implement `Copy`.
 235     RepeatVec(bool),
 236
 237     /// Types of fields (other than the last, except for packed structs) in a struct must be sized.
 238     FieldSized {
 239         adt_kind: AdtKind,
 240         span: Span,
 241         last: bool,
 242     },
 243
 244     /// Constant expressions must be sized.
 245     ConstSized,
 246
 247     /// `static` items must have `Sync` type.
 248     SharedStatic,
 249
 250     BuiltinDerivedObligation(DerivedObligationCause<'tcx>),
 251
 252     ImplDerivedObligation(DerivedObligationCause<'tcx>),
 253
 254     DerivedObligation(DerivedObligationCause<'tcx>),
 255
 256     FunctionArgumentObligation {
 257         /// The node of the relevant argument in the function call.
 258         arg_hir_id: hir::HirId,
 259         /// The node of the function call.
 260         call_hir_id: hir::HirId,
 261         /// The obligation introduced by this argument.
 262         parent_code: Lrc<ObligationCauseCode<'tcx>>,
 263     },
 264
 265     /// Error derived when matching traits/impls; see ObligationCause for more details
 266     CompareImplConstObligation,
 267
 268     /// Error derived when matching traits/impls; see ObligationCause for more details
 269     CompareImplMethodObligation {
 270         impl_item_def_id: DefId,
 271         trait_item_def_id: DefId,
 272     },
 273
 274     /// Error derived when matching traits/impls; see ObligationCause for more details
 275     CompareImplTypeObligation {
 276         impl_item_def_id: DefId,
 277         trait_item_def_id: DefId,
 278     },
 279
 280     /// Checking that this expression can be assigned where it needs to be
 281     // FIXME(eddyb) #11161 is the original Expr required?
 282     ExprAssignable,
 283
 284     /// Computing common supertype in the arms of a match expression
 285     MatchExpressionArm(Box<MatchExpressionArmCause<'tcx>>),
 286
 287     /// Type error arising from type checking a pattern against an expected type.
 288     Pattern {
 289         /// The span of the scrutinee or type expression which caused the `root_ty` type.
 290         span: Option<Span>,
 291         /// The root expected type induced by a scrutinee or type expression.
 292         root_ty: Ty<'tcx>,
 293         /// Whether the `Span` came from an expression or a type expression.
 294         origin_expr: bool,
 295     },
 296
 297     /// Constants in patterns must have `Structural` type.
 298     ConstPatternStructural,
 299
 300     /// Computing common supertype in an if expression
 301     IfExpression(Box<IfExpressionCause>),
 302
 303     /// Computing common supertype of an if expression with no else counter-part
 304     IfExpressionWithNoElse,
 305
 306     /// `main` has wrong type
 307     MainFunctionType,
 308
 309     /// `start` has wrong type
 310     StartFunctionType,
 311
 312     /// Intrinsic has wrong type
 313     IntrinsicType,
 314
 315     /// A let else block does not diverge
 316     LetElse,
 317
 318     /// Method receiver
 319     MethodReceiver,
 320
 321     UnifyReceiver(Box<UnifyReceiverContext<'tcx>>),
 322
 323     /// `return` with no expression
 324     ReturnNoExpression,
 325
 326     /// `return` with an expression
 327     ReturnValue(hir::HirId),
 328
 329     /// Return type of this function
 330     ReturnType,
 331
 332     /// Block implicit return
 333     BlockTailExpression(hir::HirId),
 334
 335     /// #[feature(trivial_bounds)] is not enabled
 336     TrivialBound,
 337
 338     /// If `X` is the concrete type of an opaque type `impl Y`, then `X` must implement `Y`
 339     OpaqueType,
 340
 341     /// Well-formed checking. If a `WellFormedLoc` is provided,
 342     /// then it will be used to eprform HIR-based wf checking
 343     /// after an error occurs, in order to generate a more precise error span.
 344     /// This is purely for diagnostic purposes - it is always
 345     /// correct to use `MiscObligation` instead, or to specify
 346     /// `WellFormed(None)`
 347     WellFormed(Option<WellFormedLoc>),
 348
 349     /// From `match_impl`. The cause for us having to match an impl, and the DefId we are matching against.
 350     MatchImpl(ObligationCause<'tcx>, DefId),
 351 }
 352
 353 /// The 'location' at which we try to perform HIR-based wf checking.
 354 /// This information is used to obtain an `hir::Ty`, which
 355 /// we can walk in order to obtain precise spans for any
 356 /// 'nested' types (e.g. `Foo` in `Option<Foo>`).
 357 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, HashStable)]
 358 pub enum WellFormedLoc {
 359     /// Use the type of the provided definition.
 360     Ty(LocalDefId),
 361     /// Use the type of the parameter of the provided function.
 362     /// We cannot use `hir::Param`, since the function may
 363     /// not have a body (e.g. a trait method definition)
 364     Param {
 365         /// The function to lookup the parameter in
 366         function: LocalDefId,
 367         /// The index of the parameter to use.
 368         /// Parameters are indexed from 0, with the return type
 369         /// being the last 'parameter'
 370         param_idx: u16,
 371     },
 372 }
 373
 374 impl ObligationCauseCode<'_> {
 375     // Return the base obligation, ignoring derived obligations.
 376     pub fn peel_derives(&self) -> &Self {
 377         let mut base_cause = self;
 378         while let BuiltinDerivedObligation(DerivedObligationCause { parent_code, .. })
 379         | ImplDerivedObligation(DerivedObligationCause { parent_code, .. })
 380         | DerivedObligation(DerivedObligationCause { parent_code, .. })
 381         | FunctionArgumentObligation { parent_code, .. } = base_cause
 382         {
 383             base_cause = &parent_code;
 384         }
 385         base_cause
 386     }
 387 }
 388
 389 // `ObligationCauseCode` is used a lot. Make sure it doesn't unintentionally get bigger.
 390 #[cfg(all(target_arch = "x86_64", target_pointer_width = "64"))]
 391 static_assert_size!(ObligationCauseCode<'_>, 40);
 392
 393 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash)]
 394 pub enum StatementAsExpression {
 395     CorrectType,
 396     NeedsBoxing,
 397 }
 398
 399 impl<'tcx> ty::Lift<'tcx> for StatementAsExpression {
 400     type Lifted = StatementAsExpression;
 401     fn lift_to_tcx(self, _tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<StatementAsExpression> {
 402         Some(self)
 403     }
 404 }
 405
 406 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, Lift)]
 407 pub struct MatchExpressionArmCause<'tcx> {
 408     pub arm_span: Span,
 409     pub scrut_span: Span,
 410     pub semi_span: Option<(Span, StatementAsExpression)>,
 411     pub source: hir::MatchSource,
 412     pub prior_arms: Vec<Span>,
 413     pub last_ty: Ty<'tcx>,
 414     pub scrut_hir_id: hir::HirId,
 415     pub opt_suggest_box_span: Option<Span>,
 416 }
 417
 418 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash)]
 419 pub struct IfExpressionCause {
 420     pub then: Span,
 421     pub else_sp: Span,
 422     pub outer: Option<Span>,
 423     pub semicolon: Option<(Span, StatementAsExpression)>,
 424     pub opt_suggest_box_span: Option<Span>,
 425 }
 426
 427 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, Lift)]
 428 pub struct DerivedObligationCause<'tcx> {
 429     /// The trait reference of the parent obligation that led to the
 430     /// current obligation. Note that only trait obligations lead to
 431     /// derived obligations, so we just store the trait reference here
 432     /// directly.
 433     pub parent_trait_ref: ty::PolyTraitRef<'tcx>,
 434
 435     /// The parent trait had this cause.
 436     pub parent_code: Lrc<ObligationCauseCode<'tcx>>,
 437 }
 438
 439 #[derive(Clone, Debug, TypeFoldable, Lift)]
 440 pub enum SelectionError<'tcx> {
 441     /// The trait is not implemented.
 442     Unimplemented,
 443     /// After a closure impl has selected, its "outputs" were evaluated
 444     /// (which for closures includes the "input" type params) and they
 445     /// didn't resolve. See `confirm_poly_trait_refs` for more.
 446     OutputTypeParameterMismatch(
 447         ty::PolyTraitRef<'tcx>,
 448         ty::PolyTraitRef<'tcx>,
 449         ty::error::TypeError<'tcx>,
 450     ),
 451     /// The trait pointed by `DefId` is not object safe.
 452     TraitNotObjectSafe(DefId),
 453     /// A given constant couldn't be evaluated.
 454     NotConstEvaluatable(NotConstEvaluatable),
 455     /// Exceeded the recursion depth during type projection.
 456     Overflow,
 457     /// Signaling that an error has already been emitted, to avoid
 458     /// multiple errors being shown.
 459     ErrorReporting,
 460     /// Multiple applicable `impl`s where found. The `DefId`s correspond to
 461     /// all the `impl`s' Items.
 462     Ambiguous(Vec<DefId>),
 463 }
 464
 465 /// When performing resolution, it is typically the case that there
 466 /// can be one of three outcomes:
 467 ///
 468 /// - `Ok(Some(r))`: success occurred with result `r`
 469 /// - `Ok(None)`: could not definitely determine anything, usually due
 470 ///   to inconclusive type inference.
 471 /// - `Err(e)`: error `e` occurred
 472 pub type SelectionResult<'tcx, T> = Result<Option<T>, SelectionError<'tcx>>;
 473
 474 /// Given the successful resolution of an obligation, the `ImplSource`
 475 /// indicates where the impl comes from.
 476 ///
 477 /// For example, the obligation may be satisfied by a specific impl (case A),
 478 /// or it may be relative to some bound that is in scope (case B).
 479 ///
 480 /// ```
 481 /// impl<T:Clone> Clone<T> for Option<T> { ... } // Impl_1
 482 /// impl<T:Clone> Clone<T> for Box<T> { ... }    // Impl_2
 483 /// impl Clone for i32 { ... }                   // Impl_3
 484 ///
 485 /// fn foo<T: Clone>(concrete: Option<Box<i32>>, param: T, mixed: Option<T>) {
 486 ///     // Case A: ImplSource points at a specific impl. Only possible when
 487 ///     // type is concretely known. If the impl itself has bounded
 488 ///     // type parameters, ImplSource will carry resolutions for those as well:
 489 ///     concrete.clone(); // ImpleSource(Impl_1, [ImplSource(Impl_2, [ImplSource(Impl_3)])])
 490 ///
 491 ///     // Case A: ImplSource points at a specific impl. Only possible when
 492 ///     // type is concretely known. If the impl itself has bounded
 493 ///     // type parameters, ImplSource will carry resolutions for those as well:
 494 ///     concrete.clone(); // ImplSource(Impl_1, [ImplSource(Impl_2, [ImplSource(Impl_3)])])
 495 ///
 496 ///     // Case B: ImplSource must be provided by caller. This applies when
 497 ///     // type is a type parameter.
 498 ///     param.clone();    // ImplSource::Param
 499 ///
 500 ///     // Case C: A mix of cases A and B.
 501 ///     mixed.clone();    // ImplSource(Impl_1, [ImplSource::Param])
 502 /// }
 503 /// ```
 504 ///
 505 /// ### The type parameter `N`
 506 ///
 507 /// See explanation on `ImplSourceUserDefinedData`.
 508 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 509 pub enum ImplSource<'tcx, N> {
 510     /// ImplSource identifying a particular impl.
 511     UserDefined(ImplSourceUserDefinedData<'tcx, N>),
 512
 513     /// ImplSource for auto trait implementations.
 514     /// This carries the information and nested obligations with regards
 515     /// to an auto implementation for a trait `Trait`. The nested obligations
 516     /// ensure the trait implementation holds for all the constituent types.
 517     AutoImpl(ImplSourceAutoImplData<N>),
 518
 519     /// Successful resolution to an obligation provided by the caller
 520     /// for some type parameter. The `Vec<N>` represents the
 521     /// obligations incurred from normalizing the where-clause (if
 522     /// any).
 523     Param(Vec<N>, ty::BoundConstness),
 524
 525     /// Virtual calls through an object.
 526     Object(ImplSourceObjectData<'tcx, N>),
 527
 528     /// Successful resolution for a builtin trait.
 529     Builtin(ImplSourceBuiltinData<N>),
 530
 531     /// ImplSource for trait upcasting coercion
 532     TraitUpcasting(ImplSourceTraitUpcastingData<'tcx, N>),
 533
 534     /// ImplSource automatically generated for a closure. The `DefId` is the ID
 535     /// of the closure expression. This is an `ImplSource::UserDefined` in spirit, but the
 536     /// impl is generated by the compiler and does not appear in the source.
 537     Closure(ImplSourceClosureData<'tcx, N>),
 538
 539     /// Same as above, but for a function pointer type with the given signature.
 540     FnPointer(ImplSourceFnPointerData<'tcx, N>),
 541
 542     /// ImplSource for a builtin `DeterminantKind` trait implementation.
 543     DiscriminantKind(ImplSourceDiscriminantKindData),
 544
 545     /// ImplSource for a builtin `Pointee` trait implementation.
 546     Pointee(ImplSourcePointeeData),
 547
 548     /// ImplSource automatically generated for a generator.
 549     Generator(ImplSourceGeneratorData<'tcx, N>),
 550
 551     /// ImplSource for a trait alias.
 552     TraitAlias(ImplSourceTraitAliasData<'tcx, N>),
 553
 554     /// ImplSource for a `const Drop` implementation.
 555     ConstDrop(ImplSourceConstDropData),
 556 }
 557
 558 impl<'tcx, N> ImplSource<'tcx, N> {
 559     pub fn nested_obligations(self) -> Vec<N> {
 560         match self {
 561             ImplSource::UserDefined(i) => i.nested,
 562             ImplSource::Param(n, _) => n,
 563             ImplSource::Builtin(i) => i.nested,
 564             ImplSource::AutoImpl(d) => d.nested,
 565             ImplSource::Closure(c) => c.nested,
 566             ImplSource::Generator(c) => c.nested,
 567             ImplSource::Object(d) => d.nested,
 568             ImplSource::FnPointer(d) => d.nested,
 569             ImplSource::DiscriminantKind(ImplSourceDiscriminantKindData)
 570             | ImplSource::Pointee(ImplSourcePointeeData)
 571             | ImplSource::ConstDrop(ImplSourceConstDropData) => Vec::new(),
 572             ImplSource::TraitAlias(d) => d.nested,
 573             ImplSource::TraitUpcasting(d) => d.nested,
 574         }
 575     }
 576
 577     pub fn borrow_nested_obligations(&self) -> &[N] {
 578         match &self {
 579             ImplSource::UserDefined(i) => &i.nested[..],
 580             ImplSource::Param(n, _) => &n[..],
 581             ImplSource::Builtin(i) => &i.nested[..],
 582             ImplSource::AutoImpl(d) => &d.nested[..],
 583             ImplSource::Closure(c) => &c.nested[..],
 584             ImplSource::Generator(c) => &c.nested[..],
 585             ImplSource::Object(d) => &d.nested[..],
 586             ImplSource::FnPointer(d) => &d.nested[..],
 587             ImplSource::DiscriminantKind(ImplSourceDiscriminantKindData)
 588             | ImplSource::Pointee(ImplSourcePointeeData)
 589             | ImplSource::ConstDrop(ImplSourceConstDropData) => &[],
 590             ImplSource::TraitAlias(d) => &d.nested[..],
 591             ImplSource::TraitUpcasting(d) => &d.nested[..],
 592         }
 593     }
 594
 595     pub fn map<M, F>(self, f: F) -> ImplSource<'tcx, M>
 596     where
 597         F: FnMut(N) -> M,
 598     {
 599         match self {
 600             ImplSource::UserDefined(i) => ImplSource::UserDefined(ImplSourceUserDefinedData {
 601                 impl_def_id: i.impl_def_id,
 602                 substs: i.substs,
 603                 nested: i.nested.into_iter().map(f).collect(),
 604             }),
 605             ImplSource::Param(n, ct) => ImplSource::Param(n.into_iter().map(f).collect(), ct),
 606             ImplSource::Builtin(i) => ImplSource::Builtin(ImplSourceBuiltinData {
 607                 nested: i.nested.into_iter().map(f).collect(),
 608             }),
 609             ImplSource::Object(o) => ImplSource::Object(ImplSourceObjectData {
 610                 upcast_trait_ref: o.upcast_trait_ref,
 611                 vtable_base: o.vtable_base,
 612                 nested: o.nested.into_iter().map(f).collect(),
 613             }),
 614             ImplSource::AutoImpl(d) => ImplSource::AutoImpl(ImplSourceAutoImplData {
 615                 trait_def_id: d.trait_def_id,
 616                 nested: d.nested.into_iter().map(f).collect(),
 617             }),
 618             ImplSource::Closure(c) => ImplSource::Closure(ImplSourceClosureData {
 619                 closure_def_id: c.closure_def_id,
 620                 substs: c.substs,
 621                 nested: c.nested.into_iter().map(f).collect(),
 622             }),
 623             ImplSource::Generator(c) => ImplSource::Generator(ImplSourceGeneratorData {
 624                 generator_def_id: c.generator_def_id,
 625                 substs: c.substs,
 626                 nested: c.nested.into_iter().map(f).collect(),
 627             }),
 628             ImplSource::FnPointer(p) => ImplSource::FnPointer(ImplSourceFnPointerData {
 629                 fn_ty: p.fn_ty,
 630                 nested: p.nested.into_iter().map(f).collect(),
 631             }),
 632             ImplSource::DiscriminantKind(ImplSourceDiscriminantKindData) => {
 633                 ImplSource::DiscriminantKind(ImplSourceDiscriminantKindData)
 634             }
 635             ImplSource::Pointee(ImplSourcePointeeData) => {
 636                 ImplSource::Pointee(ImplSourcePointeeData)
 637             }
 638             ImplSource::TraitAlias(d) => ImplSource::TraitAlias(ImplSourceTraitAliasData {
 639                 alias_def_id: d.alias_def_id,
 640                 substs: d.substs,
 641                 nested: d.nested.into_iter().map(f).collect(),
 642             }),
 643             ImplSource::TraitUpcasting(d) => {
 644                 ImplSource::TraitUpcasting(ImplSourceTraitUpcastingData {
 645                     upcast_trait_ref: d.upcast_trait_ref,
 646                     vtable_vptr_slot: d.vtable_vptr_slot,
 647                     nested: d.nested.into_iter().map(f).collect(),
 648                 })
 649             }
 650             ImplSource::ConstDrop(ImplSourceConstDropData) => {
 651                 ImplSource::ConstDrop(ImplSourceConstDropData)
 652             }
 653         }
 654     }
 655 }
 656
 657 /// Identifies a particular impl in the source, along with a set of
 658 /// substitutions from the impl's type/lifetime parameters. The
 659 /// `nested` vector corresponds to the nested obligations attached to
 660 /// the impl's type parameters.
 661 ///
 662 /// The type parameter `N` indicates the type used for "nested
 663 /// obligations" that are required by the impl. During type-check, this
 664 /// is `Obligation`, as one might expect. During codegen, however, this
 665 /// is `()`, because codegen only requires a shallow resolution of an
 666 /// impl, and nested obligations are satisfied later.
 667 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 668 pub struct ImplSourceUserDefinedData<'tcx, N> {
 669     pub impl_def_id: DefId,
 670     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
 671     pub nested: Vec<N>,
 672 }
 673
 674 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 675 pub struct ImplSourceGeneratorData<'tcx, N> {
 676     pub generator_def_id: DefId,
 677     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
 678     /// Nested obligations. This can be non-empty if the generator
 679     /// signature contains associated types.
 680     pub nested: Vec<N>,
 681 }
 682
 683 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 684 pub struct ImplSourceClosureData<'tcx, N> {
 685     pub closure_def_id: DefId,
 686     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
 687     /// Nested obligations. This can be non-empty if the closure
 688     /// signature contains associated types.
 689     pub nested: Vec<N>,
 690 }
 691
 692 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 693 pub struct ImplSourceAutoImplData<N> {
 694     pub trait_def_id: DefId,
 695     pub nested: Vec<N>,
 696 }
 697
 698 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 699 pub struct ImplSourceTraitUpcastingData<'tcx, N> {
 700     /// `Foo` upcast to the obligation trait. This will be some supertrait of `Foo`.
 701     pub upcast_trait_ref: ty::PolyTraitRef<'tcx>,
 702
 703     /// The vtable is formed by concatenating together the method lists of
 704     /// the base object trait and all supertraits, pointers to supertrait vtable will
 705     /// be provided when necessary; this is the position of `upcast_trait_ref`'s vtable
 706     /// within that vtable.
 707     pub vtable_vptr_slot: Option<usize>,
 708
 709     pub nested: Vec<N>,
 710 }
 711
 712 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 713 pub struct ImplSourceBuiltinData<N> {
 714     pub nested: Vec<N>,
 715 }
 716
 717 #[derive(PartialEq, Eq, Clone, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 718 pub struct ImplSourceObjectData<'tcx, N> {
 719     /// `Foo` upcast to the obligation trait. This will be some supertrait of `Foo`.
 720     pub upcast_trait_ref: ty::PolyTraitRef<'tcx>,
 721
 722     /// The vtable is formed by concatenating together the method lists of
 723     /// the base object trait and all supertraits, pointers to supertrait vtable will
 724     /// be provided when necessary; this is the start of `upcast_trait_ref`'s methods
 725     /// in that vtable.
 726     pub vtable_base: usize,
 727
 728     pub nested: Vec<N>,
 729 }
 730
 731 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 732 pub struct ImplSourceFnPointerData<'tcx, N> {
 733     pub fn_ty: Ty<'tcx>,
 734     pub nested: Vec<N>,
 735 }
 736
 737 // FIXME(@lcnr): This should be  refactored and merged with other builtin vtables.
 738 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable)]
 739 pub struct ImplSourceDiscriminantKindData;
 740
 741 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable)]
 742 pub struct ImplSourcePointeeData;
 743
 744 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable)]
 745 pub struct ImplSourceConstDropData;
 746
 747 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 748 pub struct ImplSourceTraitAliasData<'tcx, N> {
 749     pub alias_def_id: DefId,
 750     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
 751     pub nested: Vec<N>,
 752 }
 753
 754 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, HashStable, PartialOrd, Ord)]
 755 pub enum ObjectSafetyViolation {
 756     /// `Self: Sized` declared on the trait.
 757     SizedSelf(SmallVec<[Span; 1]>),
 758
 759     /// Supertrait reference references `Self` an in illegal location
 760     /// (e.g., `trait Foo : Bar<Self>`).
 761     SupertraitSelf(SmallVec<[Span; 1]>),
 762
 763     /// Method has something illegal.
 764     Method(Symbol, MethodViolationCode, Span),
 765
 766     /// Associated const.
 767     AssocConst(Symbol, Span),
 768
 769     /// GAT
 770     GAT(Symbol, Span),
 771 }
 772
 773 impl ObjectSafetyViolation {
 774     pub fn error_msg(&self) -> Cow<'static, str> {
 775         match *self {
 776             ObjectSafetyViolation::SizedSelf(_) => "it requires `Self: Sized`".into(),
 777             ObjectSafetyViolation::SupertraitSelf(ref spans) => {
 778                 if spans.iter().any(|sp| *sp != DUMMY_SP) {
 779                     "it uses `Self` as a type parameter".into()
 780                 } else {
 781                     "it cannot use `Self` as a type parameter in a supertrait or `where`-clause"
 782                         .into()
 783                 }
 784             }
 785             ObjectSafetyViolation::Method(name, MethodViolationCode::StaticMethod(_, _, _), _) => {
 786                 format!("associated function `{}` has no `self` parameter", name).into()
 787             }
 788             ObjectSafetyViolation::Method(
 789                 name,
 790                 MethodViolationCode::ReferencesSelfInput(_),
 791                 DUMMY_SP,
 792             ) => format!("method `{}` references the `Self` type in its parameters", name).into(),
 793             ObjectSafetyViolation::Method(name, MethodViolationCode::ReferencesSelfInput(_), _) => {
 794                 format!("method `{}` references the `Self` type in this parameter", name).into()
 795             }
 796             ObjectSafetyViolation::Method(name, MethodViolationCode::ReferencesSelfOutput, _) => {
 797                 format!("method `{}` references the `Self` type in its return type", name).into()
 798             }
 799             ObjectSafetyViolation::Method(
 800                 name,
 801                 MethodViolationCode::WhereClauseReferencesSelf,
 802                 _,
 803             ) => {
 804                 format!("method `{}` references the `Self` type in its `where` clause", name).into()
 805             }
 806             ObjectSafetyViolation::Method(name, MethodViolationCode::Generic, _) => {
 807                 format!("method `{}` has generic type parameters", name).into()
 808             }
 809             ObjectSafetyViolation::Method(name, MethodViolationCode::UndispatchableReceiver, _) => {
 810                 format!("method `{}`'s `self` parameter cannot be dispatched on", name).into()
 811             }
 812             ObjectSafetyViolation::AssocConst(name, DUMMY_SP) => {
 813                 format!("it contains associated `const` `{}`", name).into()
 814             }
 815             ObjectSafetyViolation::AssocConst(..) => "it contains this associated `const`".into(),
 816             ObjectSafetyViolation::GAT(name, _) => {
 817                 format!("it contains the generic associated type `{}`", name).into()
 818             }
 819         }
 820     }
 821
 822     pub fn solution(&self, err: &mut DiagnosticBuilder<'_>) {
 823         match *self {
 824             ObjectSafetyViolation::SizedSelf(_) | ObjectSafetyViolation::SupertraitSelf(_) => {}
 825             ObjectSafetyViolation::Method(
 826                 name,
 827                 MethodViolationCode::StaticMethod(sugg, self_span, has_args),
 828                 _,
 829             ) => {
 830                 err.span_suggestion(
 831                     self_span,
 832                     &format!(
 833                         "consider turning `{}` into a method by giving it a `&self` argument",
 834                         name
 835                     ),
 836                     format!("&self{}", if has_args { ", " } else { "" }),
 837                     Applicability::MaybeIncorrect,
 838                 );
 839                 match sugg {
 840                     Some((sugg, span)) => {
 841                         err.span_suggestion(
 842                             span,
 843                             &format!(
 844                                 "alternatively, consider constraining `{}` so it does not apply to \
 845                                  trait objects",
 846                                 name
 847                             ),
 848                             sugg.to_string(),
 849                             Applicability::MaybeIncorrect,
 850                         );
 851                     }
 852                     None => {
 853                         err.help(&format!(
 854                             "consider turning `{}` into a method by giving it a `&self` \
 855                              argument or constraining it so it does not apply to trait objects",
 856                             name
 857                         ));
 858                     }
 859                 }
 860             }
 861             ObjectSafetyViolation::Method(
 862                 name,
 863                 MethodViolationCode::UndispatchableReceiver,
 864                 span,
 865             ) => {
 866                 err.span_suggestion(
 867                     span,
 868                     &format!(
 869                         "consider changing method `{}`'s `self` parameter to be `&self`",
 870                         name
 871                     ),
 872                     "&Self".to_string(),
 873                     Applicability::MachineApplicable,
 874                 );
 875             }
 876             ObjectSafetyViolation::AssocConst(name, _)
 877             | ObjectSafetyViolation::GAT(name, _)
 878             | ObjectSafetyViolation::Method(name, ..) => {
 879                 err.help(&format!("consider moving `{}` to another trait", name));
 880             }
 881         }
 882     }
 883
 884     pub fn spans(&self) -> SmallVec<[Span; 1]> {
 885         // When `span` comes from a separate crate, it'll be `DUMMY_SP`. Treat it as `None` so
 886         // diagnostics use a `note` instead of a `span_label`.
 887         match self {
 888             ObjectSafetyViolation::SupertraitSelf(spans)
 889             | ObjectSafetyViolation::SizedSelf(spans) => spans.clone(),
 890             ObjectSafetyViolation::AssocConst(_, span)
 891             | ObjectSafetyViolation::GAT(_, span)
 892             | ObjectSafetyViolation::Method(_, _, span)
 893                 if *span != DUMMY_SP =>
 894             {
 895                 smallvec![*span]
 896             }
 897             _ => smallvec![],
 898         }
 899     }
 900 }
 901
 902 /// Reasons a method might not be object-safe.
 903 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, HashStable, PartialOrd, Ord)]
 904 pub enum MethodViolationCode {
 905     /// e.g., `fn foo()`
 906     StaticMethod(Option<(&'static str, Span)>, Span, bool /* has args */),
 907
 908     /// e.g., `fn foo(&self, x: Self)`
 909     ReferencesSelfInput(usize),
 910
 911     /// e.g., `fn foo(&self) -> Self`
 912     ReferencesSelfOutput,
 913
 914     /// e.g., `fn foo(&self) where Self: Clone`
 915     WhereClauseReferencesSelf,
 916
 917     /// e.g., `fn foo<A>()`
 918     Generic,
 919
 920     /// the method's receiver (`self` argument) can't be dispatched on
 921     UndispatchableReceiver,
 922 }