]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_mir_build/src/thir/pattern/_match.rs
Destructure byte array constants to array patterns instead of keeping them opaque
[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 //!     // x: (Option<bool>, Result<()>)
83 //!     match x {
84 //!         (Some(true), _) => {}
85 //!         (None, Err(())) => {}
86 //!         (None, Err(_)) => {}
87 //!     }
88 //! ```
89 //! Here, the matrix `P` starts as:
90 //! [
91 //!     [(Some(true), _)],
92 //!     [(None, Err(()))],
93 //!     [(None, Err(_))],
94 //! ]
95 //! We can tell it's not exhaustive, because `U(P, _)` is true (we're not covering
96 //! `[(Some(false), _)]`, for instance). In addition, row 3 is not useful, because
97 //! all the values it covers are already covered by row 2.
98 //!
99 //! A list of patterns can be thought of as a stack, because we are mainly interested in the top of
100 //! the stack at any given point, and we can pop or apply constructors to get new pattern-stacks.
101 //! To match the paper, the top of the stack is at the beginning / on the left.
102 //!
103 //! There are two important operations on pattern-stacks necessary to understand the algorithm:
104 //!
105 //! 1. We can pop a given constructor off the top of a stack. This operation is called
106 //!    `specialize`, and is denoted `S(c, p)` where `c` is a constructor (like `Some` or
107 //!    `None`) and `p` a pattern-stack.
108 //!    If the pattern on top of the stack can cover `c`, this removes the constructor and
109 //!    pushes its arguments onto the stack. It also expands OR-patterns into distinct patterns.
110 //!    Otherwise the pattern-stack is discarded.
111 //!    This essentially filters those pattern-stacks whose top covers the constructor `c` and
112 //!    discards the others.
113 //!
114 //!    For example, the first pattern above initially gives a stack `[(Some(true), _)]`. If we
115 //!    pop the tuple constructor, we are left with `[Some(true), _]`, and if we then pop the
116 //!    `Some` constructor we get `[true, _]`. If we had popped `None` instead, we would get
117 //!    nothing back.
118 //!
119 //!    This returns zero or more new pattern-stacks, as follows. We look at the pattern `p_1`
120 //!    on top of the stack, and we have four cases:
121 //!         1.1. `p_1 = c(r_1, .., r_a)`, i.e. the top of the stack has constructor `c`. We
122 //!              push onto the stack the arguments of this constructor, and return the result:
123 //!                 r_1, .., r_a, p_2, .., p_n
124 //!         1.2. `p_1 = c'(r_1, .., r_a')` where `c ≠ c'`. We discard the current stack and
125 //!              return nothing.
126 //!         1.3. `p_1 = _`. We push onto the stack as many wildcards as the constructor `c` has
127 //!              arguments (its arity), and return the resulting stack:
128 //!                 _, .., _, p_2, .., p_n
129 //!         1.4. `p_1 = r_1 | r_2`. We expand the OR-pattern and then recurse on each resulting
130 //!              stack:
131 //!                 S(c, (r_1, p_2, .., p_n))
132 //!                 S(c, (r_2, p_2, .., p_n))
133 //!
134 //! 2. We can pop a wildcard off the top of the stack. This is called `D(p)`, where `p` is
135 //!    a pattern-stack.
136 //!    This is used when we know there are missing constructor cases, but there might be
137 //!    existing wildcard patterns, so to check the usefulness of the matrix, we have to check
138 //!    all its *other* components.
139 //!
140 //!    It is computed as follows. We look at the pattern `p_1` on top of the stack,
141 //!    and we have three cases:
142 //!         2.1. `p_1 = c(r_1, .., r_a)`. We discard the current stack and return nothing.
143 //!         2.2. `p_1 = _`. We return the rest of the stack:
144 //!                 p_2, .., p_n
145 //!         2.3. `p_1 = r_1 | r_2`. We expand the OR-pattern and then recurse on each resulting
146 //!           stack.
147 //!                 D((r_1, p_2, .., p_n))
148 //!                 D((r_2, p_2, .., p_n))
149 //!
150 //! Note that the OR-patterns are not always used directly in Rust, but are used to derive the
151 //! exhaustive integer matching rules, so they're written here for posterity.
152 //!
153 //! Both those operations extend straightforwardly to a list or pattern-stacks, i.e. a matrix, by
154 //! working row-by-row. Popping a constructor ends up keeping only the matrix rows that start with
155 //! the given constructor, and popping a wildcard keeps those rows that start with a wildcard.
156 //!
157 //!
158 //! The algorithm for computing `U`
159 //! -------------------------------
160 //! The algorithm is inductive (on the number of columns: i.e., components of tuple patterns).
161 //! That means we're going to check the components from left-to-right, so the algorithm
162 //! operates principally on the first component of the matrix and new pattern-stack `p`.
163 //! This algorithm is realised in the `is_useful` function.
164 //!
165 //! Base case. (`n = 0`, i.e., an empty tuple pattern)
166 //!     - If `P` already contains an empty pattern (i.e., if the number of patterns `m > 0`),
167 //!       then `U(P, p)` is false.
168 //!     - Otherwise, `P` must be empty, so `U(P, p)` is true.
169 //!
170 //! Inductive step. (`n > 0`, i.e., whether there's at least one column
171 //!                  [which may then be expanded into further columns later])
172 //! We're going to match on the top of the new pattern-stack, `p_1`.
173 //!     - If `p_1 == c(r_1, .., r_a)`, i.e. we have a constructor pattern.
174 //! Then, the usefulness of `p_1` can be reduced to whether it is useful when
175 //! we ignore all the patterns in the first column of `P` that involve other constructors.
176 //! This is where `S(c, P)` comes in:
177 //! `U(P, p) := U(S(c, P), S(c, p))`
178 //! This special case is handled in `is_useful_specialized`.
179 //!
180 //! For example, if `P` is:
181 //! [
182 //! [Some(true), _],
183 //! [None, 0],
184 //! ]
185 //! and `p` is [Some(false), 0], then we don't care about row 2 since we know `p` only
186 //! matches values that row 2 doesn't. For row 1 however, we need to dig into the
187 //! arguments of `Some` to know whether some new value is covered. So we compute
188 //! `U([[true, _]], [false, 0])`.
189 //!
190 //!   - If `p_1 == _`, then we look at the list of constructors that appear in the first
191 //! component of the rows of `P`:
192 //!   + If there are some constructors that aren't present, then we might think that the
193 //! wildcard `_` is useful, since it covers those constructors that weren't covered
194 //! before.
195 //! That's almost correct, but only works if there were no wildcards in those first
196 //! components. So we need to check that `p` is useful with respect to the rows that
197 //! start with a wildcard, if there are any. This is where `D` comes in:
198 //! `U(P, p) := U(D(P), D(p))`
199 //!
200 //! For example, if `P` is:
201 //! [
202 //!     [_, true, _],
203 //!     [None, false, 1],
204 //! ]
205 //! and `p` is [_, false, _], the `Some` constructor doesn't appear in `P`. So if we
206 //! only had row 2, we'd know that `p` is useful. However row 1 starts with a
207 //! wildcard, so we need to check whether `U([[true, _]], [false, 1])`.
208 //!
209 //!   + Otherwise, all possible constructors (for the relevant type) are present. In this
210 //! case we must check whether the wildcard pattern covers any unmatched value. For
211 //! that, we can think of the `_` pattern as a big OR-pattern that covers all
212 //! possible constructors. For `Option`, that would mean `_ = None | Some(_)` for
213 //! example. The wildcard pattern is useful in this case if it is useful when
214 //! specialized to one of the possible constructors. So we compute:
215 //! `U(P, p) := ∃(k ϵ constructors) U(S(k, P), S(k, p))`
216 //!
217 //! For example, if `P` is:
218 //! [
219 //!     [Some(true), _],
220 //!     [None, false],
221 //! ]
222 //! and `p` is [_, false], both `None` and `Some` constructors appear in the first
223 //! components of `P`. We will therefore try popping both constructors in turn: we
224 //! compute `U([[true, _]], [_, false])` for the `Some` constructor, and `U([[false]],
225 //! [false])` for the `None` constructor. The first case returns true, so we know that
226 //! `p` is useful for `P`. Indeed, it matches `[Some(false), _]` that wasn't matched
227 //! before.
228 //!
229 //!   - If `p_1 == r_1 | r_2`, then the usefulness depends on each `r_i` separately:
230 //! `U(P, p) := U(P, (r_1, p_2, .., p_n))
231 //!  || U(P, (r_2, p_2, .., p_n))`
232 //!
233 //! Modifications to the algorithm
234 //! ------------------------------
235 //! The algorithm in the paper doesn't cover some of the special cases that arise in Rust, for
236 //! example uninhabited types and variable-length slice patterns. These are drawn attention to
237 //! throughout the code below. I'll make a quick note here about how exhaustive integer matching is
238 //! accounted for, though.
239 //!
240 //! Exhaustive integer matching
241 //! ---------------------------
242 //! An integer type can be thought of as a (huge) sum type: 1 | 2 | 3 | ...
243 //! So to support exhaustive integer matching, we can make use of the logic in the paper for
244 //! OR-patterns. However, we obviously can't just treat ranges x..=y as individual sums, because
245 //! they are likely gigantic. So we instead treat ranges as constructors of the integers. This means
246 //! that we have a constructor *of* constructors (the integers themselves). We then need to work
247 //! through all the inductive step rules above, deriving how the ranges would be treated as
248 //! OR-patterns, and making sure that they're treated in the same way even when they're ranges.
249 //! There are really only four special cases here:
250 //! - When we match on a constructor that's actually a range, we have to treat it as if we would
251 //!   an OR-pattern.
252 //!     + It turns out that we can simply extend the case for single-value patterns in
253 //!      `specialize` to either be *equal* to a value constructor, or *contained within* a range
254 //!      constructor.
255 //!     + When the pattern itself is a range, you just want to tell whether any of the values in
256 //!       the pattern range coincide with values in the constructor range, which is precisely
257 //!       intersection.
258 //!   Since when encountering a range pattern for a value constructor, we also use inclusion, it
259 //!   means that whenever the constructor is a value/range and the pattern is also a value/range,
260 //!   we can simply use intersection to test usefulness.
261 //! - When we're testing for usefulness of a pattern and the pattern's first component is a
262 //!   wildcard.
263 //!     + If all the constructors appear in the matrix, we have a slight complication. By default,
264 //!       the behaviour (i.e., a disjunction over specialised matrices for each constructor) is
265 //!       invalid, because we want a disjunction over every *integer* in each range, not just a
266 //!       disjunction over every range. This is a bit more tricky to deal with: essentially we need
267 //!       to form equivalence classes of subranges of the constructor range for which the behaviour
268 //!       of the matrix `P` and new pattern `p` are the same. This is described in more
269 //!       detail in `split_grouped_constructors`.
270 //!     + If some constructors are missing from the matrix, it turns out we don't need to do
271 //!       anything special (because we know none of the integers are actually wildcards: i.e., we
272 //!       can't span wildcards using ranges).
273 use self::Constructor::*;
274 use self::SliceKind::*;
275 use self::Usefulness::*;
276 use self::WitnessPreference::*;
277
278 use rustc_data_structures::captures::Captures;
279 use rustc_data_structures::fx::{FxHashMap, FxHashSet};
280 use rustc_index::vec::Idx;
281
282 use super::{compare_const_vals, PatternFoldable, PatternFolder};
283 use super::{FieldPat, Pat, PatKind, PatRange};
284
285 use rustc_arena::TypedArena;
286 use rustc_attr::{SignedInt, UnsignedInt};
287 use rustc_errors::ErrorReported;
288 use rustc_hir::def_id::DefId;
289 use rustc_hir::{HirId, RangeEnd};
290 use rustc_middle::mir::interpret::{truncate, AllocId, ConstValue, Pointer, Scalar};
291 use rustc_middle::mir::Field;
292 use rustc_middle::ty::layout::IntegerExt;
293 use rustc_middle::ty::{self, Const, Ty, TyCtxt};
294 use rustc_session::lint;
295 use rustc_span::{Span, DUMMY_SP};
296 use rustc_target::abi::{Integer, Size, VariantIdx};
297
298 use smallvec::{smallvec, SmallVec};
299 use std::borrow::Cow;
300 use std::cmp::{self, max, min, Ordering};
301 use std::convert::TryInto;
302 use std::fmt;
303 use std::iter::{FromIterator, IntoIterator};
304 use std::ops::RangeInclusive;
305
306 crate fn expand_pattern<'a, 'tcx>(cx: &MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>, pat: Pat<'tcx>) -> Pat<'tcx> {
307     LiteralExpander { tcx: cx.tcx }.fold_pattern(&pat)
308 }
309
310 struct LiteralExpander<'tcx> {
311     tcx: TyCtxt<'tcx>,
312 }
313
314 impl<'tcx> LiteralExpander<'tcx> {
315     /// Derefs `val` and potentially unsizes the value if `crty` is an array and `rty` a slice.
316     ///
317     /// `crty` and `rty` can differ because you can use array constants in the presence of slice
318     /// patterns. So the pattern may end up being a slice, but the constant is an array. We convert
319     /// the array to a slice in that case.
320     fn fold_const_value_deref(
321         &mut self,
322         val: ConstValue<'tcx>,
323         // the pattern's pointee type
324         rty: Ty<'tcx>,
325         // the constant's pointee type
326         crty: Ty<'tcx>,
327     ) -> ConstValue<'tcx> {
328         debug!("fold_const_value_deref {:?} {:?} {:?}", val, rty, crty);
329         match (val, &crty.kind(), &rty.kind()) {
330             // unsize array to slice if pattern is array but match value or other patterns are slice
331             (ConstValue::Scalar(Scalar::Ptr(p)), ty::Array(t, n), ty::Slice(u)) => {
332                 assert_eq!(t, u);
333                 assert_eq!(p.offset, Size::ZERO);
334                 ConstValue::Slice {
335                     data: self.tcx.global_alloc(p.alloc_id).unwrap_memory(),
336                     start: 0,
337                     end: n.eval_usize(self.tcx, ty::ParamEnv::empty()).try_into().unwrap(),
338                 }
339             }
340             _ => val,
341         }
342     }
343 }
344
345 impl<'tcx> PatternFolder<'tcx> for LiteralExpander<'tcx> {
346     fn fold_pattern(&mut self, pat: &Pat<'tcx>) -> Pat<'tcx> {
347         debug!("fold_pattern {:?} {:?} {:?}", pat, pat.ty.kind(), pat.kind);
348         match (pat.ty.kind(), &*pat.kind) {
349             (&ty::Ref(_, rty, _), &PatKind::Constant { value: Const { val, ty: const_ty } })
350                 if const_ty.is_ref() =>
351             {
352                 let crty =
353                     if let ty::Ref(_, crty, _) = const_ty.kind() { crty } else { unreachable!() };
354                 if let ty::ConstKind::Value(val) = val {
355                     Pat {
356                         ty: pat.ty,
357                         span: pat.span,
358                         kind: box PatKind::Deref {
359                             subpattern: Pat {
360                                 ty: rty,
361                                 span: pat.span,
362                                 kind: box PatKind::Constant {
363                                     value: Const::from_value(
364                                         self.tcx,
365                                         self.fold_const_value_deref(*val, rty, crty),
366                                         rty,
367                                     ),
368                                 },
369                             },
370                         },
371                     }
372                 } else {
373                     bug!("cannot deref {:#?}, {} -> {}", val, crty, rty)
374                 }
375             }
376
377             (_, &PatKind::Binding { subpattern: Some(ref s), .. }) => s.fold_with(self),
378             (_, &PatKind::AscribeUserType { subpattern: ref s, .. }) => s.fold_with(self),
379             _ => pat.super_fold_with(self),
380         }
381     }
382 }
383
384 impl<'tcx> Pat<'tcx> {
385     pub(super) fn is_wildcard(&self) -> bool {
386         match *self.kind {
387             PatKind::Binding { subpattern: None, .. } | PatKind::Wild => true,
388             _ => false,
389         }
390     }
391 }
392
393 /// A row of a matrix. Rows of len 1 are very common, which is why `SmallVec[_; 2]`
394 /// works well.
395 #[derive(Debug, Clone, PartialEq)]
396 crate struct PatStack<'p, 'tcx>(SmallVec<[&'p Pat<'tcx>; 2]>);
397
398 impl<'p, 'tcx> PatStack<'p, 'tcx> {
399     crate fn from_pattern(pat: &'p Pat<'tcx>) -> Self {
400         PatStack(smallvec![pat])
401     }
402
403     fn from_vec(vec: SmallVec<[&'p Pat<'tcx>; 2]>) -> Self {
404         PatStack(vec)
405     }
406
407     fn from_slice(s: &[&'p Pat<'tcx>]) -> Self {
408         PatStack(SmallVec::from_slice(s))
409     }
410
411     fn is_empty(&self) -> bool {
412         self.0.is_empty()
413     }
414
415     fn len(&self) -> usize {
416         self.0.len()
417     }
418
419     fn head(&self) -> &'p Pat<'tcx> {
420         self.0[0]
421     }
422
423     fn to_tail(&self) -> Self {
424         PatStack::from_slice(&self.0[1..])
425     }
426
427     fn iter(&self) -> impl Iterator<Item = &Pat<'tcx>> {
428         self.0.iter().copied()
429     }
430
431     // If the first pattern is an or-pattern, expand this pattern. Otherwise, return `None`.
432     fn expand_or_pat(&self) -> Option<Vec<Self>> {
433         if self.is_empty() {
434             None
435         } else if let PatKind::Or { pats } = &*self.head().kind {
436             Some(
437                 pats.iter()
438                     .map(|pat| {
439                         let mut new_patstack = PatStack::from_pattern(pat);
440                         new_patstack.0.extend_from_slice(&self.0[1..]);
441                         new_patstack
442                     })
443                     .collect(),
444             )
445         } else {
446             None
447         }
448     }
449
450     /// This computes `D(self)`. See top of the file for explanations.
451     fn specialize_wildcard(&self) -> Option<Self> {
452         if self.head().is_wildcard() { Some(self.to_tail()) } else { None }
453     }
454
455     /// This computes `S(constructor, self)`. See top of the file for explanations.
456     fn specialize_constructor(
457         &self,
458         cx: &mut MatchCheckCtxt<'p, 'tcx>,
459         constructor: &Constructor<'tcx>,
460         ctor_wild_subpatterns: &Fields<'p, 'tcx>,
461     ) -> Option<PatStack<'p, 'tcx>> {
462         let new_fields =
463             specialize_one_pattern(cx, self.head(), constructor, ctor_wild_subpatterns)?;
464         Some(new_fields.push_on_patstack(&self.0[1..]))
465     }
466 }
467
468 impl<'p, 'tcx> Default for PatStack<'p, 'tcx> {
469     fn default() -> Self {
470         PatStack(smallvec![])
471     }
472 }
473
474 impl<'p, 'tcx> FromIterator<&'p Pat<'tcx>> for PatStack<'p, 'tcx> {
475     fn from_iter<T>(iter: T) -> Self
476     where
477         T: IntoIterator<Item = &'p Pat<'tcx>>,
478     {
479         PatStack(iter.into_iter().collect())
480     }
481 }
482
483 /// Depending on the match patterns, the specialization process might be able to use a fast path.
484 /// Tracks whether we can use the fast path and the lookup table needed in those cases.
485 #[derive(Clone, Debug, PartialEq)]
486 enum SpecializationCache {
487     /// Patterns consist of only enum variants.
488     /// Variant patterns does not intersect with each other (in contrast to range patterns),
489     /// so it is possible to precompute the result of `Matrix::specialize_constructor` at a
490     /// lower computational complexity.
491     /// `lookup` is responsible for holding the precomputed result of
492     /// `Matrix::specialize_constructor`, while `wilds` is used for two purposes: the first one is
493     /// the precomputed result of `Matrix::specialize_wildcard`, and the second is to be used as a
494     /// fallback for `Matrix::specialize_constructor` when it tries to apply a constructor that
495     /// has not been seen in the `Matrix`. See `update_cache` for further explanations.
496     Variants { lookup: FxHashMap<DefId, SmallVec<[usize; 1]>>, wilds: SmallVec<[usize; 1]> },
497     /// Does not belong to the cases above, use the slow path.
498     Incompatible,
499 }
500
501 /// A 2D matrix.
502 #[derive(Clone, PartialEq)]
503 crate struct Matrix<'p, 'tcx> {
504     patterns: Vec<PatStack<'p, 'tcx>>,
505     cache: SpecializationCache,
506 }
507
508 impl<'p, 'tcx> Matrix<'p, 'tcx> {
509     crate fn empty() -> Self {
510         // Use `SpecializationCache::Incompatible` as a placeholder; we will initialize it on the
511         // first call to `push`. See the first half of `update_cache`.
512         Matrix { patterns: vec![], cache: SpecializationCache::Incompatible }
513     }
514
515     /// Pushes a new row to the matrix. If the row starts with an or-pattern, this expands it.
516     crate fn push(&mut self, row: PatStack<'p, 'tcx>) {
517         if let Some(rows) = row.expand_or_pat() {
518             for row in rows {
519                 // We recursively expand the or-patterns of the new rows.
520                 // This is necessary as we might have `0 | (1 | 2)` or e.g., `x @ 0 | x @ (1 | 2)`.
521                 self.push(row)
522             }
523         } else {
524             self.patterns.push(row);
525             self.update_cache(self.patterns.len() - 1);
526         }
527     }
528
529     fn update_cache(&mut self, idx: usize) {
530         let row = &self.patterns[idx];
531         // We don't know which kind of cache could be used until we see the first row; therefore an
532         // empty `Matrix` is initialized with `SpecializationCache::Empty`, then the cache is
533         // assigned the appropriate variant below on the first call to `push`.
534         if self.patterns.is_empty() {
535             self.cache = if row.is_empty() {
536                 SpecializationCache::Incompatible
537             } else {
538                 match *row.head().kind {
539                     PatKind::Variant { .. } => SpecializationCache::Variants {
540                         lookup: FxHashMap::default(),
541                         wilds: SmallVec::new(),
542                     },
543                     // Note: If the first pattern is a wildcard, then all patterns after that is not
544                     // useful. The check is simple enough so we treat it as the same as unsupported
545                     // patterns.
546                     _ => SpecializationCache::Incompatible,
547                 }
548             };
549         }
550         // Update the cache.
551         match &mut self.cache {
552             SpecializationCache::Variants { ref mut lookup, ref mut wilds } => {
553                 let head = row.head();
554                 match *head.kind {
555                     _ if head.is_wildcard() => {
556                         // Per rule 1.3 in the top-level comments, a wildcard pattern is included in
557                         // the result of `specialize_constructor` for *any* `Constructor`.
558                         // We push the wildcard pattern to the precomputed result for constructors
559                         // that we have seen before; results for constructors we have not yet seen
560                         // defaults to `wilds`, which is updated right below.
561                         for (_, v) in lookup.iter_mut() {
562                             v.push(idx);
563                         }
564                         // Per rule 2.1 and 2.2 in the top-level comments, only wildcard patterns
565                         // are included in the result of `specialize_wildcard`.
566                         // What we do here is to track the wildcards we have seen; so in addition to
567                         // acting as the precomputed result of `specialize_wildcard`, `wilds` also
568                         // serves as the default value of `specialize_constructor` for constructors
569                         // that are not in `lookup`.
570                         wilds.push(idx);
571                     }
572                     PatKind::Variant { adt_def, variant_index, .. } => {
573                         // Handle the cases of rule 1.1 and 1.2 in the top-level comments.
574                         // A variant pattern can only be included in the results of
575                         // `specialize_constructor` for a particular constructor, therefore we are
576                         // using a HashMap to track that.
577                         lookup
578                             .entry(adt_def.variants[variant_index].def_id)
579                             // Default to `wilds` for absent keys. See above for an explanation.
580                             .or_insert_with(|| wilds.clone())
581                             .push(idx);
582                     }
583                     _ => {
584                         self.cache = SpecializationCache::Incompatible;
585                     }
586                 }
587             }
588             SpecializationCache::Incompatible => {}
589         }
590     }
591
592     /// Iterate over the first component of each row
593     fn heads<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = &'a Pat<'tcx>> + Captures<'p> {
594         self.patterns.iter().map(|r| r.head())
595     }
596
597     /// This computes `D(self)`. See top of the file for explanations.
598     fn specialize_wildcard(&self) -> Self {
599         match &self.cache {
600             SpecializationCache::Variants { wilds, .. } => {
601                 let result =
602                     wilds.iter().filter_map(|&i| self.patterns[i].specialize_wildcard()).collect();
603                 // When debug assertions are enabled, check the results against the "slow path"
604                 // result.
605                 debug_assert_eq!(
606                     result,
607                     Self {
608                         patterns: self.patterns.clone(),
609                         cache: SpecializationCache::Incompatible
610                     }
611                     .specialize_wildcard()
612                 );
613                 result
614             }
615             SpecializationCache::Incompatible => {
616                 self.patterns.iter().filter_map(|r| r.specialize_wildcard()).collect()
617             }
618         }
619     }
620
621     /// This computes `S(constructor, self)`. See top of the file for explanations.
622     fn specialize_constructor(
623         &self,
624         cx: &mut MatchCheckCtxt<'p, 'tcx>,
625         constructor: &Constructor<'tcx>,
626         ctor_wild_subpatterns: &Fields<'p, 'tcx>,
627     ) -> Matrix<'p, 'tcx> {
628         match &self.cache {
629             SpecializationCache::Variants { lookup, wilds } => {
630                 let result: Self = if let Constructor::Variant(id) = constructor {
631                     lookup
632                         .get(id)
633                         // Default to `wilds` for absent keys. See `update_cache` for an explanation.
634                         .unwrap_or(&wilds)
635                         .iter()
636                         .filter_map(|&i| {
637                             self.patterns[i].specialize_constructor(
638                                 cx,
639                                 constructor,
640                                 ctor_wild_subpatterns,
641                             )
642                         })
643                         .collect()
644                 } else {
645                     unreachable!()
646                 };
647                 // When debug assertions are enabled, check the results against the "slow path"
648                 // result.
649                 debug_assert_eq!(
650                     result,
651                     Matrix {
652                         patterns: self.patterns.clone(),
653                         cache: SpecializationCache::Incompatible
654                     }
655                     .specialize_constructor(
656                         cx,
657                         constructor,
658                         ctor_wild_subpatterns
659                     )
660                 );
661                 result
662             }
663             SpecializationCache::Incompatible => self
664                 .patterns
665                 .iter()
666                 .filter_map(|r| r.specialize_constructor(cx, constructor, ctor_wild_subpatterns))
667                 .collect(),
668         }
669     }
670 }
671
672 /// Pretty-printer for matrices of patterns, example:
673 ///
674 /// ```text
675 /// +++++++++++++++++++++++++++++
676 /// + _     + []                +
677 /// +++++++++++++++++++++++++++++
678 /// + true  + [First]           +
679 /// +++++++++++++++++++++++++++++
680 /// + true  + [Second(true)]    +
681 /// +++++++++++++++++++++++++++++
682 /// + false + [_]               +
683 /// +++++++++++++++++++++++++++++
684 /// + _     + [_, _, tail @ ..] +
685 /// +++++++++++++++++++++++++++++
686 impl<'p, 'tcx> fmt::Debug for Matrix<'p, 'tcx> {
687     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
688         write!(f, "\n")?;
689
690         let Matrix { patterns: m, .. } = self;
691         let pretty_printed_matrix: Vec<Vec<String>> =
692             m.iter().map(|row| row.iter().map(|pat| format!("{:?}", pat)).collect()).collect();
693
694         let column_count = m.iter().map(|row| row.len()).max().unwrap_or(0);
695         assert!(m.iter().all(|row| row.len() == column_count));
696         let column_widths: Vec<usize> = (0..column_count)
697             .map(|col| pretty_printed_matrix.iter().map(|row| row[col].len()).max().unwrap_or(0))
698             .collect();
699
700         let total_width = column_widths.iter().cloned().sum::<usize>() + column_count * 3 + 1;
701         let br = "+".repeat(total_width);
702         write!(f, "{}\n", br)?;
703         for row in pretty_printed_matrix {
704             write!(f, "+")?;
705             for (column, pat_str) in row.into_iter().enumerate() {
706                 write!(f, " ")?;
707                 write!(f, "{:1$}", pat_str, column_widths[column])?;
708                 write!(f, " +")?;
709             }
710             write!(f, "\n")?;
711             write!(f, "{}\n", br)?;
712         }
713         Ok(())
714     }
715 }
716
717 impl<'p, 'tcx> FromIterator<PatStack<'p, 'tcx>> for Matrix<'p, 'tcx> {
718     fn from_iter<T>(iter: T) -> Self
719     where
720         T: IntoIterator<Item = PatStack<'p, 'tcx>>,
721     {
722         let mut matrix = Matrix::empty();
723         for x in iter {
724             // Using `push` ensures we correctly expand or-patterns.
725             matrix.push(x);
726         }
727         matrix
728     }
729 }
730
731 crate struct MatchCheckCtxt<'a, 'tcx> {
732     crate tcx: TyCtxt<'tcx>,
733     /// The module in which the match occurs. This is necessary for
734     /// checking inhabited-ness of types because whether a type is (visibly)
735     /// inhabited can depend on whether it was defined in the current module or
736     /// not. E.g., `struct Foo { _private: ! }` cannot be seen to be empty
737     /// outside it's module and should not be matchable with an empty match
738     /// statement.
739     crate module: DefId,
740     crate param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
741     crate pattern_arena: &'a TypedArena<Pat<'tcx>>,
742 }
743
744 impl<'a, 'tcx> MatchCheckCtxt<'a, 'tcx> {
745     fn is_uninhabited(&self, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
746         if self.tcx.features().exhaustive_patterns {
747             self.tcx.is_ty_uninhabited_from(self.module, ty, self.param_env)
748         } else {
749             false
750         }
751     }
752
753     /// Returns whether the given type is an enum from another crate declared `#[non_exhaustive]`.
754     crate fn is_foreign_non_exhaustive_enum(&self, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
755         match ty.kind() {
756             ty::Adt(def, ..) => {
757                 def.is_enum() && def.is_variant_list_non_exhaustive() && !def.did.is_local()
758             }
759             _ => false,
760         }
761     }
762 }
763
764 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq)]
765 enum SliceKind {
766     /// Patterns of length `n` (`[x, y]`).
767     FixedLen(u64),
768     /// Patterns using the `..` notation (`[x, .., y]`).
769     /// Captures any array constructor of `length >= i + j`.
770     /// In the case where `array_len` is `Some(_)`,
771     /// this indicates that we only care about the first `i` and the last `j` values of the array,
772     /// and everything in between is a wildcard `_`.
773     VarLen(u64, u64),
774 }
775
776 impl SliceKind {
777     fn arity(self) -> u64 {
778         match self {
779             FixedLen(length) => length,
780             VarLen(prefix, suffix) => prefix + suffix,
781         }
782     }
783
784     /// Whether this pattern includes patterns of length `other_len`.
785     fn covers_length(self, other_len: u64) -> bool {
786         match self {
787             FixedLen(len) => len == other_len,
788             VarLen(prefix, suffix) => prefix + suffix <= other_len,
789         }
790     }
791
792     /// Returns a collection of slices that spans the values covered by `self`, subtracted by the
793     /// values covered by `other`: i.e., `self \ other` (in set notation).
794     fn subtract(self, other: Self) -> SmallVec<[Self; 1]> {
795         // Remember, `VarLen(i, j)` covers the union of `FixedLen` from `i + j` to infinity.
796         // Naming: we remove the "neg" constructors from the "pos" ones.
797         match self {
798             FixedLen(pos_len) => {
799                 if other.covers_length(pos_len) {
800                     smallvec![]
801                 } else {
802                     smallvec![self]
803                 }
804             }
805             VarLen(pos_prefix, pos_suffix) => {
806                 let pos_len = pos_prefix + pos_suffix;
807                 match other {
808                     FixedLen(neg_len) => {
809                         if neg_len < pos_len {
810                             smallvec![self]
811                         } else {
812                             (pos_len..neg_len)
813                                 .map(FixedLen)
814                                 // We know that `neg_len + 1 >= pos_len >= pos_suffix`.
815                                 .chain(Some(VarLen(neg_len + 1 - pos_suffix, pos_suffix)))
816                                 .collect()
817                         }
818                     }
819                     VarLen(neg_prefix, neg_suffix) => {
820                         let neg_len = neg_prefix + neg_suffix;
821                         if neg_len <= pos_len {
822                             smallvec![]
823                         } else {
824                             (pos_len..neg_len).map(FixedLen).collect()
825                         }
826                     }
827                 }
828             }
829         }
830     }
831 }
832
833 /// A constructor for array and slice patterns.
834 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq)]
835 struct Slice {
836     /// `None` if the matched value is a slice, `Some(n)` if it is an array of size `n`.
837     array_len: Option<u64>,
838     /// The kind of pattern it is: fixed-length `[x, y]` or variable length `[x, .., y]`.
839     kind: SliceKind,
840 }
841
842 impl Slice {
843     /// Returns what patterns this constructor covers: either fixed-length patterns or
844     /// variable-length patterns.
845     fn pattern_kind(self) -> SliceKind {
846         match self {
847             Slice { array_len: Some(len), kind: VarLen(prefix, suffix) }
848                 if prefix + suffix == len =>
849             {
850                 FixedLen(len)
851             }
852             _ => self.kind,
853         }
854     }
855
856     /// Returns what values this constructor covers: either values of only one given length, or
857     /// values of length above a given length.
858     /// This is different from `pattern_kind()` because in some cases the pattern only takes into
859     /// account a subset of the entries of the array, but still only captures values of a given
860     /// length.
861     fn value_kind(self) -> SliceKind {
862         match self {
863             Slice { array_len: Some(len), kind: VarLen(_, _) } => FixedLen(len),
864             _ => self.kind,
865         }
866     }
867
868     fn arity(self) -> u64 {
869         self.pattern_kind().arity()
870     }
871 }
872
873 /// A value can be decomposed into a constructor applied to some fields. This struct represents
874 /// the constructor. See also `Fields`.
875 ///
876 /// `pat_constructor` retrieves the constructor corresponding to a pattern.
877 /// `specialize_one_pattern` returns the list of fields corresponding to a pattern, given a
878 /// constructor. `Constructor::apply` reconstructs the pattern from a pair of `Constructor` and
879 /// `Fields`.
880 #[derive(Clone, Debug, PartialEq)]
881 enum Constructor<'tcx> {
882     /// The constructor for patterns that have a single constructor, like tuples, struct patterns
883     /// and fixed-length arrays.
884     Single,
885     /// Enum variants.
886     Variant(DefId),
887     /// Literal values.
888     ConstantValue(&'tcx ty::Const<'tcx>),
889     /// Ranges of integer literal values (`2`, `2..=5` or `2..5`).
890     IntRange(IntRange<'tcx>),
891     /// Ranges of floating-point literal values (`2.0..=5.2`).
892     FloatRange(&'tcx ty::Const<'tcx>, &'tcx ty::Const<'tcx>, RangeEnd),
893     /// Array and slice patterns.
894     Slice(Slice),
895     /// Fake extra constructor for enums that aren't allowed to be matched exhaustively.
896     NonExhaustive,
897 }
898
899 impl<'tcx> Constructor<'tcx> {
900     fn is_slice(&self) -> bool {
901         match self {
902             Slice(_) => true,
903             _ => false,
904         }
905     }
906
907     fn variant_index_for_adt<'a>(
908         &self,
909         cx: &MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
910         adt: &'tcx ty::AdtDef,
911     ) -> VariantIdx {
912         match *self {
913             Variant(id) => adt.variant_index_with_id(id),
914             Single => {
915                 assert!(!adt.is_enum());
916                 VariantIdx::new(0)
917             }
918             ConstantValue(c) => cx
919                 .tcx
920                 .destructure_const(cx.param_env.and(c))
921                 .variant
922                 .expect("destructed const of adt without variant id"),
923             _ => bug!("bad constructor {:?} for adt {:?}", self, adt),
924         }
925     }
926
927     // Returns the set of constructors covered by `self` but not by
928     // anything in `other_ctors`.
929     fn subtract_ctors(&self, other_ctors: &Vec<Constructor<'tcx>>) -> Vec<Constructor<'tcx>> {
930         if other_ctors.is_empty() {
931             return vec![self.clone()];
932         }
933
934         match self {
935             // Those constructors can only match themselves.
936             Single | Variant(_) | ConstantValue(..) | FloatRange(..) => {
937                 if other_ctors.iter().any(|c| c == self) { vec![] } else { vec![self.clone()] }
938             }
939             &Slice(slice) => {
940                 let mut other_slices = other_ctors
941                     .iter()
942                     .filter_map(|c: &Constructor<'_>| match c {
943                         Slice(slice) => Some(*slice),
944                         // FIXME(oli-obk): implement `deref` for `ConstValue`
945                         ConstantValue(..) => None,
946                         _ => bug!("bad slice pattern constructor {:?}", c),
947                     })
948                     .map(Slice::value_kind);
949
950                 match slice.value_kind() {
951                     FixedLen(self_len) => {
952                         if other_slices.any(|other_slice| other_slice.covers_length(self_len)) {
953                             vec![]
954                         } else {
955                             vec![Slice(slice)]
956                         }
957                     }
958                     kind @ VarLen(..) => {
959                         let mut remaining_slices = vec![kind];
960
961                         // For each used slice, subtract from the current set of slices.
962                         for other_slice in other_slices {
963                             remaining_slices = remaining_slices
964                                 .into_iter()
965                                 .flat_map(|remaining_slice| remaining_slice.subtract(other_slice))
966                                 .collect();
967
968                             // If the constructors that have been considered so far already cover
969                             // the entire range of `self`, no need to look at more constructors.
970                             if remaining_slices.is_empty() {
971                                 break;
972                             }
973                         }
974
975                         remaining_slices
976                             .into_iter()
977                             .map(|kind| Slice { array_len: slice.array_len, kind })
978                             .map(Slice)
979                             .collect()
980                     }
981                 }
982             }
983             IntRange(self_range) => {
984                 let mut remaining_ranges = vec![self_range.clone()];
985                 for other_ctor in other_ctors {
986                     if let IntRange(other_range) = other_ctor {
987                         if other_range == self_range {
988                             // If the `self` range appears directly in a `match` arm, we can
989                             // eliminate it straight away.
990                             remaining_ranges = vec![];
991                         } else {
992                             // Otherwise explicitly compute the remaining ranges.
993                             remaining_ranges = other_range.subtract_from(remaining_ranges);
994                         }
995
996                         // If the ranges that have been considered so far already cover the entire
997                         // range of values, we can return early.
998                         if remaining_ranges.is_empty() {
999                             break;
1000                         }
1001                     }
1002                 }
1003
1004                 // Convert the ranges back into constructors.
1005                 remaining_ranges.into_iter().map(IntRange).collect()
1006             }
1007             // This constructor is never covered by anything else
1008             NonExhaustive => vec![NonExhaustive],
1009         }
1010     }
1011
1012     /// Apply a constructor to a list of patterns, yielding a new pattern. `pats`
1013     /// must have as many elements as this constructor's arity.
1014     ///
1015     /// This is roughly the inverse of `specialize_one_pattern`.
1016     ///
1017     /// Examples:
1018     /// `self`: `Constructor::Single`
1019     /// `ty`: `(u32, u32, u32)`
1020     /// `pats`: `[10, 20, _]`
1021     /// returns `(10, 20, _)`
1022     ///
1023     /// `self`: `Constructor::Variant(Option::Some)`
1024     /// `ty`: `Option<bool>`
1025     /// `pats`: `[false]`
1026     /// returns `Some(false)`
1027     fn apply<'p>(
1028         &self,
1029         cx: &MatchCheckCtxt<'p, 'tcx>,
1030         ty: Ty<'tcx>,
1031         fields: Fields<'p, 'tcx>,
1032     ) -> Pat<'tcx> {
1033         let mut subpatterns = fields.all_patterns();
1034
1035         let pat = match self {
1036             Single | Variant(_) => match ty.kind() {
1037                 ty::Adt(..) | ty::Tuple(..) => {
1038                     let subpatterns = subpatterns
1039                         .enumerate()
1040                         .map(|(i, p)| FieldPat { field: Field::new(i), pattern: p })
1041                         .collect();
1042
1043                     if let ty::Adt(adt, substs) = ty.kind() {
1044                         if adt.is_enum() {
1045                             PatKind::Variant {
1046                                 adt_def: adt,
1047                                 substs,
1048                                 variant_index: self.variant_index_for_adt(cx, adt),
1049                                 subpatterns,
1050                             }
1051                         } else {
1052                             PatKind::Leaf { subpatterns }
1053                         }
1054                     } else {
1055                         PatKind::Leaf { subpatterns }
1056                     }
1057                 }
1058                 ty::Ref(..) => PatKind::Deref { subpattern: subpatterns.next().unwrap() },
1059                 ty::Slice(_) | ty::Array(..) => bug!("bad slice pattern {:?} {:?}", self, ty),
1060                 _ => PatKind::Wild,
1061             },
1062             Slice(slice) => match slice.pattern_kind() {
1063                 FixedLen(_) => {
1064                     PatKind::Slice { prefix: subpatterns.collect(), slice: None, suffix: vec![] }
1065                 }
1066                 VarLen(prefix, _) => {
1067                     let mut prefix: Vec<_> = subpatterns.by_ref().take(prefix as usize).collect();
1068                     if slice.array_len.is_some() {
1069                         // Improves diagnostics a bit: if the type is a known-size array, instead
1070                         // of reporting `[x, _, .., _, y]`, we prefer to report `[x, .., y]`.
1071                         // This is incorrect if the size is not known, since `[_, ..]` captures
1072                         // arrays of lengths `>= 1` whereas `[..]` captures any length.
1073                         while !prefix.is_empty() && prefix.last().unwrap().is_wildcard() {
1074                             prefix.pop();
1075                         }
1076                     }
1077                     let suffix: Vec<_> = if slice.array_len.is_some() {
1078                         // Same as above.
1079                         subpatterns.skip_while(Pat::is_wildcard).collect()
1080                     } else {
1081                         subpatterns.collect()
1082                     };
1083                     let wild = Pat::wildcard_from_ty(ty);
1084                     PatKind::Slice { prefix, slice: Some(wild), suffix }
1085                 }
1086             },
1087             &ConstantValue(value) => PatKind::Constant { value },
1088             &FloatRange(lo, hi, end) => PatKind::Range(PatRange { lo, hi, end }),
1089             IntRange(range) => return range.to_pat(cx.tcx),
1090             NonExhaustive => PatKind::Wild,
1091         };
1092
1093         Pat { ty, span: DUMMY_SP, kind: Box::new(pat) }
1094     }
1095
1096     /// Like `apply`, but where all the subpatterns are wildcards `_`.
1097     fn apply_wildcards<'a>(&self, cx: &MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> Pat<'tcx> {
1098         self.apply(cx, ty, Fields::wildcards(cx, self, ty))
1099     }
1100 }
1101
1102 /// Some fields need to be explicitly hidden away in certain cases; see the comment above the
1103 /// `Fields` struct. This struct represents such a potentially-hidden field. When a field is hidden
1104 /// we still keep its type around.
1105 #[derive(Debug, Copy, Clone)]
1106 enum FilteredField<'p, 'tcx> {
1107     Kept(&'p Pat<'tcx>),
1108     Hidden(Ty<'tcx>),
1109 }
1110
1111 impl<'p, 'tcx> FilteredField<'p, 'tcx> {
1112     fn kept(self) -> Option<&'p Pat<'tcx>> {
1113         match self {
1114             FilteredField::Kept(p) => Some(p),
1115             FilteredField::Hidden(_) => None,
1116         }
1117     }
1118
1119     fn to_pattern(self) -> Pat<'tcx> {
1120         match self {
1121             FilteredField::Kept(p) => p.clone(),
1122             FilteredField::Hidden(ty) => Pat::wildcard_from_ty(ty),
1123         }
1124     }
1125 }
1126
1127 /// A value can be decomposed into a constructor applied to some fields. This struct represents
1128 /// those fields, generalized to allow patterns in each field. See also `Constructor`.
1129 ///
1130 /// If a private or `non_exhaustive` field is uninhabited, the code mustn't observe that it is
1131 /// uninhabited. For that, we filter these fields out of the matrix. This is subtle because we
1132 /// still need to have those fields back when going to/from a `Pat`. Most of this is handled
1133 /// automatically in `Fields`, but when constructing or deconstructing `Fields` you need to be
1134 /// careful. As a rule, when going to/from the matrix, use the filtered field list; when going
1135 /// to/from `Pat`, use the full field list.
1136 /// This filtering is uncommon in practice, because uninhabited fields are rarely used, so we avoid
1137 /// it when possible to preserve performance.
1138 #[derive(Debug, Clone)]
1139 enum Fields<'p, 'tcx> {
1140     /// Lists of patterns that don't contain any filtered fields.
1141     /// `Slice` and `Vec` behave the same; the difference is only to avoid allocating and
1142     /// triple-dereferences when possible. Frankly this is premature optimization, I (Nadrieril)
1143     /// have not measured if it really made a difference.
1144     Slice(&'p [Pat<'tcx>]),
1145     Vec(SmallVec<[&'p Pat<'tcx>; 2]>),
1146     /// Patterns where some of the fields need to be hidden. `kept_count` caches the number of
1147     /// non-hidden fields.
1148     Filtered {
1149         fields: SmallVec<[FilteredField<'p, 'tcx>; 2]>,
1150         kept_count: usize,
1151     },
1152 }
1153
1154 impl<'p, 'tcx> Fields<'p, 'tcx> {
1155     fn empty() -> Self {
1156         Fields::Slice(&[])
1157     }
1158
1159     /// Construct a new `Fields` from the given pattern. Must not be used if the pattern is a field
1160     /// of a struct/tuple/variant.
1161     fn from_single_pattern(pat: &'p Pat<'tcx>) -> Self {
1162         Fields::Slice(std::slice::from_ref(pat))
1163     }
1164
1165     /// Construct a new `Fields` from the given patterns. You must be sure those patterns can't
1166     /// contain fields that need to be filtered out. When in doubt, prefer `replace_fields`.
1167     fn from_slice_unfiltered(pats: &'p [Pat<'tcx>]) -> Self {
1168         Fields::Slice(pats)
1169     }
1170
1171     /// Convenience; internal use.
1172     fn wildcards_from_tys(
1173         cx: &MatchCheckCtxt<'p, 'tcx>,
1174         tys: impl IntoIterator<Item = Ty<'tcx>>,
1175     ) -> Self {
1176         let wilds = tys.into_iter().map(Pat::wildcard_from_ty);
1177         let pats = cx.pattern_arena.alloc_from_iter(wilds);
1178         Fields::Slice(pats)
1179     }
1180
1181     /// Creates a new list of wildcard fields for a given constructor.
1182     fn wildcards(
1183         cx: &MatchCheckCtxt<'p, 'tcx>,
1184         constructor: &Constructor<'tcx>,
1185         ty: Ty<'tcx>,
1186     ) -> Self {
1187         let wildcard_from_ty = |ty| &*cx.pattern_arena.alloc(Pat::wildcard_from_ty(ty));
1188
1189         let ret = match constructor {
1190             Single | Variant(_) => match ty.kind() {
1191                 ty::Tuple(ref fs) => {
1192                     Fields::wildcards_from_tys(cx, fs.into_iter().map(|ty| ty.expect_ty()))
1193                 }
1194                 ty::Ref(_, rty, _) => Fields::from_single_pattern(wildcard_from_ty(rty)),
1195                 ty::Adt(adt, substs) => {
1196                     if adt.is_box() {
1197                         // Use T as the sub pattern type of Box<T>.
1198                         Fields::from_single_pattern(wildcard_from_ty(substs.type_at(0)))
1199                     } else {
1200                         let variant = &adt.variants[constructor.variant_index_for_adt(cx, adt)];
1201                         // Whether we must not match the fields of this variant exhaustively.
1202                         let is_non_exhaustive =
1203                             variant.is_field_list_non_exhaustive() && !adt.did.is_local();
1204                         let field_tys = variant.fields.iter().map(|field| field.ty(cx.tcx, substs));
1205                         // In the following cases, we don't need to filter out any fields. This is
1206                         // the vast majority of real cases, since uninhabited fields are uncommon.
1207                         let has_no_hidden_fields = (adt.is_enum() && !is_non_exhaustive)
1208                             || !field_tys.clone().any(|ty| cx.is_uninhabited(ty));
1209
1210                         if has_no_hidden_fields {
1211                             Fields::wildcards_from_tys(cx, field_tys)
1212                         } else {
1213                             let mut kept_count = 0;
1214                             let fields = variant
1215                                 .fields
1216                                 .iter()
1217                                 .map(|field| {
1218                                     let ty = field.ty(cx.tcx, substs);
1219                                     let is_visible = adt.is_enum()
1220                                         || field.vis.is_accessible_from(cx.module, cx.tcx);
1221                                     let is_uninhabited = cx.is_uninhabited(ty);
1222
1223                                     // In the cases of either a `#[non_exhaustive]` field list
1224                                     // or a non-public field, we hide uninhabited fields in
1225                                     // order not to reveal the uninhabitedness of the whole
1226                                     // variant.
1227                                     if is_uninhabited && (!is_visible || is_non_exhaustive) {
1228                                         FilteredField::Hidden(ty)
1229                                     } else {
1230                                         kept_count += 1;
1231                                         FilteredField::Kept(wildcard_from_ty(ty))
1232                                     }
1233                                 })
1234                                 .collect();
1235                             Fields::Filtered { fields, kept_count }
1236                         }
1237                     }
1238                 }
1239                 _ => Fields::empty(),
1240             },
1241             Slice(slice) => match *ty.kind() {
1242                 ty::Slice(ty) | ty::Array(ty, _) => {
1243                     let arity = slice.arity();
1244                     Fields::wildcards_from_tys(cx, (0..arity).map(|_| ty))
1245                 }
1246                 _ => bug!("bad slice pattern {:?} {:?}", constructor, ty),
1247             },
1248             ConstantValue(..) | FloatRange(..) | IntRange(..) | NonExhaustive => Fields::empty(),
1249         };
1250         debug!("Fields::wildcards({:?}, {:?}) = {:#?}", constructor, ty, ret);
1251         ret
1252     }
1253
1254     /// Returns the number of patterns from the viewpoint of match-checking, i.e. excluding hidden
1255     /// fields. This is what we want in most cases in this file, the only exception being
1256     /// conversion to/from `Pat`.
1257     fn len(&self) -> usize {
1258         match self {
1259             Fields::Slice(pats) => pats.len(),
1260             Fields::Vec(pats) => pats.len(),
1261             Fields::Filtered { kept_count, .. } => *kept_count,
1262         }
1263     }
1264
1265     /// Returns the complete list of patterns, including hidden fields.
1266     fn all_patterns(self) -> impl Iterator<Item = Pat<'tcx>> {
1267         let pats: SmallVec<[_; 2]> = match self {
1268             Fields::Slice(pats) => pats.iter().cloned().collect(),
1269             Fields::Vec(pats) => pats.into_iter().cloned().collect(),
1270             Fields::Filtered { fields, .. } => {
1271                 // We don't skip any fields here.
1272                 fields.into_iter().map(|p| p.to_pattern()).collect()
1273             }
1274         };
1275         pats.into_iter()
1276     }
1277
1278     /// Overrides some of the fields with the provided patterns. Exactly like
1279     /// `replace_fields_indexed`, except that it takes `FieldPat`s as input.
1280     fn replace_with_fieldpats(
1281         &self,
1282         new_pats: impl IntoIterator<Item = &'p FieldPat<'tcx>>,
1283     ) -> Self {
1284         self.replace_fields_indexed(
1285             new_pats.into_iter().map(|pat| (pat.field.index(), &pat.pattern)),
1286         )
1287     }
1288
1289     /// Overrides some of the fields with the provided patterns. This is used when a pattern
1290     /// defines some fields but not all, for example `Foo { field1: Some(_), .. }`: here we start with a
1291     /// `Fields` that is just one wildcard per field of the `Foo` struct, and override the entry
1292     /// corresponding to `field1` with the pattern `Some(_)`. This is also used for slice patterns
1293     /// for the same reason.
1294     fn replace_fields_indexed(
1295         &self,
1296         new_pats: impl IntoIterator<Item = (usize, &'p Pat<'tcx>)>,
1297     ) -> Self {
1298         let mut fields = self.clone();
1299         if let Fields::Slice(pats) = fields {
1300             fields = Fields::Vec(pats.iter().collect());
1301         }
1302
1303         match &mut fields {
1304             Fields::Vec(pats) => {
1305                 for (i, pat) in new_pats {
1306                     pats[i] = pat
1307                 }
1308             }
1309             Fields::Filtered { fields, .. } => {
1310                 for (i, pat) in new_pats {
1311                     if let FilteredField::Kept(p) = &mut fields[i] {
1312                         *p = pat
1313                     }
1314                 }
1315             }
1316             Fields::Slice(_) => unreachable!(),
1317         }
1318         fields
1319     }
1320
1321     /// Replaces contained fields with the given filtered list of patterns, e.g. taken from the
1322     /// matrix. There must be `len()` patterns in `pats`.
1323     fn replace_fields(
1324         &self,
1325         cx: &MatchCheckCtxt<'p, 'tcx>,
1326         pats: impl IntoIterator<Item = Pat<'tcx>>,
1327     ) -> Self {
1328         let pats: &[_] = cx.pattern_arena.alloc_from_iter(pats);
1329
1330         match self {
1331             Fields::Filtered { fields, kept_count } => {
1332                 let mut pats = pats.iter();
1333                 let mut fields = fields.clone();
1334                 for f in &mut fields {
1335                     if let FilteredField::Kept(p) = f {
1336                         // We take one input pattern for each `Kept` field, in order.
1337                         *p = pats.next().unwrap();
1338                     }
1339                 }
1340                 Fields::Filtered { fields, kept_count: *kept_count }
1341             }
1342             _ => Fields::Slice(pats),
1343         }
1344     }
1345
1346     fn push_on_patstack(self, stack: &[&'p Pat<'tcx>]) -> PatStack<'p, 'tcx> {
1347         let pats: SmallVec<_> = match self {
1348             Fields::Slice(pats) => pats.iter().chain(stack.iter().copied()).collect(),
1349             Fields::Vec(mut pats) => {
1350                 pats.extend_from_slice(stack);
1351                 pats
1352             }
1353             Fields::Filtered { fields, .. } => {
1354                 // We skip hidden fields here
1355                 fields.into_iter().filter_map(|p| p.kept()).chain(stack.iter().copied()).collect()
1356             }
1357         };
1358         PatStack::from_vec(pats)
1359     }
1360 }
1361
1362 #[derive(Clone, Debug)]
1363 crate enum Usefulness<'tcx> {
1364     /// Carries a list of unreachable subpatterns. Used only in the presence of or-patterns.
1365     Useful(Vec<Span>),
1366     /// Carries a list of witnesses of non-exhaustiveness.
1367     UsefulWithWitness(Vec<Witness<'tcx>>),
1368     NotUseful,
1369 }
1370
1371 impl<'tcx> Usefulness<'tcx> {
1372     fn new_useful(preference: WitnessPreference) -> Self {
1373         match preference {
1374             ConstructWitness => UsefulWithWitness(vec![Witness(vec![])]),
1375             LeaveOutWitness => Useful(vec![]),
1376         }
1377     }
1378
1379     fn is_useful(&self) -> bool {
1380         match *self {
1381             NotUseful => false,
1382             _ => true,
1383         }
1384     }
1385
1386     fn apply_constructor<'p>(
1387         self,
1388         cx: &MatchCheckCtxt<'p, 'tcx>,
1389         ctor: &Constructor<'tcx>,
1390         ty: Ty<'tcx>,
1391         ctor_wild_subpatterns: &Fields<'p, 'tcx>,
1392     ) -> Self {
1393         match self {
1394             UsefulWithWitness(witnesses) => UsefulWithWitness(
1395                 witnesses
1396                     .into_iter()
1397                     .map(|witness| witness.apply_constructor(cx, &ctor, ty, ctor_wild_subpatterns))
1398                     .collect(),
1399             ),
1400             x => x,
1401         }
1402     }
1403
1404     fn apply_wildcard(self, ty: Ty<'tcx>) -> Self {
1405         match self {
1406             UsefulWithWitness(witnesses) => {
1407                 let wild = Pat::wildcard_from_ty(ty);
1408                 UsefulWithWitness(
1409                     witnesses
1410                         .into_iter()
1411                         .map(|mut witness| {
1412                             witness.0.push(wild.clone());
1413                             witness
1414                         })
1415                         .collect(),
1416                 )
1417             }
1418             x => x,
1419         }
1420     }
1421
1422     fn apply_missing_ctors(
1423         self,
1424         cx: &MatchCheckCtxt<'_, 'tcx>,
1425         ty: Ty<'tcx>,
1426         missing_ctors: &MissingConstructors<'tcx>,
1427     ) -> Self {
1428         match self {
1429             UsefulWithWitness(witnesses) => {
1430                 let new_patterns: Vec<_> =
1431                     missing_ctors.iter().map(|ctor| ctor.apply_wildcards(cx, ty)).collect();
1432                 // Add the new patterns to each witness
1433                 UsefulWithWitness(
1434                     witnesses
1435                         .into_iter()
1436                         .flat_map(|witness| {
1437                             new_patterns.iter().map(move |pat| {
1438                                 let mut witness = witness.clone();
1439                                 witness.0.push(pat.clone());
1440                                 witness
1441                             })
1442                         })
1443                         .collect(),
1444                 )
1445             }
1446             x => x,
1447         }
1448     }
1449 }
1450
1451 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
1452 crate enum WitnessPreference {
1453     ConstructWitness,
1454     LeaveOutWitness,
1455 }
1456
1457 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
1458 struct PatCtxt<'tcx> {
1459     ty: Ty<'tcx>,
1460     span: Span,
1461 }
1462
1463 /// A witness of non-exhaustiveness for error reporting, represented
1464 /// as a list of patterns (in reverse order of construction) with
1465 /// wildcards inside to represent elements that can take any inhabitant
1466 /// of the type as a value.
1467 ///
1468 /// A witness against a list of patterns should have the same types
1469 /// and length as the pattern matched against. Because Rust `match`
1470 /// is always against a single pattern, at the end the witness will
1471 /// have length 1, but in the middle of the algorithm, it can contain
1472 /// multiple patterns.
1473 ///
1474 /// For example, if we are constructing a witness for the match against
1475 /// ```
1476 /// struct Pair(Option<(u32, u32)>, bool);
1477 ///
1478 /// match (p: Pair) {
1479 ///    Pair(None, _) => {}
1480 ///    Pair(_, false) => {}
1481 /// }
1482 /// ```
1483 ///
1484 /// We'll perform the following steps:
1485 /// 1. Start with an empty witness
1486 ///     `Witness(vec![])`
1487 /// 2. Push a witness `Some(_)` against the `None`
1488 ///     `Witness(vec![Some(_)])`
1489 /// 3. Push a witness `true` against the `false`
1490 ///     `Witness(vec![Some(_), true])`
1491 /// 4. Apply the `Pair` constructor to the witnesses
1492 ///     `Witness(vec![Pair(Some(_), true)])`
1493 ///
1494 /// The final `Pair(Some(_), true)` is then the resulting witness.
1495 #[derive(Clone, Debug)]
1496 crate struct Witness<'tcx>(Vec<Pat<'tcx>>);
1497
1498 impl<'tcx> Witness<'tcx> {
1499     crate fn single_pattern(self) -> Pat<'tcx> {
1500         assert_eq!(self.0.len(), 1);
1501         self.0.into_iter().next().unwrap()
1502     }
1503
1504     /// Constructs a partial witness for a pattern given a list of
1505     /// patterns expanded by the specialization step.
1506     ///
1507     /// When a pattern P is discovered to be useful, this function is used bottom-up
1508     /// to reconstruct a complete witness, e.g., a pattern P' that covers a subset
1509     /// of values, V, where each value in that set is not covered by any previously
1510     /// used patterns and is covered by the pattern P'. Examples:
1511     ///
1512     /// left_ty: tuple of 3 elements
1513     /// pats: [10, 20, _]           => (10, 20, _)
1514     ///
1515     /// left_ty: struct X { a: (bool, &'static str), b: usize}
1516     /// pats: [(false, "foo"), 42]  => X { a: (false, "foo"), b: 42 }
1517     fn apply_constructor<'p>(
1518         mut self,
1519         cx: &MatchCheckCtxt<'p, 'tcx>,
1520         ctor: &Constructor<'tcx>,
1521         ty: Ty<'tcx>,
1522         ctor_wild_subpatterns: &Fields<'p, 'tcx>,
1523     ) -> Self {
1524         let pat = {
1525             let len = self.0.len();
1526             let arity = ctor_wild_subpatterns.len();
1527             let pats = self.0.drain((len - arity)..).rev();
1528             let fields = ctor_wild_subpatterns.replace_fields(cx, pats);
1529             ctor.apply(cx, ty, fields)
1530         };
1531
1532         self.0.push(pat);
1533
1534         self
1535     }
1536 }
1537
1538 /// This determines the set of all possible constructors of a pattern matching
1539 /// values of type `left_ty`. For vectors, this would normally be an infinite set
1540 /// but is instead bounded by the maximum fixed length of slice patterns in
1541 /// the column of patterns being analyzed.
1542 ///
1543 /// We make sure to omit constructors that are statically impossible. E.g., for
1544 /// `Option<!>`, we do not include `Some(_)` in the returned list of constructors.
1545 /// Invariant: this returns an empty `Vec` if and only if the type is uninhabited (as determined by
1546 /// `cx.is_uninhabited()`).
1547 fn all_constructors<'a, 'tcx>(
1548     cx: &mut MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
1549     pcx: PatCtxt<'tcx>,
1550 ) -> Vec<Constructor<'tcx>> {
1551     debug!("all_constructors({:?})", pcx.ty);
1552     let make_range = |start, end| {
1553         IntRange(
1554             // `unwrap()` is ok because we know the type is an integer.
1555             IntRange::from_range(cx.tcx, start, end, pcx.ty, &RangeEnd::Included, pcx.span)
1556                 .unwrap(),
1557         )
1558     };
1559     match *pcx.ty.kind() {
1560         ty::Bool => {
1561             [true, false].iter().map(|&b| ConstantValue(ty::Const::from_bool(cx.tcx, b))).collect()
1562         }
1563         ty::Array(ref sub_ty, len) if len.try_eval_usize(cx.tcx, cx.param_env).is_some() => {
1564             let len = len.eval_usize(cx.tcx, cx.param_env);
1565             if len != 0 && cx.is_uninhabited(sub_ty) {
1566                 vec![]
1567             } else {
1568                 vec![Slice(Slice { array_len: Some(len), kind: VarLen(0, 0) })]
1569             }
1570         }
1571         // Treat arrays of a constant but unknown length like slices.
1572         ty::Array(ref sub_ty, _) | ty::Slice(ref sub_ty) => {
1573             let kind = if cx.is_uninhabited(sub_ty) { FixedLen(0) } else { VarLen(0, 0) };
1574             vec![Slice(Slice { array_len: None, kind })]
1575         }
1576         ty::Adt(def, substs) if def.is_enum() => {
1577             let ctors: Vec<_> = if cx.tcx.features().exhaustive_patterns {
1578                 // If `exhaustive_patterns` is enabled, we exclude variants known to be
1579                 // uninhabited.
1580                 def.variants
1581                     .iter()
1582                     .filter(|v| {
1583                         !v.uninhabited_from(cx.tcx, substs, def.adt_kind(), cx.param_env)
1584                             .contains(cx.tcx, cx.module)
1585                     })
1586                     .map(|v| Variant(v.def_id))
1587                     .collect()
1588             } else {
1589                 def.variants.iter().map(|v| Variant(v.def_id)).collect()
1590             };
1591
1592             // If the enum is declared as `#[non_exhaustive]`, we treat it as if it had an
1593             // additional "unknown" constructor.
1594             // There is no point in enumerating all possible variants, because the user can't
1595             // actually match against them all themselves. So we always return only the fictitious
1596             // constructor.
1597             // E.g., in an example like:
1598             // ```
1599             //     let err: io::ErrorKind = ...;
1600             //     match err {
1601             //         io::ErrorKind::NotFound => {},
1602             //     }
1603             // ```
1604             // we don't want to show every possible IO error, but instead have only `_` as the
1605             // witness.
1606             let is_declared_nonexhaustive = cx.is_foreign_non_exhaustive_enum(pcx.ty);
1607
1608             // If `exhaustive_patterns` is disabled and our scrutinee is an empty enum, we treat it
1609             // as though it had an "unknown" constructor to avoid exposing its emptyness. Note that
1610             // an empty match will still be considered exhaustive because that case is handled
1611             // separately in `check_match`.
1612             let is_secretly_empty =
1613                 def.variants.is_empty() && !cx.tcx.features().exhaustive_patterns;
1614
1615             if is_secretly_empty || is_declared_nonexhaustive { vec![NonExhaustive] } else { ctors }
1616         }
1617         ty::Char => {
1618             vec![
1619                 // The valid Unicode Scalar Value ranges.
1620                 make_range('\u{0000}' as u128, '\u{D7FF}' as u128),
1621                 make_range('\u{E000}' as u128, '\u{10FFFF}' as u128),
1622             ]
1623         }
1624         ty::Int(_) | ty::Uint(_)
1625             if pcx.ty.is_ptr_sized_integral()
1626                 && !cx.tcx.features().precise_pointer_size_matching =>
1627         {
1628             // `usize`/`isize` are not allowed to be matched exhaustively unless the
1629             // `precise_pointer_size_matching` feature is enabled. So we treat those types like
1630             // `#[non_exhaustive]` enums by returning a special unmatcheable constructor.
1631             vec![NonExhaustive]
1632         }
1633         ty::Int(ity) => {
1634             let bits = Integer::from_attr(&cx.tcx, SignedInt(ity)).size().bits() as u128;
1635             let min = 1u128 << (bits - 1);
1636             let max = min - 1;
1637             vec![make_range(min, max)]
1638         }
1639         ty::Uint(uty) => {
1640             let size = Integer::from_attr(&cx.tcx, UnsignedInt(uty)).size();
1641             let max = truncate(u128::MAX, size);
1642             vec![make_range(0, max)]
1643         }
1644         _ => {
1645             if cx.is_uninhabited(pcx.ty) {
1646                 vec![]
1647             } else {
1648                 vec![Single]
1649             }
1650         }
1651     }
1652 }
1653
1654 /// An inclusive interval, used for precise integer exhaustiveness checking.
1655 /// `IntRange`s always store a contiguous range. This means that values are
1656 /// encoded such that `0` encodes the minimum value for the integer,
1657 /// regardless of the signedness.
1658 /// For example, the pattern `-128..=127i8` is encoded as `0..=255`.
1659 /// This makes comparisons and arithmetic on interval endpoints much more
1660 /// straightforward. See `signed_bias` for details.
1661 ///
1662 /// `IntRange` is never used to encode an empty range or a "range" that wraps
1663 /// around the (offset) space: i.e., `range.lo <= range.hi`.
1664 #[derive(Clone, Debug)]
1665 struct IntRange<'tcx> {
1666     range: RangeInclusive<u128>,
1667     ty: Ty<'tcx>,
1668     span: Span,
1669 }
1670
1671 impl<'tcx> IntRange<'tcx> {
1672     #[inline]
1673     fn is_integral(ty: Ty<'_>) -> bool {
1674         match ty.kind() {
1675             ty::Char | ty::Int(_) | ty::Uint(_) => true,
1676             _ => false,
1677         }
1678     }
1679
1680     fn is_singleton(&self) -> bool {
1681         self.range.start() == self.range.end()
1682     }
1683
1684     fn boundaries(&self) -> (u128, u128) {
1685         (*self.range.start(), *self.range.end())
1686     }
1687
1688     /// Don't treat `usize`/`isize` exhaustively unless the `precise_pointer_size_matching` feature
1689     /// is enabled.
1690     fn treat_exhaustively(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
1691         !self.ty.is_ptr_sized_integral() || tcx.features().precise_pointer_size_matching
1692     }
1693
1694     #[inline]
1695     fn integral_size_and_signed_bias(tcx: TyCtxt<'tcx>, ty: Ty<'_>) -> Option<(Size, u128)> {
1696         match *ty.kind() {
1697             ty::Char => Some((Size::from_bytes(4), 0)),
1698             ty::Int(ity) => {
1699                 let size = Integer::from_attr(&tcx, SignedInt(ity)).size();
1700                 Some((size, 1u128 << (size.bits() as u128 - 1)))
1701             }
1702             ty::Uint(uty) => Some((Integer::from_attr(&tcx, UnsignedInt(uty)).size(), 0)),
1703             _ => None,
1704         }
1705     }
1706
1707     #[inline]
1708     fn from_const(
1709         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1710         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
1711         value: &Const<'tcx>,
1712         span: Span,
1713     ) -> Option<IntRange<'tcx>> {
1714         if let Some((target_size, bias)) = Self::integral_size_and_signed_bias(tcx, value.ty) {
1715             let ty = value.ty;
1716             let val = (|| {
1717                 if let ty::ConstKind::Value(ConstValue::Scalar(scalar)) = value.val {
1718                     // For this specific pattern we can skip a lot of effort and go
1719                     // straight to the result, after doing a bit of checking. (We
1720                     // could remove this branch and just fall through, which
1721                     // is more general but much slower.)
1722                     if let Ok(bits) = scalar.to_bits_or_ptr(target_size, &tcx) {
1723                         return Some(bits);
1724                     }
1725                 }
1726                 // This is a more general form of the previous case.
1727                 value.try_eval_bits(tcx, param_env, ty)
1728             })()?;
1729             let val = val ^ bias;
1730             Some(IntRange { range: val..=val, ty, span })
1731         } else {
1732             None
1733         }
1734     }
1735
1736     #[inline]
1737     fn from_range(
1738         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1739         lo: u128,
1740         hi: u128,
1741         ty: Ty<'tcx>,
1742         end: &RangeEnd,
1743         span: Span,
1744     ) -> Option<IntRange<'tcx>> {
1745         if Self::is_integral(ty) {
1746             // Perform a shift if the underlying types are signed,
1747             // which makes the interval arithmetic simpler.
1748             let bias = IntRange::signed_bias(tcx, ty);
1749             let (lo, hi) = (lo ^ bias, hi ^ bias);
1750             let offset = (*end == RangeEnd::Excluded) as u128;
1751             if lo > hi || (lo == hi && *end == RangeEnd::Excluded) {
1752                 // This should have been caught earlier by E0030.
1753                 bug!("malformed range pattern: {}..={}", lo, (hi - offset));
1754             }
1755             Some(IntRange { range: lo..=(hi - offset), ty, span })
1756         } else {
1757             None
1758         }
1759     }
1760
1761     fn from_pat(
1762         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1763         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
1764         pat: &Pat<'tcx>,
1765     ) -> Option<IntRange<'tcx>> {
1766         match pat_constructor(tcx, param_env, pat)? {
1767             IntRange(range) => Some(range),
1768             _ => None,
1769         }
1770     }
1771
1772     // The return value of `signed_bias` should be XORed with an endpoint to encode/decode it.
1773     fn signed_bias(tcx: TyCtxt<'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> u128 {
1774         match *ty.kind() {
1775             ty::Int(ity) => {
1776                 let bits = Integer::from_attr(&tcx, SignedInt(ity)).size().bits() as u128;
1777                 1u128 << (bits - 1)
1778             }
1779             _ => 0,
1780         }
1781     }
1782
1783     /// Returns a collection of ranges that spans the values covered by `ranges`, subtracted
1784     /// by the values covered by `self`: i.e., `ranges \ self` (in set notation).
1785     fn subtract_from(&self, ranges: Vec<IntRange<'tcx>>) -> Vec<IntRange<'tcx>> {
1786         let mut remaining_ranges = vec![];
1787         let ty = self.ty;
1788         let span = self.span;
1789         let (lo, hi) = self.boundaries();
1790         for subrange in ranges {
1791             let (subrange_lo, subrange_hi) = subrange.range.into_inner();
1792             if lo > subrange_hi || subrange_lo > hi {
1793                 // The pattern doesn't intersect with the subrange at all,
1794                 // so the subrange remains untouched.
1795                 remaining_ranges.push(IntRange { range: subrange_lo..=subrange_hi, ty, span });
1796             } else {
1797                 if lo > subrange_lo {
1798                     // The pattern intersects an upper section of the
1799                     // subrange, so a lower section will remain.
1800                     remaining_ranges.push(IntRange { range: subrange_lo..=(lo - 1), ty, span });
1801                 }
1802                 if hi < subrange_hi {
1803                     // The pattern intersects a lower section of the
1804                     // subrange, so an upper section will remain.
1805                     remaining_ranges.push(IntRange { range: (hi + 1)..=subrange_hi, ty, span });
1806                 }
1807             }
1808         }
1809         remaining_ranges
1810     }
1811
1812     fn is_subrange(&self, other: &Self) -> bool {
1813         other.range.start() <= self.range.start() && self.range.end() <= other.range.end()
1814     }
1815
1816     fn intersection(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, other: &Self) -> Option<Self> {
1817         let ty = self.ty;
1818         let (lo, hi) = self.boundaries();
1819         let (other_lo, other_hi) = other.boundaries();
1820         if self.treat_exhaustively(tcx) {
1821             if lo <= other_hi && other_lo <= hi {
1822                 let span = other.span;
1823                 Some(IntRange { range: max(lo, other_lo)..=min(hi, other_hi), ty, span })
1824             } else {
1825                 None
1826             }
1827         } else {
1828             // If the range should not be treated exhaustively, fallback to checking for inclusion.
1829             if self.is_subrange(other) { Some(self.clone()) } else { None }
1830         }
1831     }
1832
1833     fn suspicious_intersection(&self, other: &Self) -> bool {
1834         // `false` in the following cases:
1835         // 1     ----      // 1  ----------   // 1 ----        // 1       ----
1836         // 2  ----------   // 2     ----      // 2       ----  // 2 ----
1837         //
1838         // The following are currently `false`, but could be `true` in the future (#64007):
1839         // 1 ---------       // 1     ---------
1840         // 2     ----------  // 2 ----------
1841         //
1842         // `true` in the following cases:
1843         // 1 -------          // 1       -------
1844         // 2       --------   // 2 -------
1845         let (lo, hi) = self.boundaries();
1846         let (other_lo, other_hi) = other.boundaries();
1847         lo == other_hi || hi == other_lo
1848     }
1849
1850     fn to_pat(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Pat<'tcx> {
1851         let (lo, hi) = self.boundaries();
1852
1853         let bias = IntRange::signed_bias(tcx, self.ty);
1854         let (lo, hi) = (lo ^ bias, hi ^ bias);
1855
1856         let ty = ty::ParamEnv::empty().and(self.ty);
1857         let lo_const = ty::Const::from_bits(tcx, lo, ty);
1858         let hi_const = ty::Const::from_bits(tcx, hi, ty);
1859
1860         let kind = if lo == hi {
1861             PatKind::Constant { value: lo_const }
1862         } else {
1863             PatKind::Range(PatRange { lo: lo_const, hi: hi_const, end: RangeEnd::Included })
1864         };
1865
1866         // This is a brand new pattern, so we don't reuse `self.span`.
1867         Pat { ty: self.ty, span: DUMMY_SP, kind: Box::new(kind) }
1868     }
1869 }
1870
1871 /// Ignore spans when comparing, they don't carry semantic information as they are only for lints.
1872 impl<'tcx> std::cmp::PartialEq for IntRange<'tcx> {
1873     fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
1874         self.range == other.range && self.ty == other.ty
1875     }
1876 }
1877
1878 // A struct to compute a set of constructors equivalent to `all_ctors \ used_ctors`.
1879 struct MissingConstructors<'tcx> {
1880     all_ctors: Vec<Constructor<'tcx>>,
1881     used_ctors: Vec<Constructor<'tcx>>,
1882 }
1883
1884 impl<'tcx> MissingConstructors<'tcx> {
1885     fn new(all_ctors: Vec<Constructor<'tcx>>, used_ctors: Vec<Constructor<'tcx>>) -> Self {
1886         MissingConstructors { all_ctors, used_ctors }
1887     }
1888
1889     fn into_inner(self) -> (Vec<Constructor<'tcx>>, Vec<Constructor<'tcx>>) {
1890         (self.all_ctors, self.used_ctors)
1891     }
1892
1893     fn is_empty(&self) -> bool {
1894         self.iter().next().is_none()
1895     }
1896     /// Whether this contains all the constructors for the given type or only a
1897     /// subset.
1898     fn all_ctors_are_missing(&self) -> bool {
1899         self.used_ctors.is_empty()
1900     }
1901
1902     /// Iterate over all_ctors \ used_ctors
1903     fn iter<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = Constructor<'tcx>> + Captures<'a> {
1904         self.all_ctors.iter().flat_map(move |req_ctor| req_ctor.subtract_ctors(&self.used_ctors))
1905     }
1906 }
1907
1908 impl<'tcx> fmt::Debug for MissingConstructors<'tcx> {
1909     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1910         let ctors: Vec<_> = self.iter().collect();
1911         write!(f, "{:?}", ctors)
1912     }
1913 }
1914
1915 /// Algorithm from http://moscova.inria.fr/~maranget/papers/warn/index.html.
1916 /// The algorithm from the paper has been modified to correctly handle empty
1917 /// types. The changes are:
1918 ///   (0) We don't exit early if the pattern matrix has zero rows. We just
1919 ///       continue to recurse over columns.
1920 ///   (1) all_constructors will only return constructors that are statically
1921 ///       possible. E.g., it will only return `Ok` for `Result<T, !>`.
1922 ///
1923 /// This finds whether a (row) vector `v` of patterns is 'useful' in relation
1924 /// to a set of such vectors `m` - this is defined as there being a set of
1925 /// inputs that will match `v` but not any of the sets in `m`.
1926 ///
1927 /// All the patterns at each column of the `matrix ++ v` matrix must have the same type.
1928 ///
1929 /// This is used both for reachability checking (if a pattern isn't useful in
1930 /// relation to preceding patterns, it is not reachable) and exhaustiveness
1931 /// checking (if a wildcard pattern is useful in relation to a matrix, the
1932 /// matrix isn't exhaustive).
1933 ///
1934 /// `is_under_guard` is used to inform if the pattern has a guard. If it
1935 /// has one it must not be inserted into the matrix. This shouldn't be
1936 /// relied on for soundness.
1937 crate fn is_useful<'p, 'tcx>(
1938     cx: &mut MatchCheckCtxt<'p, 'tcx>,
1939     matrix: &Matrix<'p, 'tcx>,
1940     v: &PatStack<'p, 'tcx>,
1941     witness_preference: WitnessPreference,
1942     hir_id: HirId,
1943     is_under_guard: bool,
1944     is_top_level: bool,
1945 ) -> Usefulness<'tcx> {
1946     let Matrix { patterns: rows, .. } = matrix;
1947     debug!("is_useful({:#?}, {:#?})", matrix, v);
1948
1949     // The base case. We are pattern-matching on () and the return value is
1950     // based on whether our matrix has a row or not.
1951     // NOTE: This could potentially be optimized by checking rows.is_empty()
1952     // first and then, if v is non-empty, the return value is based on whether
1953     // the type of the tuple we're checking is inhabited or not.
1954     if v.is_empty() {
1955         return if rows.is_empty() {
1956             Usefulness::new_useful(witness_preference)
1957         } else {
1958             NotUseful
1959         };
1960     };
1961
1962     assert!(rows.iter().all(|r| r.len() == v.len()));
1963
1964     // If the first pattern is an or-pattern, expand it.
1965     if let Some(vs) = v.expand_or_pat() {
1966         // We need to push the already-seen patterns into the matrix in order to detect redundant
1967         // branches like `Some(_) | Some(0)`. We also keep track of the unreachable subpatterns.
1968         let mut matrix = matrix.clone();
1969         // `Vec` of all the unreachable branches of the current or-pattern.
1970         let mut unreachable_branches = Vec::new();
1971         // Subpatterns that are unreachable from all branches. E.g. in the following case, the last
1972         // `true` is unreachable only from one branch, so it is overall reachable.
1973         // ```
1974         // match (true, true) {
1975         //     (true, true) => {}
1976         //     (false | true, false | true) => {}
1977         // }
1978         // ```
1979         let mut unreachable_subpats = FxHashSet::default();
1980         // Whether any branch at all is useful.
1981         let mut any_is_useful = false;
1982
1983         for v in vs {
1984             let res = is_useful(cx, &matrix, &v, witness_preference, hir_id, is_under_guard, false);
1985             match res {
1986                 Useful(pats) => {
1987                     if !any_is_useful {
1988                         any_is_useful = true;
1989                         // Initialize with the first set of unreachable subpatterns encountered.
1990                         unreachable_subpats = pats.into_iter().collect();
1991                     } else {
1992                         // Keep the patterns unreachable from both this and previous branches.
1993                         unreachable_subpats =
1994                             pats.into_iter().filter(|p| unreachable_subpats.contains(p)).collect();
1995                     }
1996                 }
1997                 NotUseful => unreachable_branches.push(v.head().span),
1998                 UsefulWithWitness(_) => {
1999                     bug!("Encountered or-pat in `v` during exhaustiveness checking")
2000                 }
2001             }
2002             // If pattern has a guard don't add it to the matrix
2003             if !is_under_guard {
2004                 matrix.push(v);
2005             }
2006         }
2007         if any_is_useful {
2008             // Collect all the unreachable patterns.
2009             unreachable_branches.extend(unreachable_subpats);
2010             return Useful(unreachable_branches);
2011         } else {
2012             return NotUseful;
2013         }
2014     }
2015
2016     // FIXME(Nadrieril): Hack to work around type normalization issues (see #72476).
2017     let ty = matrix.heads().next().map(|r| r.ty).unwrap_or(v.head().ty);
2018     let pcx = PatCtxt { ty, span: v.head().span };
2019
2020     debug!("is_useful_expand_first_col: pcx={:#?}, expanding {:#?}", pcx, v.head());
2021
2022     let ret = if let Some(constructor) = pat_constructor(cx.tcx, cx.param_env, v.head()) {
2023         debug!("is_useful - expanding constructor: {:#?}", constructor);
2024         split_grouped_constructors(
2025             cx.tcx,
2026             cx.param_env,
2027             pcx,
2028             vec![constructor],
2029             matrix,
2030             pcx.span,
2031             Some(hir_id),
2032         )
2033         .into_iter()
2034         .map(|c| {
2035             is_useful_specialized(
2036                 cx,
2037                 matrix,
2038                 v,
2039                 c,
2040                 pcx.ty,
2041                 witness_preference,
2042                 hir_id,
2043                 is_under_guard,
2044             )
2045         })
2046         .find(|result| result.is_useful())
2047         .unwrap_or(NotUseful)
2048     } else {
2049         debug!("is_useful - expanding wildcard");
2050
2051         let used_ctors: Vec<Constructor<'_>> =
2052             matrix.heads().filter_map(|p| pat_constructor(cx.tcx, cx.param_env, p)).collect();
2053         debug!("is_useful_used_ctors = {:#?}", used_ctors);
2054         // `all_ctors` are all the constructors for the given type, which
2055         // should all be represented (or caught with the wild pattern `_`).
2056         let all_ctors = all_constructors(cx, pcx);
2057         debug!("is_useful_all_ctors = {:#?}", all_ctors);
2058
2059         // `missing_ctors` is the set of constructors from the same type as the
2060         // first column of `matrix` that are matched only by wildcard patterns
2061         // from the first column.
2062         //
2063         // Therefore, if there is some pattern that is unmatched by `matrix`,
2064         // it will still be unmatched if the first constructor is replaced by
2065         // any of the constructors in `missing_ctors`
2066
2067         // Missing constructors are those that are not matched by any non-wildcard patterns in the
2068         // current column. We only fully construct them on-demand, because they're rarely used and
2069         // can be big.
2070         let missing_ctors = MissingConstructors::new(all_ctors, used_ctors);
2071
2072         debug!("is_useful_missing_ctors.empty()={:#?}", missing_ctors.is_empty(),);
2073
2074         if missing_ctors.is_empty() {
2075             let (all_ctors, _) = missing_ctors.into_inner();
2076             split_grouped_constructors(cx.tcx, cx.param_env, pcx, all_ctors, matrix, DUMMY_SP, None)
2077                 .into_iter()
2078                 .map(|c| {
2079                     is_useful_specialized(
2080                         cx,
2081                         matrix,
2082                         v,
2083                         c,
2084                         pcx.ty,
2085                         witness_preference,
2086                         hir_id,
2087                         is_under_guard,
2088                     )
2089                 })
2090                 .find(|result| result.is_useful())
2091                 .unwrap_or(NotUseful)
2092         } else {
2093             let matrix = matrix.specialize_wildcard();
2094             let v = v.to_tail();
2095             let usefulness =
2096                 is_useful(cx, &matrix, &v, witness_preference, hir_id, is_under_guard, false);
2097
2098             // In this case, there's at least one "free"
2099             // constructor that is only matched against by
2100             // wildcard patterns.
2101             //
2102             // There are 2 ways we can report a witness here.
2103             // Commonly, we can report all the "free"
2104             // constructors as witnesses, e.g., if we have:
2105             //
2106             // ```
2107             //     enum Direction { N, S, E, W }
2108             //     let Direction::N = ...;
2109             // ```
2110             //
2111             // we can report 3 witnesses: `S`, `E`, and `W`.
2112             //
2113             // However, there is a case where we don't want
2114             // to do this and instead report a single `_` witness:
2115             // if the user didn't actually specify a constructor
2116             // in this arm, e.g., in
2117             // ```
2118             //     let x: (Direction, Direction, bool) = ...;
2119             //     let (_, _, false) = x;
2120             // ```
2121             // we don't want to show all 16 possible witnesses
2122             // `(<direction-1>, <direction-2>, true)` - we are
2123             // satisfied with `(_, _, true)`. In this case,
2124             // `used_ctors` is empty.
2125             // The exception is: if we are at the top-level, for example in an empty match, we
2126             // sometimes prefer reporting the list of constructors instead of just `_`.
2127             let report_ctors_rather_than_wildcard = is_top_level && !IntRange::is_integral(pcx.ty);
2128             if missing_ctors.all_ctors_are_missing() && !report_ctors_rather_than_wildcard {
2129                 // All constructors are unused. Add a wild pattern
2130                 // rather than each individual constructor.
2131                 usefulness.apply_wildcard(pcx.ty)
2132             } else {
2133                 // Construct for each missing constructor a "wild" version of this
2134                 // constructor, that matches everything that can be built with
2135                 // it. For example, if `ctor` is a `Constructor::Variant` for
2136                 // `Option::Some`, we get the pattern `Some(_)`.
2137                 usefulness.apply_missing_ctors(cx, pcx.ty, &missing_ctors)
2138             }
2139         }
2140     };
2141     debug!("is_useful::returns({:#?}, {:#?}) = {:?}", matrix, v, ret);
2142     ret
2143 }
2144
2145 /// A shorthand for the `U(S(c, P), S(c, q))` operation from the paper. I.e., `is_useful` applied
2146 /// to the specialised version of both the pattern matrix `P` and the new pattern `q`.
2147 fn is_useful_specialized<'p, 'tcx>(
2148     cx: &mut MatchCheckCtxt<'p, 'tcx>,
2149     matrix: &Matrix<'p, 'tcx>,
2150     v: &PatStack<'p, 'tcx>,
2151     ctor: Constructor<'tcx>,
2152     ty: Ty<'tcx>,
2153     witness_preference: WitnessPreference,
2154     hir_id: HirId,
2155     is_under_guard: bool,
2156 ) -> Usefulness<'tcx> {
2157     debug!("is_useful_specialized({:#?}, {:#?}, {:?})", v, ctor, ty);
2158
2159     // We cache the result of `Fields::wildcards` because it is used a lot.
2160     let ctor_wild_subpatterns = Fields::wildcards(cx, &ctor, ty);
2161     let matrix = matrix.specialize_constructor(cx, &ctor, &ctor_wild_subpatterns);
2162     v.specialize_constructor(cx, &ctor, &ctor_wild_subpatterns)
2163         .map(|v| is_useful(cx, &matrix, &v, witness_preference, hir_id, is_under_guard, false))
2164         .map(|u| u.apply_constructor(cx, &ctor, ty, &ctor_wild_subpatterns))
2165         .unwrap_or(NotUseful)
2166 }
2167
2168 /// Determines the constructor that the given pattern can be specialized to.
2169 /// Returns `None` in case of a catch-all, which can't be specialized.
2170 fn pat_constructor<'tcx>(
2171     tcx: TyCtxt<'tcx>,
2172     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
2173     pat: &Pat<'tcx>,
2174 ) -> Option<Constructor<'tcx>> {
2175     match *pat.kind {
2176         PatKind::AscribeUserType { .. } => bug!(), // Handled by `expand_pattern`
2177         PatKind::Binding { .. } | PatKind::Wild => None,
2178         PatKind::Leaf { .. } | PatKind::Deref { .. } => Some(Single),
2179         PatKind::Variant { adt_def, variant_index, .. } => {
2180             Some(Variant(adt_def.variants[variant_index].def_id))
2181         }
2182         PatKind::Constant { value } => {
2183             if let Some(int_range) = IntRange::from_const(tcx, param_env, value, pat.span) {
2184                 Some(IntRange(int_range))
2185             } else {
2186                 match (value.val, &value.ty.kind()) {
2187                     (_, ty::Array(_, n)) => {
2188                         let len = n.eval_usize(tcx, param_env);
2189                         Some(Slice(Slice { array_len: Some(len), kind: FixedLen(len) }))
2190                     }
2191                     (ty::ConstKind::Value(ConstValue::Slice { start, end, .. }), ty::Slice(_)) => {
2192                         let len = (end - start) as u64;
2193                         Some(Slice(Slice { array_len: None, kind: FixedLen(len) }))
2194                     }
2195                     // FIXME(oli-obk): implement `deref` for `ConstValue`
2196                     // (ty::ConstKind::Value(ConstValue::ByRef { .. }), ty::Slice(_)) => { ... }
2197                     _ => Some(ConstantValue(value)),
2198                 }
2199             }
2200         }
2201         PatKind::Range(PatRange { lo, hi, end }) => {
2202             let ty = lo.ty;
2203             if let Some(int_range) = IntRange::from_range(
2204                 tcx,
2205                 lo.eval_bits(tcx, param_env, lo.ty),
2206                 hi.eval_bits(tcx, param_env, hi.ty),
2207                 ty,
2208                 &end,
2209                 pat.span,
2210             ) {
2211                 Some(IntRange(int_range))
2212             } else {
2213                 Some(FloatRange(lo, hi, end))
2214             }
2215         }
2216         PatKind::Array { ref prefix, ref slice, ref suffix }
2217         | PatKind::Slice { ref prefix, ref slice, ref suffix } => {
2218             let array_len = match pat.ty.kind() {
2219                 ty::Array(_, length) => Some(length.eval_usize(tcx, param_env)),
2220                 ty::Slice(_) => None,
2221                 _ => span_bug!(pat.span, "bad ty {:?} for slice pattern", pat.ty),
2222             };
2223             let prefix = prefix.len() as u64;
2224             let suffix = suffix.len() as u64;
2225             let kind =
2226                 if slice.is_some() { VarLen(prefix, suffix) } else { FixedLen(prefix + suffix) };
2227             Some(Slice(Slice { array_len, kind }))
2228         }
2229         PatKind::Or { .. } => bug!("Or-pattern should have been expanded earlier on."),
2230     }
2231 }
2232
2233 // checks whether a constant is equal to a user-written slice pattern. Only supports byte slices,
2234 // meaning all other types will compare unequal and thus equal patterns often do not cause the
2235 // second pattern to lint about unreachable match arms.
2236 fn slice_pat_covered_by_const<'tcx>(
2237     tcx: TyCtxt<'tcx>,
2238     _span: Span,
2239     const_val: &'tcx ty::Const<'tcx>,
2240     prefix: &[Pat<'tcx>],
2241     slice: &Option<Pat<'tcx>>,
2242     suffix: &[Pat<'tcx>],
2243     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
2244 ) -> Result<bool, ErrorReported> {
2245     let const_val_val = if let ty::ConstKind::Value(val) = const_val.val {
2246         val
2247     } else {
2248         bug!(
2249             "slice_pat_covered_by_const: {:#?}, {:#?}, {:#?}, {:#?}",
2250             const_val,
2251             prefix,
2252             slice,
2253             suffix,
2254         )
2255     };
2256
2257     let data: &[u8] = match (const_val_val, &const_val.ty.kind()) {
2258         (ConstValue::ByRef { offset, alloc, .. }, ty::Array(t, n)) => {
2259             assert_eq!(*t, tcx.types.u8);
2260             let n = n.eval_usize(tcx, param_env);
2261             let ptr = Pointer::new(AllocId(0), offset);
2262             alloc.get_bytes(&tcx, ptr, Size::from_bytes(n)).unwrap()
2263         }
2264         (ConstValue::Slice { data, start, end }, ty::Slice(t)) => {
2265             assert_eq!(*t, tcx.types.u8);
2266             let ptr = Pointer::new(AllocId(0), Size::from_bytes(start));
2267             data.get_bytes(&tcx, ptr, Size::from_bytes(end - start)).unwrap()
2268         }
2269         // FIXME(oli-obk): create a way to extract fat pointers from ByRef
2270         (_, ty::Slice(_)) => return Ok(false),
2271         _ => bug!(
2272             "slice_pat_covered_by_const: {:#?}, {:#?}, {:#?}, {:#?}",
2273             const_val,
2274             prefix,
2275             slice,
2276             suffix,
2277         ),
2278     };
2279
2280     let pat_len = prefix.len() + suffix.len();
2281     if data.len() < pat_len || (slice.is_none() && data.len() > pat_len) {
2282         return Ok(false);
2283     }
2284
2285     for (ch, pat) in data[..prefix.len()]
2286         .iter()
2287         .zip(prefix)
2288         .chain(data[data.len() - suffix.len()..].iter().zip(suffix))
2289     {
2290         if let box PatKind::Constant { value } = pat.kind {
2291             let b = value.eval_bits(tcx, param_env, pat.ty);
2292             assert_eq!(b as u8 as u128, b);
2293             if b as u8 != *ch {
2294                 return Ok(false);
2295             }
2296         }
2297     }
2298
2299     Ok(true)
2300 }
2301
2302 /// For exhaustive integer matching, some constructors are grouped within other constructors
2303 /// (namely integer typed values are grouped within ranges). However, when specialising these
2304 /// constructors, we want to be specialising for the underlying constructors (the integers), not
2305 /// the groups (the ranges). Thus we need to split the groups up. Splitting them up naïvely would
2306 /// mean creating a separate constructor for every single value in the range, which is clearly
2307 /// impractical. However, observe that for some ranges of integers, the specialisation will be
2308 /// identical across all values in that range (i.e., there are equivalence classes of ranges of
2309 /// constructors based on their `is_useful_specialized` outcome). These classes are grouped by
2310 /// the patterns that apply to them (in the matrix `P`). We can split the range whenever the
2311 /// patterns that apply to that range (specifically: the patterns that *intersect* with that range)
2312 /// change.
2313 /// Our solution, therefore, is to split the range constructor into subranges at every single point
2314 /// the group of intersecting patterns changes (using the method described below).
2315 /// And voilà! We're testing precisely those ranges that we need to, without any exhaustive matching
2316 /// on actual integers. The nice thing about this is that the number of subranges is linear in the
2317 /// number of rows in the matrix (i.e., the number of cases in the `match` statement), so we don't
2318 /// need to be worried about matching over gargantuan ranges.
2319 ///
2320 /// Essentially, given the first column of a matrix representing ranges, looking like the following:
2321 ///
2322 /// |------|  |----------| |-------|    ||
2323 ///    |-------| |-------|            |----| ||
2324 ///       |---------|
2325 ///
2326 /// We split the ranges up into equivalence classes so the ranges are no longer overlapping:
2327 ///
2328 /// |--|--|||-||||--||---|||-------|  |-|||| ||
2329 ///
2330 /// The logic for determining how to split the ranges is fairly straightforward: we calculate
2331 /// boundaries for each interval range, sort them, then create constructors for each new interval
2332 /// between every pair of boundary points. (This essentially sums up to performing the intuitive
2333 /// merging operation depicted above.)
2334 ///
2335 /// `hir_id` is `None` when we're evaluating the wildcard pattern, do not lint for overlapping in
2336 /// ranges that case.
2337 ///
2338 /// This also splits variable-length slices into fixed-length slices.
2339 fn split_grouped_constructors<'p, 'tcx>(
2340     tcx: TyCtxt<'tcx>,
2341     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
2342     pcx: PatCtxt<'tcx>,
2343     ctors: Vec<Constructor<'tcx>>,
2344     matrix: &Matrix<'p, 'tcx>,
2345     span: Span,
2346     hir_id: Option<HirId>,
2347 ) -> Vec<Constructor<'tcx>> {
2348     let ty = pcx.ty;
2349     let mut split_ctors = Vec::with_capacity(ctors.len());
2350     debug!("split_grouped_constructors({:#?}, {:#?})", matrix, ctors);
2351
2352     for ctor in ctors.into_iter() {
2353         match ctor {
2354             IntRange(ctor_range) if ctor_range.treat_exhaustively(tcx) => {
2355                 // Fast-track if the range is trivial. In particular, don't do the overlapping
2356                 // ranges check.
2357                 if ctor_range.is_singleton() {
2358                     split_ctors.push(IntRange(ctor_range));
2359                     continue;
2360                 }
2361
2362                 /// Represents a border between 2 integers. Because the intervals spanning borders
2363                 /// must be able to cover every integer, we need to be able to represent
2364                 /// 2^128 + 1 such borders.
2365                 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Debug)]
2366                 enum Border {
2367                     JustBefore(u128),
2368                     AfterMax,
2369                 }
2370
2371                 // A function for extracting the borders of an integer interval.
2372                 fn range_borders(r: IntRange<'_>) -> impl Iterator<Item = Border> {
2373                     let (lo, hi) = r.range.into_inner();
2374                     let from = Border::JustBefore(lo);
2375                     let to = match hi.checked_add(1) {
2376                         Some(m) => Border::JustBefore(m),
2377                         None => Border::AfterMax,
2378                     };
2379                     vec![from, to].into_iter()
2380                 }
2381
2382                 // Collect the span and range of all the intersecting ranges to lint on likely
2383                 // incorrect range patterns. (#63987)
2384                 let mut overlaps = vec![];
2385                 // `borders` is the set of borders between equivalence classes: each equivalence
2386                 // class lies between 2 borders.
2387                 let row_borders = matrix
2388                     .patterns
2389                     .iter()
2390                     .flat_map(|row| {
2391                         IntRange::from_pat(tcx, param_env, row.head()).map(|r| (r, row.len()))
2392                     })
2393                     .flat_map(|(range, row_len)| {
2394                         let intersection = ctor_range.intersection(tcx, &range);
2395                         let should_lint = ctor_range.suspicious_intersection(&range);
2396                         if let (Some(range), 1, true) = (&intersection, row_len, should_lint) {
2397                             // FIXME: for now, only check for overlapping ranges on simple range
2398                             // patterns. Otherwise with the current logic the following is detected
2399                             // as overlapping:
2400                             //   match (10u8, true) {
2401                             //    (0 ..= 125, false) => {}
2402                             //    (126 ..= 255, false) => {}
2403                             //    (0 ..= 255, true) => {}
2404                             //  }
2405                             overlaps.push(range.clone());
2406                         }
2407                         intersection
2408                     })
2409                     .flat_map(range_borders);
2410                 let ctor_borders = range_borders(ctor_range.clone());
2411                 let mut borders: Vec<_> = row_borders.chain(ctor_borders).collect();
2412                 borders.sort_unstable();
2413
2414                 lint_overlapping_patterns(tcx, hir_id, ctor_range, ty, overlaps);
2415
2416                 // We're going to iterate through every adjacent pair of borders, making sure that
2417                 // each represents an interval of nonnegative length, and convert each such
2418                 // interval into a constructor.
2419                 split_ctors.extend(
2420                     borders
2421                         .array_windows()
2422                         .filter_map(|&pair| match pair {
2423                             [Border::JustBefore(n), Border::JustBefore(m)] => {
2424                                 if n < m {
2425                                     Some(IntRange { range: n..=(m - 1), ty, span })
2426                                 } else {
2427                                     None
2428                                 }
2429                             }
2430                             [Border::JustBefore(n), Border::AfterMax] => {
2431                                 Some(IntRange { range: n..=u128::MAX, ty, span })
2432                             }
2433                             [Border::AfterMax, _] => None,
2434                         })
2435                         .map(IntRange),
2436                 );
2437             }
2438             Slice(Slice { array_len, kind: VarLen(self_prefix, self_suffix) }) => {
2439                 // The exhaustiveness-checking paper does not include any details on
2440                 // checking variable-length slice patterns. However, they are matched
2441                 // by an infinite collection of fixed-length array patterns.
2442                 //
2443                 // Checking the infinite set directly would take an infinite amount
2444                 // of time. However, it turns out that for each finite set of
2445                 // patterns `P`, all sufficiently large array lengths are equivalent:
2446                 //
2447                 // Each slice `s` with a "sufficiently-large" length `l ≥ L` that applies
2448                 // to exactly the subset `Pₜ` of `P` can be transformed to a slice
2449                 // `sₘ` for each sufficiently-large length `m` that applies to exactly
2450                 // the same subset of `P`.
2451                 //
2452                 // Because of that, each witness for reachability-checking from one
2453                 // of the sufficiently-large lengths can be transformed to an
2454                 // equally-valid witness from any other length, so we only have
2455                 // to check slice lengths from the "minimal sufficiently-large length"
2456                 // and below.
2457                 //
2458                 // Note that the fact that there is a *single* `sₘ` for each `m`
2459                 // not depending on the specific pattern in `P` is important: if
2460                 // you look at the pair of patterns
2461                 //     `[true, ..]`
2462                 //     `[.., false]`
2463                 // Then any slice of length ≥1 that matches one of these two
2464                 // patterns can be trivially turned to a slice of any
2465                 // other length ≥1 that matches them and vice-versa - for
2466                 // but the slice from length 2 `[false, true]` that matches neither
2467                 // of these patterns can't be turned to a slice from length 1 that
2468                 // matches neither of these patterns, so we have to consider
2469                 // slices from length 2 there.
2470                 //
2471                 // Now, to see that that length exists and find it, observe that slice
2472                 // patterns are either "fixed-length" patterns (`[_, _, _]`) or
2473                 // "variable-length" patterns (`[_, .., _]`).
2474                 //
2475                 // For fixed-length patterns, all slices with lengths *longer* than
2476                 // the pattern's length have the same outcome (of not matching), so
2477                 // as long as `L` is greater than the pattern's length we can pick
2478                 // any `sₘ` from that length and get the same result.
2479                 //
2480                 // For variable-length patterns, the situation is more complicated,
2481                 // because as seen above the precise value of `sₘ` matters.
2482                 //
2483                 // However, for each variable-length pattern `p` with a prefix of length
2484                 // `plₚ` and suffix of length `slₚ`, only the first `plₚ` and the last
2485                 // `slₚ` elements are examined.
2486                 //
2487                 // Therefore, as long as `L` is positive (to avoid concerns about empty
2488                 // types), all elements after the maximum prefix length and before
2489                 // the maximum suffix length are not examined by any variable-length
2490                 // pattern, and therefore can be added/removed without affecting
2491                 // them - creating equivalent patterns from any sufficiently-large
2492                 // length.
2493                 //
2494                 // Of course, if fixed-length patterns exist, we must be sure
2495                 // that our length is large enough to miss them all, so
2496                 // we can pick `L = max(max(FIXED_LEN)+1, max(PREFIX_LEN) + max(SUFFIX_LEN))`
2497                 //
2498                 // for example, with the above pair of patterns, all elements
2499                 // but the first and last can be added/removed, so any
2500                 // witness of length ≥2 (say, `[false, false, true]`) can be
2501                 // turned to a witness from any other length ≥2.
2502
2503                 let mut max_prefix_len = self_prefix;
2504                 let mut max_suffix_len = self_suffix;
2505                 let mut max_fixed_len = 0;
2506
2507                 let head_ctors =
2508                     matrix.heads().filter_map(|pat| pat_constructor(tcx, param_env, pat));
2509                 for ctor in head_ctors {
2510                     if let Slice(slice) = ctor {
2511                         match slice.pattern_kind() {
2512                             FixedLen(len) => {
2513                                 max_fixed_len = cmp::max(max_fixed_len, len);
2514                             }
2515                             VarLen(prefix, suffix) => {
2516                                 max_prefix_len = cmp::max(max_prefix_len, prefix);
2517                                 max_suffix_len = cmp::max(max_suffix_len, suffix);
2518                             }
2519                         }
2520                     }
2521                 }
2522
2523                 // For diagnostics, we keep the prefix and suffix lengths separate, so in the case
2524                 // where `max_fixed_len + 1` is the largest, we adapt `max_prefix_len` accordingly,
2525                 // so that `L = max_prefix_len + max_suffix_len`.
2526                 if max_fixed_len + 1 >= max_prefix_len + max_suffix_len {
2527                     // The subtraction can't overflow thanks to the above check.
2528                     // The new `max_prefix_len` is also guaranteed to be larger than its previous
2529                     // value.
2530                     max_prefix_len = max_fixed_len + 1 - max_suffix_len;
2531                 }
2532
2533                 match array_len {
2534                     Some(len) => {
2535                         let kind = if max_prefix_len + max_suffix_len < len {
2536                             VarLen(max_prefix_len, max_suffix_len)
2537                         } else {
2538                             FixedLen(len)
2539                         };
2540                         split_ctors.push(Slice(Slice { array_len, kind }));
2541                     }
2542                     None => {
2543                         // `ctor` originally covered the range `(self_prefix +
2544                         // self_suffix..infinity)`. We now split it into two: lengths smaller than
2545                         // `max_prefix_len + max_suffix_len` are treated independently as
2546                         // fixed-lengths slices, and lengths above are captured by a final VarLen
2547                         // constructor.
2548                         split_ctors.extend(
2549                             (self_prefix + self_suffix..max_prefix_len + max_suffix_len)
2550                                 .map(|len| Slice(Slice { array_len, kind: FixedLen(len) })),
2551                         );
2552                         split_ctors.push(Slice(Slice {
2553                             array_len,
2554                             kind: VarLen(max_prefix_len, max_suffix_len),
2555                         }));
2556                     }
2557                 }
2558             }
2559             // Any other constructor can be used unchanged.
2560             _ => split_ctors.push(ctor),
2561         }
2562     }
2563
2564     debug!("split_grouped_constructors(..)={:#?}", split_ctors);
2565     split_ctors
2566 }
2567
2568 fn lint_overlapping_patterns<'tcx>(
2569     tcx: TyCtxt<'tcx>,
2570     hir_id: Option<HirId>,
2571     ctor_range: IntRange<'tcx>,
2572     ty: Ty<'tcx>,
2573     overlaps: Vec<IntRange<'tcx>>,
2574 ) {
2575     if let (true, Some(hir_id)) = (!overlaps.is_empty(), hir_id) {
2576         tcx.struct_span_lint_hir(
2577             lint::builtin::OVERLAPPING_PATTERNS,
2578             hir_id,
2579             ctor_range.span,
2580             |lint| {
2581                 let mut err = lint.build("multiple patterns covering the same range");
2582                 err.span_label(ctor_range.span, "overlapping patterns");
2583                 for int_range in overlaps {
2584                     // Use the real type for user display of the ranges:
2585                     err.span_label(
2586                         int_range.span,
2587                         &format!(
2588                             "this range overlaps on `{}`",
2589                             IntRange { range: int_range.range, ty, span: DUMMY_SP }.to_pat(tcx),
2590                         ),
2591                     );
2592                 }
2593                 err.emit();
2594             },
2595         );
2596     }
2597 }
2598
2599 fn constructor_covered_by_range<'tcx>(
2600     tcx: TyCtxt<'tcx>,
2601     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
2602     ctor: &Constructor<'tcx>,
2603     pat: &Pat<'tcx>,
2604 ) -> Option<()> {
2605     if let Single = ctor {
2606         return Some(());
2607     }
2608
2609     let (pat_from, pat_to, pat_end, ty) = match *pat.kind {
2610         PatKind::Constant { value } => (value, value, RangeEnd::Included, value.ty),
2611         PatKind::Range(PatRange { lo, hi, end }) => (lo, hi, end, lo.ty),
2612         _ => bug!("`constructor_covered_by_range` called with {:?}", pat),
2613     };
2614     let (ctor_from, ctor_to, ctor_end) = match *ctor {
2615         ConstantValue(value) => (value, value, RangeEnd::Included),
2616         FloatRange(from, to, ctor_end) => (from, to, ctor_end),
2617         _ => bug!("`constructor_covered_by_range` called with {:?}", ctor),
2618     };
2619     trace!("constructor_covered_by_range {:#?}, {:#?}, {:#?}, {}", ctor, pat_from, pat_to, ty);
2620
2621     let to = compare_const_vals(tcx, ctor_to, pat_to, param_env, ty)?;
2622     let from = compare_const_vals(tcx, ctor_from, pat_from, param_env, ty)?;
2623     let intersects = (from == Ordering::Greater || from == Ordering::Equal)
2624         && (to == Ordering::Less || (pat_end == ctor_end && to == Ordering::Equal));
2625     if intersects { Some(()) } else { None }
2626 }
2627
2628 /// This is the main specialization step. It expands the pattern
2629 /// into `arity` patterns based on the constructor. For most patterns, the step is trivial,
2630 /// for instance tuple patterns are flattened and box patterns expand into their inner pattern.
2631 /// Returns `None` if the pattern does not have the given constructor.
2632 ///
2633 /// OTOH, slice patterns with a subslice pattern (tail @ ..) can be expanded into multiple
2634 /// different patterns.
2635 /// Structure patterns with a partial wild pattern (Foo { a: 42, .. }) have their missing
2636 /// fields filled with wild patterns.
2637 ///
2638 /// This is roughly the inverse of `Constructor::apply`.
2639 fn specialize_one_pattern<'p, 'tcx>(
2640     cx: &mut MatchCheckCtxt<'p, 'tcx>,
2641     pat: &'p Pat<'tcx>,
2642     constructor: &Constructor<'tcx>,
2643     ctor_wild_subpatterns: &Fields<'p, 'tcx>,
2644 ) -> Option<Fields<'p, 'tcx>> {
2645     if let NonExhaustive = constructor {
2646         // Only a wildcard pattern can match the special extra constructor
2647         if !pat.is_wildcard() {
2648             return None;
2649         }
2650         return Some(Fields::empty());
2651     }
2652
2653     let result = match *pat.kind {
2654         PatKind::AscribeUserType { .. } => bug!(), // Handled by `expand_pattern`
2655
2656         PatKind::Binding { .. } | PatKind::Wild => Some(ctor_wild_subpatterns.clone()),
2657
2658         PatKind::Variant { adt_def, variant_index, ref subpatterns, .. } => {
2659             let variant = &adt_def.variants[variant_index];
2660             if constructor != &Variant(variant.def_id) {
2661                 return None;
2662             }
2663             Some(ctor_wild_subpatterns.replace_with_fieldpats(subpatterns))
2664         }
2665
2666         PatKind::Leaf { ref subpatterns } => {
2667             Some(ctor_wild_subpatterns.replace_with_fieldpats(subpatterns))
2668         }
2669
2670         PatKind::Deref { ref subpattern } => Some(Fields::from_single_pattern(subpattern)),
2671
2672         PatKind::Constant { value } if constructor.is_slice() => {
2673             // We extract an `Option` for the pointer because slices of zero
2674             // elements don't necessarily point to memory, they are usually
2675             // just integers. The only time they should be pointing to memory
2676             // is when they are subslices of nonzero slices.
2677             let (alloc, offset, n, ty) = match value.ty.kind() {
2678                 ty::Array(t, n) => {
2679                     let n = n.eval_usize(cx.tcx, cx.param_env);
2680                     // Shortcut for `n == 0` where no matter what `alloc` and `offset` we produce,
2681                     // the result would be exactly what we early return here.
2682                     if n == 0 {
2683                         if ctor_wild_subpatterns.len() as u64 != n {
2684                             return None;
2685                         }
2686                         return Some(Fields::empty());
2687                     }
2688                     match value.val {
2689                         ty::ConstKind::Value(ConstValue::ByRef { offset, alloc, .. }) => {
2690                             (Cow::Borrowed(alloc), offset, n, t)
2691                         }
2692                         _ => span_bug!(pat.span, "array pattern is {:?}", value,),
2693                     }
2694                 }
2695                 ty::Slice(t) => {
2696                     match value.val {
2697                         ty::ConstKind::Value(ConstValue::Slice { data, start, end }) => {
2698                             let offset = Size::from_bytes(start);
2699                             let n = (end - start) as u64;
2700                             (Cow::Borrowed(data), offset, n, t)
2701                         }
2702                         ty::ConstKind::Value(ConstValue::ByRef { .. }) => {
2703                             // FIXME(oli-obk): implement `deref` for `ConstValue`
2704                             return None;
2705                         }
2706                         _ => span_bug!(
2707                             pat.span,
2708                             "slice pattern constant must be scalar pair but is {:?}",
2709                             value,
2710                         ),
2711                     }
2712                 }
2713                 _ => span_bug!(
2714                     pat.span,
2715                     "unexpected const-val {:?} with ctor {:?}",
2716                     value,
2717                     constructor,
2718                 ),
2719             };
2720             if ctor_wild_subpatterns.len() as u64 != n {
2721                 return None;
2722             }
2723
2724             // Convert a constant slice/array pattern to a list of patterns.
2725             let layout = cx.tcx.layout_of(cx.param_env.and(ty)).ok()?;
2726             let ptr = Pointer::new(AllocId(0), offset);
2727             let pats = cx.pattern_arena.alloc_from_iter((0..n).filter_map(|i| {
2728                 let ptr = ptr.offset(layout.size * i, &cx.tcx).ok()?;
2729                 let scalar = alloc.read_scalar(&cx.tcx, ptr, layout.size).ok()?;
2730                 let scalar = scalar.check_init().ok()?;
2731                 let value = ty::Const::from_scalar(cx.tcx, scalar, ty);
2732                 let pattern = Pat { ty, span: pat.span, kind: box PatKind::Constant { value } };
2733                 Some(pattern)
2734             }));
2735             // Ensure none of the dereferences failed.
2736             if pats.len() as u64 != n {
2737                 return None;
2738             }
2739             Some(Fields::from_slice_unfiltered(pats))
2740         }
2741
2742         PatKind::Constant { .. } | PatKind::Range { .. } => {
2743             // If the constructor is a:
2744             // - Single value: add a row if the pattern contains the constructor.
2745             // - Range: add a row if the constructor intersects the pattern.
2746             if let IntRange(ctor) = constructor {
2747                 let pat = IntRange::from_pat(cx.tcx, cx.param_env, pat)?;
2748                 ctor.intersection(cx.tcx, &pat)?;
2749                 // Constructor splitting should ensure that all intersections we encounter
2750                 // are actually inclusions.
2751                 assert!(ctor.is_subrange(&pat));
2752             } else {
2753                 // Fallback for non-ranges and ranges that involve
2754                 // floating-point numbers, which are not conveniently handled
2755                 // by `IntRange`. For these cases, the constructor may not be a
2756                 // range so intersection actually devolves into being covered
2757                 // by the pattern.
2758                 constructor_covered_by_range(cx.tcx, cx.param_env, constructor, pat)?;
2759             }
2760             Some(Fields::empty())
2761         }
2762
2763         PatKind::Array { ref prefix, ref slice, ref suffix }
2764         | PatKind::Slice { ref prefix, ref slice, ref suffix } => match *constructor {
2765             Slice(_) => {
2766                 // Number of subpatterns for this pattern
2767                 let pat_len = prefix.len() + suffix.len();
2768                 // Number of subpatterns for this constructor
2769                 let arity = ctor_wild_subpatterns.len();
2770
2771                 if (slice.is_none() && arity != pat_len) || pat_len > arity {
2772                     return None;
2773                 }
2774
2775                 // Replace the prefix and the suffix with the given patterns, leaving wildcards in
2776                 // the middle if there was a subslice pattern `..`.
2777                 let prefix = prefix.iter().enumerate();
2778                 let suffix = suffix.iter().enumerate().map(|(i, p)| (arity - suffix.len() + i, p));
2779                 Some(ctor_wild_subpatterns.replace_fields_indexed(prefix.chain(suffix)))
2780             }
2781             ConstantValue(cv) => {
2782                 match slice_pat_covered_by_const(
2783                     cx.tcx,
2784                     pat.span,
2785                     cv,
2786                     prefix,
2787                     slice,
2788                     suffix,
2789                     cx.param_env,
2790                 ) {
2791                     Ok(true) => Some(Fields::empty()),
2792                     Ok(false) => None,
2793                     Err(ErrorReported) => None,
2794                 }
2795             }
2796             _ => span_bug!(pat.span, "unexpected ctor {:?} for slice pat", constructor),
2797         },
2798
2799         PatKind::Or { .. } => bug!("Or-pattern should have been expanded earlier on."),
2800     };
2801     debug!(
2802         "specialize({:#?}, {:#?}, {:#?}) = {:#?}",
2803         pat, constructor, ctor_wild_subpatterns, result
2804     );
2805
2806     result
2807 }