]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_mir_build/src/thir/pattern/deconstruct_pat.rs
Improve the debugging experience
[rust.git] / compiler / rustc_mir_build / src / thir / pattern / deconstruct_pat.rs
1 //! [`super::usefulness`] explains most of what is happening in this file. As explained there,
2 //! values and patterns are made from constructors applied to fields. This file defines a
3 //! `Constructor` enum, a `Fields` struct, and various operations to manipulate them and convert
4 //! them from/to patterns.
5 //!
6 //! There's one idea that is not detailed in [`super::usefulness`] because the details are not
7 //! needed there: _constructor splitting_.
8 //!
9 //! # Constructor splitting
10 //!
11 //! The idea is as follows: given a constructor `c` and a matrix, we want to specialize in turn
12 //! with all the value constructors that are covered by `c`, and compute usefulness for each.
13 //! Instead of listing all those constructors (which is intractable), we group those value
14 //! constructors together as much as possible. Example:
15 //!
16 //! ```
17 //! match (0, false) {
18 //!     (0 ..=100, true) => {} // `p_1`
19 //!     (50..=150, false) => {} // `p_2`
20 //!     (0 ..=200, _) => {} // `q`
21 //! }
22 //! ```
23 //!
24 //! The naive approach would try all numbers in the range `0..=200`. But we can be a lot more
25 //! clever: `0` and `1` for example will match the exact same rows, and return equivalent
26 //! witnesses. In fact all of `0..50` would. We can thus restrict our exploration to 4
27 //! constructors: `0..50`, `50..=100`, `101..=150` and `151..=200`. That is enough and infinitely
28 //! more tractable.
29 //!
30 //! We capture this idea in a function `split(p_1 ... p_n, c)` which returns a list of constructors
31 //! `c'` covered by `c`. Given such a `c'`, we require that all value ctors `c''` covered by `c'`
32 //! return an equivalent set of witnesses after specializing and computing usefulness.
33 //! In the example above, witnesses for specializing by `c''` covered by `0..50` will only differ
34 //! in their first element.
35 //!
36 //! We usually also ask that the `c'` together cover all of the original `c`. However we allow
37 //! skipping some constructors as long as it doesn't change whether the resulting list of witnesses
38 //! is empty of not. We use this in the wildcard `_` case.
39 //!
40 //! Splitting is implemented in the [`Constructor::split`] function. We don't do splitting for
41 //! or-patterns; instead we just try the alternatives one-by-one. For details on splitting
42 //! wildcards, see [`SplitWildcard`]; for integer ranges, see [`SplitIntRange`]; for slices, see
43 //! [`SplitVarLenSlice`].
44
45 use self::Constructor::*;
46 use self::SliceKind::*;
47
48 use super::compare_const_vals;
49 use super::usefulness::{MatchCheckCtxt, PatCtxt};
50 use super::{FieldPat, Pat, PatKind, PatRange};
51
52 use rustc_data_structures::captures::Captures;
53 use rustc_index::vec::Idx;
54
55 use rustc_attr::{SignedInt, UnsignedInt};
56 use rustc_hir::def_id::DefId;
57 use rustc_hir::{HirId, RangeEnd};
58 use rustc_middle::mir::interpret::ConstValue;
59 use rustc_middle::mir::Field;
60 use rustc_middle::ty::layout::IntegerExt;
61 use rustc_middle::ty::{self, Const, Ty, TyCtxt};
62 use rustc_session::lint;
63 use rustc_span::{Span, DUMMY_SP};
64 use rustc_target::abi::{Integer, Size, VariantIdx};
65
66 use smallvec::{smallvec, SmallVec};
67 use std::cmp::{self, max, min, Ordering};
68 use std::iter::{once, IntoIterator};
69 use std::ops::RangeInclusive;
70
71 /// An inclusive interval, used for precise integer exhaustiveness checking.
72 /// `IntRange`s always store a contiguous range. This means that values are
73 /// encoded such that `0` encodes the minimum value for the integer,
74 /// regardless of the signedness.
75 /// For example, the pattern `-128..=127i8` is encoded as `0..=255`.
76 /// This makes comparisons and arithmetic on interval endpoints much more
77 /// straightforward. See `signed_bias` for details.
78 ///
79 /// `IntRange` is never used to encode an empty range or a "range" that wraps
80 /// around the (offset) space: i.e., `range.lo <= range.hi`.
81 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq)]
82 pub(super) struct IntRange {
83     range: RangeInclusive<u128>,
84 }
85
86 impl IntRange {
87     #[inline]
88     fn is_integral(ty: Ty<'_>) -> bool {
89         matches!(ty.kind(), ty::Char | ty::Int(_) | ty::Uint(_) | ty::Bool)
90     }
91
92     fn is_singleton(&self) -> bool {
93         self.range.start() == self.range.end()
94     }
95
96     fn boundaries(&self) -> (u128, u128) {
97         (*self.range.start(), *self.range.end())
98     }
99
100     #[inline]
101     fn integral_size_and_signed_bias(tcx: TyCtxt<'_>, ty: Ty<'_>) -> Option<(Size, u128)> {
102         match *ty.kind() {
103             ty::Bool => Some((Size::from_bytes(1), 0)),
104             ty::Char => Some((Size::from_bytes(4), 0)),
105             ty::Int(ity) => {
106                 let size = Integer::from_attr(&tcx, SignedInt(ity)).size();
107                 Some((size, 1u128 << (size.bits() as u128 - 1)))
108             }
109             ty::Uint(uty) => Some((Integer::from_attr(&tcx, UnsignedInt(uty)).size(), 0)),
110             _ => None,
111         }
112     }
113
114     #[inline]
115     fn from_const<'tcx>(
116         tcx: TyCtxt<'tcx>,
117         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
118         value: &Const<'tcx>,
119     ) -> Option<IntRange> {
120         if let Some((target_size, bias)) = Self::integral_size_and_signed_bias(tcx, value.ty) {
121             let ty = value.ty;
122             let val = (|| {
123                 if let ty::ConstKind::Value(ConstValue::Scalar(scalar)) = value.val {
124                     // For this specific pattern we can skip a lot of effort and go
125                     // straight to the result, after doing a bit of checking. (We
126                     // could remove this branch and just fall through, which
127                     // is more general but much slower.)
128                     if let Ok(bits) = scalar.to_bits_or_ptr(target_size, &tcx) {
129                         return Some(bits);
130                     }
131                 }
132                 // This is a more general form of the previous case.
133                 value.try_eval_bits(tcx, param_env, ty)
134             })()?;
135             let val = val ^ bias;
136             Some(IntRange { range: val..=val })
137         } else {
138             None
139         }
140     }
141
142     #[inline]
143     fn from_range<'tcx>(
144         tcx: TyCtxt<'tcx>,
145         lo: u128,
146         hi: u128,
147         ty: Ty<'tcx>,
148         end: &RangeEnd,
149     ) -> Option<IntRange> {
150         if Self::is_integral(ty) {
151             // Perform a shift if the underlying types are signed,
152             // which makes the interval arithmetic simpler.
153             let bias = IntRange::signed_bias(tcx, ty);
154             let (lo, hi) = (lo ^ bias, hi ^ bias);
155             let offset = (*end == RangeEnd::Excluded) as u128;
156             if lo > hi || (lo == hi && *end == RangeEnd::Excluded) {
157                 // This should have been caught earlier by E0030.
158                 bug!("malformed range pattern: {}..={}", lo, (hi - offset));
159             }
160             Some(IntRange { range: lo..=(hi - offset) })
161         } else {
162             None
163         }
164     }
165
166     // The return value of `signed_bias` should be XORed with an endpoint to encode/decode it.
167     fn signed_bias(tcx: TyCtxt<'_>, ty: Ty<'_>) -> u128 {
168         match *ty.kind() {
169             ty::Int(ity) => {
170                 let bits = Integer::from_attr(&tcx, SignedInt(ity)).size().bits() as u128;
171                 1u128 << (bits - 1)
172             }
173             _ => 0,
174         }
175     }
176
177     fn is_subrange(&self, other: &Self) -> bool {
178         other.range.start() <= self.range.start() && self.range.end() <= other.range.end()
179     }
180
181     fn intersection(&self, other: &Self) -> Option<Self> {
182         let (lo, hi) = self.boundaries();
183         let (other_lo, other_hi) = other.boundaries();
184         if lo <= other_hi && other_lo <= hi {
185             Some(IntRange { range: max(lo, other_lo)..=min(hi, other_hi) })
186         } else {
187             None
188         }
189     }
190
191     fn suspicious_intersection(&self, other: &Self) -> bool {
192         // `false` in the following cases:
193         // 1     ----      // 1  ----------   // 1 ----        // 1       ----
194         // 2  ----------   // 2     ----      // 2       ----  // 2 ----
195         //
196         // The following are currently `false`, but could be `true` in the future (#64007):
197         // 1 ---------       // 1     ---------
198         // 2     ----------  // 2 ----------
199         //
200         // `true` in the following cases:
201         // 1 -------          // 1       -------
202         // 2       --------   // 2 -------
203         let (lo, hi) = self.boundaries();
204         let (other_lo, other_hi) = other.boundaries();
205         (lo == other_hi || hi == other_lo) && !self.is_singleton() && !other.is_singleton()
206     }
207
208     fn to_pat<'tcx>(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> Pat<'tcx> {
209         let (lo, hi) = self.boundaries();
210
211         let bias = IntRange::signed_bias(tcx, ty);
212         let (lo, hi) = (lo ^ bias, hi ^ bias);
213
214         let env = ty::ParamEnv::empty().and(ty);
215         let lo_const = ty::Const::from_bits(tcx, lo, env);
216         let hi_const = ty::Const::from_bits(tcx, hi, env);
217
218         let kind = if lo == hi {
219             PatKind::Constant { value: lo_const }
220         } else {
221             PatKind::Range(PatRange { lo: lo_const, hi: hi_const, end: RangeEnd::Included })
222         };
223
224         Pat { ty, span: DUMMY_SP, kind: Box::new(kind) }
225     }
226
227     /// Lint on likely incorrect range patterns (#63987)
228     pub(super) fn lint_overlapping_range_endpoints<'a, 'tcx: 'a>(
229         &self,
230         pcx: PatCtxt<'_, '_, 'tcx>,
231         ctors: impl Iterator<Item = (&'a Constructor<'tcx>, Span)>,
232         column_count: usize,
233         hir_id: HirId,
234     ) {
235         if self.is_singleton() {
236             return;
237         }
238
239         if column_count != 1 {
240             // FIXME: for now, only check for overlapping ranges on simple range
241             // patterns. Otherwise with the current logic the following is detected
242             // as overlapping:
243             // ```
244             // match (0u8, true) {
245             //   (0 ..= 125, false) => {}
246             //   (125 ..= 255, true) => {}
247             //   _ => {}
248             // }
249             // ```
250             return;
251         }
252
253         let overlaps: Vec<_> = ctors
254             .filter_map(|(ctor, span)| Some((ctor.as_int_range()?, span)))
255             .filter(|(range, _)| self.suspicious_intersection(range))
256             .map(|(range, span)| (self.intersection(&range).unwrap(), span))
257             .collect();
258
259         if !overlaps.is_empty() {
260             pcx.cx.tcx.struct_span_lint_hir(
261                 lint::builtin::OVERLAPPING_RANGE_ENDPOINTS,
262                 hir_id,
263                 pcx.span,
264                 |lint| {
265                     let mut err = lint.build("multiple patterns overlap on their endpoints");
266                     for (int_range, span) in overlaps {
267                         err.span_label(
268                             span,
269                             &format!(
270                                 "this range overlaps on `{}`...",
271                                 int_range.to_pat(pcx.cx.tcx, pcx.ty)
272                             ),
273                         );
274                     }
275                     err.span_label(pcx.span, "... with this range");
276                     err.note("you likely meant to write mutually exclusive ranges");
277                     err.emit();
278                 },
279             );
280         }
281     }
282
283     /// See `Constructor::is_covered_by`
284     fn is_covered_by(&self, other: &Self) -> bool {
285         if self.intersection(other).is_some() {
286             // Constructor splitting should ensure that all intersections we encounter are actually
287             // inclusions.
288             assert!(self.is_subrange(other));
289             true
290         } else {
291             false
292         }
293     }
294 }
295
296 /// Represents a border between 2 integers. Because the intervals spanning borders must be able to
297 /// cover every integer, we need to be able to represent 2^128 + 1 such borders.
298 #[derive(Debug, Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)]
299 enum IntBorder {
300     JustBefore(u128),
301     AfterMax,
302 }
303
304 /// A range of integers that is partitioned into disjoint subranges. This does constructor
305 /// splitting for integer ranges as explained at the top of the file.
306 ///
307 /// This is fed multiple ranges, and returns an output that covers the input, but is split so that
308 /// the only intersections between an output range and a seen range are inclusions. No output range
309 /// straddles the boundary of one of the inputs.
310 ///
311 /// The following input:
312 /// ```
313 ///   |-------------------------| // `self`
314 /// |------|  |----------|   |----|
315 ///    |-------| |-------|
316 /// ```
317 /// would be iterated over as follows:
318 /// ```
319 ///   ||---|--||-|---|---|---|--|
320 /// ```
321 #[derive(Debug, Clone)]
322 struct SplitIntRange {
323     /// The range we are splitting
324     range: IntRange,
325     /// The borders of ranges we have seen. They are all contained within `range`. This is kept
326     /// sorted.
327     borders: Vec<IntBorder>,
328 }
329
330 impl SplitIntRange {
331     fn new(range: IntRange) -> Self {
332         SplitIntRange { range, borders: Vec::new() }
333     }
334
335     /// Internal use
336     fn to_borders(r: IntRange) -> [IntBorder; 2] {
337         use IntBorder::*;
338         let (lo, hi) = r.boundaries();
339         let lo = JustBefore(lo);
340         let hi = match hi.checked_add(1) {
341             Some(m) => JustBefore(m),
342             None => AfterMax,
343         };
344         [lo, hi]
345     }
346
347     /// Add ranges relative to which we split.
348     fn split(&mut self, ranges: impl Iterator<Item = IntRange>) {
349         let this_range = &self.range;
350         let included_ranges = ranges.filter_map(|r| this_range.intersection(&r));
351         let included_borders = included_ranges.flat_map(|r| {
352             let borders = Self::to_borders(r);
353             once(borders[0]).chain(once(borders[1]))
354         });
355         self.borders.extend(included_borders);
356         self.borders.sort_unstable();
357     }
358
359     /// Iterate over the contained ranges.
360     fn iter<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = IntRange> + Captures<'a> {
361         use IntBorder::*;
362
363         let self_range = Self::to_borders(self.range.clone());
364         // Start with the start of the range.
365         let mut prev_border = self_range[0];
366         self.borders
367             .iter()
368             .copied()
369             // End with the end of the range.
370             .chain(once(self_range[1]))
371             // List pairs of adjacent borders.
372             .map(move |border| {
373                 let ret = (prev_border, border);
374                 prev_border = border;
375                 ret
376             })
377             // Skip duplicates.
378             .filter(|(prev_border, border)| prev_border != border)
379             // Finally, convert to ranges.
380             .map(|(prev_border, border)| {
381                 let range = match (prev_border, border) {
382                     (JustBefore(n), JustBefore(m)) if n < m => n..=(m - 1),
383                     (JustBefore(n), AfterMax) => n..=u128::MAX,
384                     _ => unreachable!(), // Ruled out by the sorting and filtering we did
385                 };
386                 IntRange { range }
387             })
388     }
389 }
390
391 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq)]
392 enum SliceKind {
393     /// Patterns of length `n` (`[x, y]`).
394     FixedLen(u64),
395     /// Patterns using the `..` notation (`[x, .., y]`).
396     /// Captures any array constructor of `length >= i + j`.
397     /// In the case where `array_len` is `Some(_)`,
398     /// this indicates that we only care about the first `i` and the last `j` values of the array,
399     /// and everything in between is a wildcard `_`.
400     VarLen(u64, u64),
401 }
402
403 impl SliceKind {
404     fn arity(self) -> u64 {
405         match self {
406             FixedLen(length) => length,
407             VarLen(prefix, suffix) => prefix + suffix,
408         }
409     }
410
411     /// Whether this pattern includes patterns of length `other_len`.
412     fn covers_length(self, other_len: u64) -> bool {
413         match self {
414             FixedLen(len) => len == other_len,
415             VarLen(prefix, suffix) => prefix + suffix <= other_len,
416         }
417     }
418 }
419
420 /// A constructor for array and slice patterns.
421 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq)]
422 pub(super) struct Slice {
423     /// `None` if the matched value is a slice, `Some(n)` if it is an array of size `n`.
424     array_len: Option<u64>,
425     /// The kind of pattern it is: fixed-length `[x, y]` or variable length `[x, .., y]`.
426     kind: SliceKind,
427 }
428
429 impl Slice {
430     fn new(array_len: Option<u64>, kind: SliceKind) -> Self {
431         let kind = match (array_len, kind) {
432             // If the middle `..` is empty, we effectively have a fixed-length pattern.
433             (Some(len), VarLen(prefix, suffix)) if prefix + suffix >= len => FixedLen(len),
434             _ => kind,
435         };
436         Slice { array_len, kind }
437     }
438
439     fn arity(self) -> u64 {
440         self.kind.arity()
441     }
442
443     /// See `Constructor::is_covered_by`
444     fn is_covered_by(self, other: Self) -> bool {
445         other.kind.covers_length(self.arity())
446     }
447 }
448
449 /// This computes constructor splitting for variable-length slices, as explained at the top of the
450 /// file.
451 ///
452 /// A slice pattern `[x, .., y]` behaves like the infinite or-pattern `[x, y] | [x, _, y] | [x, _,
453 /// _, y] | ...`. The corresponding value constructors are fixed-length array constructors above a
454 /// given minimum length. We obviously can't list this infinitude of constructors. Thankfully,
455 /// it turns out that for each finite set of slice patterns, all sufficiently large array lengths
456 /// are equivalent.
457 ///
458 /// Let's look at an example, where we are trying to split the last pattern:
459 /// ```
460 /// match x {
461 ///     [true, true, ..] => {}
462 ///     [.., false, false] => {}
463 ///     [..] => {}
464 /// }
465 /// ```
466 /// Here are the results of specialization for the first few lengths:
467 /// ```
468 /// // length 0
469 /// [] => {}
470 /// // length 1
471 /// [_] => {}
472 /// // length 2
473 /// [true, true] => {}
474 /// [false, false] => {}
475 /// [_, _] => {}
476 /// // length 3
477 /// [true, true,  _    ] => {}
478 /// [_,    false, false] => {}
479 /// [_,    _,     _    ] => {}
480 /// // length 4
481 /// [true, true, _,     _    ] => {}
482 /// [_,    _,    false, false] => {}
483 /// [_,    _,    _,     _    ] => {}
484 /// // length 5
485 /// [true, true, _, _,     _    ] => {}
486 /// [_,    _,    _, false, false] => {}
487 /// [_,    _,    _, _,     _    ] => {}
488 /// ```
489 ///
490 /// If we went above length 5, we would simply be inserting more columns full of wildcards in the
491 /// middle. This means that the set of witnesses for length `l >= 5` if equivalent to the set for
492 /// any other `l' >= 5`: simply add or remove wildcards in the middle to convert between them.
493 ///
494 /// This applies to any set of slice patterns: there will be a length `L` above which all lengths
495 /// behave the same. This is exactly what we need for constructor splitting. Therefore a
496 /// variable-length slice can be split into a variable-length slice of minimal length `L`, and many
497 /// fixed-length slices of lengths `< L`.
498 ///
499 /// For each variable-length pattern `p` with a prefix of length `plâ‚š` and suffix of length `slâ‚š`,
500 /// only the first `plâ‚š` and the last `slâ‚š` elements are examined. Therefore, as long as `L` is
501 /// positive (to avoid concerns about empty types), all elements after the maximum prefix length
502 /// and before the maximum suffix length are not examined by any variable-length pattern, and
503 /// therefore can be added/removed without affecting them - creating equivalent patterns from any
504 /// sufficiently-large length.
505 ///
506 /// Of course, if fixed-length patterns exist, we must be sure that our length is large enough to
507 /// miss them all, so we can pick `L = max(max(FIXED_LEN)+1, max(PREFIX_LEN) + max(SUFFIX_LEN))`
508 ///
509 /// `max_slice` below will be made to have arity `L`.
510 #[derive(Debug)]
511 struct SplitVarLenSlice {
512     /// If the type is an array, this is its size.
513     array_len: Option<u64>,
514     /// The arity of the input slice.
515     arity: u64,
516     /// The smallest slice bigger than any slice seen. `max_slice.arity()` is the length `L`
517     /// described above.
518     max_slice: SliceKind,
519 }
520
521 impl SplitVarLenSlice {
522     fn new(prefix: u64, suffix: u64, array_len: Option<u64>) -> Self {
523         SplitVarLenSlice { array_len, arity: prefix + suffix, max_slice: VarLen(prefix, suffix) }
524     }
525
526     /// Pass a set of slices relative to which to split this one.
527     fn split(&mut self, slices: impl Iterator<Item = SliceKind>) {
528         let (max_prefix_len, max_suffix_len) = match &mut self.max_slice {
529             VarLen(prefix, suffix) => (prefix, suffix),
530             FixedLen(_) => return, // No need to split
531         };
532         // We grow `self.max_slice` to be larger than all slices encountered, as described above.
533         // For diagnostics, we keep the prefix and suffix lengths separate, but grow them so that
534         // `L = max_prefix_len + max_suffix_len`.
535         let mut max_fixed_len = 0;
536         for slice in slices {
537             match slice {
538                 FixedLen(len) => {
539                     max_fixed_len = cmp::max(max_fixed_len, len);
540                 }
541                 VarLen(prefix, suffix) => {
542                     *max_prefix_len = cmp::max(*max_prefix_len, prefix);
543                     *max_suffix_len = cmp::max(*max_suffix_len, suffix);
544                 }
545             }
546         }
547         // We want `L = max(L, max_fixed_len + 1)`, modulo the fact that we keep prefix and
548         // suffix separate.
549         if max_fixed_len + 1 >= *max_prefix_len + *max_suffix_len {
550             // The subtraction can't overflow thanks to the above check.
551             // The new `max_prefix_len` is larger than its previous value.
552             *max_prefix_len = max_fixed_len + 1 - *max_suffix_len;
553         }
554
555         // We cap the arity of `max_slice` at the array size.
556         match self.array_len {
557             Some(len) if self.max_slice.arity() >= len => self.max_slice = FixedLen(len),
558             _ => {}
559         }
560     }
561
562     /// Iterate over the partition of this slice.
563     fn iter<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = Slice> + Captures<'a> {
564         let smaller_lengths = match self.array_len {
565             // The only admissible fixed-length slice is one of the array size. Whether `max_slice`
566             // is fixed-length or variable-length, it will be the only relevant slice to output
567             // here.
568             Some(_) => (0..0), // empty range
569             // We cover all arities in the range `(self.arity..infinity)`. We split that range into
570             // two: lengths smaller than `max_slice.arity()` are treated independently as
571             // fixed-lengths slices, and lengths above are captured by `max_slice`.
572             None => self.arity..self.max_slice.arity(),
573         };
574         smaller_lengths
575             .map(FixedLen)
576             .chain(once(self.max_slice))
577             .map(move |kind| Slice::new(self.array_len, kind))
578     }
579 }
580
581 /// A value can be decomposed into a constructor applied to some fields. This struct represents
582 /// the constructor. See also `Fields`.
583 ///
584 /// `pat_constructor` retrieves the constructor corresponding to a pattern.
585 /// `specialize_constructor` returns the list of fields corresponding to a pattern, given a
586 /// constructor. `Constructor::apply` reconstructs the pattern from a pair of `Constructor` and
587 /// `Fields`.
588 #[derive(Clone, Debug, PartialEq)]
589 pub(super) enum Constructor<'tcx> {
590     /// The constructor for patterns that have a single constructor, like tuples, struct patterns
591     /// and fixed-length arrays.
592     Single,
593     /// Enum variants.
594     Variant(DefId),
595     /// Ranges of integer literal values (`2`, `2..=5` or `2..5`).
596     IntRange(IntRange),
597     /// Ranges of floating-point literal values (`2.0..=5.2`).
598     FloatRange(&'tcx ty::Const<'tcx>, &'tcx ty::Const<'tcx>, RangeEnd),
599     /// String literals. Strings are not quite the same as `&[u8]` so we treat them separately.
600     Str(&'tcx ty::Const<'tcx>),
601     /// Array and slice patterns.
602     Slice(Slice),
603     /// Constants that must not be matched structurally. They are treated as black
604     /// boxes for the purposes of exhaustiveness: we must not inspect them, and they
605     /// don't count towards making a match exhaustive.
606     Opaque,
607     /// Fake extra constructor for enums that aren't allowed to be matched exhaustively. Also used
608     /// for those types for which we cannot list constructors explicitly, like `f64` and `str`.
609     NonExhaustive,
610     /// Stands for constructors that are not seen in the matrix, as explained in the documentation
611     /// for [`SplitWildcard`].
612     Missing,
613     /// Wildcard pattern.
614     Wildcard,
615 }
616
617 impl<'tcx> Constructor<'tcx> {
618     pub(super) fn is_wildcard(&self) -> bool {
619         matches!(self, Wildcard)
620     }
621
622     fn as_int_range(&self) -> Option<&IntRange> {
623         match self {
624             IntRange(range) => Some(range),
625             _ => None,
626         }
627     }
628
629     fn as_slice(&self) -> Option<Slice> {
630         match self {
631             Slice(slice) => Some(*slice),
632             _ => None,
633         }
634     }
635
636     fn variant_index_for_adt(&self, adt: &'tcx ty::AdtDef) -> VariantIdx {
637         match *self {
638             Variant(id) => adt.variant_index_with_id(id),
639             Single => {
640                 assert!(!adt.is_enum());
641                 VariantIdx::new(0)
642             }
643             _ => bug!("bad constructor {:?} for adt {:?}", self, adt),
644         }
645     }
646
647     /// Determines the constructor that the given pattern can be specialized to.
648     pub(super) fn from_pat<'p>(cx: &MatchCheckCtxt<'p, 'tcx>, pat: &'p Pat<'tcx>) -> Self {
649         match pat.kind.as_ref() {
650             PatKind::AscribeUserType { .. } => bug!(), // Handled by `expand_pattern`
651             PatKind::Binding { .. } | PatKind::Wild => Wildcard,
652             PatKind::Leaf { .. } | PatKind::Deref { .. } => Single,
653             &PatKind::Variant { adt_def, variant_index, .. } => {
654                 Variant(adt_def.variants[variant_index].def_id)
655             }
656             PatKind::Constant { value } => {
657                 if let Some(int_range) = IntRange::from_const(cx.tcx, cx.param_env, value) {
658                     IntRange(int_range)
659                 } else {
660                     match pat.ty.kind() {
661                         ty::Float(_) => FloatRange(value, value, RangeEnd::Included),
662                         // In `expand_pattern`, we convert string literals to `&CONST` patterns with
663                         // `CONST` a pattern of type `str`. In truth this contains a constant of type
664                         // `&str`.
665                         ty::Str => Str(value),
666                         // All constants that can be structurally matched have already been expanded
667                         // into the corresponding `Pat`s by `const_to_pat`. Constants that remain are
668                         // opaque.
669                         _ => Opaque,
670                     }
671                 }
672             }
673             &PatKind::Range(PatRange { lo, hi, end }) => {
674                 let ty = lo.ty;
675                 if let Some(int_range) = IntRange::from_range(
676                     cx.tcx,
677                     lo.eval_bits(cx.tcx, cx.param_env, lo.ty),
678                     hi.eval_bits(cx.tcx, cx.param_env, hi.ty),
679                     ty,
680                     &end,
681                 ) {
682                     IntRange(int_range)
683                 } else {
684                     FloatRange(lo, hi, end)
685                 }
686             }
687             PatKind::Array { prefix, slice, suffix } | PatKind::Slice { prefix, slice, suffix } => {
688                 let array_len = match pat.ty.kind() {
689                     ty::Array(_, length) => Some(length.eval_usize(cx.tcx, cx.param_env)),
690                     ty::Slice(_) => None,
691                     _ => span_bug!(pat.span, "bad ty {:?} for slice pattern", pat.ty),
692                 };
693                 let prefix = prefix.len() as u64;
694                 let suffix = suffix.len() as u64;
695                 let kind = if slice.is_some() {
696                     VarLen(prefix, suffix)
697                 } else {
698                     FixedLen(prefix + suffix)
699                 };
700                 Slice(Slice::new(array_len, kind))
701             }
702             PatKind::Or { .. } => bug!("Or-pattern should have been expanded earlier on."),
703         }
704     }
705
706     /// Some constructors (namely `Wildcard`, `IntRange` and `Slice`) actually stand for a set of actual
707     /// constructors (like variants, integers or fixed-sized slices). When specializing for these
708     /// constructors, we want to be specialising for the actual underlying constructors.
709     /// Naively, we would simply return the list of constructors they correspond to. We instead are
710     /// more clever: if there are constructors that we know will behave the same wrt the current
711     /// matrix, we keep them grouped. For example, all slices of a sufficiently large length
712     /// will either be all useful or all non-useful with a given matrix.
713     ///
714     /// See the branches for details on how the splitting is done.
715     ///
716     /// This function may discard some irrelevant constructors if this preserves behavior and
717     /// diagnostics. Eg. for the `_` case, we ignore the constructors already present in the
718     /// matrix, unless all of them are.
719     pub(super) fn split<'a>(
720         &self,
721         pcx: PatCtxt<'_, '_, 'tcx>,
722         ctors: impl Iterator<Item = &'a Constructor<'tcx>> + Clone,
723     ) -> SmallVec<[Self; 1]>
724     where
725         'tcx: 'a,
726     {
727         match self {
728             Wildcard => {
729                 let mut split_wildcard = SplitWildcard::new(pcx);
730                 split_wildcard.split(pcx, ctors);
731                 split_wildcard.into_ctors(pcx)
732             }
733             // Fast-track if the range is trivial. In particular, we don't do the overlapping
734             // ranges check.
735             IntRange(ctor_range) if !ctor_range.is_singleton() => {
736                 let mut split_range = SplitIntRange::new(ctor_range.clone());
737                 let int_ranges = ctors.filter_map(|ctor| ctor.as_int_range());
738                 split_range.split(int_ranges.cloned());
739                 split_range.iter().map(IntRange).collect()
740             }
741             &Slice(Slice { kind: VarLen(self_prefix, self_suffix), array_len }) => {
742                 let mut split_self = SplitVarLenSlice::new(self_prefix, self_suffix, array_len);
743                 let slices = ctors.filter_map(|c| c.as_slice()).map(|s| s.kind);
744                 split_self.split(slices);
745                 split_self.iter().map(Slice).collect()
746             }
747             // Any other constructor can be used unchanged.
748             _ => smallvec![self.clone()],
749         }
750     }
751
752     /// Returns whether `self` is covered by `other`, i.e. whether `self` is a subset of `other`.
753     /// For the simple cases, this is simply checking for equality. For the "grouped" constructors,
754     /// this checks for inclusion.
755     // We inline because this has a single call site in `Matrix::specialize_constructor`.
756     #[inline]
757     pub(super) fn is_covered_by<'p>(&self, pcx: PatCtxt<'_, 'p, 'tcx>, other: &Self) -> bool {
758         // This must be kept in sync with `is_covered_by_any`.
759         match (self, other) {
760             // Wildcards cover anything
761             (_, Wildcard) => true,
762             // The missing ctors are not covered by anything in the matrix except wildcards.
763             (Missing | Wildcard, _) => false,
764
765             (Single, Single) => true,
766             (Variant(self_id), Variant(other_id)) => self_id == other_id,
767
768             (IntRange(self_range), IntRange(other_range)) => self_range.is_covered_by(other_range),
769             (
770                 FloatRange(self_from, self_to, self_end),
771                 FloatRange(other_from, other_to, other_end),
772             ) => {
773                 match (
774                     compare_const_vals(pcx.cx.tcx, self_to, other_to, pcx.cx.param_env, pcx.ty),
775                     compare_const_vals(pcx.cx.tcx, self_from, other_from, pcx.cx.param_env, pcx.ty),
776                 ) {
777                     (Some(to), Some(from)) => {
778                         (from == Ordering::Greater || from == Ordering::Equal)
779                             && (to == Ordering::Less
780                                 || (other_end == self_end && to == Ordering::Equal))
781                     }
782                     _ => false,
783                 }
784             }
785             (Str(self_val), Str(other_val)) => {
786                 // FIXME: there's probably a more direct way of comparing for equality
787                 match compare_const_vals(pcx.cx.tcx, self_val, other_val, pcx.cx.param_env, pcx.ty)
788                 {
789                     Some(comparison) => comparison == Ordering::Equal,
790                     None => false,
791                 }
792             }
793             (Slice(self_slice), Slice(other_slice)) => self_slice.is_covered_by(*other_slice),
794
795             // We are trying to inspect an opaque constant. Thus we skip the row.
796             (Opaque, _) | (_, Opaque) => false,
797             // Only a wildcard pattern can match the special extra constructor.
798             (NonExhaustive, _) => false,
799
800             _ => span_bug!(
801                 pcx.span,
802                 "trying to compare incompatible constructors {:?} and {:?}",
803                 self,
804                 other
805             ),
806         }
807     }
808
809     /// Faster version of `is_covered_by` when applied to many constructors. `used_ctors` is
810     /// assumed to be built from `matrix.head_ctors()` with wildcards filtered out, and `self` is
811     /// assumed to have been split from a wildcard.
812     fn is_covered_by_any<'p>(
813         &self,
814         pcx: PatCtxt<'_, 'p, 'tcx>,
815         used_ctors: &[Constructor<'tcx>],
816     ) -> bool {
817         if used_ctors.is_empty() {
818             return false;
819         }
820
821         // This must be kept in sync with `is_covered_by`.
822         match self {
823             // If `self` is `Single`, `used_ctors` cannot contain anything else than `Single`s.
824             Single => !used_ctors.is_empty(),
825             Variant(_) => used_ctors.iter().any(|c| c == self),
826             IntRange(range) => used_ctors
827                 .iter()
828                 .filter_map(|c| c.as_int_range())
829                 .any(|other| range.is_covered_by(other)),
830             Slice(slice) => used_ctors
831                 .iter()
832                 .filter_map(|c| c.as_slice())
833                 .any(|other| slice.is_covered_by(other)),
834             // This constructor is never covered by anything else
835             NonExhaustive => false,
836             Str(..) | FloatRange(..) | Opaque | Missing | Wildcard => {
837                 span_bug!(pcx.span, "found unexpected ctor in all_ctors: {:?}", self)
838             }
839         }
840     }
841 }
842
843 /// A wildcard constructor that we split relative to the constructors in the matrix, as explained
844 /// at the top of the file.
845 ///
846 /// A constructor that is not present in the matrix rows will only be covered by the rows that have
847 /// wildcards. Thus we can group all of those constructors together; we call them "missing
848 /// constructors". Splitting a wildcard would therefore list all present constructors individually
849 /// (or grouped if they are integers or slices), and then all missing constructors together as a
850 /// group.
851 ///
852 /// However we can go further: since any constructor will match the wildcard rows, and having more
853 /// rows can only reduce the amount of usefulness witnesses, we can skip the present constructors
854 /// and only try the missing ones.
855 /// This will not preserve the whole list of witnesses, but will preserve whether the list is empty
856 /// or not. In fact this is quite natural from the point of view of diagnostics too. This is done
857 /// in `to_ctors`: in some cases we only return `Missing`.
858 #[derive(Debug)]
859 pub(super) struct SplitWildcard<'tcx> {
860     /// Constructors seen in the matrix.
861     matrix_ctors: Vec<Constructor<'tcx>>,
862     /// All the constructors for this type
863     all_ctors: SmallVec<[Constructor<'tcx>; 1]>,
864 }
865
866 impl<'tcx> SplitWildcard<'tcx> {
867     pub(super) fn new<'p>(pcx: PatCtxt<'_, 'p, 'tcx>) -> Self {
868         debug!("SplitWildcard::new({:?})", pcx.ty);
869         let cx = pcx.cx;
870         let make_range = |start, end| {
871             IntRange(
872                 // `unwrap()` is ok because we know the type is an integer.
873                 IntRange::from_range(cx.tcx, start, end, pcx.ty, &RangeEnd::Included).unwrap(),
874             )
875         };
876         // This determines the set of all possible constructors for the type `pcx.ty`. For numbers,
877         // arrays and slices we use ranges and variable-length slices when appropriate.
878         //
879         // If the `exhaustive_patterns` feature is enabled, we make sure to omit constructors that
880         // are statically impossible. E.g., for `Option<!>`, we do not include `Some(_)` in the
881         // returned list of constructors.
882         // Invariant: this is empty if and only if the type is uninhabited (as determined by
883         // `cx.is_uninhabited()`).
884         let all_ctors = match pcx.ty.kind() {
885             ty::Bool => smallvec![make_range(0, 1)],
886             ty::Array(sub_ty, len) if len.try_eval_usize(cx.tcx, cx.param_env).is_some() => {
887                 let len = len.eval_usize(cx.tcx, cx.param_env);
888                 if len != 0 && cx.is_uninhabited(sub_ty) {
889                     smallvec![]
890                 } else {
891                     smallvec![Slice(Slice::new(Some(len), VarLen(0, 0)))]
892                 }
893             }
894             // Treat arrays of a constant but unknown length like slices.
895             ty::Array(sub_ty, _) | ty::Slice(sub_ty) => {
896                 let kind = if cx.is_uninhabited(sub_ty) { FixedLen(0) } else { VarLen(0, 0) };
897                 smallvec![Slice(Slice::new(None, kind))]
898             }
899             ty::Adt(def, substs) if def.is_enum() => {
900                 // If the enum is declared as `#[non_exhaustive]`, we treat it as if it had an
901                 // additional "unknown" constructor.
902                 // There is no point in enumerating all possible variants, because the user can't
903                 // actually match against them all themselves. So we always return only the fictitious
904                 // constructor.
905                 // E.g., in an example like:
906                 //
907                 // ```
908                 //     let err: io::ErrorKind = ...;
909                 //     match err {
910                 //         io::ErrorKind::NotFound => {},
911                 //     }
912                 // ```
913                 //
914                 // we don't want to show every possible IO error, but instead have only `_` as the
915                 // witness.
916                 let is_declared_nonexhaustive = cx.is_foreign_non_exhaustive_enum(pcx.ty);
917
918                 // If `exhaustive_patterns` is disabled and our scrutinee is an empty enum, we treat it
919                 // as though it had an "unknown" constructor to avoid exposing its emptiness. The
920                 // exception is if the pattern is at the top level, because we want empty matches to be
921                 // considered exhaustive.
922                 let is_secretly_empty = def.variants.is_empty()
923                     && !cx.tcx.features().exhaustive_patterns
924                     && !pcx.is_top_level;
925
926                 if is_secretly_empty || is_declared_nonexhaustive {
927                     smallvec![NonExhaustive]
928                 } else if cx.tcx.features().exhaustive_patterns {
929                     // If `exhaustive_patterns` is enabled, we exclude variants known to be
930                     // uninhabited.
931                     def.variants
932                         .iter()
933                         .filter(|v| {
934                             !v.uninhabited_from(cx.tcx, substs, def.adt_kind(), cx.param_env)
935                                 .contains(cx.tcx, cx.module)
936                         })
937                         .map(|v| Variant(v.def_id))
938                         .collect()
939                 } else {
940                     def.variants.iter().map(|v| Variant(v.def_id)).collect()
941                 }
942             }
943             ty::Char => {
944                 smallvec![
945                     // The valid Unicode Scalar Value ranges.
946                     make_range('\u{0000}' as u128, '\u{D7FF}' as u128),
947                     make_range('\u{E000}' as u128, '\u{10FFFF}' as u128),
948                 ]
949             }
950             ty::Int(_) | ty::Uint(_)
951                 if pcx.ty.is_ptr_sized_integral()
952                     && !cx.tcx.features().precise_pointer_size_matching =>
953             {
954                 // `usize`/`isize` are not allowed to be matched exhaustively unless the
955                 // `precise_pointer_size_matching` feature is enabled. So we treat those types like
956                 // `#[non_exhaustive]` enums by returning a special unmatcheable constructor.
957                 smallvec![NonExhaustive]
958             }
959             &ty::Int(ity) => {
960                 let bits = Integer::from_attr(&cx.tcx, SignedInt(ity)).size().bits() as u128;
961                 let min = 1u128 << (bits - 1);
962                 let max = min - 1;
963                 smallvec![make_range(min, max)]
964             }
965             &ty::Uint(uty) => {
966                 let size = Integer::from_attr(&cx.tcx, UnsignedInt(uty)).size();
967                 let max = size.truncate(u128::MAX);
968                 smallvec![make_range(0, max)]
969             }
970             // If `exhaustive_patterns` is disabled and our scrutinee is the never type, we cannot
971             // expose its emptiness. The exception is if the pattern is at the top level, because we
972             // want empty matches to be considered exhaustive.
973             ty::Never if !cx.tcx.features().exhaustive_patterns && !pcx.is_top_level => {
974                 smallvec![NonExhaustive]
975             }
976             ty::Never => smallvec![],
977             _ if cx.is_uninhabited(pcx.ty) => smallvec![],
978             ty::Adt(..) | ty::Tuple(..) | ty::Ref(..) => smallvec![Single],
979             // This type is one for which we cannot list constructors, like `str` or `f64`.
980             _ => smallvec![NonExhaustive],
981         };
982         SplitWildcard { matrix_ctors: Vec::new(), all_ctors }
983     }
984
985     /// Pass a set of constructors relative to which to split this one. Don't call twice, it won't
986     /// do what you want.
987     pub(super) fn split<'a>(
988         &mut self,
989         pcx: PatCtxt<'_, '_, 'tcx>,
990         ctors: impl Iterator<Item = &'a Constructor<'tcx>> + Clone,
991     ) where
992         'tcx: 'a,
993     {
994         // Since `all_ctors` never contains wildcards, this won't recurse further.
995         self.all_ctors =
996             self.all_ctors.iter().flat_map(|ctor| ctor.split(pcx, ctors.clone())).collect();
997         self.matrix_ctors = ctors.filter(|c| !c.is_wildcard()).cloned().collect();
998     }
999
1000     /// Whether there are any value constructors for this type that are not present in the matrix.
1001     fn any_missing(&self, pcx: PatCtxt<'_, '_, 'tcx>) -> bool {
1002         self.iter_missing(pcx).next().is_some()
1003     }
1004
1005     /// Iterate over the constructors for this type that are not present in the matrix.
1006     pub(super) fn iter_missing<'a, 'p>(
1007         &'a self,
1008         pcx: PatCtxt<'a, 'p, 'tcx>,
1009     ) -> impl Iterator<Item = &'a Constructor<'tcx>> + Captures<'p> {
1010         self.all_ctors.iter().filter(move |ctor| !ctor.is_covered_by_any(pcx, &self.matrix_ctors))
1011     }
1012
1013     /// Return the set of constructors resulting from splitting the wildcard. As explained at the
1014     /// top of the file, if any constructors are missing we can ignore the present ones.
1015     fn into_ctors(self, pcx: PatCtxt<'_, '_, 'tcx>) -> SmallVec<[Constructor<'tcx>; 1]> {
1016         if self.any_missing(pcx) {
1017             // Some constructors are missing, thus we can specialize with the special `Missing`
1018             // constructor, which stands for those constructors that are not seen in the matrix,
1019             // and matches the same rows as any of them (namely the wildcard rows). See the top of
1020             // the file for details.
1021             // However, when all constructors are missing we can also specialize with the full
1022             // `Wildcard` constructor. The difference will depend on what we want in diagnostics.
1023
1024             // If some constructors are missing, we typically want to report those constructors,
1025             // e.g.:
1026             // ```
1027             //     enum Direction { N, S, E, W }
1028             //     let Direction::N = ...;
1029             // ```
1030             // we can report 3 witnesses: `S`, `E`, and `W`.
1031             //
1032             // However, if the user didn't actually specify a constructor
1033             // in this arm, e.g., in
1034             // ```
1035             //     let x: (Direction, Direction, bool) = ...;
1036             //     let (_, _, false) = x;
1037             // ```
1038             // we don't want to show all 16 possible witnesses `(<direction-1>, <direction-2>,
1039             // true)` - we are satisfied with `(_, _, true)`. So if all constructors are missing we
1040             // prefer to report just a wildcard `_`.
1041             //
1042             // The exception is: if we are at the top-level, for example in an empty match, we
1043             // sometimes prefer reporting the list of constructors instead of just `_`.
1044             let report_when_all_missing = pcx.is_top_level && !IntRange::is_integral(pcx.ty);
1045             let ctor = if !self.matrix_ctors.is_empty() || report_when_all_missing {
1046                 Missing
1047             } else {
1048                 Wildcard
1049             };
1050             return smallvec![ctor];
1051         }
1052
1053         // All the constructors are present in the matrix, so we just go through them all.
1054         self.all_ctors
1055     }
1056 }
1057
1058 /// Some fields need to be explicitly hidden away in certain cases; see the comment above the
1059 /// `Fields` struct. This struct represents such a potentially-hidden field.
1060 #[derive(Debug, Copy, Clone)]
1061 pub(super) enum FilteredField<'p, 'tcx> {
1062     Kept(&'p Pat<'tcx>),
1063     Hidden,
1064 }
1065
1066 impl<'p, 'tcx> FilteredField<'p, 'tcx> {
1067     fn kept(self) -> Option<&'p Pat<'tcx>> {
1068         match self {
1069             FilteredField::Kept(p) => Some(p),
1070             FilteredField::Hidden => None,
1071         }
1072     }
1073 }
1074
1075 /// A value can be decomposed into a constructor applied to some fields. This struct represents
1076 /// those fields, generalized to allow patterns in each field. See also `Constructor`.
1077 /// This is constructed from a constructor using [`Fields::wildcards()`].
1078 ///
1079 /// If a private or `non_exhaustive` field is uninhabited, the code mustn't observe that it is
1080 /// uninhabited. For that, we filter these fields out of the matrix. This is handled automatically
1081 /// in `Fields`. This filtering is uncommon in practice, because uninhabited fields are rarely used,
1082 /// so we avoid it when possible to preserve performance.
1083 #[derive(Debug, Clone)]
1084 pub(super) enum Fields<'p, 'tcx> {
1085     /// Lists of patterns that don't contain any filtered fields.
1086     /// `Slice` and `Vec` behave the same; the difference is only to avoid allocating and
1087     /// triple-dereferences when possible. Frankly this is premature optimization, I (Nadrieril)
1088     /// have not measured if it really made a difference.
1089     Slice(&'p [Pat<'tcx>]),
1090     Vec(SmallVec<[&'p Pat<'tcx>; 2]>),
1091     /// Patterns where some of the fields need to be hidden. For all intents and purposes we only
1092     /// care about the non-hidden fields. We need to keep the real field index for those fields;
1093     /// we're morally storing a `Vec<(usize, &Pat)>` but what we do is more convenient.
1094     /// `len` counts the number of non-hidden fields
1095     Filtered {
1096         fields: SmallVec<[FilteredField<'p, 'tcx>; 2]>,
1097         len: usize,
1098     },
1099 }
1100
1101 impl<'p, 'tcx> Fields<'p, 'tcx> {
1102     /// Internal use. Use `Fields::wildcards()` instead.
1103     /// Must not be used if the pattern is a field of a struct/tuple/variant.
1104     fn from_single_pattern(pat: &'p Pat<'tcx>) -> Self {
1105         Fields::Slice(std::slice::from_ref(pat))
1106     }
1107
1108     /// Convenience; internal use.
1109     fn wildcards_from_tys(
1110         cx: &MatchCheckCtxt<'p, 'tcx>,
1111         tys: impl IntoIterator<Item = Ty<'tcx>>,
1112     ) -> Self {
1113         let wilds = tys.into_iter().map(Pat::wildcard_from_ty);
1114         let pats = cx.pattern_arena.alloc_from_iter(wilds);
1115         Fields::Slice(pats)
1116     }
1117
1118     /// Creates a new list of wildcard fields for a given constructor.
1119     pub(super) fn wildcards(pcx: PatCtxt<'_, 'p, 'tcx>, constructor: &Constructor<'tcx>) -> Self {
1120         let ty = pcx.ty;
1121         let cx = pcx.cx;
1122         let wildcard_from_ty = |ty| &*cx.pattern_arena.alloc(Pat::wildcard_from_ty(ty));
1123
1124         let ret = match constructor {
1125             Single | Variant(_) => match ty.kind() {
1126                 ty::Tuple(ref fs) => {
1127                     Fields::wildcards_from_tys(cx, fs.into_iter().map(|ty| ty.expect_ty()))
1128                 }
1129                 ty::Ref(_, rty, _) => Fields::from_single_pattern(wildcard_from_ty(rty)),
1130                 ty::Adt(adt, substs) => {
1131                     if adt.is_box() {
1132                         // Use T as the sub pattern type of Box<T>.
1133                         Fields::from_single_pattern(wildcard_from_ty(substs.type_at(0)))
1134                     } else {
1135                         let variant = &adt.variants[constructor.variant_index_for_adt(adt)];
1136                         // Whether we must not match the fields of this variant exhaustively.
1137                         let is_non_exhaustive =
1138                             variant.is_field_list_non_exhaustive() && !adt.did.is_local();
1139                         let field_tys = variant.fields.iter().map(|field| field.ty(cx.tcx, substs));
1140                         // In the following cases, we don't need to filter out any fields. This is
1141                         // the vast majority of real cases, since uninhabited fields are uncommon.
1142                         let has_no_hidden_fields = (adt.is_enum() && !is_non_exhaustive)
1143                             || !field_tys.clone().any(|ty| cx.is_uninhabited(ty));
1144
1145                         if has_no_hidden_fields {
1146                             Fields::wildcards_from_tys(cx, field_tys)
1147                         } else {
1148                             let mut len = 0;
1149                             let fields = variant
1150                                 .fields
1151                                 .iter()
1152                                 .map(|field| {
1153                                     let ty = field.ty(cx.tcx, substs);
1154                                     let is_visible = adt.is_enum()
1155                                         || field.vis.is_accessible_from(cx.module, cx.tcx);
1156                                     let is_uninhabited = cx.is_uninhabited(ty);
1157
1158                                     // In the cases of either a `#[non_exhaustive]` field list
1159                                     // or a non-public field, we hide uninhabited fields in
1160                                     // order not to reveal the uninhabitedness of the whole
1161                                     // variant.
1162                                     if is_uninhabited && (!is_visible || is_non_exhaustive) {
1163                                         FilteredField::Hidden
1164                                     } else {
1165                                         len += 1;
1166                                         FilteredField::Kept(wildcard_from_ty(ty))
1167                                     }
1168                                 })
1169                                 .collect();
1170                             Fields::Filtered { fields, len }
1171                         }
1172                     }
1173                 }
1174                 _ => bug!("Unexpected type for `Single` constructor: {:?}", ty),
1175             },
1176             Slice(slice) => match *ty.kind() {
1177                 ty::Slice(ty) | ty::Array(ty, _) => {
1178                     let arity = slice.arity();
1179                     Fields::wildcards_from_tys(cx, (0..arity).map(|_| ty))
1180                 }
1181                 _ => bug!("bad slice pattern {:?} {:?}", constructor, ty),
1182             },
1183             Str(..) | FloatRange(..) | IntRange(..) | NonExhaustive | Opaque | Missing
1184             | Wildcard => Fields::Slice(&[]),
1185         };
1186         debug!("Fields::wildcards({:?}, {:?}) = {:#?}", constructor, ty, ret);
1187         ret
1188     }
1189
1190     /// Apply a constructor to a list of patterns, yielding a new pattern. `self`
1191     /// must have as many elements as this constructor's arity.
1192     ///
1193     /// This is roughly the inverse of `specialize_constructor`.
1194     ///
1195     /// Examples:
1196     /// `ctor`: `Constructor::Single`
1197     /// `ty`: `Foo(u32, u32, u32)`
1198     /// `self`: `[10, 20, _]`
1199     /// returns `Foo(10, 20, _)`
1200     ///
1201     /// `ctor`: `Constructor::Variant(Option::Some)`
1202     /// `ty`: `Option<bool>`
1203     /// `self`: `[false]`
1204     /// returns `Some(false)`
1205     pub(super) fn apply(self, pcx: PatCtxt<'_, 'p, 'tcx>, ctor: &Constructor<'tcx>) -> Pat<'tcx> {
1206         let subpatterns_and_indices = self.patterns_and_indices();
1207         let mut subpatterns = subpatterns_and_indices.iter().map(|&(_, p)| p).cloned();
1208
1209         let pat = match ctor {
1210             Single | Variant(_) => match pcx.ty.kind() {
1211                 ty::Adt(..) | ty::Tuple(..) => {
1212                     // We want the real indices here.
1213                     let subpatterns = subpatterns_and_indices
1214                         .iter()
1215                         .map(|&(field, p)| FieldPat { field, pattern: p.clone() })
1216                         .collect();
1217
1218                     if let ty::Adt(adt, substs) = pcx.ty.kind() {
1219                         if adt.is_enum() {
1220                             PatKind::Variant {
1221                                 adt_def: adt,
1222                                 substs,
1223                                 variant_index: ctor.variant_index_for_adt(adt),
1224                                 subpatterns,
1225                             }
1226                         } else {
1227                             PatKind::Leaf { subpatterns }
1228                         }
1229                     } else {
1230                         PatKind::Leaf { subpatterns }
1231                     }
1232                 }
1233                 // Note: given the expansion of `&str` patterns done in `expand_pattern`, we should
1234                 // be careful to reconstruct the correct constant pattern here. However a string
1235                 // literal pattern will never be reported as a non-exhaustiveness witness, so we
1236                 // can ignore this issue.
1237                 ty::Ref(..) => PatKind::Deref { subpattern: subpatterns.next().unwrap() },
1238                 ty::Slice(_) | ty::Array(..) => bug!("bad slice pattern {:?} {:?}", ctor, pcx.ty),
1239                 _ => PatKind::Wild,
1240             },
1241             Slice(slice) => match slice.kind {
1242                 FixedLen(_) => {
1243                     PatKind::Slice { prefix: subpatterns.collect(), slice: None, suffix: vec![] }
1244                 }
1245                 VarLen(prefix, _) => {
1246                     let mut prefix: Vec<_> = subpatterns.by_ref().take(prefix as usize).collect();
1247                     if slice.array_len.is_some() {
1248                         // Improves diagnostics a bit: if the type is a known-size array, instead
1249                         // of reporting `[x, _, .., _, y]`, we prefer to report `[x, .., y]`.
1250                         // This is incorrect if the size is not known, since `[_, ..]` captures
1251                         // arrays of lengths `>= 1` whereas `[..]` captures any length.
1252                         while !prefix.is_empty() && prefix.last().unwrap().is_wildcard() {
1253                             prefix.pop();
1254                         }
1255                     }
1256                     let suffix: Vec<_> = if slice.array_len.is_some() {
1257                         // Same as above.
1258                         subpatterns.skip_while(Pat::is_wildcard).collect()
1259                     } else {
1260                         subpatterns.collect()
1261                     };
1262                     let wild = Pat::wildcard_from_ty(pcx.ty);
1263                     PatKind::Slice { prefix, slice: Some(wild), suffix }
1264                 }
1265             },
1266             &Str(value) => PatKind::Constant { value },
1267             &FloatRange(lo, hi, end) => PatKind::Range(PatRange { lo, hi, end }),
1268             IntRange(range) => return range.to_pat(pcx.cx.tcx, pcx.ty),
1269             NonExhaustive => PatKind::Wild,
1270             Wildcard => return Pat::wildcard_from_ty(pcx.ty),
1271             Opaque => bug!("we should not try to apply an opaque constructor"),
1272             Missing => bug!(
1273                 "trying to apply the `Missing` constructor; this should have been done in `apply_constructors`"
1274             ),
1275         };
1276
1277         Pat { ty: pcx.ty, span: DUMMY_SP, kind: Box::new(pat) }
1278     }
1279
1280     /// Returns the number of patterns. This is the same as the arity of the constructor used to
1281     /// construct `self`.
1282     pub(super) fn len(&self) -> usize {
1283         match self {
1284             Fields::Slice(pats) => pats.len(),
1285             Fields::Vec(pats) => pats.len(),
1286             Fields::Filtered { len, .. } => *len,
1287         }
1288     }
1289
1290     /// Returns the list of patterns along with the corresponding field indices.
1291     fn patterns_and_indices(&self) -> SmallVec<[(Field, &'p Pat<'tcx>); 2]> {
1292         match self {
1293             Fields::Slice(pats) => {
1294                 pats.iter().enumerate().map(|(i, p)| (Field::new(i), p)).collect()
1295             }
1296             Fields::Vec(pats) => {
1297                 pats.iter().copied().enumerate().map(|(i, p)| (Field::new(i), p)).collect()
1298             }
1299             Fields::Filtered { fields, .. } => {
1300                 // Indices must be relative to the full list of patterns
1301                 fields
1302                     .iter()
1303                     .enumerate()
1304                     .filter_map(|(i, p)| Some((Field::new(i), p.kept()?)))
1305                     .collect()
1306             }
1307         }
1308     }
1309
1310     /// Returns the list of patterns.
1311     pub(super) fn into_patterns(self) -> SmallVec<[&'p Pat<'tcx>; 2]> {
1312         match self {
1313             Fields::Slice(pats) => pats.iter().collect(),
1314             Fields::Vec(pats) => pats,
1315             Fields::Filtered { fields, .. } => fields.iter().filter_map(|p| p.kept()).collect(),
1316         }
1317     }
1318
1319     /// Overrides some of the fields with the provided patterns. Exactly like
1320     /// `replace_fields_indexed`, except that it takes `FieldPat`s as input.
1321     fn replace_with_fieldpats(
1322         &self,
1323         new_pats: impl IntoIterator<Item = &'p FieldPat<'tcx>>,
1324     ) -> Self {
1325         self.replace_fields_indexed(
1326             new_pats.into_iter().map(|pat| (pat.field.index(), &pat.pattern)),
1327         )
1328     }
1329
1330     /// Overrides some of the fields with the provided patterns. This is used when a pattern
1331     /// defines some fields but not all, for example `Foo { field1: Some(_), .. }`: here we start
1332     /// with a `Fields` that is just one wildcard per field of the `Foo` struct, and override the
1333     /// entry corresponding to `field1` with the pattern `Some(_)`. This is also used for slice
1334     /// patterns for the same reason.
1335     fn replace_fields_indexed(
1336         &self,
1337         new_pats: impl IntoIterator<Item = (usize, &'p Pat<'tcx>)>,
1338     ) -> Self {
1339         let mut fields = self.clone();
1340         if let Fields::Slice(pats) = fields {
1341             fields = Fields::Vec(pats.iter().collect());
1342         }
1343
1344         match &mut fields {
1345             Fields::Vec(pats) => {
1346                 for (i, pat) in new_pats {
1347                     pats[i] = pat
1348                 }
1349             }
1350             Fields::Filtered { fields, .. } => {
1351                 for (i, pat) in new_pats {
1352                     if let FilteredField::Kept(p) = &mut fields[i] {
1353                         *p = pat
1354                     }
1355                 }
1356             }
1357             Fields::Slice(_) => unreachable!(),
1358         }
1359         fields
1360     }
1361
1362     /// Replaces contained fields with the given list of patterns. There must be `len()` patterns
1363     /// in `pats`.
1364     pub(super) fn replace_fields(
1365         &self,
1366         cx: &MatchCheckCtxt<'p, 'tcx>,
1367         pats: impl IntoIterator<Item = Pat<'tcx>>,
1368     ) -> Self {
1369         let pats: &[_] = cx.pattern_arena.alloc_from_iter(pats);
1370
1371         match self {
1372             Fields::Filtered { fields, len } => {
1373                 let mut pats = pats.iter();
1374                 let mut fields = fields.clone();
1375                 for f in &mut fields {
1376                     if let FilteredField::Kept(p) = f {
1377                         // We take one input pattern for each `Kept` field, in order.
1378                         *p = pats.next().unwrap();
1379                     }
1380                 }
1381                 Fields::Filtered { fields, len: *len }
1382             }
1383             _ => Fields::Slice(pats),
1384         }
1385     }
1386
1387     /// Replaces contained fields with the arguments of the given pattern. Only use on a pattern
1388     /// that is compatible with the constructor used to build `self`.
1389     /// This is meant to be used on the result of `Fields::wildcards()`. The idea is that
1390     /// `wildcards` constructs a list of fields where all entries are wildcards, and the pattern
1391     /// provided to this function fills some of the fields with non-wildcards.
1392     /// In the following example `Fields::wildcards` would return `[_, _, _, _]`. If we call
1393     /// `replace_with_pattern_arguments` on it with the pattern, the result will be `[Some(0), _,
1394     /// _, _]`.
1395     /// ```rust
1396     /// let x: [Option<u8>; 4] = foo();
1397     /// match x {
1398     ///     [Some(0), ..] => {}
1399     /// }
1400     /// ```
1401     /// This is guaranteed to preserve the number of patterns in `self`.
1402     pub(super) fn replace_with_pattern_arguments(&self, pat: &'p Pat<'tcx>) -> Self {
1403         match pat.kind.as_ref() {
1404             PatKind::Deref { subpattern } => {
1405                 assert_eq!(self.len(), 1);
1406                 Fields::from_single_pattern(subpattern)
1407             }
1408             PatKind::Leaf { subpatterns } | PatKind::Variant { subpatterns, .. } => {
1409                 self.replace_with_fieldpats(subpatterns)
1410             }
1411             PatKind::Array { prefix, suffix, .. } | PatKind::Slice { prefix, suffix, .. } => {
1412                 // Number of subpatterns for the constructor
1413                 let ctor_arity = self.len();
1414
1415                 // Replace the prefix and the suffix with the given patterns, leaving wildcards in
1416                 // the middle if there was a subslice pattern `..`.
1417                 let prefix = prefix.iter().enumerate();
1418                 let suffix =
1419                     suffix.iter().enumerate().map(|(i, p)| (ctor_arity - suffix.len() + i, p));
1420                 self.replace_fields_indexed(prefix.chain(suffix))
1421             }
1422             _ => self.clone(),
1423         }
1424     }
1425 }