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         item_name: Symbol,
 271         impl_item_def_id: DefId,
 272         trait_item_def_id: DefId,
 273     },
 274
 275     /// Error derived when matching traits/impls; see ObligationCause for more details
 276     CompareImplTypeObligation {
 277         item_name: Symbol,
 278         impl_item_def_id: DefId,
 279         trait_item_def_id: DefId,
 280     },
 281
 282     /// Checking that this expression can be assigned where it needs to be
 283     // FIXME(eddyb) #11161 is the original Expr required?
 284     ExprAssignable,
 285
 286     /// Computing common supertype in the arms of a match expression
 287     MatchExpressionArm(Box<MatchExpressionArmCause<'tcx>>),
 288
 289     /// Type error arising from type checking a pattern against an expected type.
 290     Pattern {
 291         /// The span of the scrutinee or type expression which caused the `root_ty` type.
 292         span: Option<Span>,
 293         /// The root expected type induced by a scrutinee or type expression.
 294         root_ty: Ty<'tcx>,
 295         /// Whether the `Span` came from an expression or a type expression.
 296         origin_expr: bool,
 297     },
 298
 299     /// Constants in patterns must have `Structural` type.
 300     ConstPatternStructural,
 301
 302     /// Computing common supertype in an if expression
 303     IfExpression(Box<IfExpressionCause>),
 304
 305     /// Computing common supertype of an if expression with no else counter-part
 306     IfExpressionWithNoElse,
 307
 308     /// `main` has wrong type
 309     MainFunctionType,
 310
 311     /// `start` has wrong type
 312     StartFunctionType,
 313
 314     /// Intrinsic has wrong type
 315     IntrinsicType,
 316
 317     /// A let else block does not diverge
 318     LetElse,
 319
 320     /// Method receiver
 321     MethodReceiver,
 322
 323     UnifyReceiver(Box<UnifyReceiverContext<'tcx>>),
 324
 325     /// `return` with no expression
 326     ReturnNoExpression,
 327
 328     /// `return` with an expression
 329     ReturnValue(hir::HirId),
 330
 331     /// Return type of this function
 332     ReturnType,
 333
 334     /// Block implicit return
 335     BlockTailExpression(hir::HirId),
 336
 337     /// #[feature(trivial_bounds)] is not enabled
 338     TrivialBound,
 339
 340     /// If `X` is the concrete type of an opaque type `impl Y`, then `X` must implement `Y`
 341     OpaqueType,
 342
 343     /// Well-formed checking. If a `WellFormedLoc` is provided,
 344     /// then it will be used to eprform HIR-based wf checking
 345     /// after an error occurs, in order to generate a more precise error span.
 346     /// This is purely for diagnostic purposes - it is always
 347     /// correct to use `MiscObligation` instead, or to specify
 348     /// `WellFormed(None)`
 349     WellFormed(Option<WellFormedLoc>),
 350
 351     /// From `match_impl`. The cause for us having to match an impl, and the DefId we are matching against.
 352     MatchImpl(ObligationCause<'tcx>, DefId),
 353 }
 354
 355 /// The 'location' at which we try to perform HIR-based wf checking.
 356 /// This information is used to obtain an `hir::Ty`, which
 357 /// we can walk in order to obtain precise spans for any
 358 /// 'nested' types (e.g. `Foo` in `Option<Foo>`).
 359 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, HashStable)]
 360 pub enum WellFormedLoc {
 361     /// Use the type of the provided definition.
 362     Ty(LocalDefId),
 363     /// Use the type of the parameter of the provided function.
 364     /// We cannot use `hir::Param`, since the function may
 365     /// not have a body (e.g. a trait method definition)
 366     Param {
 367         /// The function to lookup the parameter in
 368         function: LocalDefId,
 369         /// The index of the parameter to use.
 370         /// Parameters are indexed from 0, with the return type
 371         /// being the last 'parameter'
 372         param_idx: u16,
 373     },
 374 }
 375
 376 impl ObligationCauseCode<'_> {
 377     // Return the base obligation, ignoring derived obligations.
 378     pub fn peel_derives(&self) -> &Self {
 379         let mut base_cause = self;
 380         while let BuiltinDerivedObligation(DerivedObligationCause { parent_code, .. })
 381         | ImplDerivedObligation(DerivedObligationCause { parent_code, .. })
 382         | DerivedObligation(DerivedObligationCause { parent_code, .. })
 383         | FunctionArgumentObligation { parent_code, .. } = base_cause
 384         {
 385             base_cause = &parent_code;
 386         }
 387         base_cause
 388     }
 389 }
 390
 391 // `ObligationCauseCode` is used a lot. Make sure it doesn't unintentionally get bigger.
 392 #[cfg(all(target_arch = "x86_64", target_pointer_width = "64"))]
 393 static_assert_size!(ObligationCauseCode<'_>, 40);
 394
 395 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash)]
 396 pub enum StatementAsExpression {
 397     CorrectType,
 398     NeedsBoxing,
 399 }
 400
 401 impl<'tcx> ty::Lift<'tcx> for StatementAsExpression {
 402     type Lifted = StatementAsExpression;
 403     fn lift_to_tcx(self, _tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<StatementAsExpression> {
 404         Some(self)
 405     }
 406 }
 407
 408 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, Lift)]
 409 pub struct MatchExpressionArmCause<'tcx> {
 410     pub arm_span: Span,
 411     pub scrut_span: Span,
 412     pub semi_span: Option<(Span, StatementAsExpression)>,
 413     pub source: hir::MatchSource,
 414     pub prior_arms: Vec<Span>,
 415     pub last_ty: Ty<'tcx>,
 416     pub scrut_hir_id: hir::HirId,
 417     pub opt_suggest_box_span: Option<Span>,
 418 }
 419
 420 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash)]
 421 pub struct IfExpressionCause {
 422     pub then: Span,
 423     pub else_sp: Span,
 424     pub outer: Option<Span>,
 425     pub semicolon: Option<(Span, StatementAsExpression)>,
 426     pub opt_suggest_box_span: Option<Span>,
 427 }
 428
 429 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, Lift)]
 430 pub struct DerivedObligationCause<'tcx> {
 431     /// The trait reference of the parent obligation that led to the
 432     /// current obligation. Note that only trait obligations lead to
 433     /// derived obligations, so we just store the trait reference here
 434     /// directly.
 435     pub parent_trait_ref: ty::PolyTraitRef<'tcx>,
 436
 437     /// The parent trait had this cause.
 438     pub parent_code: Lrc<ObligationCauseCode<'tcx>>,
 439 }
 440
 441 #[derive(Clone, Debug, TypeFoldable, Lift)]
 442 pub enum SelectionError<'tcx> {
 443     Unimplemented,
 444     OutputTypeParameterMismatch(
 445         ty::PolyTraitRef<'tcx>,
 446         ty::PolyTraitRef<'tcx>,
 447         ty::error::TypeError<'tcx>,
 448     ),
 449     TraitNotObjectSafe(DefId),
 450     NotConstEvaluatable(NotConstEvaluatable),
 451     Overflow,
 452     ErrorReporting,
 453 }
 454
 455 /// When performing resolution, it is typically the case that there
 456 /// can be one of three outcomes:
 457 ///
 458 /// - `Ok(Some(r))`: success occurred with result `r`
 459 /// - `Ok(None)`: could not definitely determine anything, usually due
 460 ///   to inconclusive type inference.
 461 /// - `Err(e)`: error `e` occurred
 462 pub type SelectionResult<'tcx, T> = Result<Option<T>, SelectionError<'tcx>>;
 463
 464 /// Given the successful resolution of an obligation, the `ImplSource`
 465 /// indicates where the impl comes from.
 466 ///
 467 /// For example, the obligation may be satisfied by a specific impl (case A),
 468 /// or it may be relative to some bound that is in scope (case B).
 469 ///
 470 /// ```
 471 /// impl<T:Clone> Clone<T> for Option<T> { ... } // Impl_1
 472 /// impl<T:Clone> Clone<T> for Box<T> { ... }    // Impl_2
 473 /// impl Clone for i32 { ... }                   // Impl_3
 474 ///
 475 /// fn foo<T: Clone>(concrete: Option<Box<i32>>, param: T, mixed: Option<T>) {
 476 ///     // Case A: ImplSource points at a specific impl. Only possible when
 477 ///     // type is concretely known. If the impl itself has bounded
 478 ///     // type parameters, ImplSource will carry resolutions for those as well:
 479 ///     concrete.clone(); // ImpleSource(Impl_1, [ImplSource(Impl_2, [ImplSource(Impl_3)])])
 480 ///
 481 ///     // Case A: ImplSource points at a specific impl. Only possible when
 482 ///     // type is concretely known. If the impl itself has bounded
 483 ///     // type parameters, ImplSource will carry resolutions for those as well:
 484 ///     concrete.clone(); // ImplSource(Impl_1, [ImplSource(Impl_2, [ImplSource(Impl_3)])])
 485 ///
 486 ///     // Case B: ImplSource must be provided by caller. This applies when
 487 ///     // type is a type parameter.
 488 ///     param.clone();    // ImplSource::Param
 489 ///
 490 ///     // Case C: A mix of cases A and B.
 491 ///     mixed.clone();    // ImplSource(Impl_1, [ImplSource::Param])
 492 /// }
 493 /// ```
 494 ///
 495 /// ### The type parameter `N`
 496 ///
 497 /// See explanation on `ImplSourceUserDefinedData`.
 498 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 499 pub enum ImplSource<'tcx, N> {
 500     /// ImplSource identifying a particular impl.
 501     UserDefined(ImplSourceUserDefinedData<'tcx, N>),
 502
 503     /// ImplSource for auto trait implementations.
 504     /// This carries the information and nested obligations with regards
 505     /// to an auto implementation for a trait `Trait`. The nested obligations
 506     /// ensure the trait implementation holds for all the constituent types.
 507     AutoImpl(ImplSourceAutoImplData<N>),
 508
 509     /// Successful resolution to an obligation provided by the caller
 510     /// for some type parameter. The `Vec<N>` represents the
 511     /// obligations incurred from normalizing the where-clause (if
 512     /// any).
 513     Param(Vec<N>, ty::BoundConstness),
 514
 515     /// Virtual calls through an object.
 516     Object(ImplSourceObjectData<'tcx, N>),
 517
 518     /// Successful resolution for a builtin trait.
 519     Builtin(ImplSourceBuiltinData<N>),
 520
 521     /// ImplSource for trait upcasting coercion
 522     TraitUpcasting(ImplSourceTraitUpcastingData<'tcx, N>),
 523
 524     /// ImplSource automatically generated for a closure. The `DefId` is the ID
 525     /// of the closure expression. This is an `ImplSource::UserDefined` in spirit, but the
 526     /// impl is generated by the compiler and does not appear in the source.
 527     Closure(ImplSourceClosureData<'tcx, N>),
 528
 529     /// Same as above, but for a function pointer type with the given signature.
 530     FnPointer(ImplSourceFnPointerData<'tcx, N>),
 531
 532     /// ImplSource for a builtin `DeterminantKind` trait implementation.
 533     DiscriminantKind(ImplSourceDiscriminantKindData),
 534
 535     /// ImplSource for a builtin `Pointee` trait implementation.
 536     Pointee(ImplSourcePointeeData),
 537
 538     /// ImplSource automatically generated for a generator.
 539     Generator(ImplSourceGeneratorData<'tcx, N>),
 540
 541     /// ImplSource for a trait alias.
 542     TraitAlias(ImplSourceTraitAliasData<'tcx, N>),
 543
 544     /// ImplSource for a `const Drop` implementation.
 545     ConstDrop(ImplSourceConstDropData),
 546 }
 547
 548 impl<'tcx, N> ImplSource<'tcx, N> {
 549     pub fn nested_obligations(self) -> Vec<N> {
 550         match self {
 551             ImplSource::UserDefined(i) => i.nested,
 552             ImplSource::Param(n, _) => n,
 553             ImplSource::Builtin(i) => i.nested,
 554             ImplSource::AutoImpl(d) => d.nested,
 555             ImplSource::Closure(c) => c.nested,
 556             ImplSource::Generator(c) => c.nested,
 557             ImplSource::Object(d) => d.nested,
 558             ImplSource::FnPointer(d) => d.nested,
 559             ImplSource::DiscriminantKind(ImplSourceDiscriminantKindData)
 560             | ImplSource::Pointee(ImplSourcePointeeData)
 561             | ImplSource::ConstDrop(ImplSourceConstDropData) => Vec::new(),
 562             ImplSource::TraitAlias(d) => d.nested,
 563             ImplSource::TraitUpcasting(d) => d.nested,
 564         }
 565     }
 566
 567     pub fn borrow_nested_obligations(&self) -> &[N] {
 568         match &self {
 569             ImplSource::UserDefined(i) => &i.nested[..],
 570             ImplSource::Param(n, _) => &n[..],
 571             ImplSource::Builtin(i) => &i.nested[..],
 572             ImplSource::AutoImpl(d) => &d.nested[..],
 573             ImplSource::Closure(c) => &c.nested[..],
 574             ImplSource::Generator(c) => &c.nested[..],
 575             ImplSource::Object(d) => &d.nested[..],
 576             ImplSource::FnPointer(d) => &d.nested[..],
 577             ImplSource::DiscriminantKind(ImplSourceDiscriminantKindData)
 578             | ImplSource::Pointee(ImplSourcePointeeData)
 579             | ImplSource::ConstDrop(ImplSourceConstDropData) => &[],
 580             ImplSource::TraitAlias(d) => &d.nested[..],
 581             ImplSource::TraitUpcasting(d) => &d.nested[..],
 582         }
 583     }
 584
 585     pub fn map<M, F>(self, f: F) -> ImplSource<'tcx, M>
 586     where
 587         F: FnMut(N) -> M,
 588     {
 589         match self {
 590             ImplSource::UserDefined(i) => ImplSource::UserDefined(ImplSourceUserDefinedData {
 591                 impl_def_id: i.impl_def_id,
 592                 substs: i.substs,
 593                 nested: i.nested.into_iter().map(f).collect(),
 594             }),
 595             ImplSource::Param(n, ct) => ImplSource::Param(n.into_iter().map(f).collect(), ct),
 596             ImplSource::Builtin(i) => ImplSource::Builtin(ImplSourceBuiltinData {
 597                 nested: i.nested.into_iter().map(f).collect(),
 598             }),
 599             ImplSource::Object(o) => ImplSource::Object(ImplSourceObjectData {
 600                 upcast_trait_ref: o.upcast_trait_ref,
 601                 vtable_base: o.vtable_base,
 602                 nested: o.nested.into_iter().map(f).collect(),
 603             }),
 604             ImplSource::AutoImpl(d) => ImplSource::AutoImpl(ImplSourceAutoImplData {
 605                 trait_def_id: d.trait_def_id,
 606                 nested: d.nested.into_iter().map(f).collect(),
 607             }),
 608             ImplSource::Closure(c) => ImplSource::Closure(ImplSourceClosureData {
 609                 closure_def_id: c.closure_def_id,
 610                 substs: c.substs,
 611                 nested: c.nested.into_iter().map(f).collect(),
 612             }),
 613             ImplSource::Generator(c) => ImplSource::Generator(ImplSourceGeneratorData {
 614                 generator_def_id: c.generator_def_id,
 615                 substs: c.substs,
 616                 nested: c.nested.into_iter().map(f).collect(),
 617             }),
 618             ImplSource::FnPointer(p) => ImplSource::FnPointer(ImplSourceFnPointerData {
 619                 fn_ty: p.fn_ty,
 620                 nested: p.nested.into_iter().map(f).collect(),
 621             }),
 622             ImplSource::DiscriminantKind(ImplSourceDiscriminantKindData) => {
 623                 ImplSource::DiscriminantKind(ImplSourceDiscriminantKindData)
 624             }
 625             ImplSource::Pointee(ImplSourcePointeeData) => {
 626                 ImplSource::Pointee(ImplSourcePointeeData)
 627             }
 628             ImplSource::TraitAlias(d) => ImplSource::TraitAlias(ImplSourceTraitAliasData {
 629                 alias_def_id: d.alias_def_id,
 630                 substs: d.substs,
 631                 nested: d.nested.into_iter().map(f).collect(),
 632             }),
 633             ImplSource::TraitUpcasting(d) => {
 634                 ImplSource::TraitUpcasting(ImplSourceTraitUpcastingData {
 635                     upcast_trait_ref: d.upcast_trait_ref,
 636                     vtable_vptr_slot: d.vtable_vptr_slot,
 637                     nested: d.nested.into_iter().map(f).collect(),
 638                 })
 639             }
 640             ImplSource::ConstDrop(ImplSourceConstDropData) => {
 641                 ImplSource::ConstDrop(ImplSourceConstDropData)
 642             }
 643         }
 644     }
 645 }
 646
 647 /// Identifies a particular impl in the source, along with a set of
 648 /// substitutions from the impl's type/lifetime parameters. The
 649 /// `nested` vector corresponds to the nested obligations attached to
 650 /// the impl's type parameters.
 651 ///
 652 /// The type parameter `N` indicates the type used for "nested
 653 /// obligations" that are required by the impl. During type-check, this
 654 /// is `Obligation`, as one might expect. During codegen, however, this
 655 /// is `()`, because codegen only requires a shallow resolution of an
 656 /// impl, and nested obligations are satisfied later.
 657 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 658 pub struct ImplSourceUserDefinedData<'tcx, N> {
 659     pub impl_def_id: DefId,
 660     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
 661     pub nested: Vec<N>,
 662 }
 663
 664 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 665 pub struct ImplSourceGeneratorData<'tcx, N> {
 666     pub generator_def_id: DefId,
 667     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
 668     /// Nested obligations. This can be non-empty if the generator
 669     /// signature contains associated types.
 670     pub nested: Vec<N>,
 671 }
 672
 673 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 674 pub struct ImplSourceClosureData<'tcx, N> {
 675     pub closure_def_id: DefId,
 676     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
 677     /// Nested obligations. This can be non-empty if the closure
 678     /// signature contains associated types.
 679     pub nested: Vec<N>,
 680 }
 681
 682 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 683 pub struct ImplSourceAutoImplData<N> {
 684     pub trait_def_id: DefId,
 685     pub nested: Vec<N>,
 686 }
 687
 688 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 689 pub struct ImplSourceTraitUpcastingData<'tcx, N> {
 690     /// `Foo` upcast to the obligation trait. This will be some supertrait of `Foo`.
 691     pub upcast_trait_ref: ty::PolyTraitRef<'tcx>,
 692
 693     /// The vtable is formed by concatenating together the method lists of
 694     /// the base object trait and all supertraits, pointers to supertrait vtable will
 695     /// be provided when necessary; this is the position of `upcast_trait_ref`'s vtable
 696     /// within that vtable.
 697     pub vtable_vptr_slot: Option<usize>,
 698
 699     pub nested: Vec<N>,
 700 }
 701
 702 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 703 pub struct ImplSourceBuiltinData<N> {
 704     pub nested: Vec<N>,
 705 }
 706
 707 #[derive(PartialEq, Eq, Clone, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 708 pub struct ImplSourceObjectData<'tcx, N> {
 709     /// `Foo` upcast to the obligation trait. This will be some supertrait of `Foo`.
 710     pub upcast_trait_ref: ty::PolyTraitRef<'tcx>,
 711
 712     /// The vtable is formed by concatenating together the method lists of
 713     /// the base object trait and all supertraits, pointers to supertrait vtable will
 714     /// be provided when necessary; this is the start of `upcast_trait_ref`'s methods
 715     /// in that vtable.
 716     pub vtable_base: usize,
 717
 718     pub nested: Vec<N>,
 719 }
 720
 721 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 722 pub struct ImplSourceFnPointerData<'tcx, N> {
 723     pub fn_ty: Ty<'tcx>,
 724     pub nested: Vec<N>,
 725 }
 726
 727 // FIXME(@lcnr): This should be  refactored and merged with other builtin vtables.
 728 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable)]
 729 pub struct ImplSourceDiscriminantKindData;
 730
 731 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable)]
 732 pub struct ImplSourcePointeeData;
 733
 734 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable)]
 735 pub struct ImplSourceConstDropData;
 736
 737 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 738 pub struct ImplSourceTraitAliasData<'tcx, N> {
 739     pub alias_def_id: DefId,
 740     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
 741     pub nested: Vec<N>,
 742 }
 743
 744 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, HashStable, PartialOrd, Ord)]
 745 pub enum ObjectSafetyViolation {
 746     /// `Self: Sized` declared on the trait.
 747     SizedSelf(SmallVec<[Span; 1]>),
 748
 749     /// Supertrait reference references `Self` an in illegal location
 750     /// (e.g., `trait Foo : Bar<Self>`).
 751     SupertraitSelf(SmallVec<[Span; 1]>),
 752
 753     /// Method has something illegal.
 754     Method(Symbol, MethodViolationCode, Span),
 755
 756     /// Associated const.
 757     AssocConst(Symbol, Span),
 758
 759     /// GAT
 760     GAT(Symbol, Span),
 761 }
 762
 763 impl ObjectSafetyViolation {
 764     pub fn error_msg(&self) -> Cow<'static, str> {
 765         match *self {
 766             ObjectSafetyViolation::SizedSelf(_) => "it requires `Self: Sized`".into(),
 767             ObjectSafetyViolation::SupertraitSelf(ref spans) => {
 768                 if spans.iter().any(|sp| *sp != DUMMY_SP) {
 769                     "it uses `Self` as a type parameter".into()
 770                 } else {
 771                     "it cannot use `Self` as a type parameter in a supertrait or `where`-clause"
 772                         .into()
 773                 }
 774             }
 775             ObjectSafetyViolation::Method(name, MethodViolationCode::StaticMethod(_, _, _), _) => {
 776                 format!("associated function `{}` has no `self` parameter", name).into()
 777             }
 778             ObjectSafetyViolation::Method(
 779                 name,
 780                 MethodViolationCode::ReferencesSelfInput(_),
 781                 DUMMY_SP,
 782             ) => format!("method `{}` references the `Self` type in its parameters", name).into(),
 783             ObjectSafetyViolation::Method(name, MethodViolationCode::ReferencesSelfInput(_), _) => {
 784                 format!("method `{}` references the `Self` type in this parameter", name).into()
 785             }
 786             ObjectSafetyViolation::Method(name, MethodViolationCode::ReferencesSelfOutput, _) => {
 787                 format!("method `{}` references the `Self` type in its return type", name).into()
 788             }
 789             ObjectSafetyViolation::Method(
 790                 name,
 791                 MethodViolationCode::WhereClauseReferencesSelf,
 792                 _,
 793             ) => {
 794                 format!("method `{}` references the `Self` type in its `where` clause", name).into()
 795             }
 796             ObjectSafetyViolation::Method(name, MethodViolationCode::Generic, _) => {
 797                 format!("method `{}` has generic type parameters", name).into()
 798             }
 799             ObjectSafetyViolation::Method(name, MethodViolationCode::UndispatchableReceiver, _) => {
 800                 format!("method `{}`'s `self` parameter cannot be dispatched on", name).into()
 801             }
 802             ObjectSafetyViolation::AssocConst(name, DUMMY_SP) => {
 803                 format!("it contains associated `const` `{}`", name).into()
 804             }
 805             ObjectSafetyViolation::AssocConst(..) => "it contains this associated `const`".into(),
 806             ObjectSafetyViolation::GAT(name, _) => {
 807                 format!("it contains the generic associated type `{}`", name).into()
 808             }
 809         }
 810     }
 811
 812     pub fn solution(&self, err: &mut DiagnosticBuilder<'_>) {
 813         match *self {
 814             ObjectSafetyViolation::SizedSelf(_) | ObjectSafetyViolation::SupertraitSelf(_) => {}
 815             ObjectSafetyViolation::Method(
 816                 name,
 817                 MethodViolationCode::StaticMethod(sugg, self_span, has_args),
 818                 _,
 819             ) => {
 820                 err.span_suggestion(
 821                     self_span,
 822                     &format!(
 823                         "consider turning `{}` into a method by giving it a `&self` argument",
 824                         name
 825                     ),
 826                     format!("&self{}", if has_args { ", " } else { "" }),
 827                     Applicability::MaybeIncorrect,
 828                 );
 829                 match sugg {
 830                     Some((sugg, span)) => {
 831                         err.span_suggestion(
 832                             span,
 833                             &format!(
 834                                 "alternatively, consider constraining `{}` so it does not apply to \
 835                                  trait objects",
 836                                 name
 837                             ),
 838                             sugg.to_string(),
 839                             Applicability::MaybeIncorrect,
 840                         );
 841                     }
 842                     None => {
 843                         err.help(&format!(
 844                             "consider turning `{}` into a method by giving it a `&self` \
 845                              argument or constraining it so it does not apply to trait objects",
 846                             name
 847                         ));
 848                     }
 849                 }
 850             }
 851             ObjectSafetyViolation::Method(
 852                 name,
 853                 MethodViolationCode::UndispatchableReceiver,
 854                 span,
 855             ) => {
 856                 err.span_suggestion(
 857                     span,
 858                     &format!(
 859                         "consider changing method `{}`'s `self` parameter to be `&self`",
 860                         name
 861                     ),
 862                     "&Self".to_string(),
 863                     Applicability::MachineApplicable,
 864                 );
 865             }
 866             ObjectSafetyViolation::AssocConst(name, _)
 867             | ObjectSafetyViolation::GAT(name, _)
 868             | ObjectSafetyViolation::Method(name, ..) => {
 869                 err.help(&format!("consider moving `{}` to another trait", name));
 870             }
 871         }
 872     }
 873
 874     pub fn spans(&self) -> SmallVec<[Span; 1]> {
 875         // When `span` comes from a separate crate, it'll be `DUMMY_SP`. Treat it as `None` so
 876         // diagnostics use a `note` instead of a `span_label`.
 877         match self {
 878             ObjectSafetyViolation::SupertraitSelf(spans)
 879             | ObjectSafetyViolation::SizedSelf(spans) => spans.clone(),
 880             ObjectSafetyViolation::AssocConst(_, span)
 881             | ObjectSafetyViolation::GAT(_, span)
 882             | ObjectSafetyViolation::Method(_, _, span)
 883                 if *span != DUMMY_SP =>
 884             {
 885                 smallvec![*span]
 886             }
 887             _ => smallvec![],
 888         }
 889     }
 890 }
 891
 892 /// Reasons a method might not be object-safe.
 893 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, HashStable, PartialOrd, Ord)]
 894 pub enum MethodViolationCode {
 895     /// e.g., `fn foo()`
 896     StaticMethod(Option<(&'static str, Span)>, Span, bool /* has args */),
 897
 898     /// e.g., `fn foo(&self, x: Self)`
 899     ReferencesSelfInput(usize),
 900
 901     /// e.g., `fn foo(&self) -> Self`
 902     ReferencesSelfOutput,
 903
 904     /// e.g., `fn foo(&self) where Self: Clone`
 905     WhereClauseReferencesSelf,
 906
 907     /// e.g., `fn foo<A>()`
 908     Generic,
 909
 910     /// the method's receiver (`self` argument) can't be dispatched on
 911     UndispatchableReceiver,
 912 }