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 pub mod util;
  11
  12 use crate::infer::canonical::Canonical;
  13 use crate::thir::abstract_const::NotConstEvaluatable;
  14 use crate::ty::subst::SubstsRef;
  15 use crate::ty::{self, AdtKind, Ty, TyCtxt};
  16
  17 use rustc_data_structures::sync::Lrc;
  18 use rustc_errors::{Applicability, Diagnostic};
  19 use rustc_hir as hir;
  20 use rustc_hir::def_id::{DefId, LocalDefId};
  21 use rustc_span::symbol::Symbol;
  22 use rustc_span::{Span, DUMMY_SP};
  23 use smallvec::SmallVec;
  24
  25 use std::borrow::Cow;
  26 use std::hash::{Hash, Hasher};
  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 /// Non-misc `ObligationCauseCode`s are stored on the heap. This gives the
  82 /// best trade-off between keeping the type small (which makes copies cheaper)
  83 /// while not doing too many heap allocations.
  84 ///
  85 /// We do not want to intern this as there are a lot of obligation causes which
  86 /// only live for a short period of time.
  87 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, Lift)]
  88 pub struct ObligationCause<'tcx> {
  89     pub span: Span,
  90
  91     /// The ID of the fn body that triggered this obligation. This is
  92     /// used for region obligations to determine the precise
  93     /// environment in which the region obligation should be evaluated
  94     /// (in particular, closures can add new assumptions). See the
  95     /// field `region_obligations` of the `FulfillmentContext` for more
  96     /// information.
  97     pub body_id: hir::HirId,
  98
  99     /// `None` for `MISC_OBLIGATION_CAUSE_CODE` (a common case, occurs ~60% of
 100     /// the time). `Some` otherwise.
 101     code: Option<Lrc<ObligationCauseCode<'tcx>>>,
 102 }
 103
 104 // This custom hash function speeds up hashing for `Obligation` deduplication
 105 // greatly by skipping the `code` field, which can be large and complex. That
 106 // shouldn't affect hash quality much since there are several other fields in
 107 // `Obligation` which should be unique enough, especially the predicate itself
 108 // which is hashed as an interned pointer. See #90996.
 109 impl Hash for ObligationCause<'_> {
 110     fn hash<H: Hasher>(&self, state: &mut H) {
 111         self.body_id.hash(state);
 112         self.span.hash(state);
 113     }
 114 }
 115
 116 const MISC_OBLIGATION_CAUSE_CODE: ObligationCauseCode<'static> = MiscObligation;
 117
 118 impl<'tcx> ObligationCause<'tcx> {
 119     #[inline]
 120     pub fn new(
 121         span: Span,
 122         body_id: hir::HirId,
 123         code: ObligationCauseCode<'tcx>,
 124     ) -> ObligationCause<'tcx> {
 125         ObligationCause {
 126             span,
 127             body_id,
 128             code: if code == MISC_OBLIGATION_CAUSE_CODE { None } else { Some(Lrc::new(code)) },
 129         }
 130     }
 131
 132     pub fn misc(span: Span, body_id: hir::HirId) -> ObligationCause<'tcx> {
 133         ObligationCause::new(span, body_id, MiscObligation)
 134     }
 135
 136     #[inline(always)]
 137     pub fn dummy() -> ObligationCause<'tcx> {
 138         ObligationCause { span: DUMMY_SP, body_id: hir::CRATE_HIR_ID, code: None }
 139     }
 140
 141     pub fn dummy_with_span(span: Span) -> ObligationCause<'tcx> {
 142         ObligationCause { span, body_id: hir::CRATE_HIR_ID, code: None }
 143     }
 144
 145     pub fn make_mut_code(&mut self) -> &mut ObligationCauseCode<'tcx> {
 146         Lrc::make_mut(self.code.get_or_insert_with(|| Lrc::new(MISC_OBLIGATION_CAUSE_CODE)))
 147     }
 148
 149     pub fn span(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Span {
 150         match *self.code() {
 151             ObligationCauseCode::CompareImplMethodObligation { .. }
 152             | ObligationCauseCode::MainFunctionType
 153             | ObligationCauseCode::StartFunctionType => {
 154                 tcx.sess.source_map().guess_head_span(self.span)
 155             }
 156             ObligationCauseCode::MatchExpressionArm(box MatchExpressionArmCause {
 157                 arm_span,
 158                 ..
 159             }) => arm_span,
 160             _ => self.span,
 161         }
 162     }
 163
 164     #[inline]
 165     pub fn code(&self) -> &ObligationCauseCode<'tcx> {
 166         self.code.as_deref().unwrap_or(&MISC_OBLIGATION_CAUSE_CODE)
 167     }
 168
 169     pub fn clone_code(&self) -> Lrc<ObligationCauseCode<'tcx>> {
 170         match &self.code {
 171             Some(code) => code.clone(),
 172             None => Lrc::new(MISC_OBLIGATION_CAUSE_CODE),
 173         }
 174     }
 175 }
 176
 177 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, Lift)]
 178 pub struct UnifyReceiverContext<'tcx> {
 179     pub assoc_item: ty::AssocItem,
 180     pub param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
 181     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
 182 }
 183
 184 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, Lift)]
 185 pub enum ObligationCauseCode<'tcx> {
 186     /// Not well classified or should be obvious from the span.
 187     MiscObligation,
 188
 189     /// A slice or array is WF only if `T: Sized`.
 190     SliceOrArrayElem,
 191
 192     /// A tuple is WF only if its middle elements are `Sized`.
 193     TupleElem,
 194
 195     /// This is the trait reference from the given projection.
 196     ProjectionWf(ty::ProjectionTy<'tcx>),
 197
 198     /// In an impl of trait `X` for type `Y`, type `Y` must
 199     /// also implement all supertraits of `X`.
 200     ItemObligation(DefId),
 201
 202     /// Like `ItemObligation`, but with extra detail on the source of the obligation.
 203     BindingObligation(DefId, Span),
 204
 205     /// A type like `&'a T` is WF only if `T: 'a`.
 206     ReferenceOutlivesReferent(Ty<'tcx>),
 207
 208     /// A type like `Box<Foo<'a> + 'b>` is WF only if `'b: 'a`.
 209     ObjectTypeBound(Ty<'tcx>, ty::Region<'tcx>),
 210
 211     /// Obligation incurred due to an object cast.
 212     ObjectCastObligation(/* Object type */ Ty<'tcx>),
 213
 214     /// Obligation incurred due to a coercion.
 215     Coercion {
 216         source: Ty<'tcx>,
 217         target: Ty<'tcx>,
 218     },
 219
 220     /// Various cases where expressions must be `Sized` / `Copy` / etc.
 221     /// `L = X` implies that `L` is `Sized`.
 222     AssignmentLhsSized,
 223     /// `(x1, .., xn)` must be `Sized`.
 224     TupleInitializerSized,
 225     /// `S { ... }` must be `Sized`.
 226     StructInitializerSized,
 227     /// Type of each variable must be `Sized`.
 228     VariableType(hir::HirId),
 229     /// Argument type must be `Sized`.
 230     SizedArgumentType(Option<Span>),
 231     /// Return type must be `Sized`.
 232     SizedReturnType,
 233     /// Yield type must be `Sized`.
 234     SizedYieldType,
 235     /// Box expression result type must be `Sized`.
 236     SizedBoxType,
 237     /// Inline asm operand type must be `Sized`.
 238     InlineAsmSized,
 239     /// `[T, ..n]` implies that `T` must be `Copy`.
 240     /// If the function in the array repeat expression is a `const fn`,
 241     /// display a help message suggesting to move the function call to a
 242     /// new `const` item while saying that `T` doesn't implement `Copy`.
 243     RepeatVec(bool),
 244
 245     /// Types of fields (other than the last, except for packed structs) in a struct must be sized.
 246     FieldSized {
 247         adt_kind: AdtKind,
 248         span: Span,
 249         last: bool,
 250     },
 251
 252     /// Constant expressions must be sized.
 253     ConstSized,
 254
 255     /// `static` items must have `Sync` type.
 256     SharedStatic,
 257
 258     BuiltinDerivedObligation(DerivedObligationCause<'tcx>),
 259
 260     ImplDerivedObligation(DerivedObligationCause<'tcx>),
 261
 262     DerivedObligation(DerivedObligationCause<'tcx>),
 263
 264     FunctionArgumentObligation {
 265         /// The node of the relevant argument in the function call.
 266         arg_hir_id: hir::HirId,
 267         /// The node of the function call.
 268         call_hir_id: hir::HirId,
 269         /// The obligation introduced by this argument.
 270         parent_code: Lrc<ObligationCauseCode<'tcx>>,
 271     },
 272
 273     /// Error derived when matching traits/impls; see ObligationCause for more details
 274     CompareImplConstObligation,
 275
 276     /// Error derived when matching traits/impls; see ObligationCause for more details
 277     CompareImplMethodObligation {
 278         impl_item_def_id: DefId,
 279         trait_item_def_id: DefId,
 280     },
 281
 282     /// Error derived when matching traits/impls; see ObligationCause for more details
 283     CompareImplTypeObligation {
 284         impl_item_def_id: DefId,
 285         trait_item_def_id: DefId,
 286     },
 287
 288     /// Checking that the bounds of a trait's associated type hold for a given impl
 289     CheckAssociatedTypeBounds {
 290         impl_item_def_id: DefId,
 291         trait_item_def_id: DefId,
 292     },
 293
 294     /// Checking that this expression can be assigned where it needs to be
 295     // FIXME(eddyb) #11161 is the original Expr required?
 296     ExprAssignable,
 297
 298     /// Computing common supertype in the arms of a match expression
 299     MatchExpressionArm(Box<MatchExpressionArmCause<'tcx>>),
 300
 301     /// Type error arising from type checking a pattern against an expected type.
 302     Pattern {
 303         /// The span of the scrutinee or type expression which caused the `root_ty` type.
 304         span: Option<Span>,
 305         /// The root expected type induced by a scrutinee or type expression.
 306         root_ty: Ty<'tcx>,
 307         /// Whether the `Span` came from an expression or a type expression.
 308         origin_expr: bool,
 309     },
 310
 311     /// Constants in patterns must have `Structural` type.
 312     ConstPatternStructural,
 313
 314     /// Computing common supertype in an if expression
 315     IfExpression(Box<IfExpressionCause>),
 316
 317     /// Computing common supertype of an if expression with no else counter-part
 318     IfExpressionWithNoElse,
 319
 320     /// `main` has wrong type
 321     MainFunctionType,
 322
 323     /// `start` has wrong type
 324     StartFunctionType,
 325
 326     /// Intrinsic has wrong type
 327     IntrinsicType,
 328
 329     /// A let else block does not diverge
 330     LetElse,
 331
 332     /// Method receiver
 333     MethodReceiver,
 334
 335     UnifyReceiver(Box<UnifyReceiverContext<'tcx>>),
 336
 337     /// `return` with no expression
 338     ReturnNoExpression,
 339
 340     /// `return` with an expression
 341     ReturnValue(hir::HirId),
 342
 343     /// Return type of this function
 344     ReturnType,
 345
 346     /// Block implicit return
 347     BlockTailExpression(hir::HirId),
 348
 349     /// #[feature(trivial_bounds)] is not enabled
 350     TrivialBound,
 351
 352     /// If `X` is the concrete type of an opaque type `impl Y`, then `X` must implement `Y`
 353     OpaqueType,
 354
 355     AwaitableExpr(Option<hir::HirId>),
 356
 357     ForLoopIterator,
 358
 359     QuestionMark,
 360
 361     /// Well-formed checking. If a `WellFormedLoc` is provided,
 362     /// then it will be used to eprform HIR-based wf checking
 363     /// after an error occurs, in order to generate a more precise error span.
 364     /// This is purely for diagnostic purposes - it is always
 365     /// correct to use `MiscObligation` instead, or to specify
 366     /// `WellFormed(None)`
 367     WellFormed(Option<WellFormedLoc>),
 368
 369     /// From `match_impl`. The cause for us having to match an impl, and the DefId we are matching against.
 370     MatchImpl(ObligationCause<'tcx>, DefId),
 371
 372     BinOp {
 373         rhs_span: Option<Span>,
 374         is_lit: bool,
 375     },
 376 }
 377
 378 /// The 'location' at which we try to perform HIR-based wf checking.
 379 /// This information is used to obtain an `hir::Ty`, which
 380 /// we can walk in order to obtain precise spans for any
 381 /// 'nested' types (e.g. `Foo` in `Option<Foo>`).
 382 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, HashStable)]
 383 pub enum WellFormedLoc {
 384     /// Use the type of the provided definition.
 385     Ty(LocalDefId),
 386     /// Use the type of the parameter of the provided function.
 387     /// We cannot use `hir::Param`, since the function may
 388     /// not have a body (e.g. a trait method definition)
 389     Param {
 390         /// The function to lookup the parameter in
 391         function: LocalDefId,
 392         /// The index of the parameter to use.
 393         /// Parameters are indexed from 0, with the return type
 394         /// being the last 'parameter'
 395         param_idx: u16,
 396     },
 397 }
 398
 399 impl ObligationCauseCode<'_> {
 400     // Return the base obligation, ignoring derived obligations.
 401     pub fn peel_derives(&self) -> &Self {
 402         let mut base_cause = self;
 403         while let BuiltinDerivedObligation(DerivedObligationCause { parent_code, .. })
 404         | ImplDerivedObligation(DerivedObligationCause { parent_code, .. })
 405         | DerivedObligation(DerivedObligationCause { parent_code, .. })
 406         | FunctionArgumentObligation { parent_code, .. } = base_cause
 407         {
 408             base_cause = &parent_code;
 409         }
 410         base_cause
 411     }
 412 }
 413
 414 // `ObligationCauseCode` is used a lot. Make sure it doesn't unintentionally get bigger.
 415 #[cfg(all(target_arch = "x86_64", target_pointer_width = "64"))]
 416 static_assert_size!(ObligationCauseCode<'_>, 48);
 417
 418 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash)]
 419 pub enum StatementAsExpression {
 420     CorrectType,
 421     NeedsBoxing,
 422 }
 423
 424 impl<'tcx> ty::Lift<'tcx> for StatementAsExpression {
 425     type Lifted = StatementAsExpression;
 426     fn lift_to_tcx(self, _tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Option<StatementAsExpression> {
 427         Some(self)
 428     }
 429 }
 430
 431 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, Lift)]
 432 pub struct MatchExpressionArmCause<'tcx> {
 433     pub arm_span: Span,
 434     pub scrut_span: Span,
 435     pub semi_span: Option<(Span, StatementAsExpression)>,
 436     pub source: hir::MatchSource,
 437     pub prior_arms: Vec<Span>,
 438     pub last_ty: Ty<'tcx>,
 439     pub scrut_hir_id: hir::HirId,
 440     pub opt_suggest_box_span: Option<Span>,
 441 }
 442
 443 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash)]
 444 pub struct IfExpressionCause {
 445     pub then: Span,
 446     pub else_sp: Span,
 447     pub outer: Option<Span>,
 448     pub semicolon: Option<(Span, StatementAsExpression)>,
 449     pub opt_suggest_box_span: Option<Span>,
 450 }
 451
 452 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, Lift)]
 453 pub struct DerivedObligationCause<'tcx> {
 454     /// The trait predicate of the parent obligation that led to the
 455     /// current obligation. Note that only trait obligations lead to
 456     /// derived obligations, so we just store the trait predicate here
 457     /// directly.
 458     pub parent_trait_pred: ty::PolyTraitPredicate<'tcx>,
 459
 460     /// The parent trait had this cause.
 461     pub parent_code: Lrc<ObligationCauseCode<'tcx>>,
 462 }
 463
 464 #[derive(Clone, Debug, TypeFoldable, Lift)]
 465 pub enum SelectionError<'tcx> {
 466     /// The trait is not implemented.
 467     Unimplemented,
 468     /// After a closure impl has selected, its "outputs" were evaluated
 469     /// (which for closures includes the "input" type params) and they
 470     /// didn't resolve. See `confirm_poly_trait_refs` for more.
 471     OutputTypeParameterMismatch(
 472         ty::PolyTraitRef<'tcx>,
 473         ty::PolyTraitRef<'tcx>,
 474         ty::error::TypeError<'tcx>,
 475     ),
 476     /// The trait pointed by `DefId` is not object safe.
 477     TraitNotObjectSafe(DefId),
 478     /// A given constant couldn't be evaluated.
 479     NotConstEvaluatable(NotConstEvaluatable),
 480     /// Exceeded the recursion depth during type projection.
 481     Overflow,
 482     /// Signaling that an error has already been emitted, to avoid
 483     /// multiple errors being shown.
 484     ErrorReporting,
 485     /// Multiple applicable `impl`s where found. The `DefId`s correspond to
 486     /// all the `impl`s' Items.
 487     Ambiguous(Vec<DefId>),
 488 }
 489
 490 /// When performing resolution, it is typically the case that there
 491 /// can be one of three outcomes:
 492 ///
 493 /// - `Ok(Some(r))`: success occurred with result `r`
 494 /// - `Ok(None)`: could not definitely determine anything, usually due
 495 ///   to inconclusive type inference.
 496 /// - `Err(e)`: error `e` occurred
 497 pub type SelectionResult<'tcx, T> = Result<Option<T>, SelectionError<'tcx>>;
 498
 499 /// Given the successful resolution of an obligation, the `ImplSource`
 500 /// indicates where the impl comes from.
 501 ///
 502 /// For example, the obligation may be satisfied by a specific impl (case A),
 503 /// or it may be relative to some bound that is in scope (case B).
 504 ///
 505 /// ```
 506 /// impl<T:Clone> Clone<T> for Option<T> { ... } // Impl_1
 507 /// impl<T:Clone> Clone<T> for Box<T> { ... }    // Impl_2
 508 /// impl Clone for i32 { ... }                   // Impl_3
 509 ///
 510 /// fn foo<T: Clone>(concrete: Option<Box<i32>>, param: T, mixed: Option<T>) {
 511 ///     // Case A: ImplSource points at a specific impl. Only possible when
 512 ///     // type is concretely known. If the impl itself has bounded
 513 ///     // type parameters, ImplSource will carry resolutions for those as well:
 514 ///     concrete.clone(); // ImpleSource(Impl_1, [ImplSource(Impl_2, [ImplSource(Impl_3)])])
 515 ///
 516 ///     // Case A: ImplSource points at a specific impl. Only possible when
 517 ///     // type is concretely known. If the impl itself has bounded
 518 ///     // type parameters, ImplSource will carry resolutions for those as well:
 519 ///     concrete.clone(); // ImplSource(Impl_1, [ImplSource(Impl_2, [ImplSource(Impl_3)])])
 520 ///
 521 ///     // Case B: ImplSource must be provided by caller. This applies when
 522 ///     // type is a type parameter.
 523 ///     param.clone();    // ImplSource::Param
 524 ///
 525 ///     // Case C: A mix of cases A and B.
 526 ///     mixed.clone();    // ImplSource(Impl_1, [ImplSource::Param])
 527 /// }
 528 /// ```
 529 ///
 530 /// ### The type parameter `N`
 531 ///
 532 /// See explanation on `ImplSourceUserDefinedData`.
 533 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 534 pub enum ImplSource<'tcx, N> {
 535     /// ImplSource identifying a particular impl.
 536     UserDefined(ImplSourceUserDefinedData<'tcx, N>),
 537
 538     /// ImplSource for auto trait implementations.
 539     /// This carries the information and nested obligations with regards
 540     /// to an auto implementation for a trait `Trait`. The nested obligations
 541     /// ensure the trait implementation holds for all the constituent types.
 542     AutoImpl(ImplSourceAutoImplData<N>),
 543
 544     /// Successful resolution to an obligation provided by the caller
 545     /// for some type parameter. The `Vec<N>` represents the
 546     /// obligations incurred from normalizing the where-clause (if
 547     /// any).
 548     Param(Vec<N>, ty::BoundConstness),
 549
 550     /// Virtual calls through an object.
 551     Object(ImplSourceObjectData<'tcx, N>),
 552
 553     /// Successful resolution for a builtin trait.
 554     Builtin(ImplSourceBuiltinData<N>),
 555
 556     /// ImplSource for trait upcasting coercion
 557     TraitUpcasting(ImplSourceTraitUpcastingData<'tcx, N>),
 558
 559     /// ImplSource automatically generated for a closure. The `DefId` is the ID
 560     /// of the closure expression. This is an `ImplSource::UserDefined` in spirit, but the
 561     /// impl is generated by the compiler and does not appear in the source.
 562     Closure(ImplSourceClosureData<'tcx, N>),
 563
 564     /// Same as above, but for a function pointer type with the given signature.
 565     FnPointer(ImplSourceFnPointerData<'tcx, N>),
 566
 567     /// ImplSource for a builtin `DeterminantKind` trait implementation.
 568     DiscriminantKind(ImplSourceDiscriminantKindData),
 569
 570     /// ImplSource for a builtin `Pointee` trait implementation.
 571     Pointee(ImplSourcePointeeData),
 572
 573     /// ImplSource automatically generated for a generator.
 574     Generator(ImplSourceGeneratorData<'tcx, N>),
 575
 576     /// ImplSource for a trait alias.
 577     TraitAlias(ImplSourceTraitAliasData<'tcx, N>),
 578
 579     /// ImplSource for a `const Drop` implementation.
 580     ConstDrop(ImplSourceConstDropData<N>),
 581 }
 582
 583 impl<'tcx, N> ImplSource<'tcx, N> {
 584     pub fn nested_obligations(self) -> Vec<N> {
 585         match self {
 586             ImplSource::UserDefined(i) => i.nested,
 587             ImplSource::Param(n, _) => n,
 588             ImplSource::Builtin(i) => i.nested,
 589             ImplSource::AutoImpl(d) => d.nested,
 590             ImplSource::Closure(c) => c.nested,
 591             ImplSource::Generator(c) => c.nested,
 592             ImplSource::Object(d) => d.nested,
 593             ImplSource::FnPointer(d) => d.nested,
 594             ImplSource::DiscriminantKind(ImplSourceDiscriminantKindData)
 595             | ImplSource::Pointee(ImplSourcePointeeData) => Vec::new(),
 596             ImplSource::TraitAlias(d) => d.nested,
 597             ImplSource::TraitUpcasting(d) => d.nested,
 598             ImplSource::ConstDrop(i) => i.nested,
 599         }
 600     }
 601
 602     pub fn borrow_nested_obligations(&self) -> &[N] {
 603         match &self {
 604             ImplSource::UserDefined(i) => &i.nested[..],
 605             ImplSource::Param(n, _) => &n,
 606             ImplSource::Builtin(i) => &i.nested,
 607             ImplSource::AutoImpl(d) => &d.nested,
 608             ImplSource::Closure(c) => &c.nested,
 609             ImplSource::Generator(c) => &c.nested,
 610             ImplSource::Object(d) => &d.nested,
 611             ImplSource::FnPointer(d) => &d.nested,
 612             ImplSource::DiscriminantKind(ImplSourceDiscriminantKindData)
 613             | ImplSource::Pointee(ImplSourcePointeeData) => &[],
 614             ImplSource::TraitAlias(d) => &d.nested,
 615             ImplSource::TraitUpcasting(d) => &d.nested,
 616             ImplSource::ConstDrop(i) => &i.nested,
 617         }
 618     }
 619
 620     pub fn map<M, F>(self, f: F) -> ImplSource<'tcx, M>
 621     where
 622         F: FnMut(N) -> M,
 623     {
 624         match self {
 625             ImplSource::UserDefined(i) => ImplSource::UserDefined(ImplSourceUserDefinedData {
 626                 impl_def_id: i.impl_def_id,
 627                 substs: i.substs,
 628                 nested: i.nested.into_iter().map(f).collect(),
 629             }),
 630             ImplSource::Param(n, ct) => ImplSource::Param(n.into_iter().map(f).collect(), ct),
 631             ImplSource::Builtin(i) => ImplSource::Builtin(ImplSourceBuiltinData {
 632                 nested: i.nested.into_iter().map(f).collect(),
 633             }),
 634             ImplSource::Object(o) => ImplSource::Object(ImplSourceObjectData {
 635                 upcast_trait_ref: o.upcast_trait_ref,
 636                 vtable_base: o.vtable_base,
 637                 nested: o.nested.into_iter().map(f).collect(),
 638             }),
 639             ImplSource::AutoImpl(d) => ImplSource::AutoImpl(ImplSourceAutoImplData {
 640                 trait_def_id: d.trait_def_id,
 641                 nested: d.nested.into_iter().map(f).collect(),
 642             }),
 643             ImplSource::Closure(c) => ImplSource::Closure(ImplSourceClosureData {
 644                 closure_def_id: c.closure_def_id,
 645                 substs: c.substs,
 646                 nested: c.nested.into_iter().map(f).collect(),
 647             }),
 648             ImplSource::Generator(c) => ImplSource::Generator(ImplSourceGeneratorData {
 649                 generator_def_id: c.generator_def_id,
 650                 substs: c.substs,
 651                 nested: c.nested.into_iter().map(f).collect(),
 652             }),
 653             ImplSource::FnPointer(p) => ImplSource::FnPointer(ImplSourceFnPointerData {
 654                 fn_ty: p.fn_ty,
 655                 nested: p.nested.into_iter().map(f).collect(),
 656             }),
 657             ImplSource::DiscriminantKind(ImplSourceDiscriminantKindData) => {
 658                 ImplSource::DiscriminantKind(ImplSourceDiscriminantKindData)
 659             }
 660             ImplSource::Pointee(ImplSourcePointeeData) => {
 661                 ImplSource::Pointee(ImplSourcePointeeData)
 662             }
 663             ImplSource::TraitAlias(d) => ImplSource::TraitAlias(ImplSourceTraitAliasData {
 664                 alias_def_id: d.alias_def_id,
 665                 substs: d.substs,
 666                 nested: d.nested.into_iter().map(f).collect(),
 667             }),
 668             ImplSource::TraitUpcasting(d) => {
 669                 ImplSource::TraitUpcasting(ImplSourceTraitUpcastingData {
 670                     upcast_trait_ref: d.upcast_trait_ref,
 671                     vtable_vptr_slot: d.vtable_vptr_slot,
 672                     nested: d.nested.into_iter().map(f).collect(),
 673                 })
 674             }
 675             ImplSource::ConstDrop(i) => ImplSource::ConstDrop(ImplSourceConstDropData {
 676                 nested: i.nested.into_iter().map(f).collect(),
 677             }),
 678         }
 679     }
 680 }
 681
 682 /// Identifies a particular impl in the source, along with a set of
 683 /// substitutions from the impl's type/lifetime parameters. The
 684 /// `nested` vector corresponds to the nested obligations attached to
 685 /// the impl's type parameters.
 686 ///
 687 /// The type parameter `N` indicates the type used for "nested
 688 /// obligations" that are required by the impl. During type-check, this
 689 /// is `Obligation`, as one might expect. During codegen, however, this
 690 /// is `()`, because codegen only requires a shallow resolution of an
 691 /// impl, and nested obligations are satisfied later.
 692 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 693 pub struct ImplSourceUserDefinedData<'tcx, N> {
 694     pub impl_def_id: DefId,
 695     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
 696     pub nested: Vec<N>,
 697 }
 698
 699 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 700 pub struct ImplSourceGeneratorData<'tcx, N> {
 701     pub generator_def_id: DefId,
 702     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
 703     /// Nested obligations. This can be non-empty if the generator
 704     /// signature contains associated types.
 705     pub nested: Vec<N>,
 706 }
 707
 708 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 709 pub struct ImplSourceClosureData<'tcx, N> {
 710     pub closure_def_id: DefId,
 711     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
 712     /// Nested obligations. This can be non-empty if the closure
 713     /// signature contains associated types.
 714     pub nested: Vec<N>,
 715 }
 716
 717 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 718 pub struct ImplSourceAutoImplData<N> {
 719     pub trait_def_id: DefId,
 720     pub nested: Vec<N>,
 721 }
 722
 723 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 724 pub struct ImplSourceTraitUpcastingData<'tcx, N> {
 725     /// `Foo` upcast to the obligation trait. This will be some supertrait of `Foo`.
 726     pub upcast_trait_ref: ty::PolyTraitRef<'tcx>,
 727
 728     /// The vtable is formed by concatenating together the method lists of
 729     /// the base object trait and all supertraits, pointers to supertrait vtable will
 730     /// be provided when necessary; this is the position of `upcast_trait_ref`'s vtable
 731     /// within that vtable.
 732     pub vtable_vptr_slot: Option<usize>,
 733
 734     pub nested: Vec<N>,
 735 }
 736
 737 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 738 pub struct ImplSourceBuiltinData<N> {
 739     pub nested: Vec<N>,
 740 }
 741
 742 #[derive(PartialEq, Eq, Clone, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 743 pub struct ImplSourceObjectData<'tcx, N> {
 744     /// `Foo` upcast to the obligation trait. This will be some supertrait of `Foo`.
 745     pub upcast_trait_ref: ty::PolyTraitRef<'tcx>,
 746
 747     /// The vtable is formed by concatenating together the method lists of
 748     /// the base object trait and all supertraits, pointers to supertrait vtable will
 749     /// be provided when necessary; this is the start of `upcast_trait_ref`'s methods
 750     /// in that vtable.
 751     pub vtable_base: usize,
 752
 753     pub nested: Vec<N>,
 754 }
 755
 756 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 757 pub struct ImplSourceFnPointerData<'tcx, N> {
 758     pub fn_ty: Ty<'tcx>,
 759     pub nested: Vec<N>,
 760 }
 761
 762 // FIXME(@lcnr): This should be  refactored and merged with other builtin vtables.
 763 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable)]
 764 pub struct ImplSourceDiscriminantKindData;
 765
 766 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable)]
 767 pub struct ImplSourcePointeeData;
 768
 769 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 770 pub struct ImplSourceConstDropData<N> {
 771     pub nested: Vec<N>,
 772 }
 773
 774 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, TyEncodable, TyDecodable, HashStable, TypeFoldable, Lift)]
 775 pub struct ImplSourceTraitAliasData<'tcx, N> {
 776     pub alias_def_id: DefId,
 777     pub substs: SubstsRef<'tcx>,
 778     pub nested: Vec<N>,
 779 }
 780
 781 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, HashStable, PartialOrd, Ord)]
 782 pub enum ObjectSafetyViolation {
 783     /// `Self: Sized` declared on the trait.
 784     SizedSelf(SmallVec<[Span; 1]>),
 785
 786     /// Supertrait reference references `Self` an in illegal location
 787     /// (e.g., `trait Foo : Bar<Self>`).
 788     SupertraitSelf(SmallVec<[Span; 1]>),
 789
 790     /// Method has something illegal.
 791     Method(Symbol, MethodViolationCode, Span),
 792
 793     /// Associated const.
 794     AssocConst(Symbol, Span),
 795
 796     /// GAT
 797     GAT(Symbol, Span),
 798 }
 799
 800 impl ObjectSafetyViolation {
 801     pub fn error_msg(&self) -> Cow<'static, str> {
 802         match *self {
 803             ObjectSafetyViolation::SizedSelf(_) => "it requires `Self: Sized`".into(),
 804             ObjectSafetyViolation::SupertraitSelf(ref spans) => {
 805                 if spans.iter().any(|sp| *sp != DUMMY_SP) {
 806                     "it uses `Self` as a type parameter".into()
 807                 } else {
 808                     "it cannot use `Self` as a type parameter in a supertrait or `where`-clause"
 809                         .into()
 810                 }
 811             }
 812             ObjectSafetyViolation::Method(name, MethodViolationCode::StaticMethod(_, _, _), _) => {
 813                 format!("associated function `{}` has no `self` parameter", name).into()
 814             }
 815             ObjectSafetyViolation::Method(
 816                 name,
 817                 MethodViolationCode::ReferencesSelfInput(_),
 818                 DUMMY_SP,
 819             ) => format!("method `{}` references the `Self` type in its parameters", name).into(),
 820             ObjectSafetyViolation::Method(name, MethodViolationCode::ReferencesSelfInput(_), _) => {
 821                 format!("method `{}` references the `Self` type in this parameter", name).into()
 822             }
 823             ObjectSafetyViolation::Method(name, MethodViolationCode::ReferencesSelfOutput, _) => {
 824                 format!("method `{}` references the `Self` type in its return type", name).into()
 825             }
 826             ObjectSafetyViolation::Method(
 827                 name,
 828                 MethodViolationCode::WhereClauseReferencesSelf,
 829                 _,
 830             ) => {
 831                 format!("method `{}` references the `Self` type in its `where` clause", name).into()
 832             }
 833             ObjectSafetyViolation::Method(name, MethodViolationCode::Generic, _) => {
 834                 format!("method `{}` has generic type parameters", name).into()
 835             }
 836             ObjectSafetyViolation::Method(name, MethodViolationCode::UndispatchableReceiver, _) => {
 837                 format!("method `{}`'s `self` parameter cannot be dispatched on", name).into()
 838             }
 839             ObjectSafetyViolation::AssocConst(name, DUMMY_SP) => {
 840                 format!("it contains associated `const` `{}`", name).into()
 841             }
 842             ObjectSafetyViolation::AssocConst(..) => "it contains this associated `const`".into(),
 843             ObjectSafetyViolation::GAT(name, _) => {
 844                 format!("it contains the generic associated type `{}`", name).into()
 845             }
 846         }
 847     }
 848
 849     pub fn solution(&self, err: &mut Diagnostic) {
 850         match *self {
 851             ObjectSafetyViolation::SizedSelf(_) | ObjectSafetyViolation::SupertraitSelf(_) => {}
 852             ObjectSafetyViolation::Method(
 853                 name,
 854                 MethodViolationCode::StaticMethod(sugg, self_span, has_args),
 855                 _,
 856             ) => {
 857                 err.span_suggestion(
 858                     self_span,
 859                     &format!(
 860                         "consider turning `{}` into a method by giving it a `&self` argument",
 861                         name
 862                     ),
 863                     format!("&self{}", if has_args { ", " } else { "" }),
 864                     Applicability::MaybeIncorrect,
 865                 );
 866                 match sugg {
 867                     Some((sugg, span)) => {
 868                         err.span_suggestion(
 869                             span,
 870                             &format!(
 871                                 "alternatively, consider constraining `{}` so it does not apply to \
 872                                  trait objects",
 873                                 name
 874                             ),
 875                             sugg.to_string(),
 876                             Applicability::MaybeIncorrect,
 877                         );
 878                     }
 879                     None => {
 880                         err.help(&format!(
 881                             "consider turning `{}` into a method by giving it a `&self` \
 882                              argument or constraining it so it does not apply to trait objects",
 883                             name
 884                         ));
 885                     }
 886                 }
 887             }
 888             ObjectSafetyViolation::Method(
 889                 name,
 890                 MethodViolationCode::UndispatchableReceiver,
 891                 span,
 892             ) => {
 893                 err.span_suggestion(
 894                     span,
 895                     &format!(
 896                         "consider changing method `{}`'s `self` parameter to be `&self`",
 897                         name
 898                     ),
 899                     "&Self".to_string(),
 900                     Applicability::MachineApplicable,
 901                 );
 902             }
 903             ObjectSafetyViolation::AssocConst(name, _)
 904             | ObjectSafetyViolation::GAT(name, _)
 905             | ObjectSafetyViolation::Method(name, ..) => {
 906                 err.help(&format!("consider moving `{}` to another trait", name));
 907             }
 908         }
 909     }
 910
 911     pub fn spans(&self) -> SmallVec<[Span; 1]> {
 912         // When `span` comes from a separate crate, it'll be `DUMMY_SP`. Treat it as `None` so
 913         // diagnostics use a `note` instead of a `span_label`.
 914         match self {
 915             ObjectSafetyViolation::SupertraitSelf(spans)
 916             | ObjectSafetyViolation::SizedSelf(spans) => spans.clone(),
 917             ObjectSafetyViolation::AssocConst(_, span)
 918             | ObjectSafetyViolation::GAT(_, span)
 919             | ObjectSafetyViolation::Method(_, _, span)
 920                 if *span != DUMMY_SP =>
 921             {
 922                 smallvec![*span]
 923             }
 924             _ => smallvec![],
 925         }
 926     }
 927 }
 928
 929 /// Reasons a method might not be object-safe.
 930 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash, HashStable, PartialOrd, Ord)]
 931 pub enum MethodViolationCode {
 932     /// e.g., `fn foo()`
 933     StaticMethod(Option<(&'static str, Span)>, Span, bool /* has args */),
 934
 935     /// e.g., `fn foo(&self, x: Self)`
 936     ReferencesSelfInput(usize),
 937
 938     /// e.g., `fn foo(&self) -> Self`
 939     ReferencesSelfOutput,
 940
 941     /// e.g., `fn foo(&self) where Self: Clone`
 942     WhereClauseReferencesSelf,
 943
 944     /// e.g., `fn foo<A>()`
 945     Generic,
 946
 947     /// the method's receiver (`self` argument) can't be dispatched on
 948     UndispatchableReceiver,
 949 }