]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_mir/src/borrow_check/region_infer/mod.rs
Rollup merge of #87307 - michaelwoerister:pgo-unwind-msvc, r=nagisa
[rust.git] / compiler / rustc_mir / src / borrow_check / region_infer / mod.rs
1 use std::collections::VecDeque;
2 use std::rc::Rc;
3
4 use rustc_data_structures::binary_search_util;
5 use rustc_data_structures::frozen::Frozen;
6 use rustc_data_structures::fx::{FxHashMap, FxHashSet};
7 use rustc_data_structures::graph::scc::Sccs;
8 use rustc_hir::def_id::DefId;
9 use rustc_index::vec::IndexVec;
10 use rustc_infer::infer::canonical::QueryOutlivesConstraint;
11 use rustc_infer::infer::region_constraints::{GenericKind, VarInfos, VerifyBound};
12 use rustc_infer::infer::{InferCtxt, NllRegionVariableOrigin, RegionVariableOrigin};
13 use rustc_middle::mir::{
14     Body, ClosureOutlivesRequirement, ClosureOutlivesSubject, ClosureRegionRequirements,
15     ConstraintCategory, Local, Location, ReturnConstraint,
16 };
17 use rustc_middle::ty::{self, subst::SubstsRef, RegionVid, Ty, TyCtxt, TypeFoldable};
18 use rustc_span::Span;
19
20 use crate::borrow_check::{
21     constraints::{
22         graph::NormalConstraintGraph, ConstraintSccIndex, OutlivesConstraint, OutlivesConstraintSet,
23     },
24     diagnostics::{RegionErrorKind, RegionErrors},
25     member_constraints::{MemberConstraintSet, NllMemberConstraintIndex},
26     nll::{PoloniusOutput, ToRegionVid},
27     region_infer::reverse_sccs::ReverseSccGraph,
28     region_infer::values::{
29         LivenessValues, PlaceholderIndices, RegionElement, RegionValueElements, RegionValues,
30         ToElementIndex,
31     },
32     type_check::{free_region_relations::UniversalRegionRelations, Locations},
33     universal_regions::UniversalRegions,
34 };
35
36 mod dump_mir;
37 mod graphviz;
38 mod opaque_types;
39 mod reverse_sccs;
40
41 pub mod values;
42
43 pub struct RegionInferenceContext<'tcx> {
44     /// Contains the definition for every region variable. Region
45     /// variables are identified by their index (`RegionVid`). The
46     /// definition contains information about where the region came
47     /// from as well as its final inferred value.
48     definitions: IndexVec<RegionVid, RegionDefinition<'tcx>>,
49
50     /// The liveness constraints added to each region. For most
51     /// regions, these start out empty and steadily grow, though for
52     /// each universally quantified region R they start out containing
53     /// the entire CFG and `end(R)`.
54     liveness_constraints: LivenessValues<RegionVid>,
55
56     /// The outlives constraints computed by the type-check.
57     constraints: Frozen<OutlivesConstraintSet<'tcx>>,
58
59     /// The constraint-set, but in graph form, making it easy to traverse
60     /// the constraints adjacent to a particular region. Used to construct
61     /// the SCC (see `constraint_sccs`) and for error reporting.
62     constraint_graph: Frozen<NormalConstraintGraph>,
63
64     /// The SCC computed from `constraints` and the constraint
65     /// graph. We have an edge from SCC A to SCC B if `A: B`. Used to
66     /// compute the values of each region.
67     constraint_sccs: Rc<Sccs<RegionVid, ConstraintSccIndex>>,
68
69     /// Reverse of the SCC constraint graph --  i.e., an edge `A -> B` exists if
70     /// `B: A`. This is used to compute the universal regions that are required
71     /// to outlive a given SCC. Computed lazily.
72     rev_scc_graph: Option<Rc<ReverseSccGraph>>,
73
74     /// The "R0 member of [R1..Rn]" constraints, indexed by SCC.
75     member_constraints: Rc<MemberConstraintSet<'tcx, ConstraintSccIndex>>,
76
77     /// Records the member constraints that we applied to each scc.
78     /// This is useful for error reporting. Once constraint
79     /// propagation is done, this vector is sorted according to
80     /// `member_region_scc`.
81     member_constraints_applied: Vec<AppliedMemberConstraint>,
82
83     /// Map closure bounds to a `Span` that should be used for error reporting.
84     closure_bounds_mapping:
85         FxHashMap<Location, FxHashMap<(RegionVid, RegionVid), (ConstraintCategory, Span)>>,
86
87     /// Contains the minimum universe of any variable within the same
88     /// SCC. We will ensure that no SCC contains values that are not
89     /// visible from this index.
90     scc_universes: IndexVec<ConstraintSccIndex, ty::UniverseIndex>,
91
92     /// Contains a "representative" from each SCC. This will be the
93     /// minimal RegionVid belonging to that universe. It is used as a
94     /// kind of hacky way to manage checking outlives relationships,
95     /// since we can 'canonicalize' each region to the representative
96     /// of its SCC and be sure that -- if they have the same repr --
97     /// they *must* be equal (though not having the same repr does not
98     /// mean they are unequal).
99     scc_representatives: IndexVec<ConstraintSccIndex, ty::RegionVid>,
100
101     /// The final inferred values of the region variables; we compute
102     /// one value per SCC. To get the value for any given *region*,
103     /// you first find which scc it is a part of.
104     scc_values: RegionValues<ConstraintSccIndex>,
105
106     /// Type constraints that we check after solving.
107     type_tests: Vec<TypeTest<'tcx>>,
108
109     /// Information about the universally quantified regions in scope
110     /// on this function.
111     universal_regions: Rc<UniversalRegions<'tcx>>,
112
113     /// Information about how the universally quantified regions in
114     /// scope on this function relate to one another.
115     universal_region_relations: Frozen<UniversalRegionRelations<'tcx>>,
116 }
117
118 /// Each time that `apply_member_constraint` is successful, it appends
119 /// one of these structs to the `member_constraints_applied` field.
120 /// This is used in error reporting to trace out what happened.
121 ///
122 /// The way that `apply_member_constraint` works is that it effectively
123 /// adds a new lower bound to the SCC it is analyzing: so you wind up
124 /// with `'R: 'O` where `'R` is the pick-region and `'O` is the
125 /// minimal viable option.
126 #[derive(Copy, Clone, Debug, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd)]
127 pub(crate) struct AppliedMemberConstraint {
128     /// The SCC that was affected. (The "member region".)
129     ///
130     /// The vector if `AppliedMemberConstraint` elements is kept sorted
131     /// by this field.
132     pub(in crate::borrow_check) member_region_scc: ConstraintSccIndex,
133
134     /// The "best option" that `apply_member_constraint` found -- this was
135     /// added as an "ad-hoc" lower-bound to `member_region_scc`.
136     pub(in crate::borrow_check) min_choice: ty::RegionVid,
137
138     /// The "member constraint index" -- we can find out details about
139     /// the constraint from
140     /// `set.member_constraints[member_constraint_index]`.
141     pub(in crate::borrow_check) member_constraint_index: NllMemberConstraintIndex,
142 }
143
144 pub(crate) struct RegionDefinition<'tcx> {
145     /// What kind of variable is this -- a free region? existential
146     /// variable? etc. (See the `NllRegionVariableOrigin` for more
147     /// info.)
148     pub(in crate::borrow_check) origin: NllRegionVariableOrigin,
149
150     /// Which universe is this region variable defined in? This is
151     /// most often `ty::UniverseIndex::ROOT`, but when we encounter
152     /// forall-quantifiers like `for<'a> { 'a = 'b }`, we would create
153     /// the variable for `'a` in a fresh universe that extends ROOT.
154     pub(in crate::borrow_check) universe: ty::UniverseIndex,
155
156     /// If this is 'static or an early-bound region, then this is
157     /// `Some(X)` where `X` is the name of the region.
158     pub(in crate::borrow_check) external_name: Option<ty::Region<'tcx>>,
159 }
160
161 /// N.B., the variants in `Cause` are intentionally ordered. Lower
162 /// values are preferred when it comes to error messages. Do not
163 /// reorder willy nilly.
164 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialOrd, Ord, PartialEq, Eq)]
165 pub(crate) enum Cause {
166     /// point inserted because Local was live at the given Location
167     LiveVar(Local, Location),
168
169     /// point inserted because Local was dropped at the given Location
170     DropVar(Local, Location),
171 }
172
173 /// A "type test" corresponds to an outlives constraint between a type
174 /// and a lifetime, like `T: 'x` or `<T as Foo>::Bar: 'x`. They are
175 /// translated from the `Verify` region constraints in the ordinary
176 /// inference context.
177 ///
178 /// These sorts of constraints are handled differently than ordinary
179 /// constraints, at least at present. During type checking, the
180 /// `InferCtxt::process_registered_region_obligations` method will
181 /// attempt to convert a type test like `T: 'x` into an ordinary
182 /// outlives constraint when possible (for example, `&'a T: 'b` will
183 /// be converted into `'a: 'b` and registered as a `Constraint`).
184 ///
185 /// In some cases, however, there are outlives relationships that are
186 /// not converted into a region constraint, but rather into one of
187 /// these "type tests". The distinction is that a type test does not
188 /// influence the inference result, but instead just examines the
189 /// values that we ultimately inferred for each region variable and
190 /// checks that they meet certain extra criteria. If not, an error
191 /// can be issued.
192 ///
193 /// One reason for this is that these type tests typically boil down
194 /// to a check like `'a: 'x` where `'a` is a universally quantified
195 /// region -- and therefore not one whose value is really meant to be
196 /// *inferred*, precisely (this is not always the case: one can have a
197 /// type test like `<Foo as Trait<'?0>>::Bar: 'x`, where `'?0` is an
198 /// inference variable). Another reason is that these type tests can
199 /// involve *disjunction* -- that is, they can be satisfied in more
200 /// than one way.
201 ///
202 /// For more information about this translation, see
203 /// `InferCtxt::process_registered_region_obligations` and
204 /// `InferCtxt::type_must_outlive` in `rustc_infer::infer::InferCtxt`.
205 #[derive(Clone, Debug)]
206 pub struct TypeTest<'tcx> {
207     /// The type `T` that must outlive the region.
208     pub generic_kind: GenericKind<'tcx>,
209
210     /// The region `'x` that the type must outlive.
211     pub lower_bound: RegionVid,
212
213     /// Where did this constraint arise and why?
214     pub locations: Locations,
215
216     /// A test which, if met by the region `'x`, proves that this type
217     /// constraint is satisfied.
218     pub verify_bound: VerifyBound<'tcx>,
219 }
220
221 /// When we have an unmet lifetime constraint, we try to propagate it outward (e.g. to a closure
222 /// environment). If we can't, it is an error.
223 #[derive(Clone, Copy, Debug, Eq, PartialEq)]
224 enum RegionRelationCheckResult {
225     Ok,
226     Propagated,
227     Error,
228 }
229
230 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Debug)]
231 enum Trace<'tcx> {
232     StartRegion,
233     FromOutlivesConstraint(OutlivesConstraint<'tcx>),
234     NotVisited,
235 }
236
237 impl<'tcx> RegionInferenceContext<'tcx> {
238     /// Creates a new region inference context with a total of
239     /// `num_region_variables` valid inference variables; the first N
240     /// of those will be constant regions representing the free
241     /// regions defined in `universal_regions`.
242     ///
243     /// The `outlives_constraints` and `type_tests` are an initial set
244     /// of constraints produced by the MIR type check.
245     pub(in crate::borrow_check) fn new(
246         var_infos: VarInfos,
247         universal_regions: Rc<UniversalRegions<'tcx>>,
248         placeholder_indices: Rc<PlaceholderIndices>,
249         universal_region_relations: Frozen<UniversalRegionRelations<'tcx>>,
250         outlives_constraints: OutlivesConstraintSet<'tcx>,
251         member_constraints_in: MemberConstraintSet<'tcx, RegionVid>,
252         closure_bounds_mapping: FxHashMap<
253             Location,
254             FxHashMap<(RegionVid, RegionVid), (ConstraintCategory, Span)>,
255         >,
256         type_tests: Vec<TypeTest<'tcx>>,
257         liveness_constraints: LivenessValues<RegionVid>,
258         elements: &Rc<RegionValueElements>,
259     ) -> Self {
260         // Create a RegionDefinition for each inference variable.
261         let definitions: IndexVec<_, _> = var_infos
262             .into_iter()
263             .map(|info| RegionDefinition::new(info.universe, info.origin))
264             .collect();
265
266         let constraints = Frozen::freeze(outlives_constraints);
267         let constraint_graph = Frozen::freeze(constraints.graph(definitions.len()));
268         let fr_static = universal_regions.fr_static;
269         let constraint_sccs = Rc::new(constraints.compute_sccs(&constraint_graph, fr_static));
270
271         let mut scc_values =
272             RegionValues::new(elements, universal_regions.len(), &placeholder_indices);
273
274         for region in liveness_constraints.rows() {
275             let scc = constraint_sccs.scc(region);
276             scc_values.merge_liveness(scc, region, &liveness_constraints);
277         }
278
279         let scc_universes = Self::compute_scc_universes(&constraint_sccs, &definitions);
280
281         let scc_representatives = Self::compute_scc_representatives(&constraint_sccs, &definitions);
282
283         let member_constraints =
284             Rc::new(member_constraints_in.into_mapped(|r| constraint_sccs.scc(r)));
285
286         let mut result = Self {
287             definitions,
288             liveness_constraints,
289             constraints,
290             constraint_graph,
291             constraint_sccs,
292             rev_scc_graph: None,
293             member_constraints,
294             member_constraints_applied: Vec::new(),
295             closure_bounds_mapping,
296             scc_universes,
297             scc_representatives,
298             scc_values,
299             type_tests,
300             universal_regions,
301             universal_region_relations,
302         };
303
304         result.init_free_and_bound_regions();
305
306         result
307     }
308
309     /// Each SCC is the combination of many region variables which
310     /// have been equated. Therefore, we can associate a universe with
311     /// each SCC which is minimum of all the universes of its
312     /// constituent regions -- this is because whatever value the SCC
313     /// takes on must be a value that each of the regions within the
314     /// SCC could have as well. This implies that the SCC must have
315     /// the minimum, or narrowest, universe.
316     fn compute_scc_universes(
317         constraint_sccs: &Sccs<RegionVid, ConstraintSccIndex>,
318         definitions: &IndexVec<RegionVid, RegionDefinition<'tcx>>,
319     ) -> IndexVec<ConstraintSccIndex, ty::UniverseIndex> {
320         let num_sccs = constraint_sccs.num_sccs();
321         let mut scc_universes = IndexVec::from_elem_n(ty::UniverseIndex::MAX, num_sccs);
322
323         debug!("compute_scc_universes()");
324
325         // For each region R in universe U, ensure that the universe for the SCC
326         // that contains R is "no bigger" than U. This effectively sets the universe
327         // for each SCC to be the minimum of the regions within.
328         for (region_vid, region_definition) in definitions.iter_enumerated() {
329             let scc = constraint_sccs.scc(region_vid);
330             let scc_universe = &mut scc_universes[scc];
331             let scc_min = std::cmp::min(region_definition.universe, *scc_universe);
332             if scc_min != *scc_universe {
333                 *scc_universe = scc_min;
334                 debug!(
335                     "compute_scc_universes: lowered universe of {scc:?} to {scc_min:?} \
336                     because it contains {region_vid:?} in {region_universe:?}",
337                     scc = scc,
338                     scc_min = scc_min,
339                     region_vid = region_vid,
340                     region_universe = region_definition.universe,
341                 );
342             }
343         }
344
345         // Walk each SCC `A` and `B` such that `A: B`
346         // and ensure that universe(A) can see universe(B).
347         //
348         // This serves to enforce the 'empty/placeholder' hierarchy
349         // (described in more detail on `RegionKind`):
350         //
351         // ```
352         // static -----+
353         //   |         |
354         // empty(U0) placeholder(U1)
355         //   |      /
356         // empty(U1)
357         // ```
358         //
359         // In particular, imagine we have variables R0 in U0 and R1
360         // created in U1, and constraints like this;
361         //
362         // ```
363         // R1: !1 // R1 outlives the placeholder in U1
364         // R1: R0 // R1 outlives R0
365         // ```
366         //
367         // Here, we wish for R1 to be `'static`, because it
368         // cannot outlive `placeholder(U1)` and `empty(U0)` any other way.
369         //
370         // Thanks to this loop, what happens is that the `R1: R0`
371         // constraint lowers the universe of `R1` to `U0`, which in turn
372         // means that the `R1: !1` constraint will (later) cause
373         // `R1` to become `'static`.
374         for scc_a in constraint_sccs.all_sccs() {
375             for &scc_b in constraint_sccs.successors(scc_a) {
376                 let scc_universe_a = scc_universes[scc_a];
377                 let scc_universe_b = scc_universes[scc_b];
378                 let scc_universe_min = std::cmp::min(scc_universe_a, scc_universe_b);
379                 if scc_universe_a != scc_universe_min {
380                     scc_universes[scc_a] = scc_universe_min;
381
382                     debug!(
383                         "compute_scc_universes: lowered universe of {scc_a:?} to {scc_universe_min:?} \
384                         because {scc_a:?}: {scc_b:?} and {scc_b:?} is in universe {scc_universe_b:?}",
385                         scc_a = scc_a,
386                         scc_b = scc_b,
387                         scc_universe_min = scc_universe_min,
388                         scc_universe_b = scc_universe_b
389                     );
390                 }
391             }
392         }
393
394         debug!("compute_scc_universes: scc_universe = {:#?}", scc_universes);
395
396         scc_universes
397     }
398
399     /// For each SCC, we compute a unique `RegionVid` (in fact, the
400     /// minimal one that belongs to the SCC). See
401     /// `scc_representatives` field of `RegionInferenceContext` for
402     /// more details.
403     fn compute_scc_representatives(
404         constraints_scc: &Sccs<RegionVid, ConstraintSccIndex>,
405         definitions: &IndexVec<RegionVid, RegionDefinition<'tcx>>,
406     ) -> IndexVec<ConstraintSccIndex, ty::RegionVid> {
407         let num_sccs = constraints_scc.num_sccs();
408         let next_region_vid = definitions.next_index();
409         let mut scc_representatives = IndexVec::from_elem_n(next_region_vid, num_sccs);
410
411         for region_vid in definitions.indices() {
412             let scc = constraints_scc.scc(region_vid);
413             let prev_min = scc_representatives[scc];
414             scc_representatives[scc] = region_vid.min(prev_min);
415         }
416
417         scc_representatives
418     }
419
420     /// Initializes the region variables for each universally
421     /// quantified region (lifetime parameter). The first N variables
422     /// always correspond to the regions appearing in the function
423     /// signature (both named and anonymous) and where-clauses. This
424     /// function iterates over those regions and initializes them with
425     /// minimum values.
426     ///
427     /// For example:
428     ///
429     ///     fn foo<'a, 'b>(..) where 'a: 'b
430     ///
431     /// would initialize two variables like so:
432     ///
433     ///     R0 = { CFG, R0 } // 'a
434     ///     R1 = { CFG, R0, R1 } // 'b
435     ///
436     /// Here, R0 represents `'a`, and it contains (a) the entire CFG
437     /// and (b) any universally quantified regions that it outlives,
438     /// which in this case is just itself. R1 (`'b`) in contrast also
439     /// outlives `'a` and hence contains R0 and R1.
440     fn init_free_and_bound_regions(&mut self) {
441         // Update the names (if any)
442         for (external_name, variable) in self.universal_regions.named_universal_regions() {
443             debug!(
444                 "init_universal_regions: region {:?} has external name {:?}",
445                 variable, external_name
446             );
447             self.definitions[variable].external_name = Some(external_name);
448         }
449
450         for variable in self.definitions.indices() {
451             let scc = self.constraint_sccs.scc(variable);
452
453             match self.definitions[variable].origin {
454                 NllRegionVariableOrigin::FreeRegion => {
455                     // For each free, universally quantified region X:
456
457                     // Add all nodes in the CFG to liveness constraints
458                     self.liveness_constraints.add_all_points(variable);
459                     self.scc_values.add_all_points(scc);
460
461                     // Add `end(X)` into the set for X.
462                     self.scc_values.add_element(scc, variable);
463                 }
464
465                 NllRegionVariableOrigin::Placeholder(placeholder) => {
466                     // Each placeholder region is only visible from
467                     // its universe `ui` and its extensions. So we
468                     // can't just add it into `scc` unless the
469                     // universe of the scc can name this region.
470                     let scc_universe = self.scc_universes[scc];
471                     if scc_universe.can_name(placeholder.universe) {
472                         self.scc_values.add_element(scc, placeholder);
473                     } else {
474                         debug!(
475                             "init_free_and_bound_regions: placeholder {:?} is \
476                              not compatible with universe {:?} of its SCC {:?}",
477                             placeholder, scc_universe, scc,
478                         );
479                         self.add_incompatible_universe(scc);
480                     }
481                 }
482
483                 NllRegionVariableOrigin::RootEmptyRegion
484                 | NllRegionVariableOrigin::Existential { .. } => {
485                     // For existential, regions, nothing to do.
486                 }
487             }
488         }
489     }
490
491     /// Returns an iterator over all the region indices.
492     pub fn regions(&self) -> impl Iterator<Item = RegionVid> {
493         self.definitions.indices()
494     }
495
496     /// Given a universal region in scope on the MIR, returns the
497     /// corresponding index.
498     ///
499     /// (Panics if `r` is not a registered universal region.)
500     pub fn to_region_vid(&self, r: ty::Region<'tcx>) -> RegionVid {
501         self.universal_regions.to_region_vid(r)
502     }
503
504     /// Adds annotations for `#[rustc_regions]`; see `UniversalRegions::annotate`.
505     crate fn annotate(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, err: &mut rustc_errors::DiagnosticBuilder<'_>) {
506         self.universal_regions.annotate(tcx, err)
507     }
508
509     /// Returns `true` if the region `r` contains the point `p`.
510     ///
511     /// Panics if called before `solve()` executes,
512     crate fn region_contains(&self, r: impl ToRegionVid, p: impl ToElementIndex) -> bool {
513         let scc = self.constraint_sccs.scc(r.to_region_vid());
514         self.scc_values.contains(scc, p)
515     }
516
517     /// Returns access to the value of `r` for debugging purposes.
518     crate fn region_value_str(&self, r: RegionVid) -> String {
519         let scc = self.constraint_sccs.scc(r.to_region_vid());
520         self.scc_values.region_value_str(scc)
521     }
522
523     /// Returns access to the value of `r` for debugging purposes.
524     crate fn region_universe(&self, r: RegionVid) -> ty::UniverseIndex {
525         let scc = self.constraint_sccs.scc(r.to_region_vid());
526         self.scc_universes[scc]
527     }
528
529     /// Once region solving has completed, this function will return
530     /// the member constraints that were applied to the value of a given
531     /// region `r`. See `AppliedMemberConstraint`.
532     pub(in crate::borrow_check) fn applied_member_constraints(
533         &self,
534         r: impl ToRegionVid,
535     ) -> &[AppliedMemberConstraint] {
536         let scc = self.constraint_sccs.scc(r.to_region_vid());
537         binary_search_util::binary_search_slice(
538             &self.member_constraints_applied,
539             |applied| applied.member_region_scc,
540             &scc,
541         )
542     }
543
544     /// Performs region inference and report errors if we see any
545     /// unsatisfiable constraints. If this is a closure, returns the
546     /// region requirements to propagate to our creator, if any.
547     pub(super) fn solve(
548         &mut self,
549         infcx: &InferCtxt<'_, 'tcx>,
550         body: &Body<'tcx>,
551         polonius_output: Option<Rc<PoloniusOutput>>,
552     ) -> (Option<ClosureRegionRequirements<'tcx>>, RegionErrors<'tcx>) {
553         let mir_def_id = body.source.def_id();
554         self.propagate_constraints(body);
555
556         let mut errors_buffer = RegionErrors::new();
557
558         // If this is a closure, we can propagate unsatisfied
559         // `outlives_requirements` to our creator, so create a vector
560         // to store those. Otherwise, we'll pass in `None` to the
561         // functions below, which will trigger them to report errors
562         // eagerly.
563         let mut outlives_requirements = infcx.tcx.is_closure(mir_def_id).then(Vec::new);
564
565         self.check_type_tests(infcx, body, outlives_requirements.as_mut(), &mut errors_buffer);
566
567         // In Polonius mode, the errors about missing universal region relations are in the output
568         // and need to be emitted or propagated. Otherwise, we need to check whether the
569         // constraints were too strong, and if so, emit or propagate those errors.
570         if infcx.tcx.sess.opts.debugging_opts.polonius {
571             self.check_polonius_subset_errors(
572                 body,
573                 outlives_requirements.as_mut(),
574                 &mut errors_buffer,
575                 polonius_output.expect("Polonius output is unavailable despite `-Z polonius`"),
576             );
577         } else {
578             self.check_universal_regions(body, outlives_requirements.as_mut(), &mut errors_buffer);
579         }
580
581         if errors_buffer.is_empty() {
582             self.check_member_constraints(infcx, &mut errors_buffer);
583         }
584
585         let outlives_requirements = outlives_requirements.unwrap_or_default();
586
587         if outlives_requirements.is_empty() {
588             (None, errors_buffer)
589         } else {
590             let num_external_vids = self.universal_regions.num_global_and_external_regions();
591             (
592                 Some(ClosureRegionRequirements { num_external_vids, outlives_requirements }),
593                 errors_buffer,
594             )
595         }
596     }
597
598     /// Propagate the region constraints: this will grow the values
599     /// for each region variable until all the constraints are
600     /// satisfied. Note that some values may grow **too** large to be
601     /// feasible, but we check this later.
602     fn propagate_constraints(&mut self, _body: &Body<'tcx>) {
603         debug!("propagate_constraints()");
604
605         debug!("propagate_constraints: constraints={:#?}", {
606             let mut constraints: Vec<_> = self.constraints.outlives().iter().collect();
607             constraints.sort();
608             constraints
609                 .into_iter()
610                 .map(|c| (c, self.constraint_sccs.scc(c.sup), self.constraint_sccs.scc(c.sub)))
611                 .collect::<Vec<_>>()
612         });
613
614         // To propagate constraints, we walk the DAG induced by the
615         // SCC. For each SCC, we visit its successors and compute
616         // their values, then we union all those values to get our
617         // own.
618         let constraint_sccs = self.constraint_sccs.clone();
619         for scc in constraint_sccs.all_sccs() {
620             self.compute_value_for_scc(scc);
621         }
622
623         // Sort the applied member constraints so we can binary search
624         // through them later.
625         self.member_constraints_applied.sort_by_key(|applied| applied.member_region_scc);
626     }
627
628     /// Computes the value of the SCC `scc_a`, which has not yet been
629     /// computed, by unioning the values of its successors.
630     /// Assumes that all successors have been computed already
631     /// (which is assured by iterating over SCCs in dependency order).
632     fn compute_value_for_scc(&mut self, scc_a: ConstraintSccIndex) {
633         let constraint_sccs = self.constraint_sccs.clone();
634
635         // Walk each SCC `B` such that `A: B`...
636         for &scc_b in constraint_sccs.successors(scc_a) {
637             debug!("propagate_constraint_sccs: scc_a = {:?} scc_b = {:?}", scc_a, scc_b);
638
639             // ...and add elements from `B` into `A`. One complication
640             // arises because of universes: If `B` contains something
641             // that `A` cannot name, then `A` can only contain `B` if
642             // it outlives static.
643             if self.universe_compatible(scc_b, scc_a) {
644                 // `A` can name everything that is in `B`, so just
645                 // merge the bits.
646                 self.scc_values.add_region(scc_a, scc_b);
647             } else {
648                 self.add_incompatible_universe(scc_a);
649             }
650         }
651
652         // Now take member constraints into account.
653         let member_constraints = self.member_constraints.clone();
654         for m_c_i in member_constraints.indices(scc_a) {
655             self.apply_member_constraint(scc_a, m_c_i, member_constraints.choice_regions(m_c_i));
656         }
657
658         debug!(
659             "propagate_constraint_sccs: scc_a = {:?} has value {:?}",
660             scc_a,
661             self.scc_values.region_value_str(scc_a),
662         );
663     }
664
665     /// Invoked for each `R0 member of [R1..Rn]` constraint.
666     ///
667     /// `scc` is the SCC containing R0, and `choice_regions` are the
668     /// `R1..Rn` regions -- they are always known to be universal
669     /// regions (and if that's not true, we just don't attempt to
670     /// enforce the constraint).
671     ///
672     /// The current value of `scc` at the time the method is invoked
673     /// is considered a *lower bound*.  If possible, we will modify
674     /// the constraint to set it equal to one of the option regions.
675     /// If we make any changes, returns true, else false.
676     fn apply_member_constraint(
677         &mut self,
678         scc: ConstraintSccIndex,
679         member_constraint_index: NllMemberConstraintIndex,
680         choice_regions: &[ty::RegionVid],
681     ) -> bool {
682         debug!("apply_member_constraint(scc={:?}, choice_regions={:#?})", scc, choice_regions,);
683
684         // Create a mutable vector of the options. We'll try to winnow
685         // them down.
686         let mut choice_regions: Vec<ty::RegionVid> = choice_regions.to_vec();
687
688         // The 'member region' in a member constraint is part of the
689         // hidden type, which must be in the root universe. Therefore,
690         // it cannot have any placeholders in its value.
691         assert!(self.scc_universes[scc] == ty::UniverseIndex::ROOT);
692         debug_assert!(
693             self.scc_values.placeholders_contained_in(scc).next().is_none(),
694             "scc {:?} in a member constraint has placeholder value: {:?}",
695             scc,
696             self.scc_values.region_value_str(scc),
697         );
698
699         // The existing value for `scc` is a lower-bound. This will
700         // consist of some set `{P} + {LB}` of points `{P}` and
701         // lower-bound free regions `{LB}`. As each choice region `O`
702         // is a free region, it will outlive the points. But we can
703         // only consider the option `O` if `O: LB`.
704         choice_regions.retain(|&o_r| {
705             self.scc_values
706                 .universal_regions_outlived_by(scc)
707                 .all(|lb| self.universal_region_relations.outlives(o_r, lb))
708         });
709         debug!("apply_member_constraint: after lb, choice_regions={:?}", choice_regions);
710
711         // Now find all the *upper bounds* -- that is, each UB is a
712         // free region that must outlive the member region `R0` (`UB:
713         // R0`). Therefore, we need only keep an option `O` if `UB: O`
714         // for all UB.
715         let rev_scc_graph = self.reverse_scc_graph();
716         let universal_region_relations = &self.universal_region_relations;
717         for ub in rev_scc_graph.upper_bounds(scc) {
718             debug!("apply_member_constraint: ub={:?}", ub);
719             choice_regions.retain(|&o_r| universal_region_relations.outlives(ub, o_r));
720         }
721         debug!("apply_member_constraint: after ub, choice_regions={:?}", choice_regions);
722
723         // If we ruled everything out, we're done.
724         if choice_regions.is_empty() {
725             return false;
726         }
727
728         // Otherwise, we need to find the minimum remaining choice, if
729         // any, and take that.
730         debug!("apply_member_constraint: choice_regions remaining are {:#?}", choice_regions);
731         let min = |r1: ty::RegionVid, r2: ty::RegionVid| -> Option<ty::RegionVid> {
732             let r1_outlives_r2 = self.universal_region_relations.outlives(r1, r2);
733             let r2_outlives_r1 = self.universal_region_relations.outlives(r2, r1);
734             match (r1_outlives_r2, r2_outlives_r1) {
735                 (true, true) => Some(r1.min(r2)),
736                 (true, false) => Some(r2),
737                 (false, true) => Some(r1),
738                 (false, false) => None,
739             }
740         };
741         let mut min_choice = choice_regions[0];
742         for &other_option in &choice_regions[1..] {
743             debug!(
744                 "apply_member_constraint: min_choice={:?} other_option={:?}",
745                 min_choice, other_option,
746             );
747             match min(min_choice, other_option) {
748                 Some(m) => min_choice = m,
749                 None => {
750                     debug!(
751                         "apply_member_constraint: {:?} and {:?} are incomparable; no min choice",
752                         min_choice, other_option,
753                     );
754                     return false;
755                 }
756             }
757         }
758
759         let min_choice_scc = self.constraint_sccs.scc(min_choice);
760         debug!(
761             "apply_member_constraint: min_choice={:?} best_choice_scc={:?}",
762             min_choice, min_choice_scc,
763         );
764         if self.scc_values.add_region(scc, min_choice_scc) {
765             self.member_constraints_applied.push(AppliedMemberConstraint {
766                 member_region_scc: scc,
767                 min_choice,
768                 member_constraint_index,
769             });
770
771             true
772         } else {
773             false
774         }
775     }
776
777     /// Returns `true` if all the elements in the value of `scc_b` are nameable
778     /// in `scc_a`. Used during constraint propagation, and only once
779     /// the value of `scc_b` has been computed.
780     fn universe_compatible(&self, scc_b: ConstraintSccIndex, scc_a: ConstraintSccIndex) -> bool {
781         let universe_a = self.scc_universes[scc_a];
782
783         // Quick check: if scc_b's declared universe is a subset of
784         // scc_a's declared univese (typically, both are ROOT), then
785         // it cannot contain any problematic universe elements.
786         if universe_a.can_name(self.scc_universes[scc_b]) {
787             return true;
788         }
789
790         // Otherwise, we have to iterate over the universe elements in
791         // B's value, and check whether all of them are nameable
792         // from universe_a
793         self.scc_values.placeholders_contained_in(scc_b).all(|p| universe_a.can_name(p.universe))
794     }
795
796     /// Extend `scc` so that it can outlive some placeholder region
797     /// from a universe it can't name; at present, the only way for
798     /// this to be true is if `scc` outlives `'static`. This is
799     /// actually stricter than necessary: ideally, we'd support bounds
800     /// like `for<'a: 'b`>` that might then allow us to approximate
801     /// `'a` with `'b` and not `'static`. But it will have to do for
802     /// now.
803     fn add_incompatible_universe(&mut self, scc: ConstraintSccIndex) {
804         debug!("add_incompatible_universe(scc={:?})", scc);
805
806         let fr_static = self.universal_regions.fr_static;
807         self.scc_values.add_all_points(scc);
808         self.scc_values.add_element(scc, fr_static);
809     }
810
811     /// Once regions have been propagated, this method is used to see
812     /// whether the "type tests" produced by typeck were satisfied;
813     /// type tests encode type-outlives relationships like `T:
814     /// 'a`. See `TypeTest` for more details.
815     fn check_type_tests(
816         &self,
817         infcx: &InferCtxt<'_, 'tcx>,
818         body: &Body<'tcx>,
819         mut propagated_outlives_requirements: Option<&mut Vec<ClosureOutlivesRequirement<'tcx>>>,
820         errors_buffer: &mut RegionErrors<'tcx>,
821     ) {
822         let tcx = infcx.tcx;
823
824         // Sometimes we register equivalent type-tests that would
825         // result in basically the exact same error being reported to
826         // the user. Avoid that.
827         let mut deduplicate_errors = FxHashSet::default();
828
829         for type_test in &self.type_tests {
830             debug!("check_type_test: {:?}", type_test);
831
832             let generic_ty = type_test.generic_kind.to_ty(tcx);
833             if self.eval_verify_bound(
834                 tcx,
835                 body,
836                 generic_ty,
837                 type_test.lower_bound,
838                 &type_test.verify_bound,
839             ) {
840                 continue;
841             }
842
843             if let Some(propagated_outlives_requirements) = &mut propagated_outlives_requirements {
844                 if self.try_promote_type_test(
845                     infcx,
846                     body,
847                     type_test,
848                     propagated_outlives_requirements,
849                 ) {
850                     continue;
851                 }
852             }
853
854             // Type-test failed. Report the error.
855             let erased_generic_kind = infcx.tcx.erase_regions(type_test.generic_kind);
856
857             // Skip duplicate-ish errors.
858             if deduplicate_errors.insert((
859                 erased_generic_kind,
860                 type_test.lower_bound,
861                 type_test.locations,
862             )) {
863                 debug!(
864                     "check_type_test: reporting error for erased_generic_kind={:?}, \
865                      lower_bound_region={:?}, \
866                      type_test.locations={:?}",
867                     erased_generic_kind, type_test.lower_bound, type_test.locations,
868                 );
869
870                 errors_buffer.push(RegionErrorKind::TypeTestError { type_test: type_test.clone() });
871             }
872         }
873     }
874
875     /// Invoked when we have some type-test (e.g., `T: 'X`) that we cannot
876     /// prove to be satisfied. If this is a closure, we will attempt to
877     /// "promote" this type-test into our `ClosureRegionRequirements` and
878     /// hence pass it up the creator. To do this, we have to phrase the
879     /// type-test in terms of external free regions, as local free
880     /// regions are not nameable by the closure's creator.
881     ///
882     /// Promotion works as follows: we first check that the type `T`
883     /// contains only regions that the creator knows about. If this is
884     /// true, then -- as a consequence -- we know that all regions in
885     /// the type `T` are free regions that outlive the closure body. If
886     /// false, then promotion fails.
887     ///
888     /// Once we've promoted T, we have to "promote" `'X` to some region
889     /// that is "external" to the closure. Generally speaking, a region
890     /// may be the union of some points in the closure body as well as
891     /// various free lifetimes. We can ignore the points in the closure
892     /// body: if the type T can be expressed in terms of external regions,
893     /// we know it outlives the points in the closure body. That
894     /// just leaves the free regions.
895     ///
896     /// The idea then is to lower the `T: 'X` constraint into multiple
897     /// bounds -- e.g., if `'X` is the union of two free lifetimes,
898     /// `'1` and `'2`, then we would create `T: '1` and `T: '2`.
899     fn try_promote_type_test(
900         &self,
901         infcx: &InferCtxt<'_, 'tcx>,
902         body: &Body<'tcx>,
903         type_test: &TypeTest<'tcx>,
904         propagated_outlives_requirements: &mut Vec<ClosureOutlivesRequirement<'tcx>>,
905     ) -> bool {
906         let tcx = infcx.tcx;
907
908         let TypeTest { generic_kind, lower_bound, locations, verify_bound: _ } = type_test;
909
910         let generic_ty = generic_kind.to_ty(tcx);
911         let subject = match self.try_promote_type_test_subject(infcx, generic_ty) {
912             Some(s) => s,
913             None => return false,
914         };
915
916         // For each region outlived by lower_bound find a non-local,
917         // universal region (it may be the same region) and add it to
918         // `ClosureOutlivesRequirement`.
919         let r_scc = self.constraint_sccs.scc(*lower_bound);
920         for ur in self.scc_values.universal_regions_outlived_by(r_scc) {
921             // Check whether we can already prove that the "subject" outlives `ur`.
922             // If so, we don't have to propagate this requirement to our caller.
923             //
924             // To continue the example from the function, if we are trying to promote
925             // a requirement that `T: 'X`, and we know that `'X = '1 + '2` (i.e., the union
926             // `'1` and `'2`), then in this loop `ur` will be `'1` (and `'2`). So here
927             // we check whether `T: '1` is something we *can* prove. If so, no need
928             // to propagate that requirement.
929             //
930             // This is needed because -- particularly in the case
931             // where `ur` is a local bound -- we are sometimes in a
932             // position to prove things that our caller cannot.  See
933             // #53570 for an example.
934             if self.eval_verify_bound(tcx, body, generic_ty, ur, &type_test.verify_bound) {
935                 continue;
936             }
937
938             debug!("try_promote_type_test: ur={:?}", ur);
939
940             let non_local_ub = self.universal_region_relations.non_local_upper_bounds(&ur);
941             debug!("try_promote_type_test: non_local_ub={:?}", non_local_ub);
942
943             // This is slightly too conservative. To show T: '1, given `'2: '1`
944             // and `'3: '1` we only need to prove that T: '2 *or* T: '3, but to
945             // avoid potential non-determinism we approximate this by requiring
946             // T: '1 and T: '2.
947             for &upper_bound in non_local_ub {
948                 debug_assert!(self.universal_regions.is_universal_region(upper_bound));
949                 debug_assert!(!self.universal_regions.is_local_free_region(upper_bound));
950
951                 let requirement = ClosureOutlivesRequirement {
952                     subject,
953                     outlived_free_region: upper_bound,
954                     blame_span: locations.span(body),
955                     category: ConstraintCategory::Boring,
956                 };
957                 debug!("try_promote_type_test: pushing {:#?}", requirement);
958                 propagated_outlives_requirements.push(requirement);
959             }
960         }
961         true
962     }
963
964     /// When we promote a type test `T: 'r`, we have to convert the
965     /// type `T` into something we can store in a query result (so
966     /// something allocated for `'tcx`). This is problematic if `ty`
967     /// contains regions. During the course of NLL region checking, we
968     /// will have replaced all of those regions with fresh inference
969     /// variables. To create a test subject, we want to replace those
970     /// inference variables with some region from the closure
971     /// signature -- this is not always possible, so this is a
972     /// fallible process. Presuming we do find a suitable region, we
973     /// will use it's *external name*, which will be a `RegionKind`
974     /// variant that can be used in query responses such as
975     /// `ReEarlyBound`.
976     fn try_promote_type_test_subject(
977         &self,
978         infcx: &InferCtxt<'_, 'tcx>,
979         ty: Ty<'tcx>,
980     ) -> Option<ClosureOutlivesSubject<'tcx>> {
981         let tcx = infcx.tcx;
982
983         debug!("try_promote_type_test_subject(ty = {:?})", ty);
984
985         let ty = tcx.fold_regions(ty, &mut false, |r, _depth| {
986             let region_vid = self.to_region_vid(r);
987
988             // The challenge if this. We have some region variable `r`
989             // whose value is a set of CFG points and universal
990             // regions. We want to find if that set is *equivalent* to
991             // any of the named regions found in the closure.
992             //
993             // To do so, we compute the
994             // `non_local_universal_upper_bound`. This will be a
995             // non-local, universal region that is greater than `r`.
996             // However, it might not be *contained* within `r`, so
997             // then we further check whether this bound is contained
998             // in `r`. If so, we can say that `r` is equivalent to the
999             // bound.
1000             //
1001             // Let's work through a few examples. For these, imagine
1002             // that we have 3 non-local regions (I'll denote them as
1003             // `'static`, `'a`, and `'b`, though of course in the code
1004             // they would be represented with indices) where:
1005             //
1006             // - `'static: 'a`
1007             // - `'static: 'b`
1008             //
1009             // First, let's assume that `r` is some existential
1010             // variable with an inferred value `{'a, 'static}` (plus
1011             // some CFG nodes). In this case, the non-local upper
1012             // bound is `'static`, since that outlives `'a`. `'static`
1013             // is also a member of `r` and hence we consider `r`
1014             // equivalent to `'static` (and replace it with
1015             // `'static`).
1016             //
1017             // Now let's consider the inferred value `{'a, 'b}`. This
1018             // means `r` is effectively `'a | 'b`. I'm not sure if
1019             // this can come about, actually, but assuming it did, we
1020             // would get a non-local upper bound of `'static`. Since
1021             // `'static` is not contained in `r`, we would fail to
1022             // find an equivalent.
1023             let upper_bound = self.non_local_universal_upper_bound(region_vid);
1024             if self.region_contains(region_vid, upper_bound) {
1025                 self.definitions[upper_bound].external_name.unwrap_or(r)
1026             } else {
1027                 // In the case of a failure, use a `ReVar` result. This will
1028                 // cause the `needs_infer` later on to return `None`.
1029                 r
1030             }
1031         });
1032
1033         debug!("try_promote_type_test_subject: folded ty = {:?}", ty);
1034
1035         // `needs_infer` will only be true if we failed to promote some region.
1036         if ty.needs_infer() {
1037             return None;
1038         }
1039
1040         Some(ClosureOutlivesSubject::Ty(ty))
1041     }
1042
1043     /// Given some universal or existential region `r`, finds a
1044     /// non-local, universal region `r+` that outlives `r` at entry to (and
1045     /// exit from) the closure. In the worst case, this will be
1046     /// `'static`.
1047     ///
1048     /// This is used for two purposes. First, if we are propagated
1049     /// some requirement `T: r`, we can use this method to enlarge `r`
1050     /// to something we can encode for our creator (which only knows
1051     /// about non-local, universal regions). It is also used when
1052     /// encoding `T` as part of `try_promote_type_test_subject` (see
1053     /// that fn for details).
1054     ///
1055     /// This is based on the result `'y` of `universal_upper_bound`,
1056     /// except that it converts further takes the non-local upper
1057     /// bound of `'y`, so that the final result is non-local.
1058     fn non_local_universal_upper_bound(&self, r: RegionVid) -> RegionVid {
1059         debug!("non_local_universal_upper_bound(r={:?}={})", r, self.region_value_str(r));
1060
1061         let lub = self.universal_upper_bound(r);
1062
1063         // Grow further to get smallest universal region known to
1064         // creator.
1065         let non_local_lub = self.universal_region_relations.non_local_upper_bound(lub);
1066
1067         debug!("non_local_universal_upper_bound: non_local_lub={:?}", non_local_lub);
1068
1069         non_local_lub
1070     }
1071
1072     /// Returns a universally quantified region that outlives the
1073     /// value of `r` (`r` may be existentially or universally
1074     /// quantified).
1075     ///
1076     /// Since `r` is (potentially) an existential region, it has some
1077     /// value which may include (a) any number of points in the CFG
1078     /// and (b) any number of `end('x)` elements of universally
1079     /// quantified regions. To convert this into a single universal
1080     /// region we do as follows:
1081     ///
1082     /// - Ignore the CFG points in `'r`. All universally quantified regions
1083     ///   include the CFG anyhow.
1084     /// - For each `end('x)` element in `'r`, compute the mutual LUB, yielding
1085     ///   a result `'y`.
1086     pub(in crate::borrow_check) fn universal_upper_bound(&self, r: RegionVid) -> RegionVid {
1087         debug!("universal_upper_bound(r={:?}={})", r, self.region_value_str(r));
1088
1089         // Find the smallest universal region that contains all other
1090         // universal regions within `region`.
1091         let mut lub = self.universal_regions.fr_fn_body;
1092         let r_scc = self.constraint_sccs.scc(r);
1093         for ur in self.scc_values.universal_regions_outlived_by(r_scc) {
1094             lub = self.universal_region_relations.postdom_upper_bound(lub, ur);
1095         }
1096
1097         debug!("universal_upper_bound: r={:?} lub={:?}", r, lub);
1098
1099         lub
1100     }
1101
1102     /// Like `universal_upper_bound`, but returns an approximation more suitable
1103     /// for diagnostics. If `r` contains multiple disjoint universal regions
1104     /// (e.g. 'a and 'b in `fn foo<'a, 'b> { ... }`, we pick the lower-numbered region.
1105     /// This corresponds to picking named regions over unnamed regions
1106     /// (e.g. picking early-bound regions over a closure late-bound region).
1107     ///
1108     /// This means that the returned value may not be a true upper bound, since
1109     /// only 'static is known to outlive disjoint universal regions.
1110     /// Therefore, this method should only be used in diagnostic code,
1111     /// where displaying *some* named universal region is better than
1112     /// falling back to 'static.
1113     pub(in crate::borrow_check) fn approx_universal_upper_bound(&self, r: RegionVid) -> RegionVid {
1114         debug!("approx_universal_upper_bound(r={:?}={})", r, self.region_value_str(r));
1115
1116         // Find the smallest universal region that contains all other
1117         // universal regions within `region`.
1118         let mut lub = self.universal_regions.fr_fn_body;
1119         let r_scc = self.constraint_sccs.scc(r);
1120         let static_r = self.universal_regions.fr_static;
1121         for ur in self.scc_values.universal_regions_outlived_by(r_scc) {
1122             let new_lub = self.universal_region_relations.postdom_upper_bound(lub, ur);
1123             debug!("approx_universal_upper_bound: ur={:?} lub={:?} new_lub={:?}", ur, lub, new_lub);
1124             // The upper bound of two non-static regions is static: this
1125             // means we know nothing about the relationship between these
1126             // two regions. Pick a 'better' one to use when constructing
1127             // a diagnostic
1128             if ur != static_r && lub != static_r && new_lub == static_r {
1129                 // Prefer the region with an `external_name` - this
1130                 // indicates that the region is early-bound, so working with
1131                 // it can produce a nicer error.
1132                 if self.region_definition(ur).external_name.is_some() {
1133                     lub = ur;
1134                 } else if self.region_definition(lub).external_name.is_some() {
1135                     // Leave lub unchanged
1136                 } else {
1137                     // If we get here, we don't have any reason to prefer
1138                     // one region over the other. Just pick the
1139                     // one with the lower index for now.
1140                     lub = std::cmp::min(ur, lub);
1141                 }
1142             } else {
1143                 lub = new_lub;
1144             }
1145         }
1146
1147         debug!("approx_universal_upper_bound: r={:?} lub={:?}", r, lub);
1148
1149         lub
1150     }
1151
1152     /// Tests if `test` is true when applied to `lower_bound` at
1153     /// `point`.
1154     fn eval_verify_bound(
1155         &self,
1156         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1157         body: &Body<'tcx>,
1158         generic_ty: Ty<'tcx>,
1159         lower_bound: RegionVid,
1160         verify_bound: &VerifyBound<'tcx>,
1161     ) -> bool {
1162         debug!("eval_verify_bound(lower_bound={:?}, verify_bound={:?})", lower_bound, verify_bound);
1163
1164         match verify_bound {
1165             VerifyBound::IfEq(test_ty, verify_bound1) => {
1166                 self.eval_if_eq(tcx, body, generic_ty, lower_bound, test_ty, verify_bound1)
1167             }
1168
1169             VerifyBound::IsEmpty => {
1170                 let lower_bound_scc = self.constraint_sccs.scc(lower_bound);
1171                 self.scc_values.elements_contained_in(lower_bound_scc).next().is_none()
1172             }
1173
1174             VerifyBound::OutlivedBy(r) => {
1175                 let r_vid = self.to_region_vid(r);
1176                 self.eval_outlives(r_vid, lower_bound)
1177             }
1178
1179             VerifyBound::AnyBound(verify_bounds) => verify_bounds.iter().any(|verify_bound| {
1180                 self.eval_verify_bound(tcx, body, generic_ty, lower_bound, verify_bound)
1181             }),
1182
1183             VerifyBound::AllBounds(verify_bounds) => verify_bounds.iter().all(|verify_bound| {
1184                 self.eval_verify_bound(tcx, body, generic_ty, lower_bound, verify_bound)
1185             }),
1186         }
1187     }
1188
1189     fn eval_if_eq(
1190         &self,
1191         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1192         body: &Body<'tcx>,
1193         generic_ty: Ty<'tcx>,
1194         lower_bound: RegionVid,
1195         test_ty: Ty<'tcx>,
1196         verify_bound: &VerifyBound<'tcx>,
1197     ) -> bool {
1198         let generic_ty_normalized = self.normalize_to_scc_representatives(tcx, generic_ty);
1199         let test_ty_normalized = self.normalize_to_scc_representatives(tcx, test_ty);
1200         if generic_ty_normalized == test_ty_normalized {
1201             self.eval_verify_bound(tcx, body, generic_ty, lower_bound, verify_bound)
1202         } else {
1203             false
1204         }
1205     }
1206
1207     /// This is a conservative normalization procedure. It takes every
1208     /// free region in `value` and replaces it with the
1209     /// "representative" of its SCC (see `scc_representatives` field).
1210     /// We are guaranteed that if two values normalize to the same
1211     /// thing, then they are equal; this is a conservative check in
1212     /// that they could still be equal even if they normalize to
1213     /// different results. (For example, there might be two regions
1214     /// with the same value that are not in the same SCC).
1215     ///
1216     /// N.B., this is not an ideal approach and I would like to revisit
1217     /// it. However, it works pretty well in practice. In particular,
1218     /// this is needed to deal with projection outlives bounds like
1219     ///
1220     /// ```text
1221     /// <T as Foo<'0>>::Item: '1
1222     /// ```
1223     ///
1224     /// In particular, this routine winds up being important when
1225     /// there are bounds like `where <T as Foo<'a>>::Item: 'b` in the
1226     /// environment. In this case, if we can show that `'0 == 'a`,
1227     /// and that `'b: '1`, then we know that the clause is
1228     /// satisfied. In such cases, particularly due to limitations of
1229     /// the trait solver =), we usually wind up with a where-clause like
1230     /// `T: Foo<'a>` in scope, which thus forces `'0 == 'a` to be added as
1231     /// a constraint, and thus ensures that they are in the same SCC.
1232     ///
1233     /// So why can't we do a more correct routine? Well, we could
1234     /// *almost* use the `relate_tys` code, but the way it is
1235     /// currently setup it creates inference variables to deal with
1236     /// higher-ranked things and so forth, and right now the inference
1237     /// context is not permitted to make more inference variables. So
1238     /// we use this kind of hacky solution.
1239     fn normalize_to_scc_representatives<T>(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, value: T) -> T
1240     where
1241         T: TypeFoldable<'tcx>,
1242     {
1243         tcx.fold_regions(value, &mut false, |r, _db| {
1244             let vid = self.to_region_vid(r);
1245             let scc = self.constraint_sccs.scc(vid);
1246             let repr = self.scc_representatives[scc];
1247             tcx.mk_region(ty::ReVar(repr))
1248         })
1249     }
1250
1251     // Evaluate whether `sup_region == sub_region`.
1252     fn eval_equal(&self, r1: RegionVid, r2: RegionVid) -> bool {
1253         self.eval_outlives(r1, r2) && self.eval_outlives(r2, r1)
1254     }
1255
1256     // Evaluate whether `sup_region: sub_region`.
1257     fn eval_outlives(&self, sup_region: RegionVid, sub_region: RegionVid) -> bool {
1258         debug!("eval_outlives({:?}: {:?})", sup_region, sub_region);
1259
1260         debug!(
1261             "eval_outlives: sup_region's value = {:?} universal={:?}",
1262             self.region_value_str(sup_region),
1263             self.universal_regions.is_universal_region(sup_region),
1264         );
1265         debug!(
1266             "eval_outlives: sub_region's value = {:?} universal={:?}",
1267             self.region_value_str(sub_region),
1268             self.universal_regions.is_universal_region(sub_region),
1269         );
1270
1271         let sub_region_scc = self.constraint_sccs.scc(sub_region);
1272         let sup_region_scc = self.constraint_sccs.scc(sup_region);
1273
1274         // Both the `sub_region` and `sup_region` consist of the union
1275         // of some number of universal regions (along with the union
1276         // of various points in the CFG; ignore those points for
1277         // now). Therefore, the sup-region outlives the sub-region if,
1278         // for each universal region R1 in the sub-region, there
1279         // exists some region R2 in the sup-region that outlives R1.
1280         let universal_outlives =
1281             self.scc_values.universal_regions_outlived_by(sub_region_scc).all(|r1| {
1282                 self.scc_values
1283                     .universal_regions_outlived_by(sup_region_scc)
1284                     .any(|r2| self.universal_region_relations.outlives(r2, r1))
1285             });
1286
1287         if !universal_outlives {
1288             return false;
1289         }
1290
1291         // Now we have to compare all the points in the sub region and make
1292         // sure they exist in the sup region.
1293
1294         if self.universal_regions.is_universal_region(sup_region) {
1295             // Micro-opt: universal regions contain all points.
1296             return true;
1297         }
1298
1299         self.scc_values.contains_points(sup_region_scc, sub_region_scc)
1300     }
1301
1302     /// Once regions have been propagated, this method is used to see
1303     /// whether any of the constraints were too strong. In particular,
1304     /// we want to check for a case where a universally quantified
1305     /// region exceeded its bounds. Consider:
1306     ///
1307     ///     fn foo<'a, 'b>(x: &'a u32) -> &'b u32 { x }
1308     ///
1309     /// In this case, returning `x` requires `&'a u32 <: &'b u32`
1310     /// and hence we establish (transitively) a constraint that
1311     /// `'a: 'b`. The `propagate_constraints` code above will
1312     /// therefore add `end('a)` into the region for `'b` -- but we
1313     /// have no evidence that `'b` outlives `'a`, so we want to report
1314     /// an error.
1315     ///
1316     /// If `propagated_outlives_requirements` is `Some`, then we will
1317     /// push unsatisfied obligations into there. Otherwise, we'll
1318     /// report them as errors.
1319     fn check_universal_regions(
1320         &self,
1321         body: &Body<'tcx>,
1322         mut propagated_outlives_requirements: Option<&mut Vec<ClosureOutlivesRequirement<'tcx>>>,
1323         errors_buffer: &mut RegionErrors<'tcx>,
1324     ) {
1325         for (fr, fr_definition) in self.definitions.iter_enumerated() {
1326             match fr_definition.origin {
1327                 NllRegionVariableOrigin::FreeRegion => {
1328                     // Go through each of the universal regions `fr` and check that
1329                     // they did not grow too large, accumulating any requirements
1330                     // for our caller into the `outlives_requirements` vector.
1331                     self.check_universal_region(
1332                         body,
1333                         fr,
1334                         &mut propagated_outlives_requirements,
1335                         errors_buffer,
1336                     );
1337                 }
1338
1339                 NllRegionVariableOrigin::Placeholder(placeholder) => {
1340                     self.check_bound_universal_region(fr, placeholder, errors_buffer);
1341                 }
1342
1343                 NllRegionVariableOrigin::RootEmptyRegion
1344                 | NllRegionVariableOrigin::Existential { .. } => {
1345                     // nothing to check here
1346                 }
1347             }
1348         }
1349     }
1350
1351     /// Checks if Polonius has found any unexpected free region relations.
1352     ///
1353     /// In Polonius terms, a "subset error" (or "illegal subset relation error") is the equivalent
1354     /// of NLL's "checking if any region constraints were too strong": a placeholder origin `'a`
1355     /// was unexpectedly found to be a subset of another placeholder origin `'b`, and means in NLL
1356     /// terms that the "longer free region" `'a` outlived the "shorter free region" `'b`.
1357     ///
1358     /// More details can be found in this blog post by Niko:
1359     /// <https://smallcultfollowing.com/babysteps/blog/2019/01/17/polonius-and-region-errors/>
1360     ///
1361     /// In the canonical example
1362     ///
1363     ///     fn foo<'a, 'b>(x: &'a u32) -> &'b u32 { x }
1364     ///
1365     /// returning `x` requires `&'a u32 <: &'b u32` and hence we establish (transitively) a
1366     /// constraint that `'a: 'b`. It is an error that we have no evidence that this
1367     /// constraint holds.
1368     ///
1369     /// If `propagated_outlives_requirements` is `Some`, then we will
1370     /// push unsatisfied obligations into there. Otherwise, we'll
1371     /// report them as errors.
1372     fn check_polonius_subset_errors(
1373         &self,
1374         body: &Body<'tcx>,
1375         mut propagated_outlives_requirements: Option<&mut Vec<ClosureOutlivesRequirement<'tcx>>>,
1376         errors_buffer: &mut RegionErrors<'tcx>,
1377         polonius_output: Rc<PoloniusOutput>,
1378     ) {
1379         debug!(
1380             "check_polonius_subset_errors: {} subset_errors",
1381             polonius_output.subset_errors.len()
1382         );
1383
1384         // Similarly to `check_universal_regions`: a free region relation, which was not explicitly
1385         // declared ("known") was found by Polonius, so emit an error, or propagate the
1386         // requirements for our caller into the `propagated_outlives_requirements` vector.
1387         //
1388         // Polonius doesn't model regions ("origins") as CFG-subsets or durations, but the
1389         // `longer_fr` and `shorter_fr` terminology will still be used here, for consistency with
1390         // the rest of the NLL infrastructure. The "subset origin" is the "longer free region",
1391         // and the "superset origin" is the outlived "shorter free region".
1392         //
1393         // Note: Polonius will produce a subset error at every point where the unexpected
1394         // `longer_fr`'s "placeholder loan" is contained in the `shorter_fr`. This can be helpful
1395         // for diagnostics in the future, e.g. to point more precisely at the key locations
1396         // requiring this constraint to hold. However, the error and diagnostics code downstream
1397         // expects that these errors are not duplicated (and that they are in a certain order).
1398         // Otherwise, diagnostics messages such as the ones giving names like `'1` to elided or
1399         // anonymous lifetimes for example, could give these names differently, while others like
1400         // the outlives suggestions or the debug output from `#[rustc_regions]` would be
1401         // duplicated. The polonius subset errors are deduplicated here, while keeping the
1402         // CFG-location ordering.
1403         let mut subset_errors: Vec<_> = polonius_output
1404             .subset_errors
1405             .iter()
1406             .flat_map(|(_location, subset_errors)| subset_errors.iter())
1407             .collect();
1408         subset_errors.sort();
1409         subset_errors.dedup();
1410
1411         for (longer_fr, shorter_fr) in subset_errors.into_iter() {
1412             debug!(
1413                 "check_polonius_subset_errors: subset_error longer_fr={:?},\
1414                  shorter_fr={:?}",
1415                 longer_fr, shorter_fr
1416             );
1417
1418             let propagated = self.try_propagate_universal_region_error(
1419                 *longer_fr,
1420                 *shorter_fr,
1421                 body,
1422                 &mut propagated_outlives_requirements,
1423             );
1424             if propagated == RegionRelationCheckResult::Error {
1425                 errors_buffer.push(RegionErrorKind::RegionError {
1426                     longer_fr: *longer_fr,
1427                     shorter_fr: *shorter_fr,
1428                     fr_origin: NllRegionVariableOrigin::FreeRegion,
1429                     is_reported: true,
1430                 });
1431             }
1432         }
1433
1434         // Handle the placeholder errors as usual, until the chalk-rustc-polonius triumvirate has
1435         // a more complete picture on how to separate this responsibility.
1436         for (fr, fr_definition) in self.definitions.iter_enumerated() {
1437             match fr_definition.origin {
1438                 NllRegionVariableOrigin::FreeRegion => {
1439                     // handled by polonius above
1440                 }
1441
1442                 NllRegionVariableOrigin::Placeholder(placeholder) => {
1443                     self.check_bound_universal_region(fr, placeholder, errors_buffer);
1444                 }
1445
1446                 NllRegionVariableOrigin::RootEmptyRegion
1447                 | NllRegionVariableOrigin::Existential { .. } => {
1448                     // nothing to check here
1449                 }
1450             }
1451         }
1452     }
1453
1454     /// Checks the final value for the free region `fr` to see if it
1455     /// grew too large. In particular, examine what `end(X)` points
1456     /// wound up in `fr`'s final value; for each `end(X)` where `X !=
1457     /// fr`, we want to check that `fr: X`. If not, that's either an
1458     /// error, or something we have to propagate to our creator.
1459     ///
1460     /// Things that are to be propagated are accumulated into the
1461     /// `outlives_requirements` vector.
1462     fn check_universal_region(
1463         &self,
1464         body: &Body<'tcx>,
1465         longer_fr: RegionVid,
1466         propagated_outlives_requirements: &mut Option<&mut Vec<ClosureOutlivesRequirement<'tcx>>>,
1467         errors_buffer: &mut RegionErrors<'tcx>,
1468     ) {
1469         debug!("check_universal_region(fr={:?})", longer_fr);
1470
1471         let longer_fr_scc = self.constraint_sccs.scc(longer_fr);
1472
1473         // Because this free region must be in the ROOT universe, we
1474         // know it cannot contain any bound universes.
1475         assert!(self.scc_universes[longer_fr_scc] == ty::UniverseIndex::ROOT);
1476         debug_assert!(self.scc_values.placeholders_contained_in(longer_fr_scc).next().is_none());
1477
1478         // Only check all of the relations for the main representative of each
1479         // SCC, otherwise just check that we outlive said representative. This
1480         // reduces the number of redundant relations propagated out of
1481         // closures.
1482         // Note that the representative will be a universal region if there is
1483         // one in this SCC, so we will always check the representative here.
1484         let representative = self.scc_representatives[longer_fr_scc];
1485         if representative != longer_fr {
1486             if let RegionRelationCheckResult::Error = self.check_universal_region_relation(
1487                 longer_fr,
1488                 representative,
1489                 body,
1490                 propagated_outlives_requirements,
1491             ) {
1492                 errors_buffer.push(RegionErrorKind::RegionError {
1493                     longer_fr,
1494                     shorter_fr: representative,
1495                     fr_origin: NllRegionVariableOrigin::FreeRegion,
1496                     is_reported: true,
1497                 });
1498             }
1499             return;
1500         }
1501
1502         // Find every region `o` such that `fr: o`
1503         // (because `fr` includes `end(o)`).
1504         let mut error_reported = false;
1505         for shorter_fr in self.scc_values.universal_regions_outlived_by(longer_fr_scc) {
1506             if let RegionRelationCheckResult::Error = self.check_universal_region_relation(
1507                 longer_fr,
1508                 shorter_fr,
1509                 body,
1510                 propagated_outlives_requirements,
1511             ) {
1512                 // We only report the first region error. Subsequent errors are hidden so as
1513                 // not to overwhelm the user, but we do record them so as to potentially print
1514                 // better diagnostics elsewhere...
1515                 errors_buffer.push(RegionErrorKind::RegionError {
1516                     longer_fr,
1517                     shorter_fr,
1518                     fr_origin: NllRegionVariableOrigin::FreeRegion,
1519                     is_reported: !error_reported,
1520                 });
1521
1522                 error_reported = true;
1523             }
1524         }
1525     }
1526
1527     /// Checks that we can prove that `longer_fr: shorter_fr`. If we can't we attempt to propagate
1528     /// the constraint outward (e.g. to a closure environment), but if that fails, there is an
1529     /// error.
1530     fn check_universal_region_relation(
1531         &self,
1532         longer_fr: RegionVid,
1533         shorter_fr: RegionVid,
1534         body: &Body<'tcx>,
1535         propagated_outlives_requirements: &mut Option<&mut Vec<ClosureOutlivesRequirement<'tcx>>>,
1536     ) -> RegionRelationCheckResult {
1537         // If it is known that `fr: o`, carry on.
1538         if self.universal_region_relations.outlives(longer_fr, shorter_fr) {
1539             RegionRelationCheckResult::Ok
1540         } else {
1541             // If we are not in a context where we can't propagate errors, or we
1542             // could not shrink `fr` to something smaller, then just report an
1543             // error.
1544             //
1545             // Note: in this case, we use the unapproximated regions to report the
1546             // error. This gives better error messages in some cases.
1547             self.try_propagate_universal_region_error(
1548                 longer_fr,
1549                 shorter_fr,
1550                 body,
1551                 propagated_outlives_requirements,
1552             )
1553         }
1554     }
1555
1556     /// Attempt to propagate a region error (e.g. `'a: 'b`) that is not met to a closure's
1557     /// creator. If we cannot, then the caller should report an error to the user.
1558     fn try_propagate_universal_region_error(
1559         &self,
1560         longer_fr: RegionVid,
1561         shorter_fr: RegionVid,
1562         body: &Body<'tcx>,
1563         propagated_outlives_requirements: &mut Option<&mut Vec<ClosureOutlivesRequirement<'tcx>>>,
1564     ) -> RegionRelationCheckResult {
1565         if let Some(propagated_outlives_requirements) = propagated_outlives_requirements {
1566             // Shrink `longer_fr` until we find a non-local region (if we do).
1567             // We'll call it `fr-` -- it's ever so slightly smaller than
1568             // `longer_fr`.
1569             if let Some(fr_minus) = self.universal_region_relations.non_local_lower_bound(longer_fr)
1570             {
1571                 debug!("try_propagate_universal_region_error: fr_minus={:?}", fr_minus);
1572
1573                 let blame_span_category = self.find_outlives_blame_span(
1574                     body,
1575                     longer_fr,
1576                     NllRegionVariableOrigin::FreeRegion,
1577                     shorter_fr,
1578                 );
1579
1580                 // Grow `shorter_fr` until we find some non-local regions. (We
1581                 // always will.)  We'll call them `shorter_fr+` -- they're ever
1582                 // so slightly larger than `shorter_fr`.
1583                 let shorter_fr_plus =
1584                     self.universal_region_relations.non_local_upper_bounds(&shorter_fr);
1585                 debug!(
1586                     "try_propagate_universal_region_error: shorter_fr_plus={:?}",
1587                     shorter_fr_plus
1588                 );
1589                 for &&fr in &shorter_fr_plus {
1590                     // Push the constraint `fr-: shorter_fr+`
1591                     propagated_outlives_requirements.push(ClosureOutlivesRequirement {
1592                         subject: ClosureOutlivesSubject::Region(fr_minus),
1593                         outlived_free_region: fr,
1594                         blame_span: blame_span_category.1,
1595                         category: blame_span_category.0,
1596                     });
1597                 }
1598                 return RegionRelationCheckResult::Propagated;
1599             }
1600         }
1601
1602         RegionRelationCheckResult::Error
1603     }
1604
1605     fn check_bound_universal_region(
1606         &self,
1607         longer_fr: RegionVid,
1608         placeholder: ty::PlaceholderRegion,
1609         errors_buffer: &mut RegionErrors<'tcx>,
1610     ) {
1611         debug!("check_bound_universal_region(fr={:?}, placeholder={:?})", longer_fr, placeholder,);
1612
1613         let longer_fr_scc = self.constraint_sccs.scc(longer_fr);
1614         debug!("check_bound_universal_region: longer_fr_scc={:?}", longer_fr_scc,);
1615
1616         // If we have some bound universal region `'a`, then the only
1617         // elements it can contain is itself -- we don't know anything
1618         // else about it!
1619         let error_element = match {
1620             self.scc_values.elements_contained_in(longer_fr_scc).find(|element| match element {
1621                 RegionElement::Location(_) => true,
1622                 RegionElement::RootUniversalRegion(_) => true,
1623                 RegionElement::PlaceholderRegion(placeholder1) => placeholder != *placeholder1,
1624             })
1625         } {
1626             Some(v) => v,
1627             None => return,
1628         };
1629         debug!("check_bound_universal_region: error_element = {:?}", error_element);
1630
1631         // Find the region that introduced this `error_element`.
1632         errors_buffer.push(RegionErrorKind::BoundUniversalRegionError {
1633             longer_fr,
1634             error_element,
1635             fr_origin: NllRegionVariableOrigin::Placeholder(placeholder),
1636         });
1637     }
1638
1639     fn check_member_constraints(
1640         &self,
1641         infcx: &InferCtxt<'_, 'tcx>,
1642         errors_buffer: &mut RegionErrors<'tcx>,
1643     ) {
1644         let member_constraints = self.member_constraints.clone();
1645         for m_c_i in member_constraints.all_indices() {
1646             debug!("check_member_constraint(m_c_i={:?})", m_c_i);
1647             let m_c = &member_constraints[m_c_i];
1648             let member_region_vid = m_c.member_region_vid;
1649             debug!(
1650                 "check_member_constraint: member_region_vid={:?} with value {}",
1651                 member_region_vid,
1652                 self.region_value_str(member_region_vid),
1653             );
1654             let choice_regions = member_constraints.choice_regions(m_c_i);
1655             debug!("check_member_constraint: choice_regions={:?}", choice_regions);
1656
1657             // Did the member region wind up equal to any of the option regions?
1658             if let Some(o) =
1659                 choice_regions.iter().find(|&&o_r| self.eval_equal(o_r, m_c.member_region_vid))
1660             {
1661                 debug!("check_member_constraint: evaluated as equal to {:?}", o);
1662                 continue;
1663             }
1664
1665             // If not, report an error.
1666             let member_region = infcx.tcx.mk_region(ty::ReVar(member_region_vid));
1667             errors_buffer.push(RegionErrorKind::UnexpectedHiddenRegion {
1668                 span: m_c.definition_span,
1669                 hidden_ty: m_c.hidden_ty,
1670                 member_region,
1671             });
1672         }
1673     }
1674
1675     /// We have a constraint `fr1: fr2` that is not satisfied, where
1676     /// `fr2` represents some universal region. Here, `r` is some
1677     /// region where we know that `fr1: r` and this function has the
1678     /// job of determining whether `r` is "to blame" for the fact that
1679     /// `fr1: fr2` is required.
1680     ///
1681     /// This is true under two conditions:
1682     ///
1683     /// - `r == fr2`
1684     /// - `fr2` is `'static` and `r` is some placeholder in a universe
1685     ///   that cannot be named by `fr1`; in that case, we will require
1686     ///   that `fr1: 'static` because it is the only way to `fr1: r` to
1687     ///   be satisfied. (See `add_incompatible_universe`.)
1688     crate fn provides_universal_region(
1689         &self,
1690         r: RegionVid,
1691         fr1: RegionVid,
1692         fr2: RegionVid,
1693     ) -> bool {
1694         debug!("provides_universal_region(r={:?}, fr1={:?}, fr2={:?})", r, fr1, fr2);
1695         let result = {
1696             r == fr2 || {
1697                 fr2 == self.universal_regions.fr_static && self.cannot_name_placeholder(fr1, r)
1698             }
1699         };
1700         debug!("provides_universal_region: result = {:?}", result);
1701         result
1702     }
1703
1704     /// If `r2` represents a placeholder region, then this returns
1705     /// `true` if `r1` cannot name that placeholder in its
1706     /// value; otherwise, returns `false`.
1707     crate fn cannot_name_placeholder(&self, r1: RegionVid, r2: RegionVid) -> bool {
1708         debug!("cannot_name_value_of(r1={:?}, r2={:?})", r1, r2);
1709
1710         match self.definitions[r2].origin {
1711             NllRegionVariableOrigin::Placeholder(placeholder) => {
1712                 let universe1 = self.definitions[r1].universe;
1713                 debug!(
1714                     "cannot_name_value_of: universe1={:?} placeholder={:?}",
1715                     universe1, placeholder
1716                 );
1717                 universe1.cannot_name(placeholder.universe)
1718             }
1719
1720             NllRegionVariableOrigin::RootEmptyRegion
1721             | NllRegionVariableOrigin::FreeRegion
1722             | NllRegionVariableOrigin::Existential { .. } => false,
1723         }
1724     }
1725
1726     crate fn retrieve_closure_constraint_info(
1727         &self,
1728         body: &Body<'tcx>,
1729         constraint: &OutlivesConstraint<'tcx>,
1730     ) -> BlameConstraint<'tcx> {
1731         let loc = match constraint.locations {
1732             Locations::All(span) => {
1733                 return BlameConstraint {
1734                     category: constraint.category,
1735                     from_closure: false,
1736                     span,
1737                     variance_info: constraint.variance_info.clone(),
1738                 };
1739             }
1740             Locations::Single(loc) => loc,
1741         };
1742
1743         let opt_span_category =
1744             self.closure_bounds_mapping[&loc].get(&(constraint.sup, constraint.sub));
1745         opt_span_category
1746             .map(|&(category, span)| BlameConstraint {
1747                 category,
1748                 from_closure: true,
1749                 span: span,
1750                 variance_info: constraint.variance_info.clone(),
1751             })
1752             .unwrap_or(BlameConstraint {
1753                 category: constraint.category,
1754                 from_closure: false,
1755                 span: body.source_info(loc).span,
1756                 variance_info: constraint.variance_info.clone(),
1757             })
1758     }
1759
1760     /// Finds a good span to blame for the fact that `fr1` outlives `fr2`.
1761     crate fn find_outlives_blame_span(
1762         &self,
1763         body: &Body<'tcx>,
1764         fr1: RegionVid,
1765         fr1_origin: NllRegionVariableOrigin,
1766         fr2: RegionVid,
1767     ) -> (ConstraintCategory, Span) {
1768         let BlameConstraint { category, span, .. } =
1769             self.best_blame_constraint(body, fr1, fr1_origin, |r| {
1770                 self.provides_universal_region(r, fr1, fr2)
1771             });
1772         (category, span)
1773     }
1774
1775     /// Walks the graph of constraints (where `'a: 'b` is considered
1776     /// an edge `'a -> 'b`) to find all paths from `from_region` to
1777     /// `to_region`. The paths are accumulated into the vector
1778     /// `results`. The paths are stored as a series of
1779     /// `ConstraintIndex` values -- in other words, a list of *edges*.
1780     ///
1781     /// Returns: a series of constraints as well as the region `R`
1782     /// that passed the target test.
1783     crate fn find_constraint_paths_between_regions(
1784         &self,
1785         from_region: RegionVid,
1786         target_test: impl Fn(RegionVid) -> bool,
1787     ) -> Option<(Vec<OutlivesConstraint<'tcx>>, RegionVid)> {
1788         let mut context = IndexVec::from_elem(Trace::NotVisited, &self.definitions);
1789         context[from_region] = Trace::StartRegion;
1790
1791         // Use a deque so that we do a breadth-first search. We will
1792         // stop at the first match, which ought to be the shortest
1793         // path (fewest constraints).
1794         let mut deque = VecDeque::new();
1795         deque.push_back(from_region);
1796
1797         while let Some(r) = deque.pop_front() {
1798             debug!(
1799                 "find_constraint_paths_between_regions: from_region={:?} r={:?} value={}",
1800                 from_region,
1801                 r,
1802                 self.region_value_str(r),
1803             );
1804
1805             // Check if we reached the region we were looking for. If so,
1806             // we can reconstruct the path that led to it and return it.
1807             if target_test(r) {
1808                 let mut result = vec![];
1809                 let mut p = r;
1810                 loop {
1811                     match context[p].clone() {
1812                         Trace::NotVisited => {
1813                             bug!("found unvisited region {:?} on path to {:?}", p, r)
1814                         }
1815
1816                         Trace::FromOutlivesConstraint(c) => {
1817                             p = c.sup;
1818                             result.push(c);
1819                         }
1820
1821                         Trace::StartRegion => {
1822                             result.reverse();
1823                             return Some((result, r));
1824                         }
1825                     }
1826                 }
1827             }
1828
1829             // Otherwise, walk over the outgoing constraints and
1830             // enqueue any regions we find, keeping track of how we
1831             // reached them.
1832
1833             // A constraint like `'r: 'x` can come from our constraint
1834             // graph.
1835             let fr_static = self.universal_regions.fr_static;
1836             let outgoing_edges_from_graph =
1837                 self.constraint_graph.outgoing_edges(r, &self.constraints, fr_static);
1838
1839             // Always inline this closure because it can be hot.
1840             let mut handle_constraint = #[inline(always)]
1841             |constraint: OutlivesConstraint<'tcx>| {
1842                 debug_assert_eq!(constraint.sup, r);
1843                 let sub_region = constraint.sub;
1844                 if let Trace::NotVisited = context[sub_region] {
1845                     context[sub_region] = Trace::FromOutlivesConstraint(constraint);
1846                     deque.push_back(sub_region);
1847                 }
1848             };
1849
1850             // This loop can be hot.
1851             for constraint in outgoing_edges_from_graph {
1852                 handle_constraint(constraint);
1853             }
1854
1855             // Member constraints can also give rise to `'r: 'x` edges that
1856             // were not part of the graph initially, so watch out for those.
1857             // (But they are extremely rare; this loop is very cold.)
1858             for constraint in self.applied_member_constraints(r) {
1859                 let p_c = &self.member_constraints[constraint.member_constraint_index];
1860                 let constraint = OutlivesConstraint {
1861                     sup: r,
1862                     sub: constraint.min_choice,
1863                     locations: Locations::All(p_c.definition_span),
1864                     category: ConstraintCategory::OpaqueType,
1865                     variance_info: ty::VarianceDiagInfo::default(),
1866                 };
1867                 handle_constraint(constraint);
1868             }
1869         }
1870
1871         None
1872     }
1873
1874     /// Finds some region R such that `fr1: R` and `R` is live at `elem`.
1875     crate fn find_sub_region_live_at(&self, fr1: RegionVid, elem: Location) -> RegionVid {
1876         debug!("find_sub_region_live_at(fr1={:?}, elem={:?})", fr1, elem);
1877         debug!("find_sub_region_live_at: {:?} is in scc {:?}", fr1, self.constraint_sccs.scc(fr1));
1878         debug!(
1879             "find_sub_region_live_at: {:?} is in universe {:?}",
1880             fr1,
1881             self.scc_universes[self.constraint_sccs.scc(fr1)]
1882         );
1883         self.find_constraint_paths_between_regions(fr1, |r| {
1884             // First look for some `r` such that `fr1: r` and `r` is live at `elem`
1885             debug!(
1886                 "find_sub_region_live_at: liveness_constraints for {:?} are {:?}",
1887                 r,
1888                 self.liveness_constraints.region_value_str(r),
1889             );
1890             self.liveness_constraints.contains(r, elem)
1891         })
1892         .or_else(|| {
1893             // If we fail to find that, we may find some `r` such that
1894             // `fr1: r` and `r` is a placeholder from some universe
1895             // `fr1` cannot name. This would force `fr1` to be
1896             // `'static`.
1897             self.find_constraint_paths_between_regions(fr1, |r| {
1898                 self.cannot_name_placeholder(fr1, r)
1899             })
1900         })
1901         .or_else(|| {
1902             // If we fail to find THAT, it may be that `fr1` is a
1903             // placeholder that cannot "fit" into its SCC. In that
1904             // case, there should be some `r` where `fr1: r` and `fr1` is a
1905             // placeholder that `r` cannot name. We can blame that
1906             // edge.
1907             //
1908             // Remember that if `R1: R2`, then the universe of R1
1909             // must be able to name the universe of R2, because R2 will
1910             // be at least `'empty(Universe(R2))`, and `R1` must be at
1911             // larger than that.
1912             self.find_constraint_paths_between_regions(fr1, |r| {
1913                 self.cannot_name_placeholder(r, fr1)
1914             })
1915         })
1916         .map(|(_path, r)| r)
1917         .unwrap()
1918     }
1919
1920     /// Get the region outlived by `longer_fr` and live at `element`.
1921     crate fn region_from_element(&self, longer_fr: RegionVid, element: RegionElement) -> RegionVid {
1922         match element {
1923             RegionElement::Location(l) => self.find_sub_region_live_at(longer_fr, l),
1924             RegionElement::RootUniversalRegion(r) => r,
1925             RegionElement::PlaceholderRegion(error_placeholder) => self
1926                 .definitions
1927                 .iter_enumerated()
1928                 .find_map(|(r, definition)| match definition.origin {
1929                     NllRegionVariableOrigin::Placeholder(p) if p == error_placeholder => Some(r),
1930                     _ => None,
1931                 })
1932                 .unwrap(),
1933         }
1934     }
1935
1936     /// Get the region definition of `r`.
1937     crate fn region_definition(&self, r: RegionVid) -> &RegionDefinition<'tcx> {
1938         &self.definitions[r]
1939     }
1940
1941     /// Check if the SCC of `r` contains `upper`.
1942     crate fn upper_bound_in_region_scc(&self, r: RegionVid, upper: RegionVid) -> bool {
1943         let r_scc = self.constraint_sccs.scc(r);
1944         self.scc_values.contains(r_scc, upper)
1945     }
1946
1947     crate fn universal_regions(&self) -> &UniversalRegions<'tcx> {
1948         self.universal_regions.as_ref()
1949     }
1950
1951     /// Tries to find the best constraint to blame for the fact that
1952     /// `R: from_region`, where `R` is some region that meets
1953     /// `target_test`. This works by following the constraint graph,
1954     /// creating a constraint path that forces `R` to outlive
1955     /// `from_region`, and then finding the best choices within that
1956     /// path to blame.
1957     crate fn best_blame_constraint(
1958         &self,
1959         body: &Body<'tcx>,
1960         from_region: RegionVid,
1961         from_region_origin: NllRegionVariableOrigin,
1962         target_test: impl Fn(RegionVid) -> bool,
1963     ) -> BlameConstraint<'tcx> {
1964         debug!(
1965             "best_blame_constraint(from_region={:?}, from_region_origin={:?})",
1966             from_region, from_region_origin
1967         );
1968
1969         // Find all paths
1970         let (path, target_region) =
1971             self.find_constraint_paths_between_regions(from_region, target_test).unwrap();
1972         debug!(
1973             "best_blame_constraint: path={:#?}",
1974             path.iter()
1975                 .map(|c| format!(
1976                     "{:?} ({:?}: {:?})",
1977                     c,
1978                     self.constraint_sccs.scc(c.sup),
1979                     self.constraint_sccs.scc(c.sub),
1980                 ))
1981                 .collect::<Vec<_>>()
1982         );
1983
1984         // Classify each of the constraints along the path.
1985         let mut categorized_path: Vec<BlameConstraint<'tcx>> = path
1986             .iter()
1987             .map(|constraint| {
1988                 if constraint.category == ConstraintCategory::ClosureBounds {
1989                     self.retrieve_closure_constraint_info(body, &constraint)
1990                 } else {
1991                     BlameConstraint {
1992                         category: constraint.category,
1993                         from_closure: false,
1994                         span: constraint.locations.span(body),
1995                         variance_info: constraint.variance_info.clone(),
1996                     }
1997                 }
1998             })
1999             .collect();
2000         debug!("best_blame_constraint: categorized_path={:#?}", categorized_path);
2001
2002         // To find the best span to cite, we first try to look for the
2003         // final constraint that is interesting and where the `sup` is
2004         // not unified with the ultimate target region. The reason
2005         // for this is that we have a chain of constraints that lead
2006         // from the source to the target region, something like:
2007         //
2008         //    '0: '1 ('0 is the source)
2009         //    '1: '2
2010         //    '2: '3
2011         //    '3: '4
2012         //    '4: '5
2013         //    '5: '6 ('6 is the target)
2014         //
2015         // Some of those regions are unified with `'6` (in the same
2016         // SCC).  We want to screen those out. After that point, the
2017         // "closest" constraint we have to the end is going to be the
2018         // most likely to be the point where the value escapes -- but
2019         // we still want to screen for an "interesting" point to
2020         // highlight (e.g., a call site or something).
2021         let target_scc = self.constraint_sccs.scc(target_region);
2022         let mut range = 0..path.len();
2023
2024         // As noted above, when reporting an error, there is typically a chain of constraints
2025         // leading from some "source" region which must outlive some "target" region.
2026         // In most cases, we prefer to "blame" the constraints closer to the target --
2027         // but there is one exception. When constraints arise from higher-ranked subtyping,
2028         // we generally prefer to blame the source value,
2029         // as the "target" in this case tends to be some type annotation that the user gave.
2030         // Therefore, if we find that the region origin is some instantiation
2031         // of a higher-ranked region, we start our search from the "source" point
2032         // rather than the "target", and we also tweak a few other things.
2033         //
2034         // An example might be this bit of Rust code:
2035         //
2036         // ```rust
2037         // let x: fn(&'static ()) = |_| {};
2038         // let y: for<'a> fn(&'a ()) = x;
2039         // ```
2040         //
2041         // In MIR, this will be converted into a combination of assignments and type ascriptions.
2042         // In particular, the 'static is imposed through a type ascription:
2043         //
2044         // ```rust
2045         // x = ...;
2046         // AscribeUserType(x, fn(&'static ())
2047         // y = x;
2048         // ```
2049         //
2050         // We wind up ultimately with constraints like
2051         //
2052         // ```rust
2053         // !a: 'temp1 // from the `y = x` statement
2054         // 'temp1: 'temp2
2055         // 'temp2: 'static // from the AscribeUserType
2056         // ```
2057         //
2058         // and here we prefer to blame the source (the y = x statement).
2059         let blame_source = match from_region_origin {
2060             NllRegionVariableOrigin::FreeRegion
2061             | NllRegionVariableOrigin::Existential { from_forall: false } => true,
2062             NllRegionVariableOrigin::RootEmptyRegion
2063             | NllRegionVariableOrigin::Placeholder(_)
2064             | NllRegionVariableOrigin::Existential { from_forall: true } => false,
2065         };
2066
2067         let find_region = |i: &usize| {
2068             let constraint = &path[*i];
2069
2070             let constraint_sup_scc = self.constraint_sccs.scc(constraint.sup);
2071
2072             if blame_source {
2073                 match categorized_path[*i].category {
2074                     ConstraintCategory::OpaqueType
2075                     | ConstraintCategory::Boring
2076                     | ConstraintCategory::BoringNoLocation
2077                     | ConstraintCategory::Internal => false,
2078                     ConstraintCategory::TypeAnnotation
2079                     | ConstraintCategory::Return(_)
2080                     | ConstraintCategory::Yield => true,
2081                     _ => constraint_sup_scc != target_scc,
2082                 }
2083             } else {
2084                 match categorized_path[*i].category {
2085                     ConstraintCategory::OpaqueType
2086                     | ConstraintCategory::Boring
2087                     | ConstraintCategory::BoringNoLocation
2088                     | ConstraintCategory::Internal => false,
2089                     _ => true,
2090                 }
2091             }
2092         };
2093
2094         let best_choice =
2095             if blame_source { range.rev().find(find_region) } else { range.find(find_region) };
2096
2097         debug!(
2098             "best_blame_constraint: best_choice={:?} blame_source={}",
2099             best_choice, blame_source
2100         );
2101
2102         if let Some(i) = best_choice {
2103             if let Some(next) = categorized_path.get(i + 1) {
2104                 if matches!(categorized_path[i].category, ConstraintCategory::Return(_))
2105                     && next.category == ConstraintCategory::OpaqueType
2106                 {
2107                     // The return expression is being influenced by the return type being
2108                     // impl Trait, point at the return type and not the return expr.
2109                     return next.clone();
2110                 }
2111             }
2112
2113             if categorized_path[i].category == ConstraintCategory::Return(ReturnConstraint::Normal)
2114             {
2115                 let field = categorized_path.iter().find_map(|p| {
2116                     if let ConstraintCategory::ClosureUpvar(f) = p.category {
2117                         Some(f)
2118                     } else {
2119                         None
2120                     }
2121                 });
2122
2123                 if let Some(field) = field {
2124                     categorized_path[i].category =
2125                         ConstraintCategory::Return(ReturnConstraint::ClosureUpvar(field));
2126                 }
2127             }
2128
2129             return categorized_path[i].clone();
2130         }
2131
2132         // If that search fails, that is.. unusual. Maybe everything
2133         // is in the same SCC or something. In that case, find what
2134         // appears to be the most interesting point to report to the
2135         // user via an even more ad-hoc guess.
2136         categorized_path.sort_by(|p0, p1| p0.category.cmp(&p1.category));
2137         debug!("`: sorted_path={:#?}", categorized_path);
2138
2139         categorized_path.remove(0)
2140     }
2141 }
2142
2143 impl<'tcx> RegionDefinition<'tcx> {
2144     fn new(universe: ty::UniverseIndex, rv_origin: RegionVariableOrigin) -> Self {
2145         // Create a new region definition. Note that, for free
2146         // regions, the `external_name` field gets updated later in
2147         // `init_universal_regions`.
2148
2149         let origin = match rv_origin {
2150             RegionVariableOrigin::Nll(origin) => origin,
2151             _ => NllRegionVariableOrigin::Existential { from_forall: false },
2152         };
2153
2154         Self { origin, universe, external_name: None }
2155     }
2156 }
2157
2158 pub trait ClosureRegionRequirementsExt<'tcx> {
2159     fn apply_requirements(
2160         &self,
2161         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2162         closure_def_id: DefId,
2163         closure_substs: SubstsRef<'tcx>,
2164     ) -> Vec<QueryOutlivesConstraint<'tcx>>;
2165 }
2166
2167 impl<'tcx> ClosureRegionRequirementsExt<'tcx> for ClosureRegionRequirements<'tcx> {
2168     /// Given an instance T of the closure type, this method
2169     /// instantiates the "extra" requirements that we computed for the
2170     /// closure into the inference context. This has the effect of
2171     /// adding new outlives obligations to existing variables.
2172     ///
2173     /// As described on `ClosureRegionRequirements`, the extra
2174     /// requirements are expressed in terms of regionvids that index
2175     /// into the free regions that appear on the closure type. So, to
2176     /// do this, we first copy those regions out from the type T into
2177     /// a vector. Then we can just index into that vector to extract
2178     /// out the corresponding region from T and apply the
2179     /// requirements.
2180     fn apply_requirements(
2181         &self,
2182         tcx: TyCtxt<'tcx>,
2183         closure_def_id: DefId,
2184         closure_substs: SubstsRef<'tcx>,
2185     ) -> Vec<QueryOutlivesConstraint<'tcx>> {
2186         debug!(
2187             "apply_requirements(closure_def_id={:?}, closure_substs={:?})",
2188             closure_def_id, closure_substs
2189         );
2190
2191         // Extract the values of the free regions in `closure_substs`
2192         // into a vector.  These are the regions that we will be
2193         // relating to one another.
2194         let closure_mapping = &UniversalRegions::closure_mapping(
2195             tcx,
2196             closure_substs,
2197             self.num_external_vids,
2198             tcx.closure_base_def_id(closure_def_id),
2199         );
2200         debug!("apply_requirements: closure_mapping={:?}", closure_mapping);
2201
2202         // Create the predicates.
2203         self.outlives_requirements
2204             .iter()
2205             .map(|outlives_requirement| {
2206                 let outlived_region = closure_mapping[outlives_requirement.outlived_free_region];
2207
2208                 match outlives_requirement.subject {
2209                     ClosureOutlivesSubject::Region(region) => {
2210                         let region = closure_mapping[region];
2211                         debug!(
2212                             "apply_requirements: region={:?} \
2213                              outlived_region={:?} \
2214                              outlives_requirement={:?}",
2215                             region, outlived_region, outlives_requirement,
2216                         );
2217                         ty::Binder::dummy(ty::OutlivesPredicate(region.into(), outlived_region))
2218                     }
2219
2220                     ClosureOutlivesSubject::Ty(ty) => {
2221                         debug!(
2222                             "apply_requirements: ty={:?} \
2223                              outlived_region={:?} \
2224                              outlives_requirement={:?}",
2225                             ty, outlived_region, outlives_requirement,
2226                         );
2227                         ty::Binder::dummy(ty::OutlivesPredicate(ty.into(), outlived_region))
2228                     }
2229                 }
2230             })
2231             .collect()
2232     }
2233 }
2234
2235 #[derive(Clone, Debug)]
2236 pub struct BlameConstraint<'tcx> {
2237     pub category: ConstraintCategory,
2238     pub from_closure: bool,
2239     pub span: Span,
2240     pub variance_info: ty::VarianceDiagInfo<'tcx>,
2241 }