]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_mir_build/src/thir/pattern/_match.rs
The need for `Single` to cover `Unlistable` was a hack
[rust.git] / compiler / rustc_mir_build / src / thir / pattern / _match.rs
1 //! Note: most of the tests relevant to this file can be found (at the time of writing) in
2 //! src/tests/ui/pattern/usefulness.
3 //!
4 //! This file includes the logic for exhaustiveness and usefulness checking for
5 //! pattern-matching. Specifically, given a list of patterns for a type, we can
6 //! tell whether:
7 //! (a) the patterns cover every possible constructor for the type (exhaustiveness)
8 //! (b) each pattern is necessary (usefulness)
9 //!
10 //! The algorithm implemented here is a modified version of the one described in:
11 //! http://moscova.inria.fr/~maranget/papers/warn/index.html
12 //! However, to save future implementors from reading the original paper, we
13 //! summarise the algorithm here to hopefully save time and be a little clearer
14 //! (without being so rigorous).
15 //!
16 //! # Premise
17 //!
18 //! The core of the algorithm revolves about a "usefulness" check. In particular, we
19 //! are trying to compute a predicate `U(P, p)` where `P` is a list of patterns (we refer to this as
20 //! a matrix). `U(P, p)` represents whether, given an existing list of patterns
21 //! `P_1 ..= P_m`, adding a new pattern `p` will be "useful" (that is, cover previously-
22 //! uncovered values of the type).
23 //!
24 //! If we have this predicate, then we can easily compute both exhaustiveness of an
25 //! entire set of patterns and the individual usefulness of each one.
26 //! (a) the set of patterns is exhaustive iff `U(P, _)` is false (i.e., adding a wildcard
27 //! match doesn't increase the number of values we're matching)
28 //! (b) a pattern `P_i` is not useful if `U(P[0..=(i-1), P_i)` is false (i.e., adding a
29 //! pattern to those that have come before it doesn't increase the number of values
30 //! we're matching).
31 //!
32 //! # Core concept
33 //!
34 //! The idea that powers everything that is done in this file is the following: a value is made
35 //! from a constructor applied to some fields. Examples of constructors are `Some`, `None`, `(,)`
36 //! (the 2-tuple constructor), `Foo {..}` (the constructor for a struct `Foo`), and `2` (the
37 //! constructor for the number `2`). Fields are just a (possibly empty) list of values.
38 //!
39 //! Some of the constructors listed above might feel weird: `None` and `2` don't take any
40 //! arguments. This is part of what makes constructors so general: we will consider plain values
41 //! like numbers and string literals to be constructors that take no arguments, also called "0-ary
42 //! constructors"; they are the simplest case of constructors. This allows us to see any value as
43 //! made up from a tree of constructors, each having a given number of children. For example:
44 //! `(None, Ok(0))` is made from 4 different constructors.
45 //!
46 //! This idea can be extended to patterns: a pattern captures a set of possible values, and we can
47 //! describe this set using constructors. For example, `Err(_)` captures all values of the type
48 //! `Result<T, E>` that start with the `Err` constructor (for some choice of `T` and `E`). The
49 //! wildcard `_` captures all values of the given type starting with any of the constructors for
50 //! that type.
51 //!
52 //! We use this to compute whether different patterns might capture a same value. Do the patterns
53 //! `Ok("foo")` and `Err(_)` capture a common value? The answer is no, because the first pattern
54 //! captures only values starting with the `Ok` constructor and the second only values starting
55 //! with the `Err` constructor. Do the patterns `Some(42)` and `Some(1..10)` intersect? They might,
56 //! since they both capture values starting with `Some`. To be certain, we need to dig under the
57 //! `Some` constructor and continue asking the question. This is the main idea behind the
58 //! exhaustiveness algorithm: by looking at patterns constructor-by-constructor, we can efficiently
59 //! figure out if some new pattern might capture a value that hadn't been captured by previous
60 //! patterns.
61 //!
62 //! Constructors are represented by the `Constructor` enum, and its fields by the `Fields` enum.
63 //! Most of the complexity of this file resides in transforming between patterns and
64 //! (`Constructor`, `Fields`) pairs, handling all the special cases correctly.
65 //!
66 //! Caveat: this constructors/fields distinction doesn't quite cover every Rust value. For example
67 //! a value of type `Rc<u64>` doesn't fit this idea very well, nor do various other things.
68 //! However, this idea covers most of the cases that are relevant to exhaustiveness checking.
69 //!
70 //!
71 //! # Algorithm
72 //!
73 //! Recall that `U(P, p)` represents whether, given an existing list of patterns (aka matrix) `P`,
74 //! adding a new pattern `p` will cover previously-uncovered values of the type.
75 //! During the course of the algorithm, the rows of the matrix won't just be individual patterns,
76 //! but rather partially-deconstructed patterns in the form of a list of fields. The paper
77 //! calls those pattern-vectors, and we will call them pattern-stacks. The same holds for the
78 //! new pattern `p`.
79 //!
80 //! For example, say we have the following:
81 //!
82 //! ```
83 //! // x: (Option<bool>, Result<()>)
84 //! match x {
85 //!     (Some(true), _) => {}
86 //!     (None, Err(())) => {}
87 //!     (None, Err(_)) => {}
88 //! }
89 //! ```
90 //!
91 //! Here, the matrix `P` starts as:
92 //!
93 //! ```
94 //! [
95 //!     [(Some(true), _)],
96 //!     [(None, Err(()))],
97 //!     [(None, Err(_))],
98 //! ]
99 //! ```
100 //!
101 //! We can tell it's not exhaustive, because `U(P, _)` is true (we're not covering
102 //! `[(Some(false), _)]`, for instance). In addition, row 3 is not useful, because
103 //! all the values it covers are already covered by row 2.
104 //!
105 //! A list of patterns can be thought of as a stack, because we are mainly interested in the top of
106 //! the stack at any given point, and we can pop or apply constructors to get new pattern-stacks.
107 //! To match the paper, the top of the stack is at the beginning / on the left.
108 //!
109 //! There are two important operations on pattern-stacks necessary to understand the algorithm:
110 //!
111 //! 1. We can pop a given constructor off the top of a stack. This operation is called
112 //!    `specialize`, and is denoted `S(c, p)` where `c` is a constructor (like `Some` or
113 //!    `None`) and `p` a pattern-stack.
114 //!    If the pattern on top of the stack can cover `c`, this removes the constructor and
115 //!    pushes its arguments onto the stack. It also expands OR-patterns into distinct patterns.
116 //!    Otherwise the pattern-stack is discarded.
117 //!    This essentially filters those pattern-stacks whose top covers the constructor `c` and
118 //!    discards the others.
119 //!
120 //!    For example, the first pattern above initially gives a stack `[(Some(true), _)]`. If we
121 //!    pop the tuple constructor, we are left with `[Some(true), _]`, and if we then pop the
122 //!    `Some` constructor we get `[true, _]`. If we had popped `None` instead, we would get
123 //!    nothing back.
124 //!
125 //!    This returns zero or more new pattern-stacks, as follows. We look at the pattern `p_1`
126 //!    on top of the stack, and we have four cases:
127 //!         1.1. `p_1 = c(r_1, .., r_a)`, i.e. the top of the stack has constructor `c`. We
128 //!              push onto the stack the arguments of this constructor, and return the result:
129 //!                 r_1, .., r_a, p_2, .., p_n
130 //!         1.2. `p_1 = c'(r_1, .., r_a')` where `c ≠ c'`. We discard the current stack and
131 //!              return nothing.
132 //!         1.3. `p_1 = _`. We push onto the stack as many wildcards as the constructor `c` has
133 //!              arguments (its arity), and return the resulting stack:
134 //!                 _, .., _, p_2, .., p_n
135 //!         1.4. `p_1 = r_1 | r_2`. We expand the OR-pattern and then recurse on each resulting
136 //!              stack:
137 //!                 S(c, (r_1, p_2, .., p_n))
138 //!                 S(c, (r_2, p_2, .., p_n))
139 //!
140 //! 2. We can pop a wildcard off the top of the stack. This is called `S(_, p)`, where `p` is
141 //!    a pattern-stack. Note: the paper calls this `D(p)`.
142 //!    This is used when we know there are missing constructor cases, but there might be
143 //!    existing wildcard patterns, so to check the usefulness of the matrix, we have to check
144 //!    all its *other* components.
145 //!
146 //!    It is computed as follows. We look at the pattern `p_1` on top of the stack,
147 //!    and we have three cases:
148 //!         2.1. `p_1 = c(r_1, .., r_a)`. We discard the current stack and return nothing.
149 //!         2.2. `p_1 = _`. We return the rest of the stack:
150 //!                 p_2, .., p_n
151 //!         2.3. `p_1 = r_1 | r_2`. We expand the OR-pattern and then recurse on each resulting
152 //!           stack.
153 //!                 S(_, (r_1, p_2, .., p_n))
154 //!                 S(_, (r_2, p_2, .., p_n))
155 //!
156 //! Note that the OR-patterns are not always used directly in Rust, but are used to derive the
157 //! exhaustive integer matching rules, so they're written here for posterity.
158 //!
159 //! Both those operations extend straightforwardly to a list or pattern-stacks, i.e. a matrix, by
160 //! working row-by-row. Popping a constructor ends up keeping only the matrix rows that start with
161 //! the given constructor, and popping a wildcard keeps those rows that start with a wildcard.
162 //!
163 //!
164 //! The algorithm for computing `U`
165 //! -------------------------------
166 //! The algorithm is inductive (on the number of columns: i.e., components of tuple patterns).
167 //! That means we're going to check the components from left-to-right, so the algorithm
168 //! operates principally on the first component of the matrix and new pattern-stack `p`.
169 //! This algorithm is realised in the `is_useful` function.
170 //!
171 //! Base case. (`n = 0`, i.e., an empty tuple pattern)
172 //!     - If `P` already contains an empty pattern (i.e., if the number of patterns `m > 0`),
173 //!       then `U(P, p)` is false.
174 //!     - Otherwise, `P` must be empty, so `U(P, p)` is true.
175 //!
176 //! Inductive step. (`n > 0`, i.e., whether there's at least one column
177 //!                  [which may then be expanded into further columns later])
178 //! We're going to match on the top of the new pattern-stack, `p_1`.
179 //!     - If `p_1 == c(r_1, .., r_a)`, i.e. we have a constructor pattern.
180 //! Then, the usefulness of `p_1` can be reduced to whether it is useful when
181 //! we ignore all the patterns in the first column of `P` that involve other constructors.
182 //! This is where `S(c, P)` comes in:
183 //! `U(P, p) := U(S(c, P), S(c, p))`
184 //!
185 //! For example, if `P` is:
186 //!
187 //! ```
188 //! [
189 //!     [Some(true), _],
190 //!     [None, 0],
191 //! ]
192 //! ```
193 //!
194 //! and `p` is [Some(false), 0], then we don't care about row 2 since we know `p` only
195 //! matches values that row 2 doesn't. For row 1 however, we need to dig into the
196 //! arguments of `Some` to know whether some new value is covered. So we compute
197 //! `U([[true, _]], [false, 0])`.
198 //!
199 //!   - If `p_1 == _`, then we look at the list of constructors that appear in the first
200 //! component of the rows of `P`:
201 //!   + If there are some constructors that aren't present, then we might think that the
202 //! wildcard `_` is useful, since it covers those constructors that weren't covered
203 //! before.
204 //! That's almost correct, but only works if there were no wildcards in those first
205 //! components. So we need to check that `p` is useful with respect to the rows that
206 //! start with a wildcard, if there are any. This is where `S(_, x)` comes in:
207 //! `U(P, p) := U(S(_, P), S(_, p))`
208 //!
209 //! For example, if `P` is:
210 //!
211 //! ```
212 //! [
213 //!     [_, true, _],
214 //!     [None, false, 1],
215 //! ]
216 //! ```
217 //!
218 //! and `p` is [_, false, _], the `Some` constructor doesn't appear in `P`. So if we
219 //! only had row 2, we'd know that `p` is useful. However row 1 starts with a
220 //! wildcard, so we need to check whether `U([[true, _]], [false, 1])`.
221 //!
222 //!   + Otherwise, all possible constructors (for the relevant type) are present. In this
223 //! case we must check whether the wildcard pattern covers any unmatched value. For
224 //! that, we can think of the `_` pattern as a big OR-pattern that covers all
225 //! possible constructors. For `Option`, that would mean `_ = None | Some(_)` for
226 //! example. The wildcard pattern is useful in this case if it is useful when
227 //! specialized to one of the possible constructors. So we compute:
228 //! `U(P, p) := ∃(k ϵ constructors) U(S(k, P), S(k, p))`
229 //!
230 //! For example, if `P` is:
231 //!
232 //! ```
233 //! [
234 //!     [Some(true), _],
235 //!     [None, false],
236 //! ]
237 //! ```
238 //!
239 //! and `p` is [_, false], both `None` and `Some` constructors appear in the first
240 //! components of `P`. We will therefore try popping both constructors in turn: we
241 //! compute `U([[true, _]], [_, false])` for the `Some` constructor, and `U([[false]],
242 //! [false])` for the `None` constructor. The first case returns true, so we know that
243 //! `p` is useful for `P`. Indeed, it matches `[Some(false), _]` that wasn't matched
244 //! before.
245 //!
246 //!   - If `p_1 == r_1 | r_2`, then the usefulness depends on each `r_i` separately:
247 //! `U(P, p) := U(P, (r_1, p_2, .., p_n))
248 //!  || U(P, (r_2, p_2, .., p_n))`
249 //!
250 //! Modifications to the algorithm
251 //! ------------------------------
252 //! The algorithm in the paper doesn't cover some of the special cases that arise in Rust, for
253 //! example uninhabited types and variable-length slice patterns. These are drawn attention to
254 //! throughout the code below. I'll make a quick note here about how exhaustive integer matching is
255 //! accounted for, though.
256 //!
257 //! Exhaustive integer matching
258 //! ---------------------------
259 //! An integer type can be thought of as a (huge) sum type: 1 | 2 | 3 | ...
260 //! So to support exhaustive integer matching, we can make use of the logic in the paper for
261 //! OR-patterns. However, we obviously can't just treat ranges x..=y as individual sums, because
262 //! they are likely gigantic. So we instead treat ranges as constructors of the integers. This means
263 //! that we have a constructor *of* constructors (the integers themselves). We then need to work
264 //! through all the inductive step rules above, deriving how the ranges would be treated as
265 //! OR-patterns, and making sure that they're treated in the same way even when they're ranges.
266 //! There are really only four special cases here:
267 //! - When we match on a constructor that's actually a range, we have to treat it as if we would
268 //!   an OR-pattern.
269 //!     + It turns out that we can simply extend the case for single-value patterns in
270 //!      `specialize` to either be *equal* to a value constructor, or *contained within* a range
271 //!      constructor.
272 //!     + When the pattern itself is a range, you just want to tell whether any of the values in
273 //!       the pattern range coincide with values in the constructor range, which is precisely
274 //!       intersection.
275 //!   Since when encountering a range pattern for a value constructor, we also use inclusion, it
276 //!   means that whenever the constructor is a value/range and the pattern is also a value/range,
277 //!   we can simply use intersection to test usefulness.
278 //! - When we're testing for usefulness of a pattern and the pattern's first component is a
279 //!   wildcard.
280 //!     + If all the constructors appear in the matrix, we have a slight complication. By default,
281 //!       the behaviour (i.e., a disjunction over specialised matrices for each constructor) is
282 //!       invalid, because we want a disjunction over every *integer* in each range, not just a
283 //!       disjunction over every range. This is a bit more tricky to deal with: essentially we need
284 //!       to form equivalence classes of subranges of the constructor range for which the behaviour
285 //!       of the matrix `P` and new pattern `p` are the same. This is described in more
286 //!       detail in `Constructor::split`.
287 //!     + If some constructors are missing from the matrix, it turns out we don't need to do
288 //!       anything special (because we know none of the integers are actually wildcards: i.e., we
289 //!       can't span wildcards using ranges).
290 use self::Constructor::*;
291 use self::SliceKind::*;
292 use self::Usefulness::*;
293 use self::WitnessPreference::*;
294
295 use rustc_data_structures::captures::Captures;
296 use rustc_data_structures::fx::FxHashSet;
297 use rustc_data_structures::sync::OnceCell;
298 use rustc_index::vec::Idx;
299
300 use super::{compare_const_vals, PatternFoldable, PatternFolder};
301 use super::{FieldPat, Pat, PatKind, PatRange};
302
303 use rustc_arena::TypedArena;
304 use rustc_attr::{SignedInt, UnsignedInt};
305 use rustc_hir::def_id::DefId;
306 use rustc_hir::{HirId, RangeEnd};
307 use rustc_middle::mir::interpret::{truncate, ConstValue};
308 use rustc_middle::mir::Field;
309 use rustc_middle::ty::layout::IntegerExt;
310 use rustc_middle::ty::{self, Const, Ty, TyCtxt};
311 use rustc_session::lint;
312 use rustc_span::{Span, DUMMY_SP};
313 use rustc_target::abi::{Integer, Size, VariantIdx};
314
315 use smallvec::{smallvec, SmallVec};
316 use std::cmp::{self, max, min, Ordering};
317 use std::fmt;
318 use std::iter::{FromIterator, IntoIterator};
319 use std::ops::RangeInclusive;
320
321 crate fn expand_pattern<'tcx>(pat: Pat<'tcx>) -> Pat<'tcx> {
322     LiteralExpander.fold_pattern(&pat)
323 }
324
325 struct LiteralExpander;
326
327 impl<'tcx> PatternFolder<'tcx> for LiteralExpander {
328     fn fold_pattern(&mut self, pat: &Pat<'tcx>) -> Pat<'tcx> {
329         debug!("fold_pattern {:?} {:?} {:?}", pat, pat.ty.kind(), pat.kind);
330         match (pat.ty.kind(), pat.kind.as_ref()) {
331             (_, PatKind::Binding { subpattern: Some(s), .. }) => s.fold_with(self),
332             (_, PatKind::AscribeUserType { subpattern: s, .. }) => s.fold_with(self),
333             (ty::Ref(_, t, _), PatKind::Constant { .. }) if t.is_str() => {
334                 // Treat string literal patterns as deref patterns to a `str` constant, i.e.
335                 // `&CONST`. This expands them like other const patterns. This could have been done
336                 // in `const_to_pat`, but that causes issues with the rest of the matching code.
337                 let mut new_pat = pat.super_fold_with(self);
338                 // Make a fake const pattern of type `str` (instead of `&str`). That the carried
339                 // constant value still knows it is of type `&str`.
340                 new_pat.ty = t;
341                 Pat {
342                     kind: Box::new(PatKind::Deref { subpattern: new_pat }),
343                     span: pat.span,
344                     ty: pat.ty,
345                 }
346             }
347             _ => pat.super_fold_with(self),
348         }
349     }
350 }
351
352 impl<'tcx> Pat<'tcx> {
353     pub(super) fn is_wildcard(&self) -> bool {
354         match *self.kind {
355             PatKind::Binding { subpattern: None, .. } | PatKind::Wild => true,
356             _ => false,
357         }
358     }
359 }
360
361 /// A row of a matrix. Rows of len 1 are very common, which is why `SmallVec[_; 2]`
362 /// works well.
363 #[derive(Debug, Clone)]
364 crate struct PatStack<'p, 'tcx> {
365     pats: SmallVec<[&'p Pat<'tcx>; 2]>,
366     /// Cache for the constructor of the head
367     head_ctor: OnceCell<Constructor<'tcx>>,
368 }
369
370 impl<'p, 'tcx> PatStack<'p, 'tcx> {
371     crate fn from_pattern(pat: &'p Pat<'tcx>) -> Self {
372         Self::from_vec(smallvec![pat])
373     }
374
375     fn from_vec(vec: SmallVec<[&'p Pat<'tcx>; 2]>) -> Self {
376         PatStack { pats: vec, head_ctor: OnceCell::new() }
377     }
378
379     fn is_empty(&self) -> bool {
380         self.pats.is_empty()
381     }
382
383     fn len(&self) -> usize {
384         self.pats.len()
385     }
386
387     fn head(&self) -> &'p Pat<'tcx> {
388         self.pats[0]
389     }
390
391     fn head_ctor<'a>(&'a self, cx: &MatchCheckCtxt<'p, 'tcx>) -> &'a Constructor<'tcx> {
392         self.head_ctor.get_or_init(|| pat_constructor(cx, self.head()))
393     }
394
395     fn iter(&self) -> impl Iterator<Item = &Pat<'tcx>> {
396         self.pats.iter().copied()
397     }
398
399     // If the first pattern is an or-pattern, expand this pattern. Otherwise, return `None`.
400     fn expand_or_pat(&self) -> Option<Vec<Self>> {
401         if self.is_empty() {
402             None
403         } else if let PatKind::Or { pats } = &*self.head().kind {
404             Some(
405                 pats.iter()
406                     .map(|pat| {
407                         let mut new_patstack = PatStack::from_pattern(pat);
408                         new_patstack.pats.extend_from_slice(&self.pats[1..]);
409                         new_patstack
410                     })
411                     .collect(),
412             )
413         } else {
414             None
415         }
416     }
417
418     /// This computes `S(self.head_ctor(), self)`. See top of the file for explanations.
419     ///
420     /// Structure patterns with a partial wild pattern (Foo { a: 42, .. }) have their missing
421     /// fields filled with wild patterns.
422     ///
423     /// This is roughly the inverse of `Constructor::apply`.
424     fn pop_head_constructor(&self, ctor_wild_subpatterns: &Fields<'p, 'tcx>) -> PatStack<'p, 'tcx> {
425         // We pop the head pattern and push the new fields extracted from the arguments of
426         // `self.head()`.
427         let new_fields = ctor_wild_subpatterns.replace_with_pattern_arguments(self.head());
428         new_fields.push_on_patstack(&self.pats[1..])
429     }
430 }
431
432 impl<'p, 'tcx> Default for PatStack<'p, 'tcx> {
433     fn default() -> Self {
434         Self::from_vec(smallvec![])
435     }
436 }
437
438 impl<'p, 'tcx> PartialEq for PatStack<'p, 'tcx> {
439     fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
440         self.pats == other.pats
441     }
442 }
443
444 impl<'p, 'tcx> FromIterator<&'p Pat<'tcx>> for PatStack<'p, 'tcx> {
445     fn from_iter<T>(iter: T) -> Self
446     where
447         T: IntoIterator<Item = &'p Pat<'tcx>>,
448     {
449         Self::from_vec(iter.into_iter().collect())
450     }
451 }
452
453 /// A 2D matrix.
454 #[derive(Clone, PartialEq)]
455 crate struct Matrix<'p, 'tcx> {
456     patterns: Vec<PatStack<'p, 'tcx>>,
457 }
458
459 impl<'p, 'tcx> Matrix<'p, 'tcx> {
460     crate fn empty() -> Self {
461         Matrix { patterns: vec![] }
462     }
463
464     /// Pushes a new row to the matrix. If the row starts with an or-pattern, this expands it.
465     crate fn push(&mut self, row: PatStack<'p, 'tcx>) {
466         if let Some(rows) = row.expand_or_pat() {
467             for row in rows {
468                 // We recursively expand the or-patterns of the new rows.
469                 // This is necessary as we might have `0 | (1 | 2)` or e.g., `x @ 0 | x @ (1 | 2)`.
470                 self.push(row)
471             }
472         } else {
473             self.patterns.push(row);
474         }
475     }
476
477     /// Iterate over the first component of each row
478     fn heads<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = &'a Pat<'tcx>> + Captures<'p> {
479         self.patterns.iter().map(|r| r.head())
480     }
481
482     /// Iterate over the first constructor of each row
483     fn head_ctors<'a>(
484         &'a self,
485         cx: &'a MatchCheckCtxt<'p, 'tcx>,
486     ) -> impl Iterator<Item = &'a Constructor<'tcx>> + Captures<'a> + Captures<'p> {
487         self.patterns.iter().map(move |r| r.head_ctor(cx))
488     }
489
490     /// This computes `S(constructor, self)`. See top of the file for explanations.
491     fn specialize_constructor(
492         &self,
493         pcx: PatCtxt<'_, 'p, 'tcx>,
494         ctor: &Constructor<'tcx>,
495         ctor_wild_subpatterns: &Fields<'p, 'tcx>,
496     ) -> Matrix<'p, 'tcx> {
497         self.patterns
498             .iter()
499             .filter(|r| ctor.is_covered_by(pcx, r.head_ctor(pcx.cx)))
500             .map(|r| r.pop_head_constructor(ctor_wild_subpatterns))
501             .collect()
502     }
503 }
504
505 /// Pretty-printer for matrices of patterns, example:
506 ///
507 /// ```text
508 /// +++++++++++++++++++++++++++++
509 /// + _     + []                +
510 /// +++++++++++++++++++++++++++++
511 /// + true  + [First]           +
512 /// +++++++++++++++++++++++++++++
513 /// + true  + [Second(true)]    +
514 /// +++++++++++++++++++++++++++++
515 /// + false + [_]               +
516 /// +++++++++++++++++++++++++++++
517 /// + _     + [_, _, tail @ ..] +
518 /// +++++++++++++++++++++++++++++
519 /// ```
520 impl<'p, 'tcx> fmt::Debug for Matrix<'p, 'tcx> {
521     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
522         write!(f, "\n")?;
523
524         let Matrix { patterns: m, .. } = self;
525         let pretty_printed_matrix: Vec<Vec<String>> =
526             m.iter().map(|row| row.iter().map(|pat| format!("{:?}", pat)).collect()).collect();
527
528         let column_count = m.iter().map(|row| row.len()).max().unwrap_or(0);
529         assert!(m.iter().all(|row| row.len() == column_count));
530         let column_widths: Vec<usize> = (0..column_count)
531             .map(|col| pretty_printed_matrix.iter().map(|row| row[col].len()).max().unwrap_or(0))
532             .collect();
533
534         let total_width = column_widths.iter().cloned().sum::<usize>() + column_count * 3 + 1;
535         let br = "+".repeat(total_width);
536         write!(f, "{}\n", br)?;
537         for row in pretty_printed_matrix {
538             write!(f, "+")?;
539             for (column, pat_str) in row.into_iter().enumerate() {
540                 write!(f, " ")?;
541                 write!(f, "{:1$}", pat_str, column_widths[column])?;
542                 write!(f, " +")?;
543             }
544             write!(f, "\n")?;
545             write!(f, "{}\n", br)?;
546         }
547         Ok(())
548     }
549 }
550
551 impl<'p, 'tcx> FromIterator<PatStack<'p, 'tcx>> for Matrix<'p, 'tcx> {
552     fn from_iter<T>(iter: T) -> Self
553     where
554         T: IntoIterator<Item = PatStack<'p, 'tcx>>,
555     {
556         let mut matrix = Matrix::empty();
557         for x in iter {
558             // Using `push` ensures we correctly expand or-patterns.
559             matrix.push(x);
560         }
561         matrix
562     }
563 }
564
565 crate struct MatchCheckCtxt<'a, 'tcx> {
566     crate tcx: TyCtxt<'tcx>,
567     /// The module in which the match occurs. This is necessary for
568     /// checking inhabited-ness of types because whether a type is (visibly)
569     /// inhabited can depend on whether it was defined in the current module or
570     /// not. E.g., `struct Foo { _private: ! }` cannot be seen to be empty
571     /// outside it's module and should not be matchable with an empty match
572     /// statement.
573     crate module: DefId,
574     crate param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
575     crate pattern_arena: &'a TypedArena<Pat<'tcx>>,
576 }
577
578 impl<'a, 'tcx> MatchCheckCtxt<'a, 'tcx> {
579     fn is_uninhabited(&self, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
580         if self.tcx.features().exhaustive_patterns {
581             self.tcx.is_ty_uninhabited_from(self.module, ty, self.param_env)
582         } else {
583             false
584         }
585     }
586
587     /// Returns whether the given type is an enum from another crate declared `#[non_exhaustive]`.
588     crate fn is_foreign_non_exhaustive_enum(&self, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
589         match ty.kind() {
590             ty::Adt(def, ..) => {
591                 def.is_enum() && def.is_variant_list_non_exhaustive() && !def.did.is_local()
592             }
593             _ => false,
594         }
595     }
596 }
597
598 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq)]
599 enum SliceKind {
600     /// Patterns of length `n` (`[x, y]`).
601     FixedLen(u64),
602     /// Patterns using the `..` notation (`[x, .., y]`).
603     /// Captures any array constructor of `length >= i + j`.
604     /// In the case where `array_len` is `Some(_)`,
605     /// this indicates that we only care about the first `i` and the last `j` values of the array,
606     /// and everything in between is a wildcard `_`.
607     VarLen(u64, u64),
608 }
609
610 impl SliceKind {
611     fn arity(self) -> u64 {
612         match self {
613             FixedLen(length) => length,
614             VarLen(prefix, suffix) => prefix + suffix,
615         }
616     }
617
618     /// Whether this pattern includes patterns of length `other_len`.
619     fn covers_length(self, other_len: u64) -> bool {
620         match self {
621             FixedLen(len) => len == other_len,
622             VarLen(prefix, suffix) => prefix + suffix <= other_len,
623         }
624     }
625 }
626
627 /// A constructor for array and slice patterns.
628 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq)]
629 struct Slice {
630     /// `None` if the matched value is a slice, `Some(n)` if it is an array of size `n`.
631     array_len: Option<u64>,
632     /// The kind of pattern it is: fixed-length `[x, y]` or variable length `[x, .., y]`.
633     kind: SliceKind,
634 }
635
636 impl Slice {
637     fn new(array_len: Option<u64>, kind: SliceKind) -> Self {
638         let kind = match (array_len, kind) {
639             // If the middle `..` is empty, we effectively have a fixed-length pattern.
640             (Some(len), VarLen(prefix, suffix)) if prefix + suffix >= len => FixedLen(len),
641             _ => kind,
642         };
643         Slice { array_len, kind }
644     }
645
646     fn arity(self) -> u64 {
647         self.kind.arity()
648     }
649
650     /// The exhaustiveness-checking paper does not include any details on
651     /// checking variable-length slice patterns. However, they may be
652     /// matched by an infinite collection of fixed-length array patterns.
653     ///
654     /// Checking the infinite set directly would take an infinite amount
655     /// of time. However, it turns out that for each finite set of
656     /// patterns `P`, all sufficiently large array lengths are equivalent:
657     ///
658     /// Each slice `s` with a "sufficiently-large" length `l ≥ L` that applies
659     /// to exactly the subset `Pₜ` of `P` can be transformed to a slice
660     /// `sₘ` for each sufficiently-large length `m` that applies to exactly
661     /// the same subset of `P`.
662     ///
663     /// Because of that, each witness for reachability-checking of one
664     /// of the sufficiently-large lengths can be transformed to an
665     /// equally-valid witness of any other length, so we only have
666     /// to check slices of the "minimal sufficiently-large length"
667     /// and less.
668     ///
669     /// Note that the fact that there is a *single* `sₘ` for each `m`
670     /// not depending on the specific pattern in `P` is important: if
671     /// you look at the pair of patterns
672     ///     `[true, ..]`
673     ///     `[.., false]`
674     /// Then any slice of length ≥1 that matches one of these two
675     /// patterns can be trivially turned to a slice of any
676     /// other length ≥1 that matches them and vice-versa,
677     /// but the slice of length 2 `[false, true]` that matches neither
678     /// of these patterns can't be turned to a slice from length 1 that
679     /// matches neither of these patterns, so we have to consider
680     /// slices from length 2 there.
681     ///
682     /// Now, to see that that length exists and find it, observe that slice
683     /// patterns are either "fixed-length" patterns (`[_, _, _]`) or
684     /// "variable-length" patterns (`[_, .., _]`).
685     ///
686     /// For fixed-length patterns, all slices with lengths *longer* than
687     /// the pattern's length have the same outcome (of not matching), so
688     /// as long as `L` is greater than the pattern's length we can pick
689     /// any `sₘ` from that length and get the same result.
690     ///
691     /// For variable-length patterns, the situation is more complicated,
692     /// because as seen above the precise value of `sₘ` matters.
693     ///
694     /// However, for each variable-length pattern `p` with a prefix of length
695     /// `plₚ` and suffix of length `slₚ`, only the first `plₚ` and the last
696     /// `slₚ` elements are examined.
697     ///
698     /// Therefore, as long as `L` is positive (to avoid concerns about empty
699     /// types), all elements after the maximum prefix length and before
700     /// the maximum suffix length are not examined by any variable-length
701     /// pattern, and therefore can be added/removed without affecting
702     /// them - creating equivalent patterns from any sufficiently-large
703     /// length.
704     ///
705     /// Of course, if fixed-length patterns exist, we must be sure
706     /// that our length is large enough to miss them all, so
707     /// we can pick `L = max(max(FIXED_LEN)+1, max(PREFIX_LEN) + max(SUFFIX_LEN))`
708     ///
709     /// for example, with the above pair of patterns, all elements
710     /// but the first and last can be added/removed, so any
711     /// witness of length ≥2 (say, `[false, false, true]`) can be
712     /// turned to a witness from any other length ≥2.
713     fn split<'p, 'tcx>(self, pcx: PatCtxt<'_, 'p, 'tcx>) -> SmallVec<[Constructor<'tcx>; 1]> {
714         let (self_prefix, self_suffix) = match self.kind {
715             VarLen(self_prefix, self_suffix) => (self_prefix, self_suffix),
716             _ => return smallvec![Slice(self)],
717         };
718
719         let head_ctors = pcx.matrix.head_ctors(pcx.cx).filter(|c| !c.is_wildcard());
720
721         let mut max_prefix_len = self_prefix;
722         let mut max_suffix_len = self_suffix;
723         let mut max_fixed_len = 0;
724
725         for ctor in head_ctors {
726             if let Slice(slice) = ctor {
727                 match slice.kind {
728                     FixedLen(len) => {
729                         max_fixed_len = cmp::max(max_fixed_len, len);
730                     }
731                     VarLen(prefix, suffix) => {
732                         max_prefix_len = cmp::max(max_prefix_len, prefix);
733                         max_suffix_len = cmp::max(max_suffix_len, suffix);
734                     }
735                 }
736             } else {
737                 bug!("unexpected ctor for slice type: {:?}", ctor);
738             }
739         }
740
741         // For diagnostics, we keep the prefix and suffix lengths separate, so in the case
742         // where `max_fixed_len + 1` is the largest, we adapt `max_prefix_len` accordingly,
743         // so that `L = max_prefix_len + max_suffix_len`.
744         if max_fixed_len + 1 >= max_prefix_len + max_suffix_len {
745             // The subtraction can't overflow thanks to the above check.
746             // The new `max_prefix_len` is also guaranteed to be larger than its previous
747             // value.
748             max_prefix_len = max_fixed_len + 1 - max_suffix_len;
749         }
750
751         let final_slice = VarLen(max_prefix_len, max_suffix_len);
752         let final_slice = Slice::new(self.array_len, final_slice);
753         match self.array_len {
754             Some(_) => smallvec![Slice(final_slice)],
755             None => {
756                 // `self` originally covered the range `(self.arity()..infinity)`. We split that
757                 // range into two: lengths smaller than `final_slice.arity()` are treated
758                 // independently as fixed-lengths slices, and lengths above are captured by
759                 // `final_slice`.
760                 let smaller_lengths = (self.arity()..final_slice.arity()).map(FixedLen);
761                 smaller_lengths
762                     .map(|kind| Slice::new(self.array_len, kind))
763                     .chain(Some(final_slice))
764                     .map(Slice)
765                     .collect()
766             }
767         }
768     }
769
770     /// See `Constructor::is_covered_by`
771     fn is_covered_by(self, other: Self) -> bool {
772         other.kind.covers_length(self.arity())
773     }
774 }
775
776 /// A value can be decomposed into a constructor applied to some fields. This struct represents
777 /// the constructor. See also `Fields`.
778 ///
779 /// `pat_constructor` retrieves the constructor corresponding to a pattern.
780 /// `specialize_constructor` returns the list of fields corresponding to a pattern, given a
781 /// constructor. `Constructor::apply` reconstructs the pattern from a pair of `Constructor` and
782 /// `Fields`.
783 #[derive(Clone, Debug, PartialEq)]
784 enum Constructor<'tcx> {
785     /// The constructor for patterns that have a single constructor, like tuples, struct patterns
786     /// and fixed-length arrays.
787     Single,
788     /// Enum variants.
789     Variant(DefId),
790     /// Ranges of integer literal values (`2`, `2..=5` or `2..5`).
791     IntRange(IntRange<'tcx>),
792     /// Ranges of floating-point literal values (`2.0..=5.2`).
793     FloatRange(&'tcx ty::Const<'tcx>, &'tcx ty::Const<'tcx>, RangeEnd),
794     /// String literals. Strings are not quite the same as `&[u8]` so we treat them separately.
795     Str(&'tcx ty::Const<'tcx>),
796     /// Array and slice patterns.
797     Slice(Slice),
798     /// Constants that must not be matched structurally. They are treated as black
799     /// boxes for the purposes of exhaustiveness: we must not inspect them, and they
800     /// don't count towards making a match exhaustive.
801     Opaque,
802     /// Fake extra constructor for enums that aren't allowed to be matched exhaustively. Also used
803     /// for those types for which we cannot list constructors explicitly, like `f64` and `str`.
804     NonExhaustive,
805     /// Wildcard pattern.
806     Wildcard,
807 }
808
809 impl<'tcx> Constructor<'tcx> {
810     fn is_wildcard(&self) -> bool {
811         matches!(self, Wildcard)
812     }
813
814     fn as_int_range(&self) -> Option<&IntRange<'tcx>> {
815         match self {
816             IntRange(range) => Some(range),
817             _ => None,
818         }
819     }
820
821     fn as_slice(&self) -> Option<Slice> {
822         match self {
823             Slice(slice) => Some(*slice),
824             _ => None,
825         }
826     }
827
828     fn variant_index_for_adt(&self, adt: &'tcx ty::AdtDef) -> VariantIdx {
829         match *self {
830             Variant(id) => adt.variant_index_with_id(id),
831             Single => {
832                 assert!(!adt.is_enum());
833                 VariantIdx::new(0)
834             }
835             _ => bug!("bad constructor {:?} for adt {:?}", self, adt),
836         }
837     }
838
839     /// Some constructors (namely `Wildcard`, `IntRange` and `Slice`) actually stand for a set of actual
840     /// constructors (like variants, integers or fixed-sized slices). When specializing for these
841     /// constructors, we want to be specialising for the actual underlying constructors.
842     /// Naively, we would simply return the list of constructors they correspond to. We instead are
843     /// more clever: if there are constructors that we know will behave the same wrt the current
844     /// matrix, we keep them grouped. For example, all slices of a sufficiently large length
845     /// will either be all useful or all non-useful with a given matrix.
846     ///
847     /// See the branches for details on how the splitting is done.
848     ///
849     /// This function may discard some irrelevant constructors if this preserves behavior and
850     /// diagnostics. Eg. for the `_` case, we ignore the constructors already present in the
851     /// matrix, unless all of them are.
852     ///
853     /// `hir_id` is `None` when we're evaluating the wildcard pattern. In that case we do not want
854     /// to lint for overlapping ranges.
855     fn split<'p>(&self, pcx: PatCtxt<'_, 'p, 'tcx>, hir_id: Option<HirId>) -> SmallVec<[Self; 1]> {
856         debug!("Constructor::split({:#?}, {:#?})", self, pcx.matrix);
857
858         match self {
859             Wildcard => Constructor::split_wildcard(pcx),
860             // Fast-track if the range is trivial. In particular, we don't do the overlapping
861             // ranges check.
862             IntRange(ctor_range)
863                 if ctor_range.treat_exhaustively(pcx.cx.tcx) && !ctor_range.is_singleton() =>
864             {
865                 ctor_range.split(pcx, hir_id)
866             }
867             Slice(slice @ Slice { kind: VarLen(..), .. }) => slice.split(pcx),
868             // Any other constructor can be used unchanged.
869             _ => smallvec![self.clone()],
870         }
871     }
872
873     /// For wildcards, there are two groups of constructors: there are the constructors actually
874     /// present in the matrix (`head_ctors`), and the constructors not present (`missing_ctors`).
875     /// Two constructors that are not in the matrix will either both be caught (by a wildcard), or
876     /// both not be caught. Therefore we can keep the missing constructors grouped together.
877     fn split_wildcard<'p>(pcx: PatCtxt<'_, 'p, 'tcx>) -> SmallVec<[Self; 1]> {
878         // Missing constructors are those that are not matched by any non-wildcard patterns in the
879         // current column. We only fully construct them on-demand, because they're rarely used and
880         // can be big.
881         let missing_ctors = MissingConstructors::new(pcx);
882         if missing_ctors.is_empty(pcx) {
883             // All the constructors are present in the matrix, so we just go through them all.
884             // We must also split them first.
885             missing_ctors.all_ctors
886         } else {
887             // Some constructors are missing, thus we can specialize with the wildcard constructor,
888             // which will stand for those constructors that are missing, and behaves like any of
889             // them.
890             smallvec![Wildcard]
891         }
892     }
893
894     /// Returns whether `self` is covered by `other`, i.e. whether `self` is a subset of `other`.
895     /// For the simple cases, this is simply checking for equality. For the "grouped" constructors,
896     /// this checks for inclusion.
897     fn is_covered_by<'p>(&self, pcx: PatCtxt<'_, 'p, 'tcx>, other: &Self) -> bool {
898         // This must be kept in sync with `is_covered_by_any`.
899         match (self, other) {
900             // Wildcards cover anything
901             (_, Wildcard) => true,
902             // Wildcards are only covered by wildcards
903             (Wildcard, _) => false,
904
905             (Single, Single) => true,
906             (Variant(self_id), Variant(other_id)) => self_id == other_id,
907
908             (IntRange(self_range), IntRange(other_range)) => {
909                 self_range.is_covered_by(pcx, other_range)
910             }
911             (
912                 FloatRange(self_from, self_to, self_end),
913                 FloatRange(other_from, other_to, other_end),
914             ) => {
915                 match (
916                     compare_const_vals(pcx.cx.tcx, self_to, other_to, pcx.cx.param_env, pcx.ty),
917                     compare_const_vals(pcx.cx.tcx, self_from, other_from, pcx.cx.param_env, pcx.ty),
918                 ) {
919                     (Some(to), Some(from)) => {
920                         (from == Ordering::Greater || from == Ordering::Equal)
921                             && (to == Ordering::Less
922                                 || (other_end == self_end && to == Ordering::Equal))
923                     }
924                     _ => false,
925                 }
926             }
927             (Str(self_val), Str(other_val)) => {
928                 // FIXME: there's probably a more direct way of comparing for equality
929                 match compare_const_vals(pcx.cx.tcx, self_val, other_val, pcx.cx.param_env, pcx.ty)
930                 {
931                     Some(comparison) => comparison == Ordering::Equal,
932                     None => false,
933                 }
934             }
935             (Slice(self_slice), Slice(other_slice)) => self_slice.is_covered_by(*other_slice),
936
937             // We are trying to inspect an opaque constant. Thus we skip the row.
938             (Opaque, _) | (_, Opaque) => false,
939             // Only a wildcard pattern can match the special extra constructor.
940             (NonExhaustive, _) => false,
941
942             _ => span_bug!(
943                 pcx.span,
944                 "trying to compare incompatible constructors {:?} and {:?}",
945                 self,
946                 other
947             ),
948         }
949     }
950
951     /// Faster version of `is_covered_by` when applied to many constructors. `used_ctors` is
952     /// assumed to be built from `matrix.head_ctors()` with wildcards filtered out, and `self` is
953     /// assumed to have been split from a wildcard.
954     fn is_covered_by_any<'p>(
955         &self,
956         pcx: PatCtxt<'_, 'p, 'tcx>,
957         used_ctors: &[Constructor<'tcx>],
958     ) -> bool {
959         if used_ctors.is_empty() {
960             return false;
961         }
962
963         // This must be kept in sync with `is_covered_by`.
964         match self {
965             // If `self` is `Single`, `used_ctors` cannot contain anything else than `Single`s.
966             Single => !used_ctors.is_empty(),
967             Variant(_) => used_ctors.iter().any(|c| c == self),
968             IntRange(range) => used_ctors
969                 .iter()
970                 .filter_map(|c| c.as_int_range())
971                 .any(|other| range.is_covered_by(pcx, other)),
972             Slice(slice) => used_ctors
973                 .iter()
974                 .filter_map(|c| c.as_slice())
975                 .any(|other| slice.is_covered_by(other)),
976             // This constructor is never covered by anything else
977             NonExhaustive => false,
978             Str(..) | FloatRange(..) | Opaque | Wildcard => {
979                 bug!("found unexpected ctor in all_ctors: {:?}", self)
980             }
981         }
982     }
983
984     /// Apply a constructor to a list of patterns, yielding a new pattern. `pats`
985     /// must have as many elements as this constructor's arity.
986     ///
987     /// This is roughly the inverse of `specialize_constructor`.
988     ///
989     /// Examples:
990     /// `self`: `Constructor::Single`
991     /// `ty`: `(u32, u32, u32)`
992     /// `pats`: `[10, 20, _]`
993     /// returns `(10, 20, _)`
994     ///
995     /// `self`: `Constructor::Variant(Option::Some)`
996     /// `ty`: `Option<bool>`
997     /// `pats`: `[false]`
998     /// returns `Some(false)`
999     fn apply<'p>(&self, pcx: PatCtxt<'_, 'p, 'tcx>, fields: Fields<'p, 'tcx>) -> Pat<'tcx> {
1000         let mut subpatterns = fields.all_patterns();
1001
1002         let pat = match self {
1003             Single | Variant(_) => match pcx.ty.kind() {
1004                 ty::Adt(..) | ty::Tuple(..) => {
1005                     let subpatterns = subpatterns
1006                         .enumerate()
1007                         .map(|(i, p)| FieldPat { field: Field::new(i), pattern: p })
1008                         .collect();
1009
1010                     if let ty::Adt(adt, substs) = pcx.ty.kind() {
1011                         if adt.is_enum() {
1012                             PatKind::Variant {
1013                                 adt_def: adt,
1014                                 substs,
1015                                 variant_index: self.variant_index_for_adt(adt),
1016                                 subpatterns,
1017                             }
1018                         } else {
1019                             PatKind::Leaf { subpatterns }
1020                         }
1021                     } else {
1022                         PatKind::Leaf { subpatterns }
1023                     }
1024                 }
1025                 // Note: given the expansion of `&str` patterns done in `expand_pattern`, we should
1026                 // be careful to reconstruct the correct constant pattern here. However a string
1027                 // literal pattern will never be reported as a non-exhaustiveness witness, so we
1028                 // can ignore this issue.
1029                 ty::Ref(..) => PatKind::Deref { subpattern: subpatterns.next().unwrap() },
1030                 ty::Slice(_) | ty::Array(..) => bug!("bad slice pattern {:?} {:?}", self, pcx.ty),
1031                 _ => PatKind::Wild,
1032             },
1033             Slice(slice) => match slice.kind {
1034                 FixedLen(_) => {
1035                     PatKind::Slice { prefix: subpatterns.collect(), slice: None, suffix: vec![] }
1036                 }
1037                 VarLen(prefix, _) => {
1038                     let mut prefix: Vec<_> = subpatterns.by_ref().take(prefix as usize).collect();
1039                     if slice.array_len.is_some() {
1040                         // Improves diagnostics a bit: if the type is a known-size array, instead
1041                         // of reporting `[x, _, .., _, y]`, we prefer to report `[x, .., y]`.
1042                         // This is incorrect if the size is not known, since `[_, ..]` captures
1043                         // arrays of lengths `>= 1` whereas `[..]` captures any length.
1044                         while !prefix.is_empty() && prefix.last().unwrap().is_wildcard() {
1045                             prefix.pop();
1046                         }
1047                     }
1048                     let suffix: Vec<_> = if slice.array_len.is_some() {
1049                         // Same as above.
1050                         subpatterns.skip_while(Pat::is_wildcard).collect()
1051                     } else {
1052                         subpatterns.collect()
1053                     };
1054                     let wild = Pat::wildcard_from_ty(pcx.ty);
1055                     PatKind::Slice { prefix, slice: Some(wild), suffix }
1056                 }
1057             },
1058             &Str(value) => PatKind::Constant { value },
1059             &FloatRange(lo, hi, end) => PatKind::Range(PatRange { lo, hi, end }),
1060             IntRange(range) => return range.to_pat(pcx.cx.tcx),
1061             NonExhaustive => PatKind::Wild,
1062             Opaque => bug!("we should not try to apply an opaque constructor"),
1063             Wildcard => bug!(
1064                 "trying to apply a wildcard constructor; this should have been done in `apply_constructors`"
1065             ),
1066         };
1067
1068         Pat { ty: pcx.ty, span: DUMMY_SP, kind: Box::new(pat) }
1069     }
1070 }
1071
1072 /// Some fields need to be explicitly hidden away in certain cases; see the comment above the
1073 /// `Fields` struct. This struct represents such a potentially-hidden field. When a field is hidden
1074 /// we still keep its type around.
1075 #[derive(Debug, Copy, Clone)]
1076 enum FilteredField<'p, 'tcx> {
1077     Kept(&'p Pat<'tcx>),
1078     Hidden(Ty<'tcx>),
1079 }
1080
1081 impl<'p, 'tcx> FilteredField<'p, 'tcx> {
1082     fn kept(self) -> Option<&'p Pat<'tcx>> {
1083         match self {
1084             FilteredField::Kept(p) => Some(p),
1085             FilteredField::Hidden(_) => None,
1086         }
1087     }
1088
1089     fn to_pattern(self) -> Pat<'tcx> {
1090         match self {
1091             FilteredField::Kept(p) => p.clone(),
1092             FilteredField::Hidden(ty) => Pat::wildcard_from_ty(ty),
1093         }
1094     }
1095 }
1096
1097 /// A value can be decomposed into a constructor applied to some fields. This struct represents
1098 /// those fields, generalized to allow patterns in each field. See also `Constructor`.
1099 ///
1100 /// If a private or `non_exhaustive` field is uninhabited, the code mustn't observe that it is
1101 /// uninhabited. For that, we filter these fields out of the matrix. This is subtle because we
1102 /// still need to have those fields back when going to/from a `Pat`. Most of this is handled
1103 /// automatically in `Fields`, but when constructing or deconstructing `Fields` you need to be
1104 /// careful. As a rule, when going to/from the matrix, use the filtered field list; when going
1105 /// to/from `Pat`, use the full field list.
1106 /// This filtering is uncommon in practice, because uninhabited fields are rarely used, so we avoid
1107 /// it when possible to preserve performance.
1108 #[derive(Debug, Clone)]
1109 enum Fields<'p, 'tcx> {
1110     /// Lists of patterns that don't contain any filtered fields.
1111     /// `Slice` and `Vec` behave the same; the difference is only to avoid allocating and
1112     /// triple-dereferences when possible. Frankly this is premature optimization, I (Nadrieril)
1113     /// have not measured if it really made a difference.
1114     Slice(&'p [Pat<'tcx>]),
1115     Vec(SmallVec<[&'p Pat<'tcx>; 2]>),
1116     /// Patterns where some of the fields need to be hidden. `kept_count` caches the number of
1117     /// non-hidden fields.
1118     Filtered {
1119         fields: SmallVec<[FilteredField<'p, 'tcx>; 2]>,
1120         kept_count: usize,
1121     },
1122 }
1123
1124 impl<'p, 'tcx> Fields<'p, 'tcx> {
1125     fn empty() -> Self {
1126         Fields::Slice(&[])
1127     }
1128
1129     /// Construct a new `Fields` from the given pattern. Must not be used if the pattern is a field
1130     /// of a struct/tuple/variant.
1131     fn from_single_pattern(pat: &'p Pat<'tcx>) -> Self {
1132         Fields::Slice(std::slice::from_ref(pat))
1133     }
1134
1135     /// Convenience; internal use.
1136     fn wildcards_from_tys(
1137         cx: &MatchCheckCtxt<'p, 'tcx>,
1138         tys: impl IntoIterator<Item = Ty<'tcx>>,
1139     ) -> Self {
1140         let wilds = tys.into_iter().map(Pat::wildcard_from_ty);
1141         let pats = cx.pattern_arena.alloc_from_iter(wilds);
1142         Fields::Slice(pats)
1143     }
1144
1145     /// Creates a new list of wildcard fields for a given constructor.
1146     fn wildcards(pcx: PatCtxt<'_, 'p, 'tcx>, constructor: &Constructor<'tcx>) -> Self {
1147         let ty = pcx.ty;
1148         let cx = pcx.cx;
1149         let wildcard_from_ty = |ty| &*cx.pattern_arena.alloc(Pat::wildcard_from_ty(ty));
1150
1151         let ret = match constructor {
1152             Single | Variant(_) => match ty.kind() {
1153                 ty::Tuple(ref fs) => {
1154                     Fields::wildcards_from_tys(cx, fs.into_iter().map(|ty| ty.expect_ty()))
1155                 }
1156                 ty::Ref(_, rty, _) => Fields::from_single_pattern(wildcard_from_ty(rty)),
1157                 ty::Adt(adt, substs) => {
1158                     if adt.is_box() {
1159                         // Use T as the sub pattern type of Box<T>.
1160                         Fields::from_single_pattern(wildcard_from_ty(substs.type_at(0)))
1161                     } else {
1162                         let variant = &adt.variants[constructor.variant_index_for_adt(adt)];
1163                         // Whether we must not match the fields of this variant exhaustively.
1164                         let is_non_exhaustive =
1165                             variant.is_field_list_non_exhaustive() && !adt.did.is_local();
1166                         let field_tys = variant.fields.iter().map(|field| field.ty(cx.tcx, substs));
1167                         // In the following cases, we don't need to filter out any fields. This is
1168                         // the vast majority of real cases, since uninhabited fields are uncommon.
1169                         let has_no_hidden_fields = (adt.is_enum() && !is_non_exhaustive)
1170                             || !field_tys.clone().any(|ty| cx.is_uninhabited(ty));
1171
1172                         if has_no_hidden_fields {
1173                             Fields::wildcards_from_tys(cx, field_tys)
1174                         } else {
1175                             let mut kept_count = 0;
1176                             let fields = variant
1177                                 .fields
1178                                 .iter()
1179                                 .map(|field| {
1180                                     let ty = field.ty(cx.tcx, substs);
1181                                     let is_visible = adt.is_enum()
1182                                         || field.vis.is_accessible_from(cx.module, cx.tcx);
1183                                     let is_uninhabited = cx.is_uninhabited(ty);
1184
1185                                     // In the cases of either a `#[non_exhaustive]` field list
1186                                     // or a non-public field, we hide uninhabited fields in
1187                                     // order not to reveal the uninhabitedness of the whole
1188                                     // variant.
1189                                     if is_uninhabited && (!is_visible || is_non_exhaustive) {
1190                                         FilteredField::Hidden(ty)
1191                                     } else {
1192                                         kept_count += 1;
1193                                         FilteredField::Kept(wildcard_from_ty(ty))
1194                                     }
1195                                 })
1196                                 .collect();
1197                             Fields::Filtered { fields, kept_count }
1198                         }
1199                     }
1200                 }
1201                 _ => bug!("Unexpected type for `Single` constructor: {:?}", ty),
1202             },
1203             Slice(slice) => match *ty.kind() {
1204                 ty::Slice(ty) | ty::Array(ty, _) => {
1205                     let arity = slice.arity();
1206                     Fields::wildcards_from_tys(cx, (0..arity).map(|_| ty))
1207                 }
1208                 _ => bug!("bad slice pattern {:?} {:?}", constructor, ty),
1209             },
1210             Str(..) | FloatRange(..) | IntRange(..) | NonExhaustive | Opaque | Wildcard => {
1211                 Fields::empty()
1212             }
1213         };
1214         debug!("Fields::wildcards({:?}, {:?}) = {:#?}", constructor, ty, ret);
1215         ret
1216     }
1217
1218     /// Returns the number of patterns from the viewpoint of match-checking, i.e. excluding hidden
1219     /// fields. This is what we want in most cases in this file, the only exception being
1220     /// conversion to/from `Pat`.
1221     fn len(&self) -> usize {
1222         match self {
1223             Fields::Slice(pats) => pats.len(),
1224             Fields::Vec(pats) => pats.len(),
1225             Fields::Filtered { kept_count, .. } => *kept_count,
1226         }
1227     }
1228
1229     /// Returns the complete list of patterns, including hidden fields.
1230     fn all_patterns(self) -> impl Iterator<Item = Pat<'tcx>> {
1231         let pats: SmallVec<[_; 2]> = match self {
1232             Fields::Slice(pats) => pats.iter().cloned().collect(),
1233             Fields::Vec(pats) => pats.into_iter().cloned().collect(),
1234             Fields::Filtered { fields, .. } => {
1235                 // We don't skip any fields here.
1236                 fields.into_iter().map(|p| p.to_pattern()).collect()
1237             }
1238         };
1239         pats.into_iter()
1240     }
1241
1242     /// Overrides some of the fields with the provided patterns. Exactly like
1243     /// `replace_fields_indexed`, except that it takes `FieldPat`s as input.
1244     fn replace_with_fieldpats(
1245         &self,
1246         new_pats: impl IntoIterator<Item = &'p FieldPat<'tcx>>,
1247     ) -> Self {
1248         self.replace_fields_indexed(
1249             new_pats.into_iter().map(|pat| (pat.field.index(), &pat.pattern)),
1250         )
1251     }
1252
1253     /// Overrides some of the fields with the provided patterns. This is used when a pattern
1254     /// defines some fields but not all, for example `Foo { field1: Some(_), .. }`: here we start with a
1255     /// `Fields` that is just one wildcard per field of the `Foo` struct, and override the entry
1256     /// corresponding to `field1` with the pattern `Some(_)`. This is also used for slice patterns
1257     /// for the same reason.
1258     fn replace_fields_indexed(
1259         &self,
1260         new_pats: impl IntoIterator<Item = (usize, &'p Pat<'tcx>)>,
1261     ) -> Self {
1262         let mut fields = self.clone();
1263         if let Fields::Slice(pats) = fields {
1264             fields = Fields::Vec(pats.iter().collect());
1265         }
1266
1267         match &mut fields {
1268             Fields::Vec(pats) => {
1269                 for (i, pat) in new_pats {
1270                     pats[i] = pat
1271                 }
1272             }
1273             Fields::Filtered { fields, .. } => {
1274                 for (i, pat) in new_pats {
1275                     if let FilteredField::Kept(p) = &mut fields[i] {
1276                         *p = pat
1277                     }
1278                 }
1279             }
1280             Fields::Slice(_) => unreachable!(),
1281         }
1282         fields
1283     }
1284
1285     /// Replaces contained fields with the given filtered list of patterns, e.g. taken from the
1286     /// matrix. There must be `len()` patterns in `pats`.
1287     fn replace_fields(
1288         &self,
1289         cx: &MatchCheckCtxt<'p, 'tcx>,
1290         pats: impl IntoIterator<Item = Pat<'tcx>>,
1291     ) -> Self {
1292         let pats: &[_] = cx.pattern_arena.alloc_from_iter(pats);
1293
1294         match self {
1295             Fields::Filtered { fields, kept_count } => {
1296                 let mut pats = pats.iter();
1297                 let mut fields = fields.clone();
1298                 for f in &mut fields {
1299                     if let FilteredField::Kept(p) = f {
1300                         // We take one input pattern for each `Kept` field, in order.
1301                         *p = pats.next().unwrap();
1302                     }
1303                 }
1304                 Fields::Filtered { fields, kept_count: *kept_count }
1305             }
1306             _ => Fields::Slice(pats),
1307         }
1308     }
1309
1310     /// Replaces contained fields with the arguments of the given pattern. Only use on a pattern
1311     /// that is compatible with the constructor used to build `self`.
1312     /// This is meant to be used on the result of `Fields::wildcards()`. The idea is that
1313     /// `wildcards` constructs a list of fields where all entries are wildcards, and the pattern
1314     /// provided to this function fills some of the fields with non-wildcards.
1315     /// In the following example `Fields::wildcards` would return `[_, _, _, _]`. If we call
1316     /// `replace_with_pattern_arguments` on it with the pattern, the result will be `[Some(0), _,
1317     /// _, _]`.
1318     /// ```rust
1319     /// let x: [Option<u8>; 4] = foo();
1320     /// match x {
1321     ///     [Some(0), ..] => {}
1322     /// }
1323     /// ```
1324     /// This is guaranteed to preserve the number of patterns in `self`.
1325     fn replace_with_pattern_arguments(&self, pat: &'p Pat<'tcx>) -> Self {
1326         match pat.kind.as_ref() {
1327             PatKind::Deref { subpattern } => {
1328                 assert_eq!(self.len(), 1);
1329                 Fields::from_single_pattern(subpattern)
1330             }
1331             PatKind::Leaf { subpatterns } | PatKind::Variant { subpatterns, .. } => {
1332                 self.replace_with_fieldpats(subpatterns)
1333             }
1334             PatKind::Array { prefix, suffix, .. } | PatKind::Slice { prefix, suffix, .. } => {
1335                 // Number of subpatterns for the constructor
1336                 let ctor_arity = self.len();
1337
1338                 // Replace the prefix and the suffix with the given patterns, leaving wildcards in
1339                 // the middle if there was a subslice pattern `..`.
1340                 let prefix = prefix.iter().enumerate();
1341                 let suffix =
1342                     suffix.iter().enumerate().map(|(i, p)| (ctor_arity - suffix.len() + i, p));
1343                 self.replace_fields_indexed(prefix.chain(suffix))
1344             }
1345             _ => self.clone(),
1346         }
1347     }
1348
1349     fn push_on_patstack(self, stack: &[&'p Pat<'tcx>]) -> PatStack<'p, 'tcx> {
1350         let pats: SmallVec<_> = match self {
1351             Fields::Slice(pats) => pats.iter().chain(stack.iter().copied()).collect(),
1352             Fields::Vec(mut pats) => {
1353                 pats.extend_from_slice(stack);
1354                 pats
1355             }
1356             Fields::Filtered { fields, .. } => {
1357                 // We skip hidden fields here
1358                 fields.into_iter().filter_map(|p| p.kept()).chain(stack.iter().copied()).collect()
1359             }
1360         };
1361         PatStack::from_vec(pats)
1362     }
1363 }
1364
1365 #[derive(Clone, Debug)]
1366 crate enum Usefulness<'tcx> {
1367     /// Carries a list of unreachable subpatterns. Used only in the presence of or-patterns.
1368     Useful(Vec<Span>),
1369     /// Carries a list of witnesses of non-exhaustiveness.
1370     UsefulWithWitness(Vec<Witness<'tcx>>),
1371     NotUseful,
1372 }
1373
1374 impl<'tcx> Usefulness<'tcx> {
1375     fn new_useful(preference: WitnessPreference) -> Self {
1376         match preference {
1377             ConstructWitness => UsefulWithWitness(vec![Witness(vec![])]),
1378             LeaveOutWitness => Useful(vec![]),
1379         }
1380     }
1381
1382     fn is_useful(&self) -> bool {
1383         match *self {
1384             NotUseful => false,
1385             _ => true,
1386         }
1387     }
1388
1389     fn apply_constructor<'p>(
1390         self,
1391         pcx: PatCtxt<'_, 'p, 'tcx>,
1392         ctor: &Constructor<'tcx>,
1393         ctor_wild_subpatterns: &Fields<'p, 'tcx>,
1394         is_top_level: bool,
1395     ) -> Self {
1396         match self {
1397             UsefulWithWitness(witnesses) => {
1398                 let new_witnesses = if ctor.is_wildcard() {
1399                     let missing_ctors = MissingConstructors::new(pcx);
1400                     let new_patterns = missing_ctors.report_patterns(pcx, is_top_level);
1401                     witnesses
1402                         .into_iter()
1403                         .flat_map(|witness| {
1404                             new_patterns.iter().map(move |pat| {
1405                                 let mut witness = witness.clone();
1406                                 witness.0.push(pat.clone());
1407                                 witness
1408                             })
1409                         })
1410                         .collect()
1411                 } else {
1412                     witnesses
1413                         .into_iter()
1414                         .map(|witness| witness.apply_constructor(pcx, &ctor, ctor_wild_subpatterns))
1415                         .collect()
1416                 };
1417                 UsefulWithWitness(new_witnesses)
1418             }
1419             x => x,
1420         }
1421     }
1422 }
1423
1424 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
1425 crate enum WitnessPreference {
1426     ConstructWitness,
1427     LeaveOutWitness,
1428 }
1429
1430 #[derive(Copy, Clone)]
1431 struct PatCtxt<'a, 'p, 'tcx> {
1432     cx: &'a MatchCheckCtxt<'p, 'tcx>,
1433     /// Current state of the matrix.
1434     matrix: &'a Matrix<'p, 'tcx>,
1435     /// Type of the current column under investigation.
1436     ty: Ty<'tcx>,
1437     /// Span of the current pattern under investigation.
1438     span: Span,
1439 }
1440
1441 /// A witness of non-exhaustiveness for error reporting, represented
1442 /// as a list of patterns (in reverse order of construction) with
1443 /// wildcards inside to represent elements that can take any inhabitant
1444 /// of the type as a value.
1445 ///
1446 /// A witness against a list of patterns should have the same types
1447 /// and length as the pattern matched against. Because Rust `match`
1448 /// is always against a single pattern, at the end the witness will
1449 /// have length 1, but in the middle of the algorithm, it can contain
1450 /// multiple patterns.
1451 ///
1452 /// For example, if we are constructing a witness for the match against
1453 ///
1454 /// ```
1455 /// struct Pair(Option<(u32, u32)>, bool);
1456 ///
1457 /// match (p: Pair) {
1458 ///    Pair(None, _) => {}
1459 ///    Pair(_, false) => {}
1460 /// }
1461 /// ```
1462 ///
1463 /// We'll perform the following steps:
1464 /// 1. Start with an empty witness
1465 ///     `Witness(vec![])`
1466 /// 2. Push a witness `Some(_)` against the `None`
1467 ///     `Witness(vec![Some(_)])`
1468 /// 3. Push a witness `true` against the `false`
1469 ///     `Witness(vec![Some(_), true])`
1470 /// 4. Apply the `Pair` constructor to the witnesses
1471 ///     `Witness(vec![Pair(Some(_), true)])`
1472 ///
1473 /// The final `Pair(Some(_), true)` is then the resulting witness.
1474 #[derive(Clone, Debug)]
1475 crate struct Witness<'tcx>(Vec<Pat<'tcx>>);
1476
1477 impl<'tcx> Witness<'tcx> {
1478     crate fn single_pattern(self) -> Pat<'tcx> {
1479         assert_eq!(self.0.len(), 1);
1480         self.0.into_iter().next().unwrap()
1481     }
1482
1483     /// Constructs a partial witness for a pattern given a list of
1484     /// patterns expanded by the specialization step.
1485     ///
1486     /// When a pattern P is discovered to be useful, this function is used bottom-up
1487     /// to reconstruct a complete witness, e.g., a pattern P' that covers a subset
1488     /// of values, V, where each value in that set is not covered by any previously
1489     /// used patterns and is covered by the pattern P'. Examples:
1490     ///
1491     /// left_ty: tuple of 3 elements
1492     /// pats: [10, 20, _]           => (10, 20, _)
1493     ///
1494     /// left_ty: struct X { a: (bool, &'static str), b: usize}
1495     /// pats: [(false, "foo"), 42]  => X { a: (false, "foo"), b: 42 }
1496     fn apply_constructor<'p>(
1497         mut self,
1498         pcx: PatCtxt<'_, 'p, 'tcx>,
1499         ctor: &Constructor<'tcx>,
1500         ctor_wild_subpatterns: &Fields<'p, 'tcx>,
1501     ) -> Self {
1502         let pat = {
1503             let len = self.0.len();
1504             let arity = ctor_wild_subpatterns.len();
1505             let pats = self.0.drain((len - arity)..).rev();
1506             let fields = ctor_wild_subpatterns.replace_fields(pcx.cx, pats);
1507             ctor.apply(pcx, fields)
1508         };
1509
1510         self.0.push(pat);
1511
1512         self
1513     }
1514 }
1515
1516 /// This determines the set of all possible constructors of a pattern matching
1517 /// values of type `left_ty`. For vectors, this would normally be an infinite set
1518 /// but is instead bounded by the maximum fixed length of slice patterns in
1519 /// the column of patterns being analyzed.
1520 ///
1521 /// We make sure to omit constructors that are statically impossible. E.g., for
1522 /// `Option<!>`, we do not include `Some(_)` in the returned list of constructors.
1523 /// Invariant: this returns an empty `Vec` if and only if the type is uninhabited (as determined by
1524 /// `cx.is_uninhabited()`).
1525 fn all_constructors<'p, 'tcx>(pcx: PatCtxt<'_, 'p, 'tcx>) -> Vec<Constructor<'tcx>> {
1526     debug!("all_constructors({:?})", pcx.ty);
1527     let cx = pcx.cx;
1528     let make_range = |start, end| {
1529         IntRange(
1530             // `unwrap()` is ok because we know the type is an integer.
1531             IntRange::from_range(cx.tcx, start, end, pcx.ty, &RangeEnd::Included, pcx.span)
1532                 .unwrap(),
1533         )
1534     };
1535     match pcx.ty.kind() {
1536         ty::Bool => vec![make_range(0, 1)],
1537         ty::Array(sub_ty, len) if len.try_eval_usize(cx.tcx, cx.param_env).is_some() => {
1538             let len = len.eval_usize(cx.tcx, cx.param_env);
1539             if len != 0 && cx.is_uninhabited(sub_ty) {
1540                 vec![]
1541             } else {
1542                 vec![Slice(Slice::new(Some(len), VarLen(0, 0)))]
1543             }
1544         }
1545         // Treat arrays of a constant but unknown length like slices.
1546         ty::Array(sub_ty, _) | ty::Slice(sub_ty) => {
1547             let kind = if cx.is_uninhabited(sub_ty) { FixedLen(0) } else { VarLen(0, 0) };
1548             vec![Slice(Slice::new(None, kind))]
1549         }
1550         ty::Adt(def, substs) if def.is_enum() => {
1551             // If the enum is declared as `#[non_exhaustive]`, we treat it as if it had an
1552             // additional "unknown" constructor.
1553             // There is no point in enumerating all possible variants, because the user can't
1554             // actually match against them all themselves. So we always return only the fictitious
1555             // constructor.
1556             // E.g., in an example like:
1557             //
1558             // ```
1559             //     let err: io::ErrorKind = ...;
1560             //     match err {
1561             //         io::ErrorKind::NotFound => {},
1562             //     }
1563             // ```
1564             //
1565             // we don't want to show every possible IO error, but instead have only `_` as the
1566             // witness.
1567             let is_declared_nonexhaustive = cx.is_foreign_non_exhaustive_enum(pcx.ty);
1568
1569             // If `exhaustive_patterns` is disabled and our scrutinee is an empty enum, we treat it
1570             // as though it had an "unknown" constructor to avoid exposing its emptyness. Note that
1571             // an empty match will still be considered exhaustive because that case is handled
1572             // separately in `check_match`.
1573             let is_secretly_empty =
1574                 def.variants.is_empty() && !cx.tcx.features().exhaustive_patterns;
1575
1576             if is_secretly_empty || is_declared_nonexhaustive {
1577                 vec![NonExhaustive]
1578             } else if cx.tcx.features().exhaustive_patterns {
1579                 // If `exhaustive_patterns` is enabled, we exclude variants known to be
1580                 // uninhabited.
1581                 def.variants
1582                     .iter()
1583                     .filter(|v| {
1584                         !v.uninhabited_from(cx.tcx, substs, def.adt_kind(), cx.param_env)
1585                             .contains(cx.tcx, cx.module)
1586                     })
1587                     .map(|v| Variant(v.def_id))
1588                     .collect()
1589             } else {
1590                 def.variants.iter().map(|v| Variant(v.def_id)).collect()
1591             }
1592         }
1593         ty::Char => {
1594             vec![
1595                 // The valid Unicode Scalar Value ranges.
1596                 make_range('\u{0000}' as u128, '\u{D7FF}' as u128),
1597                 make_range('\u{E000}' as u128, '\u{10FFFF}' as u128),
1598             ]
1599         }
1600         ty::Int(_) | ty::Uint(_)
1601             if pcx.ty.is_ptr_sized_integral()
1602                 && !cx.tcx.features().precise_pointer_size_matching =>
1603         {
1604             // `usize`/`isize` are not allowed to be matched exhaustively unless the
1605             // `precise_pointer_size_matching` feature is enabled. So we treat those types like
1606             // `#[non_exhaustive]` enums by returning a special unmatcheable constructor.
1607             vec![NonExhaustive]
1608         }
1609         &ty::Int(ity) => {
1610             let bits = Integer::from_attr(&cx.tcx, SignedInt(ity)).size().bits() as u128;
1611             let min = 1u128 << (bits - 1);
1612             let max = min - 1;
1613             vec![make_range(min, max)]
1614         }
1615         &ty::Uint(uty) => {
1616             let size = Integer::from_attr(&cx.tcx, UnsignedInt(uty)).size();
1617             let max = truncate(u128::MAX, size);
1618             vec![make_range(0, max)]
1619         }
1620         _ if cx.is_uninhabited(pcx.ty) => vec![],
1621         ty::Adt(..) | ty::Tuple(..) | ty::Ref(..) => vec![Single],
1622         // This type is one for which we cannot list constructors, like `str` or `f64`.
1623         _ => vec![NonExhaustive],
1624     }
1625 }
1626
1627 /// An inclusive interval, used for precise integer exhaustiveness checking.
1628 /// `IntRange`s always store a contiguous range. This means that values are
1629 /// encoded such that `0` encodes the minimum value for the integer,
1630 /// regardless of the signedness.
1631 /// For example, the pattern `-128..=127i8` is encoded as `0..=255`.
1632 /// This makes comparisons and arithmetic on interval endpoints much more
1633 /// straightforward. See `signed_bias` for details.
1634 ///
1635 /// `IntRange` is never used to encode an empty range or a "range" that wraps
1636 /// around the (offset) space: i.e., `range.lo <= range.hi`.
1637 #[derive(Clone, Debug)]
1638 struct IntRange<'tcx> {
1639     range: RangeInclusive<u128>,
1640     ty: Ty<'tcx>,
1641     span: Span,
1642 }
1643
1644 impl<'tcx> IntRange<'tcx> {
1645     #[inline]
1646     fn is_integral(ty: Ty<'_>) -> bool {
1647         match ty.kind() {
1648             ty::Char | ty::Int(_) | ty::Uint(_) | ty::Bool => true,
1649             _ => false,
1650         }
1651     }
1652
1653     fn is_singleton(&self) -> bool {
1654         self.range.start() == self.range.end()
1655     }
1656
1657     fn boundaries(&self) -> (u128, u128) {
1658         (*self.range.start(), *self.range.end())
1659     }
1660
1661     /// Don't treat `usize`/`isize` exhaustively unless the `precise_pointer_size_matching` feature
1662     /// is enabled.
1663     fn treat_exhaustively(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
1664         !self.ty.is_ptr_sized_integral() || tcx.features().precise_pointer_size_matching
1665     }
1666
1667     #[inline]
1668     fn integral_size_and_signed_bias(tcx: TyCtxt<'tcx>, ty: Ty<'_>) -> Option<(Size, u128)> {
1669         match *ty.kind() {
1670             ty::Bool => Some((Size::from_bytes(1), 0)),
1671             ty::Char => Some((Size::from_bytes(4), 0)),
1672             ty::Int(ity) => {
1673                 let size = Integer::from_attr(&tcx, SignedInt(ity)).size();
1674                 Some((size, 1u128 << (size.bits() as u128 - 1)))
1675             }
1676             ty::Uint(uty) => Some((Integer::from_attr(&tcx, UnsignedInt(uty)).size(), 0)),
1677             _ => None,
1678         }
1679     }
1680
1681     #[inline]
1682     fn from_const(
1683         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1684         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
1685         value: &Const<'tcx>,
1686         span: Span,
1687     ) -> Option<IntRange<'tcx>> {
1688         if let Some((target_size, bias)) = Self::integral_size_and_signed_bias(tcx, value.ty) {
1689             let ty = value.ty;
1690             let val = (|| {
1691                 if let ty::ConstKind::Value(ConstValue::Scalar(scalar)) = value.val {
1692                     // For this specific pattern we can skip a lot of effort and go
1693                     // straight to the result, after doing a bit of checking. (We
1694                     // could remove this branch and just fall through, which
1695                     // is more general but much slower.)
1696                     if let Ok(bits) = scalar.to_bits_or_ptr(target_size, &tcx) {
1697                         return Some(bits);
1698                     }
1699                 }
1700                 // This is a more general form of the previous case.
1701                 value.try_eval_bits(tcx, param_env, ty)
1702             })()?;
1703             let val = val ^ bias;
1704             Some(IntRange { range: val..=val, ty, span })
1705         } else {
1706             None
1707         }
1708     }
1709
1710     #[inline]
1711     fn from_range(
1712         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1713         lo: u128,
1714         hi: u128,
1715         ty: Ty<'tcx>,
1716         end: &RangeEnd,
1717         span: Span,
1718     ) -> Option<IntRange<'tcx>> {
1719         if Self::is_integral(ty) {
1720             // Perform a shift if the underlying types are signed,
1721             // which makes the interval arithmetic simpler.
1722             let bias = IntRange::signed_bias(tcx, ty);
1723             let (lo, hi) = (lo ^ bias, hi ^ bias);
1724             let offset = (*end == RangeEnd::Excluded) as u128;
1725             if lo > hi || (lo == hi && *end == RangeEnd::Excluded) {
1726                 // This should have been caught earlier by E0030.
1727                 bug!("malformed range pattern: {}..={}", lo, (hi - offset));
1728             }
1729             Some(IntRange { range: lo..=(hi - offset), ty, span })
1730         } else {
1731             None
1732         }
1733     }
1734
1735     // The return value of `signed_bias` should be XORed with an endpoint to encode/decode it.
1736     fn signed_bias(tcx: TyCtxt<'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> u128 {
1737         match *ty.kind() {
1738             ty::Int(ity) => {
1739                 let bits = Integer::from_attr(&tcx, SignedInt(ity)).size().bits() as u128;
1740                 1u128 << (bits - 1)
1741             }
1742             _ => 0,
1743         }
1744     }
1745
1746     fn is_subrange(&self, other: &Self) -> bool {
1747         other.range.start() <= self.range.start() && self.range.end() <= other.range.end()
1748     }
1749
1750     fn intersection(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, other: &Self) -> Option<Self> {
1751         let ty = self.ty;
1752         let (lo, hi) = self.boundaries();
1753         let (other_lo, other_hi) = other.boundaries();
1754         if self.treat_exhaustively(tcx) {
1755             if lo <= other_hi && other_lo <= hi {
1756                 let span = other.span;
1757                 Some(IntRange { range: max(lo, other_lo)..=min(hi, other_hi), ty, span })
1758             } else {
1759                 None
1760             }
1761         } else {
1762             // If the range should not be treated exhaustively, fallback to checking for inclusion.
1763             if self.is_subrange(other) { Some(self.clone()) } else { None }
1764         }
1765     }
1766
1767     fn suspicious_intersection(&self, other: &Self) -> bool {
1768         // `false` in the following cases:
1769         // 1     ----      // 1  ----------   // 1 ----        // 1       ----
1770         // 2  ----------   // 2     ----      // 2       ----  // 2 ----
1771         //
1772         // The following are currently `false`, but could be `true` in the future (#64007):
1773         // 1 ---------       // 1     ---------
1774         // 2     ----------  // 2 ----------
1775         //
1776         // `true` in the following cases:
1777         // 1 -------          // 1       -------
1778         // 2       --------   // 2 -------
1779         let (lo, hi) = self.boundaries();
1780         let (other_lo, other_hi) = other.boundaries();
1781         lo == other_hi || hi == other_lo
1782     }
1783
1784     fn to_pat(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Pat<'tcx> {
1785         let (lo, hi) = self.boundaries();
1786
1787         let bias = IntRange::signed_bias(tcx, self.ty);
1788         let (lo, hi) = (lo ^ bias, hi ^ bias);
1789
1790         let ty = ty::ParamEnv::empty().and(self.ty);
1791         let lo_const = ty::Const::from_bits(tcx, lo, ty);
1792         let hi_const = ty::Const::from_bits(tcx, hi, ty);
1793
1794         let kind = if lo == hi {
1795             PatKind::Constant { value: lo_const }
1796         } else {
1797             PatKind::Range(PatRange { lo: lo_const, hi: hi_const, end: RangeEnd::Included })
1798         };
1799
1800         // This is a brand new pattern, so we don't reuse `self.span`.
1801         Pat { ty: self.ty, span: DUMMY_SP, kind: Box::new(kind) }
1802     }
1803
1804     /// For exhaustive integer matching, some constructors are grouped within other constructors
1805     /// (namely integer typed values are grouped within ranges). However, when specialising these
1806     /// constructors, we want to be specialising for the underlying constructors (the integers), not
1807     /// the groups (the ranges). Thus we need to split the groups up. Splitting them up naïvely would
1808     /// mean creating a separate constructor for every single value in the range, which is clearly
1809     /// impractical. However, observe that for some ranges of integers, the specialisation will be
1810     /// identical across all values in that range (i.e., there are equivalence classes of ranges of
1811     /// constructors based on their `U(S(c, P), S(c, p))` outcome). These classes are grouped by
1812     /// the patterns that apply to them (in the matrix `P`). We can split the range whenever the
1813     /// patterns that apply to that range (specifically: the patterns that *intersect* with that range)
1814     /// change.
1815     /// Our solution, therefore, is to split the range constructor into subranges at every single point
1816     /// the group of intersecting patterns changes (using the method described below).
1817     /// And voilà! We're testing precisely those ranges that we need to, without any exhaustive matching
1818     /// on actual integers. The nice thing about this is that the number of subranges is linear in the
1819     /// number of rows in the matrix (i.e., the number of cases in the `match` statement), so we don't
1820     /// need to be worried about matching over gargantuan ranges.
1821     ///
1822     /// Essentially, given the first column of a matrix representing ranges, looking like the following:
1823     ///
1824     /// |------|  |----------| |-------|    ||
1825     ///    |-------| |-------|            |----| ||
1826     ///       |---------|
1827     ///
1828     /// We split the ranges up into equivalence classes so the ranges are no longer overlapping:
1829     ///
1830     /// |--|--|||-||||--||---|||-------|  |-|||| ||
1831     ///
1832     /// The logic for determining how to split the ranges is fairly straightforward: we calculate
1833     /// boundaries for each interval range, sort them, then create constructors for each new interval
1834     /// between every pair of boundary points. (This essentially sums up to performing the intuitive
1835     /// merging operation depicted above.)
1836     fn split<'p>(
1837         &self,
1838         pcx: PatCtxt<'_, 'p, 'tcx>,
1839         hir_id: Option<HirId>,
1840     ) -> SmallVec<[Constructor<'tcx>; 1]> {
1841         let ty = pcx.ty;
1842
1843         /// Represents a border between 2 integers. Because the intervals spanning borders
1844         /// must be able to cover every integer, we need to be able to represent
1845         /// 2^128 + 1 such borders.
1846         #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Debug)]
1847         enum Border {
1848             JustBefore(u128),
1849             AfterMax,
1850         }
1851
1852         // A function for extracting the borders of an integer interval.
1853         fn range_borders(r: IntRange<'_>) -> impl Iterator<Item = Border> {
1854             let (lo, hi) = r.range.into_inner();
1855             let from = Border::JustBefore(lo);
1856             let to = match hi.checked_add(1) {
1857                 Some(m) => Border::JustBefore(m),
1858                 None => Border::AfterMax,
1859             };
1860             vec![from, to].into_iter()
1861         }
1862
1863         // Collect the span and range of all the intersecting ranges to lint on likely
1864         // incorrect range patterns. (#63987)
1865         let mut overlaps = vec![];
1866         let row_len = pcx.matrix.patterns.get(0).map(|r| r.len()).unwrap_or(0);
1867         // `borders` is the set of borders between equivalence classes: each equivalence
1868         // class lies between 2 borders.
1869         let row_borders = pcx
1870             .matrix
1871             .head_ctors(pcx.cx)
1872             .filter_map(|ctor| ctor.as_int_range())
1873             .filter_map(|range| {
1874                 let intersection = self.intersection(pcx.cx.tcx, &range);
1875                 let should_lint = self.suspicious_intersection(&range);
1876                 if let (Some(range), 1, true) = (&intersection, row_len, should_lint) {
1877                     // FIXME: for now, only check for overlapping ranges on simple range
1878                     // patterns. Otherwise with the current logic the following is detected
1879                     // as overlapping:
1880                     //   match (10u8, true) {
1881                     //    (0 ..= 125, false) => {}
1882                     //    (126 ..= 255, false) => {}
1883                     //    (0 ..= 255, true) => {}
1884                     //  }
1885                     overlaps.push(range.clone());
1886                 }
1887                 intersection
1888             })
1889             .flat_map(range_borders);
1890         let self_borders = range_borders(self.clone());
1891         let mut borders: Vec<_> = row_borders.chain(self_borders).collect();
1892         borders.sort_unstable();
1893
1894         self.lint_overlapping_patterns(pcx.cx.tcx, hir_id, ty, overlaps);
1895
1896         // We're going to iterate through every adjacent pair of borders, making sure that
1897         // each represents an interval of nonnegative length, and convert each such
1898         // interval into a constructor.
1899         borders
1900             .array_windows()
1901             .filter_map(|&pair| match pair {
1902                 [Border::JustBefore(n), Border::JustBefore(m)] => {
1903                     if n < m {
1904                         Some(n..=(m - 1))
1905                     } else {
1906                         None
1907                     }
1908                 }
1909                 [Border::JustBefore(n), Border::AfterMax] => Some(n..=u128::MAX),
1910                 [Border::AfterMax, _] => None,
1911             })
1912             .map(|range| IntRange { range, ty, span: pcx.span })
1913             .map(IntRange)
1914             .collect()
1915     }
1916
1917     fn lint_overlapping_patterns(
1918         &self,
1919         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1920         hir_id: Option<HirId>,
1921         ty: Ty<'tcx>,
1922         overlaps: Vec<IntRange<'tcx>>,
1923     ) {
1924         if let (true, Some(hir_id)) = (!overlaps.is_empty(), hir_id) {
1925             tcx.struct_span_lint_hir(
1926                 lint::builtin::OVERLAPPING_PATTERNS,
1927                 hir_id,
1928                 self.span,
1929                 |lint| {
1930                     let mut err = lint.build("multiple patterns covering the same range");
1931                     err.span_label(self.span, "overlapping patterns");
1932                     for int_range in overlaps {
1933                         // Use the real type for user display of the ranges:
1934                         err.span_label(
1935                             int_range.span,
1936                             &format!(
1937                                 "this range overlaps on `{}`",
1938                                 IntRange { range: int_range.range, ty, span: DUMMY_SP }.to_pat(tcx),
1939                             ),
1940                         );
1941                     }
1942                     err.emit();
1943                 },
1944             );
1945         }
1946     }
1947
1948     /// See `Constructor::is_covered_by`
1949     fn is_covered_by<'p>(&self, pcx: PatCtxt<'_, 'p, 'tcx>, other: &Self) -> bool {
1950         if self.intersection(pcx.cx.tcx, other).is_some() {
1951             // Constructor splitting should ensure that all intersections we encounter are actually
1952             // inclusions.
1953             assert!(self.is_subrange(other));
1954             true
1955         } else {
1956             false
1957         }
1958     }
1959 }
1960
1961 /// Ignore spans when comparing, they don't carry semantic information as they are only for lints.
1962 impl<'tcx> std::cmp::PartialEq for IntRange<'tcx> {
1963     fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
1964         self.range == other.range && self.ty == other.ty
1965     }
1966 }
1967
1968 // A struct to compute a set of constructors equivalent to `all_ctors \ used_ctors`.
1969 #[derive(Debug)]
1970 struct MissingConstructors<'tcx> {
1971     all_ctors: SmallVec<[Constructor<'tcx>; 1]>,
1972     used_ctors: Vec<Constructor<'tcx>>,
1973 }
1974
1975 impl<'tcx> MissingConstructors<'tcx> {
1976     fn new<'p>(pcx: PatCtxt<'_, 'p, 'tcx>) -> Self {
1977         let used_ctors: Vec<Constructor<'_>> =
1978             pcx.matrix.head_ctors(pcx.cx).cloned().filter(|c| !c.is_wildcard()).collect();
1979         // Since `all_ctors` never contains wildcards, this won't recurse further.
1980         let all_ctors =
1981             all_constructors(pcx).into_iter().flat_map(|ctor| ctor.split(pcx, None)).collect();
1982
1983         MissingConstructors { all_ctors, used_ctors }
1984     }
1985
1986     fn is_empty<'p>(&self, pcx: PatCtxt<'_, 'p, 'tcx>) -> bool {
1987         self.iter(pcx).next().is_none()
1988     }
1989
1990     /// Iterate over all_ctors \ used_ctors
1991     fn iter<'a, 'p>(
1992         &'a self,
1993         pcx: PatCtxt<'a, 'p, 'tcx>,
1994     ) -> impl Iterator<Item = &'a Constructor<'tcx>> + Captures<'p> {
1995         self.all_ctors.iter().filter(move |ctor| !ctor.is_covered_by_any(pcx, &self.used_ctors))
1996     }
1997
1998     /// List the patterns corresponding to the missing constructors. In some cases, instead of
1999     /// listing all constructors of a given type, we prefer to simply report a wildcard.
2000     fn report_patterns<'p>(
2001         &self,
2002         pcx: PatCtxt<'_, 'p, 'tcx>,
2003         is_top_level: bool,
2004     ) -> SmallVec<[Pat<'tcx>; 1]> {
2005         // There are 2 ways we can report a witness here.
2006         // Commonly, we can report all the "free"
2007         // constructors as witnesses, e.g., if we have:
2008         //
2009         // ```
2010         //     enum Direction { N, S, E, W }
2011         //     let Direction::N = ...;
2012         // ```
2013         //
2014         // we can report 3 witnesses: `S`, `E`, and `W`.
2015         //
2016         // However, there is a case where we don't want
2017         // to do this and instead report a single `_` witness:
2018         // if the user didn't actually specify a constructor
2019         // in this arm, e.g., in
2020         //
2021         // ```
2022         //     let x: (Direction, Direction, bool) = ...;
2023         //     let (_, _, false) = x;
2024         // ```
2025         //
2026         // we don't want to show all 16 possible witnesses
2027         // `(<direction-1>, <direction-2>, true)` - we are
2028         // satisfied with `(_, _, true)`. In this case,
2029         // `used_ctors` is empty.
2030         // The exception is: if we are at the top-level, for example in an empty match, we
2031         // sometimes prefer reporting the list of constructors instead of just `_`.
2032         let report_when_all_missing = is_top_level && !IntRange::is_integral(pcx.ty);
2033         if self.used_ctors.is_empty() && !report_when_all_missing {
2034             // All constructors are unused. Report only a wildcard
2035             // rather than each individual constructor.
2036             smallvec![Pat::wildcard_from_ty(pcx.ty)]
2037         } else {
2038             // Construct for each missing constructor a "wild" version of this
2039             // constructor, that matches everything that can be built with
2040             // it. For example, if `ctor` is a `Constructor::Variant` for
2041             // `Option::Some`, we get the pattern `Some(_)`.
2042             self.iter(pcx)
2043                 .map(|missing_ctor| {
2044                     let fields = Fields::wildcards(pcx, &missing_ctor);
2045                     missing_ctor.apply(pcx, fields)
2046                 })
2047                 .collect()
2048         }
2049     }
2050 }
2051
2052 /// Algorithm from http://moscova.inria.fr/~maranget/papers/warn/index.html.
2053 /// The algorithm from the paper has been modified to correctly handle empty
2054 /// types. The changes are:
2055 ///   (0) We don't exit early if the pattern matrix has zero rows. We just
2056 ///       continue to recurse over columns.
2057 ///   (1) all_constructors will only return constructors that are statically
2058 ///       possible. E.g., it will only return `Ok` for `Result<T, !>`.
2059 ///
2060 /// This finds whether a (row) vector `v` of patterns is 'useful' in relation
2061 /// to a set of such vectors `m` - this is defined as there being a set of
2062 /// inputs that will match `v` but not any of the sets in `m`.
2063 ///
2064 /// All the patterns at each column of the `matrix ++ v` matrix must have the same type.
2065 ///
2066 /// This is used both for reachability checking (if a pattern isn't useful in
2067 /// relation to preceding patterns, it is not reachable) and exhaustiveness
2068 /// checking (if a wildcard pattern is useful in relation to a matrix, the
2069 /// matrix isn't exhaustive).
2070 ///
2071 /// `is_under_guard` is used to inform if the pattern has a guard. If it
2072 /// has one it must not be inserted into the matrix. This shouldn't be
2073 /// relied on for soundness.
2074 crate fn is_useful<'p, 'tcx>(
2075     cx: &MatchCheckCtxt<'p, 'tcx>,
2076     matrix: &Matrix<'p, 'tcx>,
2077     v: &PatStack<'p, 'tcx>,
2078     witness_preference: WitnessPreference,
2079     hir_id: HirId,
2080     is_under_guard: bool,
2081     is_top_level: bool,
2082 ) -> Usefulness<'tcx> {
2083     let Matrix { patterns: rows, .. } = matrix;
2084     debug!("is_useful({:#?}, {:#?})", matrix, v);
2085
2086     // The base case. We are pattern-matching on () and the return value is
2087     // based on whether our matrix has a row or not.
2088     // NOTE: This could potentially be optimized by checking rows.is_empty()
2089     // first and then, if v is non-empty, the return value is based on whether
2090     // the type of the tuple we're checking is inhabited or not.
2091     if v.is_empty() {
2092         return if rows.is_empty() {
2093             Usefulness::new_useful(witness_preference)
2094         } else {
2095             NotUseful
2096         };
2097     };
2098
2099     assert!(rows.iter().all(|r| r.len() == v.len()));
2100
2101     // If the first pattern is an or-pattern, expand it.
2102     if let Some(vs) = v.expand_or_pat() {
2103         // We need to push the already-seen patterns into the matrix in order to detect redundant
2104         // branches like `Some(_) | Some(0)`. We also keep track of the unreachable subpatterns.
2105         let mut matrix = matrix.clone();
2106         // `Vec` of all the unreachable branches of the current or-pattern.
2107         let mut unreachable_branches = Vec::new();
2108         // Subpatterns that are unreachable from all branches. E.g. in the following case, the last
2109         // `true` is unreachable only from one branch, so it is overall reachable.
2110         //
2111         // ```
2112         // match (true, true) {
2113         //     (true, true) => {}
2114         //     (false | true, false | true) => {}
2115         // }
2116         // ```
2117         let mut unreachable_subpats = FxHashSet::default();
2118         // Whether any branch at all is useful.
2119         let mut any_is_useful = false;
2120
2121         for v in vs {
2122             let res = is_useful(cx, &matrix, &v, witness_preference, hir_id, is_under_guard, false);
2123             match res {
2124                 Useful(pats) => {
2125                     if !any_is_useful {
2126                         any_is_useful = true;
2127                         // Initialize with the first set of unreachable subpatterns encountered.
2128                         unreachable_subpats = pats.into_iter().collect();
2129                     } else {
2130                         // Keep the patterns unreachable from both this and previous branches.
2131                         unreachable_subpats =
2132                             pats.into_iter().filter(|p| unreachable_subpats.contains(p)).collect();
2133                     }
2134                 }
2135                 NotUseful => unreachable_branches.push(v.head().span),
2136                 UsefulWithWitness(_) => {
2137                     bug!("Encountered or-pat in `v` during exhaustiveness checking")
2138                 }
2139             }
2140             // If pattern has a guard don't add it to the matrix
2141             if !is_under_guard {
2142                 matrix.push(v);
2143             }
2144         }
2145         if any_is_useful {
2146             // Collect all the unreachable patterns.
2147             unreachable_branches.extend(unreachable_subpats);
2148             return Useful(unreachable_branches);
2149         } else {
2150             return NotUseful;
2151         }
2152     }
2153
2154     // FIXME(Nadrieril): Hack to work around type normalization issues (see #72476).
2155     let ty = matrix.heads().next().map(|r| r.ty).unwrap_or(v.head().ty);
2156     let pcx = PatCtxt { cx, matrix, ty, span: v.head().span };
2157
2158     debug!("is_useful_expand_first_col: ty={:#?}, expanding {:#?}", pcx.ty, v.head());
2159
2160     let ret = v
2161         .head_ctor(cx)
2162         .split(pcx, Some(hir_id))
2163         .into_iter()
2164         .map(|ctor| {
2165             // We cache the result of `Fields::wildcards` because it is used a lot.
2166             let ctor_wild_subpatterns = Fields::wildcards(pcx, &ctor);
2167             let matrix = pcx.matrix.specialize_constructor(pcx, &ctor, &ctor_wild_subpatterns);
2168             let v = v.pop_head_constructor(&ctor_wild_subpatterns);
2169             let usefulness =
2170                 is_useful(pcx.cx, &matrix, &v, witness_preference, hir_id, is_under_guard, false);
2171             usefulness.apply_constructor(pcx, &ctor, &ctor_wild_subpatterns, is_top_level)
2172         })
2173         .find(|result| result.is_useful())
2174         .unwrap_or(NotUseful);
2175     debug!("is_useful::returns({:#?}, {:#?}) = {:?}", matrix, v, ret);
2176     ret
2177 }
2178
2179 /// Determines the constructor that the given pattern can be specialized to.
2180 /// Returns `None` in case of a catch-all, which can't be specialized.
2181 fn pat_constructor<'p, 'tcx>(
2182     cx: &MatchCheckCtxt<'p, 'tcx>,
2183     pat: &'p Pat<'tcx>,
2184 ) -> Constructor<'tcx> {
2185     match pat.kind.as_ref() {
2186         PatKind::AscribeUserType { .. } => bug!(), // Handled by `expand_pattern`
2187         PatKind::Binding { .. } | PatKind::Wild => Wildcard,
2188         PatKind::Leaf { .. } | PatKind::Deref { .. } => Single,
2189         &PatKind::Variant { adt_def, variant_index, .. } => {
2190             Variant(adt_def.variants[variant_index].def_id)
2191         }
2192         PatKind::Constant { value } => {
2193             if let Some(int_range) = IntRange::from_const(cx.tcx, cx.param_env, value, pat.span) {
2194                 IntRange(int_range)
2195             } else {
2196                 match pat.ty.kind() {
2197                     ty::Float(_) => FloatRange(value, value, RangeEnd::Included),
2198                     // In `expand_pattern`, we convert string literals to `&CONST` patterns with
2199                     // `CONST` a pattern of type `str`. In truth this contains a constant of type
2200                     // `&str`.
2201                     ty::Str => Str(value),
2202                     // All constants that can be structurally matched have already been expanded
2203                     // into the corresponding `Pat`s by `const_to_pat`. Constants that remain are
2204                     // opaque.
2205                     _ => Opaque,
2206                 }
2207             }
2208         }
2209         &PatKind::Range(PatRange { lo, hi, end }) => {
2210             let ty = lo.ty;
2211             if let Some(int_range) = IntRange::from_range(
2212                 cx.tcx,
2213                 lo.eval_bits(cx.tcx, cx.param_env, lo.ty),
2214                 hi.eval_bits(cx.tcx, cx.param_env, hi.ty),
2215                 ty,
2216                 &end,
2217                 pat.span,
2218             ) {
2219                 IntRange(int_range)
2220             } else {
2221                 FloatRange(lo, hi, end)
2222             }
2223         }
2224         PatKind::Array { prefix, slice, suffix } | PatKind::Slice { prefix, slice, suffix } => {
2225             let array_len = match pat.ty.kind() {
2226                 ty::Array(_, length) => Some(length.eval_usize(cx.tcx, cx.param_env)),
2227                 ty::Slice(_) => None,
2228                 _ => span_bug!(pat.span, "bad ty {:?} for slice pattern", pat.ty),
2229             };
2230             let prefix = prefix.len() as u64;
2231             let suffix = suffix.len() as u64;
2232             let kind =
2233                 if slice.is_some() { VarLen(prefix, suffix) } else { FixedLen(prefix + suffix) };
2234             Slice(Slice::new(array_len, kind))
2235         }
2236         PatKind::Or { .. } => bug!("Or-pattern should have been expanded earlier on."),
2237     }
2238 }