]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_passes/src/liveness.rs
liveness: Remove unnecessary local variable exit_ln
[rust.git] / compiler / rustc_passes / src / liveness.rs
1 //! A classic liveness analysis based on dataflow over the AST. Computes,
2 //! for each local variable in a function, whether that variable is live
3 //! at a given point. Program execution points are identified by their
4 //! IDs.
5 //!
6 //! # Basic idea
7 //!
8 //! The basic model is that each local variable is assigned an index. We
9 //! represent sets of local variables using a vector indexed by this
10 //! index. The value in the vector is either 0, indicating the variable
11 //! is dead, or the ID of an expression that uses the variable.
12 //!
13 //! We conceptually walk over the AST in reverse execution order. If we
14 //! find a use of a variable, we add it to the set of live variables. If
15 //! we find an assignment to a variable, we remove it from the set of live
16 //! variables. When we have to merge two flows, we take the union of
17 //! those two flows -- if the variable is live on both paths, we simply
18 //! pick one ID. In the event of loops, we continue doing this until a
19 //! fixed point is reached.
20 //!
21 //! ## Checking initialization
22 //!
23 //! At the function entry point, all variables must be dead. If this is
24 //! not the case, we can report an error using the ID found in the set of
25 //! live variables, which identifies a use of the variable which is not
26 //! dominated by an assignment.
27 //!
28 //! ## Checking moves
29 //!
30 //! After each explicit move, the variable must be dead.
31 //!
32 //! ## Computing last uses
33 //!
34 //! Any use of the variable where the variable is dead afterwards is a
35 //! last use.
36 //!
37 //! # Implementation details
38 //!
39 //! The actual implementation contains two (nested) walks over the AST.
40 //! The outer walk has the job of building up the ir_maps instance for the
41 //! enclosing function. On the way down the tree, it identifies those AST
42 //! nodes and variable IDs that will be needed for the liveness analysis
43 //! and assigns them contiguous IDs. The liveness ID for an AST node is
44 //! called a `live_node` (it's a newtype'd `u32`) and the ID for a variable
45 //! is called a `variable` (another newtype'd `u32`).
46 //!
47 //! On the way back up the tree, as we are about to exit from a function
48 //! declaration we allocate a `liveness` instance. Now that we know
49 //! precisely how many nodes and variables we need, we can allocate all
50 //! the various arrays that we will need to precisely the right size. We then
51 //! perform the actual propagation on the `liveness` instance.
52 //!
53 //! This propagation is encoded in the various `propagate_through_*()`
54 //! methods. It effectively does a reverse walk of the AST; whenever we
55 //! reach a loop node, we iterate until a fixed point is reached.
56 //!
57 //! ## The `RWU` struct
58 //!
59 //! At each live node `N`, we track three pieces of information for each
60 //! variable `V` (these are encapsulated in the `RWU` struct):
61 //!
62 //! - `reader`: the `LiveNode` ID of some node which will read the value
63 //!    that `V` holds on entry to `N`. Formally: a node `M` such
64 //!    that there exists a path `P` from `N` to `M` where `P` does not
65 //!    write `V`. If the `reader` is `invalid_node()`, then the current
66 //!    value will never be read (the variable is dead, essentially).
67 //!
68 //! - `writer`: the `LiveNode` ID of some node which will write the
69 //!    variable `V` and which is reachable from `N`. Formally: a node `M`
70 //!    such that there exists a path `P` from `N` to `M` and `M` writes
71 //!    `V`. If the `writer` is `invalid_node()`, then there is no writer
72 //!    of `V` that follows `N`.
73 //!
74 //! - `used`: a boolean value indicating whether `V` is *used*. We
75 //!   distinguish a *read* from a *use* in that a *use* is some read that
76 //!   is not just used to generate a new value. For example, `x += 1` is
77 //!   a read but not a use. This is used to generate better warnings.
78 //!
79 //! ## Special nodes and variables
80 //!
81 //! We generate various special nodes for various, well, special purposes.
82 //! These are described in the `Liveness` struct.
83
84 use self::LiveNodeKind::*;
85 use self::VarKind::*;
86
87 use rustc_ast::InlineAsmOptions;
88 use rustc_data_structures::fx::FxIndexMap;
89 use rustc_errors::Applicability;
90 use rustc_hir as hir;
91 use rustc_hir::def::*;
92 use rustc_hir::def_id::LocalDefId;
93 use rustc_hir::intravisit::{self, FnKind, NestedVisitorMap, Visitor};
94 use rustc_hir::{Expr, HirId, HirIdMap, HirIdSet, Node};
95 use rustc_middle::hir::map::Map;
96 use rustc_middle::ty::query::Providers;
97 use rustc_middle::ty::{self, TyCtxt};
98 use rustc_session::lint;
99 use rustc_span::symbol::{kw, sym, Symbol};
100 use rustc_span::Span;
101
102 use std::collections::VecDeque;
103 use std::fmt;
104 use std::io;
105 use std::io::prelude::*;
106 use std::rc::Rc;
107
108 #[derive(Copy, Clone, PartialEq)]
109 struct Variable(u32);
110
111 #[derive(Copy, Clone, PartialEq)]
112 struct LiveNode(u32);
113
114 impl Variable {
115     fn get(&self) -> usize {
116         self.0 as usize
117     }
118 }
119
120 impl LiveNode {
121     fn get(&self) -> usize {
122         self.0 as usize
123     }
124 }
125
126 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Debug)]
127 enum LiveNodeKind {
128     UpvarNode(Span),
129     ExprNode(Span),
130     VarDefNode(Span),
131     ClosureNode,
132     ExitNode,
133 }
134
135 fn live_node_kind_to_string(lnk: LiveNodeKind, tcx: TyCtxt<'_>) -> String {
136     let sm = tcx.sess.source_map();
137     match lnk {
138         UpvarNode(s) => format!("Upvar node [{}]", sm.span_to_string(s)),
139         ExprNode(s) => format!("Expr node [{}]", sm.span_to_string(s)),
140         VarDefNode(s) => format!("Var def node [{}]", sm.span_to_string(s)),
141         ClosureNode => "Closure node".to_owned(),
142         ExitNode => "Exit node".to_owned(),
143     }
144 }
145
146 impl<'tcx> Visitor<'tcx> for IrMaps<'tcx> {
147     type Map = Map<'tcx>;
148
149     fn nested_visit_map(&mut self) -> NestedVisitorMap<Self::Map> {
150         NestedVisitorMap::OnlyBodies(self.tcx.hir())
151     }
152
153     fn visit_fn(
154         &mut self,
155         fk: FnKind<'tcx>,
156         fd: &'tcx hir::FnDecl<'tcx>,
157         b: hir::BodyId,
158         s: Span,
159         id: HirId,
160     ) {
161         visit_fn(self, fk, fd, b, s, id);
162     }
163
164     fn visit_local(&mut self, l: &'tcx hir::Local<'tcx>) {
165         visit_local(self, l);
166     }
167     fn visit_expr(&mut self, ex: &'tcx Expr<'tcx>) {
168         visit_expr(self, ex);
169     }
170     fn visit_arm(&mut self, a: &'tcx hir::Arm<'tcx>) {
171         visit_arm(self, a);
172     }
173 }
174
175 fn check_mod_liveness(tcx: TyCtxt<'_>, module_def_id: LocalDefId) {
176     tcx.hir().visit_item_likes_in_module(
177         module_def_id,
178         &mut IrMaps::new(tcx, module_def_id).as_deep_visitor(),
179     );
180 }
181
182 pub fn provide(providers: &mut Providers) {
183     *providers = Providers { check_mod_liveness, ..*providers };
184 }
185
186 impl fmt::Debug for LiveNode {
187     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
188         write!(f, "ln({})", self.get())
189     }
190 }
191
192 impl fmt::Debug for Variable {
193     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
194         write!(f, "v({})", self.get())
195     }
196 }
197
198 // ______________________________________________________________________
199 // Creating ir_maps
200 //
201 // This is the first pass and the one that drives the main
202 // computation.  It walks up and down the IR once.  On the way down,
203 // we count for each function the number of variables as well as
204 // liveness nodes.  A liveness node is basically an expression or
205 // capture clause that does something of interest: either it has
206 // interesting control flow or it uses/defines a local variable.
207 //
208 // On the way back up, at each function node we create liveness sets
209 // (we now know precisely how big to make our various vectors and so
210 // forth) and then do the data-flow propagation to compute the set
211 // of live variables at each program point.
212 //
213 // Finally, we run back over the IR one last time and, using the
214 // computed liveness, check various safety conditions.  For example,
215 // there must be no live nodes at the definition site for a variable
216 // unless it has an initializer.  Similarly, each non-mutable local
217 // variable must not be assigned if there is some successor
218 // assignment.  And so forth.
219
220 impl LiveNode {
221     fn is_valid(&self) -> bool {
222         self.0 != u32::MAX
223     }
224 }
225
226 fn invalid_node() -> LiveNode {
227     LiveNode(u32::MAX)
228 }
229
230 struct CaptureInfo {
231     ln: LiveNode,
232     var_hid: HirId,
233 }
234
235 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
236 struct LocalInfo {
237     id: HirId,
238     name: Symbol,
239     is_shorthand: bool,
240 }
241
242 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
243 enum VarKind {
244     Param(HirId, Symbol),
245     Local(LocalInfo),
246     Upvar(HirId, Symbol),
247 }
248
249 struct IrMaps<'tcx> {
250     tcx: TyCtxt<'tcx>,
251     body_owner: LocalDefId,
252     live_node_map: HirIdMap<LiveNode>,
253     variable_map: HirIdMap<Variable>,
254     capture_info_map: HirIdMap<Rc<Vec<CaptureInfo>>>,
255     var_kinds: Vec<VarKind>,
256     lnks: Vec<LiveNodeKind>,
257 }
258
259 impl IrMaps<'tcx> {
260     fn new(tcx: TyCtxt<'tcx>, body_owner: LocalDefId) -> IrMaps<'tcx> {
261         IrMaps {
262             tcx,
263             body_owner,
264             live_node_map: HirIdMap::default(),
265             variable_map: HirIdMap::default(),
266             capture_info_map: Default::default(),
267             var_kinds: Vec::new(),
268             lnks: Vec::new(),
269         }
270     }
271
272     fn add_live_node(&mut self, lnk: LiveNodeKind) -> LiveNode {
273         let ln = LiveNode(self.lnks.len() as u32);
274         self.lnks.push(lnk);
275
276         debug!("{:?} is of kind {}", ln, live_node_kind_to_string(lnk, self.tcx));
277
278         ln
279     }
280
281     fn add_live_node_for_node(&mut self, hir_id: HirId, lnk: LiveNodeKind) {
282         let ln = self.add_live_node(lnk);
283         self.live_node_map.insert(hir_id, ln);
284
285         debug!("{:?} is node {:?}", ln, hir_id);
286     }
287
288     fn add_variable(&mut self, vk: VarKind) -> Variable {
289         let v = Variable(self.var_kinds.len() as u32);
290         self.var_kinds.push(vk);
291
292         match vk {
293             Local(LocalInfo { id: node_id, .. }) | Param(node_id, _) | Upvar(node_id, _) => {
294                 self.variable_map.insert(node_id, v);
295             }
296         }
297
298         debug!("{:?} is {:?}", v, vk);
299
300         v
301     }
302
303     fn variable(&self, hir_id: HirId, span: Span) -> Variable {
304         match self.variable_map.get(&hir_id) {
305             Some(&var) => var,
306             None => {
307                 span_bug!(span, "no variable registered for id {:?}", hir_id);
308             }
309         }
310     }
311
312     fn variable_name(&self, var: Variable) -> Symbol {
313         match self.var_kinds[var.get()] {
314             Local(LocalInfo { name, .. }) | Param(_, name) | Upvar(_, name) => name,
315         }
316     }
317
318     fn variable_is_shorthand(&self, var: Variable) -> bool {
319         match self.var_kinds[var.get()] {
320             Local(LocalInfo { is_shorthand, .. }) => is_shorthand,
321             Param(..) | Upvar(..) => false,
322         }
323     }
324
325     fn set_captures(&mut self, hir_id: HirId, cs: Vec<CaptureInfo>) {
326         self.capture_info_map.insert(hir_id, Rc::new(cs));
327     }
328
329     fn lnk(&self, ln: LiveNode) -> LiveNodeKind {
330         self.lnks[ln.get()]
331     }
332 }
333
334 fn visit_fn<'tcx>(
335     ir: &mut IrMaps<'tcx>,
336     fk: FnKind<'tcx>,
337     decl: &'tcx hir::FnDecl<'tcx>,
338     body_id: hir::BodyId,
339     sp: Span,
340     id: hir::HirId,
341 ) {
342     debug!("visit_fn {:?}", id);
343
344     // swap in a new set of IR maps for this function body:
345     let def_id = ir.tcx.hir().local_def_id(id);
346     let mut fn_maps = IrMaps::new(ir.tcx, def_id);
347
348     // Don't run unused pass for #[derive()]
349     if let FnKind::Method(..) = fk {
350         let parent = ir.tcx.hir().get_parent_item(id);
351         if let Some(Node::Item(i)) = ir.tcx.hir().find(parent) {
352             if i.attrs.iter().any(|a| ir.tcx.sess.check_name(a, sym::automatically_derived)) {
353                 return;
354             }
355         }
356     }
357
358     debug!("creating fn_maps: {:p}", &fn_maps);
359
360     let body = ir.tcx.hir().body(body_id);
361
362     if let Some(upvars) = ir.tcx.upvars_mentioned(def_id) {
363         for (&var_hir_id, _upvar) in upvars {
364             let var_name = ir.tcx.hir().name(var_hir_id);
365             fn_maps.add_variable(Upvar(var_hir_id, var_name));
366         }
367     }
368
369     for param in body.params {
370         let is_shorthand = match param.pat.kind {
371             rustc_hir::PatKind::Struct(..) => true,
372             _ => false,
373         };
374         param.pat.each_binding(|_bm, hir_id, _x, ident| {
375             let var = if is_shorthand {
376                 Local(LocalInfo { id: hir_id, name: ident.name, is_shorthand: true })
377             } else {
378                 Param(hir_id, ident.name)
379             };
380             fn_maps.add_variable(var);
381         })
382     }
383
384     // gather up the various local variables, significant expressions,
385     // and so forth:
386     intravisit::walk_fn(&mut fn_maps, fk, decl, body_id, sp, id);
387
388     // compute liveness
389     let mut lsets = Liveness::new(&mut fn_maps, def_id);
390     let entry_ln = lsets.compute(fk, &body, sp, id);
391     lsets.log_liveness(entry_ln, id);
392
393     // check for various error conditions
394     lsets.visit_body(body);
395     lsets.warn_about_unused_upvars(entry_ln);
396     lsets.warn_about_unused_args(body, entry_ln);
397 }
398
399 fn add_from_pat(ir: &mut IrMaps<'_>, pat: &hir::Pat<'_>) {
400     // For struct patterns, take note of which fields used shorthand
401     // (`x` rather than `x: x`).
402     let mut shorthand_field_ids = HirIdSet::default();
403     let mut pats = VecDeque::new();
404     pats.push_back(pat);
405     while let Some(pat) = pats.pop_front() {
406         use rustc_hir::PatKind::*;
407         match &pat.kind {
408             Binding(.., inner_pat) => {
409                 pats.extend(inner_pat.iter());
410             }
411             Struct(_, fields, _) => {
412                 let ids = fields.iter().filter(|f| f.is_shorthand).map(|f| f.pat.hir_id);
413                 shorthand_field_ids.extend(ids);
414             }
415             Ref(inner_pat, _) | Box(inner_pat) => {
416                 pats.push_back(inner_pat);
417             }
418             TupleStruct(_, inner_pats, _) | Tuple(inner_pats, _) | Or(inner_pats) => {
419                 pats.extend(inner_pats.iter());
420             }
421             Slice(pre_pats, inner_pat, post_pats) => {
422                 pats.extend(pre_pats.iter());
423                 pats.extend(inner_pat.iter());
424                 pats.extend(post_pats.iter());
425             }
426             _ => {}
427         }
428     }
429
430     pat.each_binding(|_, hir_id, _, ident| {
431         ir.add_live_node_for_node(hir_id, VarDefNode(ident.span));
432         ir.add_variable(Local(LocalInfo {
433             id: hir_id,
434             name: ident.name,
435             is_shorthand: shorthand_field_ids.contains(&hir_id),
436         }));
437     });
438 }
439
440 fn visit_local<'tcx>(ir: &mut IrMaps<'tcx>, local: &'tcx hir::Local<'tcx>) {
441     add_from_pat(ir, &local.pat);
442     intravisit::walk_local(ir, local);
443 }
444
445 fn visit_arm<'tcx>(ir: &mut IrMaps<'tcx>, arm: &'tcx hir::Arm<'tcx>) {
446     add_from_pat(ir, &arm.pat);
447     intravisit::walk_arm(ir, arm);
448 }
449
450 fn visit_expr<'tcx>(ir: &mut IrMaps<'tcx>, expr: &'tcx Expr<'tcx>) {
451     match expr.kind {
452         // live nodes required for uses or definitions of variables:
453         hir::ExprKind::Path(hir::QPath::Resolved(_, ref path)) => {
454             debug!("expr {}: path that leads to {:?}", expr.hir_id, path.res);
455             if let Res::Local(_var_hir_id) = path.res {
456                 ir.add_live_node_for_node(expr.hir_id, ExprNode(expr.span));
457             }
458             intravisit::walk_expr(ir, expr);
459         }
460         hir::ExprKind::Closure(..) => {
461             // Interesting control flow (for loops can contain labeled
462             // breaks or continues)
463             ir.add_live_node_for_node(expr.hir_id, ExprNode(expr.span));
464
465             // Make a live_node for each captured variable, with the span
466             // being the location that the variable is used.  This results
467             // in better error messages than just pointing at the closure
468             // construction site.
469             let mut call_caps = Vec::new();
470             let closure_def_id = ir.tcx.hir().local_def_id(expr.hir_id);
471             if let Some(upvars) = ir.tcx.upvars_mentioned(closure_def_id) {
472                 call_caps.extend(upvars.iter().map(|(&var_id, upvar)| {
473                     let upvar_ln = ir.add_live_node(UpvarNode(upvar.span));
474                     CaptureInfo { ln: upvar_ln, var_hid: var_id }
475                 }));
476             }
477             ir.set_captures(expr.hir_id, call_caps);
478             let old_body_owner = ir.body_owner;
479             ir.body_owner = closure_def_id;
480             intravisit::walk_expr(ir, expr);
481             ir.body_owner = old_body_owner;
482         }
483
484         // live nodes required for interesting control flow:
485         hir::ExprKind::Match(..) | hir::ExprKind::Loop(..) => {
486             ir.add_live_node_for_node(expr.hir_id, ExprNode(expr.span));
487             intravisit::walk_expr(ir, expr);
488         }
489         hir::ExprKind::Binary(op, ..) if op.node.is_lazy() => {
490             ir.add_live_node_for_node(expr.hir_id, ExprNode(expr.span));
491             intravisit::walk_expr(ir, expr);
492         }
493
494         // otherwise, live nodes are not required:
495         hir::ExprKind::Index(..)
496         | hir::ExprKind::Field(..)
497         | hir::ExprKind::Array(..)
498         | hir::ExprKind::Call(..)
499         | hir::ExprKind::MethodCall(..)
500         | hir::ExprKind::Tup(..)
501         | hir::ExprKind::Binary(..)
502         | hir::ExprKind::AddrOf(..)
503         | hir::ExprKind::Cast(..)
504         | hir::ExprKind::DropTemps(..)
505         | hir::ExprKind::Unary(..)
506         | hir::ExprKind::Break(..)
507         | hir::ExprKind::Continue(_)
508         | hir::ExprKind::Lit(_)
509         | hir::ExprKind::Ret(..)
510         | hir::ExprKind::Block(..)
511         | hir::ExprKind::Assign(..)
512         | hir::ExprKind::AssignOp(..)
513         | hir::ExprKind::Struct(..)
514         | hir::ExprKind::Repeat(..)
515         | hir::ExprKind::InlineAsm(..)
516         | hir::ExprKind::LlvmInlineAsm(..)
517         | hir::ExprKind::Box(..)
518         | hir::ExprKind::Yield(..)
519         | hir::ExprKind::Type(..)
520         | hir::ExprKind::Err
521         | hir::ExprKind::Path(hir::QPath::TypeRelative(..))
522         | hir::ExprKind::Path(hir::QPath::LangItem(..)) => {
523             intravisit::walk_expr(ir, expr);
524         }
525     }
526 }
527
528 // ______________________________________________________________________
529 // Computing liveness sets
530 //
531 // Actually we compute just a bit more than just liveness, but we use
532 // the same basic propagation framework in all cases.
533
534 #[derive(Clone, Copy)]
535 struct RWU {
536     reader: LiveNode,
537     writer: LiveNode,
538     used: bool,
539 }
540
541 /// Conceptually, this is like a `Vec<RWU>`. But the number of `RWU`s can get
542 /// very large, so it uses a more compact representation that takes advantage
543 /// of the fact that when the number of `RWU`s is large, most of them have an
544 /// invalid reader and an invalid writer.
545 struct RWUTable {
546     /// Each entry in `packed_rwus` is either INV_INV_FALSE, INV_INV_TRUE, or
547     /// an index into `unpacked_rwus`. In the common cases, this compacts the
548     /// 65 bits of data into 32; in the uncommon cases, it expands the 65 bits
549     /// in 96.
550     ///
551     /// More compact representations are possible -- e.g., use only 2 bits per
552     /// packed `RWU` and make the secondary table a HashMap that maps from
553     /// indices to `RWU`s -- but this one strikes a good balance between size
554     /// and speed.
555     packed_rwus: Vec<u32>,
556     unpacked_rwus: Vec<RWU>,
557 }
558
559 // A constant representing `RWU { reader: invalid_node(); writer: invalid_node(); used: false }`.
560 const INV_INV_FALSE: u32 = u32::MAX;
561
562 // A constant representing `RWU { reader: invalid_node(); writer: invalid_node(); used: true }`.
563 const INV_INV_TRUE: u32 = u32::MAX - 1;
564
565 impl RWUTable {
566     fn new(num_rwus: usize) -> RWUTable {
567         Self { packed_rwus: vec![INV_INV_FALSE; num_rwus], unpacked_rwus: vec![] }
568     }
569
570     fn get(&self, idx: usize) -> RWU {
571         let packed_rwu = self.packed_rwus[idx];
572         match packed_rwu {
573             INV_INV_FALSE => RWU { reader: invalid_node(), writer: invalid_node(), used: false },
574             INV_INV_TRUE => RWU { reader: invalid_node(), writer: invalid_node(), used: true },
575             _ => self.unpacked_rwus[packed_rwu as usize],
576         }
577     }
578
579     fn get_reader(&self, idx: usize) -> LiveNode {
580         let packed_rwu = self.packed_rwus[idx];
581         match packed_rwu {
582             INV_INV_FALSE | INV_INV_TRUE => invalid_node(),
583             _ => self.unpacked_rwus[packed_rwu as usize].reader,
584         }
585     }
586
587     fn get_writer(&self, idx: usize) -> LiveNode {
588         let packed_rwu = self.packed_rwus[idx];
589         match packed_rwu {
590             INV_INV_FALSE | INV_INV_TRUE => invalid_node(),
591             _ => self.unpacked_rwus[packed_rwu as usize].writer,
592         }
593     }
594
595     fn get_used(&self, idx: usize) -> bool {
596         let packed_rwu = self.packed_rwus[idx];
597         match packed_rwu {
598             INV_INV_FALSE => false,
599             INV_INV_TRUE => true,
600             _ => self.unpacked_rwus[packed_rwu as usize].used,
601         }
602     }
603
604     #[inline]
605     fn copy_packed(&mut self, dst_idx: usize, src_idx: usize) {
606         self.packed_rwus[dst_idx] = self.packed_rwus[src_idx];
607     }
608
609     fn assign_unpacked(&mut self, idx: usize, rwu: RWU) {
610         if rwu.reader == invalid_node() && rwu.writer == invalid_node() {
611             // When we overwrite an indexing entry in `self.packed_rwus` with
612             // `INV_INV_{TRUE,FALSE}` we don't remove the corresponding entry
613             // from `self.unpacked_rwus`; it's not worth the effort, and we
614             // can't have entries shifting around anyway.
615             self.packed_rwus[idx] = if rwu.used { INV_INV_TRUE } else { INV_INV_FALSE }
616         } else {
617             // Add a new RWU to `unpacked_rwus` and make `packed_rwus[idx]`
618             // point to it.
619             self.packed_rwus[idx] = self.unpacked_rwus.len() as u32;
620             self.unpacked_rwus.push(rwu);
621         }
622     }
623
624     fn assign_inv_inv(&mut self, idx: usize) {
625         self.packed_rwus[idx] = if self.get_used(idx) { INV_INV_TRUE } else { INV_INV_FALSE };
626     }
627 }
628
629 const ACC_READ: u32 = 1;
630 const ACC_WRITE: u32 = 2;
631 const ACC_USE: u32 = 4;
632
633 struct Liveness<'a, 'tcx> {
634     ir: &'a mut IrMaps<'tcx>,
635     typeck_results: &'a ty::TypeckResults<'tcx>,
636     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
637     successors: Vec<LiveNode>,
638     rwu_table: RWUTable,
639
640     /// A live node representing a point of execution before closure entry &
641     /// after closure exit. Used to calculate liveness of captured variables
642     /// through calls to the same closure. Used for Fn & FnMut closures only.
643     closure_ln: LiveNode,
644     /// A live node representing every 'exit' from the function, whether it be
645     /// by explicit return, panic, or other means.
646     exit_ln: LiveNode,
647
648     // mappings from loop node ID to LiveNode
649     // ("break" label should map to loop node ID,
650     // it probably doesn't now)
651     break_ln: HirIdMap<LiveNode>,
652     cont_ln: HirIdMap<LiveNode>,
653 }
654
655 impl<'a, 'tcx> Liveness<'a, 'tcx> {
656     fn new(ir: &'a mut IrMaps<'tcx>, def_id: LocalDefId) -> Liveness<'a, 'tcx> {
657         let typeck_results = ir.tcx.typeck(def_id);
658         let param_env = ir.tcx.param_env(def_id);
659
660         let closure_ln = ir.add_live_node(ClosureNode);
661         let exit_ln = ir.add_live_node(ExitNode);
662
663         let num_live_nodes = ir.lnks.len();
664         let num_vars = ir.var_kinds.len();
665
666         Liveness {
667             ir,
668             typeck_results,
669             param_env,
670             successors: vec![invalid_node(); num_live_nodes],
671             rwu_table: RWUTable::new(num_live_nodes * num_vars),
672             closure_ln,
673             exit_ln,
674             break_ln: Default::default(),
675             cont_ln: Default::default(),
676         }
677     }
678
679     fn live_node(&self, hir_id: HirId, span: Span) -> LiveNode {
680         match self.ir.live_node_map.get(&hir_id) {
681             Some(&ln) => ln,
682             None => {
683                 // This must be a mismatch between the ir_map construction
684                 // above and the propagation code below; the two sets of
685                 // code have to agree about which AST nodes are worth
686                 // creating liveness nodes for.
687                 span_bug!(span, "no live node registered for node {:?}", hir_id);
688             }
689         }
690     }
691
692     fn variable(&self, hir_id: HirId, span: Span) -> Variable {
693         self.ir.variable(hir_id, span)
694     }
695
696     fn define_bindings_in_pat(&mut self, pat: &hir::Pat<'_>, mut succ: LiveNode) -> LiveNode {
697         // In an or-pattern, only consider the first pattern; any later patterns
698         // must have the same bindings, and we also consider the first pattern
699         // to be the "authoritative" set of ids.
700         pat.each_binding_or_first(&mut |_, hir_id, pat_sp, ident| {
701             let ln = self.live_node(hir_id, pat_sp);
702             let var = self.variable(hir_id, ident.span);
703             self.init_from_succ(ln, succ);
704             self.define(ln, var);
705             succ = ln;
706         });
707         succ
708     }
709
710     fn idx(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> usize {
711         ln.get() * self.ir.var_kinds.len() + var.get()
712     }
713
714     fn live_on_entry(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> Option<LiveNodeKind> {
715         assert!(ln.is_valid());
716         let reader = self.rwu_table.get_reader(self.idx(ln, var));
717         if reader.is_valid() { Some(self.ir.lnk(reader)) } else { None }
718     }
719
720     // Is this variable live on entry to any of its successor nodes?
721     fn live_on_exit(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> Option<LiveNodeKind> {
722         let successor = self.successors[ln.get()];
723         self.live_on_entry(successor, var)
724     }
725
726     fn used_on_entry(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> bool {
727         assert!(ln.is_valid());
728         self.rwu_table.get_used(self.idx(ln, var))
729     }
730
731     fn assigned_on_entry(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> Option<LiveNodeKind> {
732         assert!(ln.is_valid());
733         let writer = self.rwu_table.get_writer(self.idx(ln, var));
734         if writer.is_valid() { Some(self.ir.lnk(writer)) } else { None }
735     }
736
737     fn assigned_on_exit(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> Option<LiveNodeKind> {
738         let successor = self.successors[ln.get()];
739         self.assigned_on_entry(successor, var)
740     }
741
742     fn indices2<F>(&mut self, ln: LiveNode, succ_ln: LiveNode, mut op: F)
743     where
744         F: FnMut(&mut Liveness<'a, 'tcx>, usize, usize),
745     {
746         let node_base_idx = self.idx(ln, Variable(0));
747         let succ_base_idx = self.idx(succ_ln, Variable(0));
748         for var_idx in 0..self.ir.var_kinds.len() {
749             op(self, node_base_idx + var_idx, succ_base_idx + var_idx);
750         }
751     }
752
753     fn write_vars<F>(&self, wr: &mut dyn Write, ln: LiveNode, mut test: F) -> io::Result<()>
754     where
755         F: FnMut(usize) -> bool,
756     {
757         let node_base_idx = self.idx(ln, Variable(0));
758         for var_idx in 0..self.ir.var_kinds.len() {
759             let idx = node_base_idx + var_idx;
760             if test(idx) {
761                 write!(wr, " {:?}", Variable(var_idx as u32))?;
762             }
763         }
764         Ok(())
765     }
766
767     #[allow(unused_must_use)]
768     fn ln_str(&self, ln: LiveNode) -> String {
769         let mut wr = Vec::new();
770         {
771             let wr = &mut wr as &mut dyn Write;
772             write!(wr, "[ln({:?}) of kind {:?} reads", ln.get(), self.ir.lnk(ln));
773             self.write_vars(wr, ln, |idx| self.rwu_table.get_reader(idx).is_valid());
774             write!(wr, "  writes");
775             self.write_vars(wr, ln, |idx| self.rwu_table.get_writer(idx).is_valid());
776             write!(wr, "  uses");
777             self.write_vars(wr, ln, |idx| self.rwu_table.get_used(idx));
778
779             write!(wr, "  precedes {:?}]", self.successors[ln.get()]);
780         }
781         String::from_utf8(wr).unwrap()
782     }
783
784     fn log_liveness(&self, entry_ln: LiveNode, hir_id: hir::HirId) {
785         // hack to skip the loop unless debug! is enabled:
786         debug!(
787             "^^ liveness computation results for body {} (entry={:?})",
788             {
789                 for ln_idx in 0..self.ir.lnks.len() {
790                     debug!("{:?}", self.ln_str(LiveNode(ln_idx as u32)));
791                 }
792                 hir_id
793             },
794             entry_ln
795         );
796     }
797
798     fn init_empty(&mut self, ln: LiveNode, succ_ln: LiveNode) {
799         self.successors[ln.get()] = succ_ln;
800
801         // It is not necessary to initialize the RWUs here because they are all
802         // set to INV_INV_FALSE when they are created, and the sets only grow
803         // during iterations.
804     }
805
806     fn init_from_succ(&mut self, ln: LiveNode, succ_ln: LiveNode) {
807         // more efficient version of init_empty() / merge_from_succ()
808         self.successors[ln.get()] = succ_ln;
809
810         self.indices2(ln, succ_ln, |this, idx, succ_idx| {
811             this.rwu_table.copy_packed(idx, succ_idx);
812         });
813         debug!("init_from_succ(ln={}, succ={})", self.ln_str(ln), self.ln_str(succ_ln));
814     }
815
816     fn merge_from_succ(&mut self, ln: LiveNode, succ_ln: LiveNode, first_merge: bool) -> bool {
817         if ln == succ_ln {
818             return false;
819         }
820
821         let mut any_changed = false;
822         self.indices2(ln, succ_ln, |this, idx, succ_idx| {
823             // This is a special case, pulled out from the code below, where we
824             // don't have to do anything. It occurs about 60-70% of the time.
825             if this.rwu_table.packed_rwus[succ_idx] == INV_INV_FALSE {
826                 return;
827             }
828
829             let mut changed = false;
830             let mut rwu = this.rwu_table.get(idx);
831             let succ_rwu = this.rwu_table.get(succ_idx);
832             if succ_rwu.reader.is_valid() && !rwu.reader.is_valid() {
833                 rwu.reader = succ_rwu.reader;
834                 changed = true
835             }
836
837             if succ_rwu.writer.is_valid() && !rwu.writer.is_valid() {
838                 rwu.writer = succ_rwu.writer;
839                 changed = true
840             }
841
842             if succ_rwu.used && !rwu.used {
843                 rwu.used = true;
844                 changed = true;
845             }
846
847             if changed {
848                 this.rwu_table.assign_unpacked(idx, rwu);
849                 any_changed = true;
850             }
851         });
852
853         debug!(
854             "merge_from_succ(ln={:?}, succ={}, first_merge={}, changed={})",
855             ln,
856             self.ln_str(succ_ln),
857             first_merge,
858             any_changed
859         );
860         any_changed
861     }
862
863     // Indicates that a local variable was *defined*; we know that no
864     // uses of the variable can precede the definition (resolve checks
865     // this) so we just clear out all the data.
866     fn define(&mut self, writer: LiveNode, var: Variable) {
867         let idx = self.idx(writer, var);
868         self.rwu_table.assign_inv_inv(idx);
869
870         debug!("{:?} defines {:?} (idx={}): {}", writer, var, idx, self.ln_str(writer));
871     }
872
873     // Either read, write, or both depending on the acc bitset
874     fn acc(&mut self, ln: LiveNode, var: Variable, acc: u32) {
875         debug!("{:?} accesses[{:x}] {:?}: {}", ln, acc, var, self.ln_str(ln));
876
877         let idx = self.idx(ln, var);
878         let mut rwu = self.rwu_table.get(idx);
879
880         if (acc & ACC_WRITE) != 0 {
881             rwu.reader = invalid_node();
882             rwu.writer = ln;
883         }
884
885         // Important: if we both read/write, must do read second
886         // or else the write will override.
887         if (acc & ACC_READ) != 0 {
888             rwu.reader = ln;
889         }
890
891         if (acc & ACC_USE) != 0 {
892             rwu.used = true;
893         }
894
895         self.rwu_table.assign_unpacked(idx, rwu);
896     }
897
898     fn compute(
899         &mut self,
900         fk: FnKind<'_>,
901         body: &hir::Body<'_>,
902         span: Span,
903         id: hir::HirId,
904     ) -> LiveNode {
905         debug!("compute: using id for body, {:?}", body.value);
906
907         // # Liveness of captured variables
908         //
909         // When computing the liveness for captured variables we take into
910         // account how variable is captured (ByRef vs ByValue) and what is the
911         // closure kind (Generator / FnOnce vs Fn / FnMut).
912         //
913         // Variables captured by reference are assumed to be used on the exit
914         // from the closure.
915         //
916         // In FnOnce closures, variables captured by value are known to be dead
917         // on exit since it is impossible to call the closure again.
918         //
919         // In Fn / FnMut closures, variables captured by value are live on exit
920         // if they are live on the entry to the closure, since only the closure
921         // itself can access them on subsequent calls.
922
923         if let Some(upvars) = self.ir.tcx.upvars_mentioned(self.ir.body_owner) {
924             // Mark upvars captured by reference as used after closure exits.
925             for (&var_hir_id, upvar) in upvars.iter().rev() {
926                 let upvar_id = ty::UpvarId {
927                     var_path: ty::UpvarPath { hir_id: var_hir_id },
928                     closure_expr_id: self.ir.body_owner,
929                 };
930                 match self.typeck_results.upvar_capture(upvar_id) {
931                     ty::UpvarCapture::ByRef(_) => {
932                         let var = self.variable(var_hir_id, upvar.span);
933                         self.acc(self.exit_ln, var, ACC_READ | ACC_USE);
934                     }
935                     ty::UpvarCapture::ByValue(_) => {}
936                 }
937             }
938         }
939
940         let succ = self.propagate_through_expr(&body.value, self.exit_ln);
941
942         match fk {
943             FnKind::Method(..) | FnKind::ItemFn(..) => return succ,
944             FnKind::Closure(..) => {}
945         }
946
947         let ty = self.typeck_results.node_type(id);
948         match ty.kind() {
949             ty::Closure(_def_id, substs) => match substs.as_closure().kind() {
950                 ty::ClosureKind::Fn => {}
951                 ty::ClosureKind::FnMut => {}
952                 ty::ClosureKind::FnOnce => return succ,
953             },
954             ty::Generator(..) => return succ,
955             _ => {
956                 span_bug!(span, "type of closure expr {:?} is not a closure {:?}", id, ty,);
957             }
958         };
959
960         // Propagate through calls to the closure.
961         let mut first_merge = true;
962         loop {
963             self.init_from_succ(self.closure_ln, succ);
964             for param in body.params {
965                 param.pat.each_binding(|_bm, hir_id, _x, ident| {
966                     let var = self.variable(hir_id, ident.span);
967                     self.define(self.closure_ln, var);
968                 })
969             }
970
971             if !self.merge_from_succ(self.exit_ln, self.closure_ln, first_merge) {
972                 break;
973             }
974             first_merge = false;
975             assert_eq!(succ, self.propagate_through_expr(&body.value, self.exit_ln));
976         }
977
978         succ
979     }
980
981     fn propagate_through_block(&mut self, blk: &hir::Block<'_>, succ: LiveNode) -> LiveNode {
982         if blk.targeted_by_break {
983             self.break_ln.insert(blk.hir_id, succ);
984         }
985         let succ = self.propagate_through_opt_expr(blk.expr.as_deref(), succ);
986         blk.stmts.iter().rev().fold(succ, |succ, stmt| self.propagate_through_stmt(stmt, succ))
987     }
988
989     fn propagate_through_stmt(&mut self, stmt: &hir::Stmt<'_>, succ: LiveNode) -> LiveNode {
990         match stmt.kind {
991             hir::StmtKind::Local(ref local) => {
992                 // Note: we mark the variable as defined regardless of whether
993                 // there is an initializer.  Initially I had thought to only mark
994                 // the live variable as defined if it was initialized, and then we
995                 // could check for uninit variables just by scanning what is live
996                 // at the start of the function. But that doesn't work so well for
997                 // immutable variables defined in a loop:
998                 //     loop { let x; x = 5; }
999                 // because the "assignment" loops back around and generates an error.
1000                 //
1001                 // So now we just check that variables defined w/o an
1002                 // initializer are not live at the point of their
1003                 // initialization, which is mildly more complex than checking
1004                 // once at the func header but otherwise equivalent.
1005
1006                 let succ = self.propagate_through_opt_expr(local.init.as_deref(), succ);
1007                 self.define_bindings_in_pat(&local.pat, succ)
1008             }
1009             hir::StmtKind::Item(..) => succ,
1010             hir::StmtKind::Expr(ref expr) | hir::StmtKind::Semi(ref expr) => {
1011                 self.propagate_through_expr(&expr, succ)
1012             }
1013         }
1014     }
1015
1016     fn propagate_through_exprs(&mut self, exprs: &[Expr<'_>], succ: LiveNode) -> LiveNode {
1017         exprs.iter().rev().fold(succ, |succ, expr| self.propagate_through_expr(&expr, succ))
1018     }
1019
1020     fn propagate_through_opt_expr(
1021         &mut self,
1022         opt_expr: Option<&Expr<'_>>,
1023         succ: LiveNode,
1024     ) -> LiveNode {
1025         opt_expr.map_or(succ, |expr| self.propagate_through_expr(expr, succ))
1026     }
1027
1028     fn propagate_through_expr(&mut self, expr: &Expr<'_>, succ: LiveNode) -> LiveNode {
1029         debug!("propagate_through_expr: {:?}", expr);
1030
1031         match expr.kind {
1032             // Interesting cases with control flow or which gen/kill
1033             hir::ExprKind::Path(hir::QPath::Resolved(_, ref path)) => {
1034                 self.access_path(expr.hir_id, path, succ, ACC_READ | ACC_USE)
1035             }
1036
1037             hir::ExprKind::Field(ref e, _) => self.propagate_through_expr(&e, succ),
1038
1039             hir::ExprKind::Closure(..) => {
1040                 debug!("{:?} is an ExprKind::Closure", expr);
1041
1042                 // the construction of a closure itself is not important,
1043                 // but we have to consider the closed over variables.
1044                 let caps = self
1045                     .ir
1046                     .capture_info_map
1047                     .get(&expr.hir_id)
1048                     .cloned()
1049                     .unwrap_or_else(|| span_bug!(expr.span, "no registered caps"));
1050
1051                 caps.iter().rev().fold(succ, |succ, cap| {
1052                     self.init_from_succ(cap.ln, succ);
1053                     let var = self.variable(cap.var_hid, expr.span);
1054                     self.acc(cap.ln, var, ACC_READ | ACC_USE);
1055                     cap.ln
1056                 })
1057             }
1058
1059             // Note that labels have been resolved, so we don't need to look
1060             // at the label ident
1061             hir::ExprKind::Loop(ref blk, _, _) => self.propagate_through_loop(expr, &blk, succ),
1062
1063             hir::ExprKind::Match(ref e, arms, _) => {
1064                 //
1065                 //      (e)
1066                 //       |
1067                 //       v
1068                 //     (expr)
1069                 //     / | \
1070                 //    |  |  |
1071                 //    v  v  v
1072                 //   (..arms..)
1073                 //    |  |  |
1074                 //    v  v  v
1075                 //   (  succ  )
1076                 //
1077                 //
1078                 let ln = self.live_node(expr.hir_id, expr.span);
1079                 self.init_empty(ln, succ);
1080                 let mut first_merge = true;
1081                 for arm in arms {
1082                     let body_succ = self.propagate_through_expr(&arm.body, succ);
1083
1084                     let guard_succ = self.propagate_through_opt_expr(
1085                         arm.guard.as_ref().map(|hir::Guard::If(e)| *e),
1086                         body_succ,
1087                     );
1088                     let arm_succ = self.define_bindings_in_pat(&arm.pat, guard_succ);
1089                     self.merge_from_succ(ln, arm_succ, first_merge);
1090                     first_merge = false;
1091                 }
1092                 self.propagate_through_expr(&e, ln)
1093             }
1094
1095             hir::ExprKind::Ret(ref o_e) => {
1096                 // Ignore succ and subst exit_ln.
1097                 self.propagate_through_opt_expr(o_e.as_ref().map(|e| &**e), self.exit_ln)
1098             }
1099
1100             hir::ExprKind::Break(label, ref opt_expr) => {
1101                 // Find which label this break jumps to
1102                 let target = match label.target_id {
1103                     Ok(hir_id) => self.break_ln.get(&hir_id),
1104                     Err(err) => span_bug!(expr.span, "loop scope error: {}", err),
1105                 }
1106                 .cloned();
1107
1108                 // Now that we know the label we're going to,
1109                 // look it up in the break loop nodes table
1110
1111                 match target {
1112                     Some(b) => self.propagate_through_opt_expr(opt_expr.as_ref().map(|e| &**e), b),
1113                     None => span_bug!(expr.span, "`break` to unknown label"),
1114                 }
1115             }
1116
1117             hir::ExprKind::Continue(label) => {
1118                 // Find which label this expr continues to
1119                 let sc = label
1120                     .target_id
1121                     .unwrap_or_else(|err| span_bug!(expr.span, "loop scope error: {}", err));
1122
1123                 // Now that we know the label we're going to,
1124                 // look it up in the continue loop nodes table
1125                 self.cont_ln
1126                     .get(&sc)
1127                     .cloned()
1128                     .unwrap_or_else(|| span_bug!(expr.span, "continue to unknown label"))
1129             }
1130
1131             hir::ExprKind::Assign(ref l, ref r, _) => {
1132                 // see comment on places in
1133                 // propagate_through_place_components()
1134                 let succ = self.write_place(&l, succ, ACC_WRITE);
1135                 let succ = self.propagate_through_place_components(&l, succ);
1136                 self.propagate_through_expr(&r, succ)
1137             }
1138
1139             hir::ExprKind::AssignOp(_, ref l, ref r) => {
1140                 // an overloaded assign op is like a method call
1141                 if self.typeck_results.is_method_call(expr) {
1142                     let succ = self.propagate_through_expr(&l, succ);
1143                     self.propagate_through_expr(&r, succ)
1144                 } else {
1145                     // see comment on places in
1146                     // propagate_through_place_components()
1147                     let succ = self.write_place(&l, succ, ACC_WRITE | ACC_READ);
1148                     let succ = self.propagate_through_expr(&r, succ);
1149                     self.propagate_through_place_components(&l, succ)
1150                 }
1151             }
1152
1153             // Uninteresting cases: just propagate in rev exec order
1154             hir::ExprKind::Array(ref exprs) => self.propagate_through_exprs(exprs, succ),
1155
1156             hir::ExprKind::Struct(_, ref fields, ref with_expr) => {
1157                 let succ = self.propagate_through_opt_expr(with_expr.as_ref().map(|e| &**e), succ);
1158                 fields
1159                     .iter()
1160                     .rev()
1161                     .fold(succ, |succ, field| self.propagate_through_expr(&field.expr, succ))
1162             }
1163
1164             hir::ExprKind::Call(ref f, ref args) => {
1165                 let m = self.ir.tcx.parent_module(expr.hir_id).to_def_id();
1166                 let succ = if self.ir.tcx.is_ty_uninhabited_from(
1167                     m,
1168                     self.typeck_results.expr_ty(expr),
1169                     self.param_env,
1170                 ) {
1171                     self.exit_ln
1172                 } else {
1173                     succ
1174                 };
1175                 let succ = self.propagate_through_exprs(args, succ);
1176                 self.propagate_through_expr(&f, succ)
1177             }
1178
1179             hir::ExprKind::MethodCall(.., ref args, _) => {
1180                 let m = self.ir.tcx.parent_module(expr.hir_id).to_def_id();
1181                 let succ = if self.ir.tcx.is_ty_uninhabited_from(
1182                     m,
1183                     self.typeck_results.expr_ty(expr),
1184                     self.param_env,
1185                 ) {
1186                     self.exit_ln
1187                 } else {
1188                     succ
1189                 };
1190
1191                 self.propagate_through_exprs(args, succ)
1192             }
1193
1194             hir::ExprKind::Tup(ref exprs) => self.propagate_through_exprs(exprs, succ),
1195
1196             hir::ExprKind::Binary(op, ref l, ref r) if op.node.is_lazy() => {
1197                 let r_succ = self.propagate_through_expr(&r, succ);
1198
1199                 let ln = self.live_node(expr.hir_id, expr.span);
1200                 self.init_from_succ(ln, succ);
1201                 self.merge_from_succ(ln, r_succ, false);
1202
1203                 self.propagate_through_expr(&l, ln)
1204             }
1205
1206             hir::ExprKind::Index(ref l, ref r) | hir::ExprKind::Binary(_, ref l, ref r) => {
1207                 let r_succ = self.propagate_through_expr(&r, succ);
1208                 self.propagate_through_expr(&l, r_succ)
1209             }
1210
1211             hir::ExprKind::Box(ref e)
1212             | hir::ExprKind::AddrOf(_, _, ref e)
1213             | hir::ExprKind::Cast(ref e, _)
1214             | hir::ExprKind::Type(ref e, _)
1215             | hir::ExprKind::DropTemps(ref e)
1216             | hir::ExprKind::Unary(_, ref e)
1217             | hir::ExprKind::Yield(ref e, _)
1218             | hir::ExprKind::Repeat(ref e, _) => self.propagate_through_expr(&e, succ),
1219
1220             hir::ExprKind::InlineAsm(ref asm) => {
1221                 // Handle non-returning asm
1222                 let mut succ = if asm.options.contains(InlineAsmOptions::NORETURN) {
1223                     self.exit_ln
1224                 } else {
1225                     succ
1226                 };
1227
1228                 // Do a first pass for writing outputs only
1229                 for op in asm.operands.iter().rev() {
1230                     match op {
1231                         hir::InlineAsmOperand::In { .. }
1232                         | hir::InlineAsmOperand::Const { .. }
1233                         | hir::InlineAsmOperand::Sym { .. } => {}
1234                         hir::InlineAsmOperand::Out { expr, .. } => {
1235                             if let Some(expr) = expr {
1236                                 succ = self.write_place(expr, succ, ACC_WRITE);
1237                             }
1238                         }
1239                         hir::InlineAsmOperand::InOut { expr, .. } => {
1240                             succ = self.write_place(expr, succ, ACC_READ | ACC_WRITE);
1241                         }
1242                         hir::InlineAsmOperand::SplitInOut { out_expr, .. } => {
1243                             if let Some(expr) = out_expr {
1244                                 succ = self.write_place(expr, succ, ACC_WRITE);
1245                             }
1246                         }
1247                     }
1248                 }
1249
1250                 // Then do a second pass for inputs
1251                 let mut succ = succ;
1252                 for op in asm.operands.iter().rev() {
1253                     match op {
1254                         hir::InlineAsmOperand::In { expr, .. }
1255                         | hir::InlineAsmOperand::Const { expr, .. }
1256                         | hir::InlineAsmOperand::Sym { expr, .. } => {
1257                             succ = self.propagate_through_expr(expr, succ)
1258                         }
1259                         hir::InlineAsmOperand::Out { expr, .. } => {
1260                             if let Some(expr) = expr {
1261                                 succ = self.propagate_through_place_components(expr, succ);
1262                             }
1263                         }
1264                         hir::InlineAsmOperand::InOut { expr, .. } => {
1265                             succ = self.propagate_through_place_components(expr, succ);
1266                         }
1267                         hir::InlineAsmOperand::SplitInOut { in_expr, out_expr, .. } => {
1268                             if let Some(expr) = out_expr {
1269                                 succ = self.propagate_through_place_components(expr, succ);
1270                             }
1271                             succ = self.propagate_through_expr(in_expr, succ);
1272                         }
1273                     }
1274                 }
1275                 succ
1276             }
1277
1278             hir::ExprKind::LlvmInlineAsm(ref asm) => {
1279                 let ia = &asm.inner;
1280                 let outputs = asm.outputs_exprs;
1281                 let inputs = asm.inputs_exprs;
1282                 let succ = ia.outputs.iter().zip(outputs).rev().fold(succ, |succ, (o, output)| {
1283                     // see comment on places
1284                     // in propagate_through_place_components()
1285                     if o.is_indirect {
1286                         self.propagate_through_expr(output, succ)
1287                     } else {
1288                         let acc = if o.is_rw { ACC_WRITE | ACC_READ } else { ACC_WRITE };
1289                         let succ = self.write_place(output, succ, acc);
1290                         self.propagate_through_place_components(output, succ)
1291                     }
1292                 });
1293
1294                 // Inputs are executed first. Propagate last because of rev order
1295                 self.propagate_through_exprs(inputs, succ)
1296             }
1297
1298             hir::ExprKind::Lit(..)
1299             | hir::ExprKind::Err
1300             | hir::ExprKind::Path(hir::QPath::TypeRelative(..))
1301             | hir::ExprKind::Path(hir::QPath::LangItem(..)) => succ,
1302
1303             // Note that labels have been resolved, so we don't need to look
1304             // at the label ident
1305             hir::ExprKind::Block(ref blk, _) => self.propagate_through_block(&blk, succ),
1306         }
1307     }
1308
1309     fn propagate_through_place_components(&mut self, expr: &Expr<'_>, succ: LiveNode) -> LiveNode {
1310         // # Places
1311         //
1312         // In general, the full flow graph structure for an
1313         // assignment/move/etc can be handled in one of two ways,
1314         // depending on whether what is being assigned is a "tracked
1315         // value" or not. A tracked value is basically a local
1316         // variable or argument.
1317         //
1318         // The two kinds of graphs are:
1319         //
1320         //    Tracked place          Untracked place
1321         // ----------------------++-----------------------
1322         //                       ||
1323         //         |             ||           |
1324         //         v             ||           v
1325         //     (rvalue)          ||       (rvalue)
1326         //         |             ||           |
1327         //         v             ||           v
1328         // (write of place)     ||   (place components)
1329         //         |             ||           |
1330         //         v             ||           v
1331         //      (succ)           ||        (succ)
1332         //                       ||
1333         // ----------------------++-----------------------
1334         //
1335         // I will cover the two cases in turn:
1336         //
1337         // # Tracked places
1338         //
1339         // A tracked place is a local variable/argument `x`.  In
1340         // these cases, the link_node where the write occurs is linked
1341         // to node id of `x`.  The `write_place()` routine generates
1342         // the contents of this node.  There are no subcomponents to
1343         // consider.
1344         //
1345         // # Non-tracked places
1346         //
1347         // These are places like `x[5]` or `x.f`.  In that case, we
1348         // basically ignore the value which is written to but generate
1349         // reads for the components---`x` in these two examples.  The
1350         // components reads are generated by
1351         // `propagate_through_place_components()` (this fn).
1352         //
1353         // # Illegal places
1354         //
1355         // It is still possible to observe assignments to non-places;
1356         // these errors are detected in the later pass borrowck.  We
1357         // just ignore such cases and treat them as reads.
1358
1359         match expr.kind {
1360             hir::ExprKind::Path(_) => succ,
1361             hir::ExprKind::Field(ref e, _) => self.propagate_through_expr(&e, succ),
1362             _ => self.propagate_through_expr(expr, succ),
1363         }
1364     }
1365
1366     // see comment on propagate_through_place()
1367     fn write_place(&mut self, expr: &Expr<'_>, succ: LiveNode, acc: u32) -> LiveNode {
1368         match expr.kind {
1369             hir::ExprKind::Path(hir::QPath::Resolved(_, ref path)) => {
1370                 self.access_path(expr.hir_id, path, succ, acc)
1371             }
1372
1373             // We do not track other places, so just propagate through
1374             // to their subcomponents.  Also, it may happen that
1375             // non-places occur here, because those are detected in the
1376             // later pass borrowck.
1377             _ => succ,
1378         }
1379     }
1380
1381     fn access_var(
1382         &mut self,
1383         hir_id: HirId,
1384         var_hid: HirId,
1385         succ: LiveNode,
1386         acc: u32,
1387         span: Span,
1388     ) -> LiveNode {
1389         let ln = self.live_node(hir_id, span);
1390         if acc != 0 {
1391             self.init_from_succ(ln, succ);
1392             let var = self.variable(var_hid, span);
1393             self.acc(ln, var, acc);
1394         }
1395         ln
1396     }
1397
1398     fn access_path(
1399         &mut self,
1400         hir_id: HirId,
1401         path: &hir::Path<'_>,
1402         succ: LiveNode,
1403         acc: u32,
1404     ) -> LiveNode {
1405         match path.res {
1406             Res::Local(hid) => self.access_var(hir_id, hid, succ, acc, path.span),
1407             _ => succ,
1408         }
1409     }
1410
1411     fn propagate_through_loop(
1412         &mut self,
1413         expr: &Expr<'_>,
1414         body: &hir::Block<'_>,
1415         succ: LiveNode,
1416     ) -> LiveNode {
1417         /*
1418         We model control flow like this:
1419
1420               (expr) <-+
1421                 |      |
1422                 v      |
1423               (body) --+
1424
1425         Note that a `continue` expression targeting the `loop` will have a successor of `expr`.
1426         Meanwhile, a `break` expression will have a successor of `succ`.
1427         */
1428
1429         // first iteration:
1430         let mut first_merge = true;
1431         let ln = self.live_node(expr.hir_id, expr.span);
1432         self.init_empty(ln, succ);
1433         debug!("propagate_through_loop: using id for loop body {} {:?}", expr.hir_id, body);
1434
1435         self.break_ln.insert(expr.hir_id, succ);
1436
1437         self.cont_ln.insert(expr.hir_id, ln);
1438
1439         let body_ln = self.propagate_through_block(body, ln);
1440
1441         // repeat until fixed point is reached:
1442         while self.merge_from_succ(ln, body_ln, first_merge) {
1443             first_merge = false;
1444             assert_eq!(body_ln, self.propagate_through_block(body, ln));
1445         }
1446
1447         ln
1448     }
1449 }
1450
1451 // _______________________________________________________________________
1452 // Checking for error conditions
1453
1454 impl<'a, 'tcx> Visitor<'tcx> for Liveness<'a, 'tcx> {
1455     type Map = intravisit::ErasedMap<'tcx>;
1456
1457     fn nested_visit_map(&mut self) -> NestedVisitorMap<Self::Map> {
1458         NestedVisitorMap::None
1459     }
1460
1461     fn visit_local(&mut self, local: &'tcx hir::Local<'tcx>) {
1462         self.check_unused_vars_in_pat(&local.pat, None, |spans, hir_id, ln, var| {
1463             if local.init.is_some() {
1464                 self.warn_about_dead_assign(spans, hir_id, ln, var);
1465             }
1466         });
1467
1468         intravisit::walk_local(self, local);
1469     }
1470
1471     fn visit_expr(&mut self, ex: &'tcx Expr<'tcx>) {
1472         check_expr(self, ex);
1473     }
1474
1475     fn visit_arm(&mut self, arm: &'tcx hir::Arm<'tcx>) {
1476         self.check_unused_vars_in_pat(&arm.pat, None, |_, _, _, _| {});
1477         intravisit::walk_arm(self, arm);
1478     }
1479 }
1480
1481 fn check_expr<'tcx>(this: &mut Liveness<'_, 'tcx>, expr: &'tcx Expr<'tcx>) {
1482     match expr.kind {
1483         hir::ExprKind::Assign(ref l, ..) => {
1484             this.check_place(&l);
1485         }
1486
1487         hir::ExprKind::AssignOp(_, ref l, _) => {
1488             if !this.typeck_results.is_method_call(expr) {
1489                 this.check_place(&l);
1490             }
1491         }
1492
1493         hir::ExprKind::InlineAsm(ref asm) => {
1494             for op in asm.operands {
1495                 match op {
1496                     hir::InlineAsmOperand::Out { expr, .. } => {
1497                         if let Some(expr) = expr {
1498                             this.check_place(expr);
1499                         }
1500                     }
1501                     hir::InlineAsmOperand::InOut { expr, .. } => {
1502                         this.check_place(expr);
1503                     }
1504                     hir::InlineAsmOperand::SplitInOut { out_expr, .. } => {
1505                         if let Some(out_expr) = out_expr {
1506                             this.check_place(out_expr);
1507                         }
1508                     }
1509                     _ => {}
1510                 }
1511             }
1512         }
1513
1514         hir::ExprKind::LlvmInlineAsm(ref asm) => {
1515             for input in asm.inputs_exprs {
1516                 this.visit_expr(input);
1517             }
1518
1519             // Output operands must be places
1520             for (o, output) in asm.inner.outputs.iter().zip(asm.outputs_exprs) {
1521                 if !o.is_indirect {
1522                     this.check_place(output);
1523                 }
1524                 this.visit_expr(output);
1525             }
1526         }
1527
1528         // no correctness conditions related to liveness
1529         hir::ExprKind::Call(..)
1530         | hir::ExprKind::MethodCall(..)
1531         | hir::ExprKind::Match(..)
1532         | hir::ExprKind::Loop(..)
1533         | hir::ExprKind::Index(..)
1534         | hir::ExprKind::Field(..)
1535         | hir::ExprKind::Array(..)
1536         | hir::ExprKind::Tup(..)
1537         | hir::ExprKind::Binary(..)
1538         | hir::ExprKind::Cast(..)
1539         | hir::ExprKind::DropTemps(..)
1540         | hir::ExprKind::Unary(..)
1541         | hir::ExprKind::Ret(..)
1542         | hir::ExprKind::Break(..)
1543         | hir::ExprKind::Continue(..)
1544         | hir::ExprKind::Lit(_)
1545         | hir::ExprKind::Block(..)
1546         | hir::ExprKind::AddrOf(..)
1547         | hir::ExprKind::Struct(..)
1548         | hir::ExprKind::Repeat(..)
1549         | hir::ExprKind::Closure(..)
1550         | hir::ExprKind::Path(_)
1551         | hir::ExprKind::Yield(..)
1552         | hir::ExprKind::Box(..)
1553         | hir::ExprKind::Type(..)
1554         | hir::ExprKind::Err => {}
1555     }
1556
1557     intravisit::walk_expr(this, expr);
1558 }
1559
1560 impl<'tcx> Liveness<'_, 'tcx> {
1561     fn check_place(&mut self, expr: &'tcx Expr<'tcx>) {
1562         match expr.kind {
1563             hir::ExprKind::Path(hir::QPath::Resolved(_, ref path)) => {
1564                 if let Res::Local(var_hid) = path.res {
1565                     // Assignment to an immutable variable or argument: only legal
1566                     // if there is no later assignment. If this local is actually
1567                     // mutable, then check for a reassignment to flag the mutability
1568                     // as being used.
1569                     let ln = self.live_node(expr.hir_id, expr.span);
1570                     let var = self.variable(var_hid, expr.span);
1571                     self.warn_about_dead_assign(vec![expr.span], expr.hir_id, ln, var);
1572                 }
1573             }
1574             _ => {
1575                 // For other kinds of places, no checks are required,
1576                 // and any embedded expressions are actually rvalues
1577                 intravisit::walk_expr(self, expr);
1578             }
1579         }
1580     }
1581
1582     fn should_warn(&self, var: Variable) -> Option<String> {
1583         let name = self.ir.variable_name(var);
1584         if name == kw::Invalid {
1585             return None;
1586         }
1587         let name: &str = &name.as_str();
1588         if name.as_bytes()[0] == b'_' {
1589             return None;
1590         }
1591         Some(name.to_owned())
1592     }
1593
1594     fn warn_about_unused_upvars(&self, entry_ln: LiveNode) {
1595         let upvars = match self.ir.tcx.upvars_mentioned(self.ir.body_owner) {
1596             None => return,
1597             Some(upvars) => upvars,
1598         };
1599         for (&var_hir_id, upvar) in upvars.iter() {
1600             let var = self.variable(var_hir_id, upvar.span);
1601             let upvar_id = ty::UpvarId {
1602                 var_path: ty::UpvarPath { hir_id: var_hir_id },
1603                 closure_expr_id: self.ir.body_owner,
1604             };
1605             match self.typeck_results.upvar_capture(upvar_id) {
1606                 ty::UpvarCapture::ByValue(_) => {}
1607                 ty::UpvarCapture::ByRef(..) => continue,
1608             };
1609             if self.used_on_entry(entry_ln, var) {
1610                 if self.live_on_entry(entry_ln, var).is_none() {
1611                     if let Some(name) = self.should_warn(var) {
1612                         self.ir.tcx.struct_span_lint_hir(
1613                             lint::builtin::UNUSED_ASSIGNMENTS,
1614                             var_hir_id,
1615                             vec![upvar.span],
1616                             |lint| {
1617                                 lint.build(&format!("value captured by `{}` is never read", name))
1618                                     .help("did you mean to capture by reference instead?")
1619                                     .emit();
1620                             },
1621                         );
1622                     }
1623                 }
1624             } else {
1625                 if let Some(name) = self.should_warn(var) {
1626                     self.ir.tcx.struct_span_lint_hir(
1627                         lint::builtin::UNUSED_VARIABLES,
1628                         var_hir_id,
1629                         vec![upvar.span],
1630                         |lint| {
1631                             lint.build(&format!("unused variable: `{}`", name))
1632                                 .help("did you mean to capture by reference instead?")
1633                                 .emit();
1634                         },
1635                     );
1636                 }
1637             }
1638         }
1639     }
1640
1641     fn warn_about_unused_args(&self, body: &hir::Body<'_>, entry_ln: LiveNode) {
1642         for p in body.params {
1643             self.check_unused_vars_in_pat(&p.pat, Some(entry_ln), |spans, hir_id, ln, var| {
1644                 if self.live_on_entry(ln, var).is_none() {
1645                     self.report_unsed_assign(hir_id, spans, var, |name| {
1646                         format!("value passed to `{}` is never read", name)
1647                     });
1648                 }
1649             });
1650         }
1651     }
1652
1653     fn check_unused_vars_in_pat(
1654         &self,
1655         pat: &hir::Pat<'_>,
1656         entry_ln: Option<LiveNode>,
1657         on_used_on_entry: impl Fn(Vec<Span>, HirId, LiveNode, Variable),
1658     ) {
1659         // In an or-pattern, only consider the variable; any later patterns must have the same
1660         // bindings, and we also consider the first pattern to be the "authoritative" set of ids.
1661         // However, we should take the ids and spans of variables with the same name from the later
1662         // patterns so the suggestions to prefix with underscores will apply to those too.
1663         let mut vars: FxIndexMap<Symbol, (LiveNode, Variable, Vec<(HirId, Span)>)> = <_>::default();
1664
1665         pat.each_binding(|_, hir_id, pat_sp, ident| {
1666             let ln = entry_ln.unwrap_or_else(|| self.live_node(hir_id, pat_sp));
1667             let var = self.variable(hir_id, ident.span);
1668             let id_and_sp = (hir_id, pat_sp);
1669             vars.entry(self.ir.variable_name(var))
1670                 .and_modify(|(.., hir_ids_and_spans)| hir_ids_and_spans.push(id_and_sp))
1671                 .or_insert_with(|| (ln, var, vec![id_and_sp]));
1672         });
1673
1674         for (_, (ln, var, hir_ids_and_spans)) in vars {
1675             if self.used_on_entry(ln, var) {
1676                 let id = hir_ids_and_spans[0].0;
1677                 let spans = hir_ids_and_spans.into_iter().map(|(_, sp)| sp).collect();
1678                 on_used_on_entry(spans, id, ln, var);
1679             } else {
1680                 self.report_unused(hir_ids_and_spans, ln, var);
1681             }
1682         }
1683     }
1684
1685     fn report_unused(&self, hir_ids_and_spans: Vec<(HirId, Span)>, ln: LiveNode, var: Variable) {
1686         let first_hir_id = hir_ids_and_spans[0].0;
1687
1688         if let Some(name) = self.should_warn(var).filter(|name| name != "self") {
1689             // annoying: for parameters in funcs like `fn(x: i32)
1690             // {ret}`, there is only one node, so asking about
1691             // assigned_on_exit() is not meaningful.
1692             let is_assigned =
1693                 if ln == self.exit_ln { false } else { self.assigned_on_exit(ln, var).is_some() };
1694
1695             if is_assigned {
1696                 self.ir.tcx.struct_span_lint_hir(
1697                     lint::builtin::UNUSED_VARIABLES,
1698                     first_hir_id,
1699                     hir_ids_and_spans.into_iter().map(|(_, sp)| sp).collect::<Vec<_>>(),
1700                     |lint| {
1701                         lint.build(&format!("variable `{}` is assigned to, but never used", name))
1702                             .note(&format!("consider using `_{}` instead", name))
1703                             .emit();
1704                     },
1705                 )
1706             } else {
1707                 self.ir.tcx.struct_span_lint_hir(
1708                     lint::builtin::UNUSED_VARIABLES,
1709                     first_hir_id,
1710                     hir_ids_and_spans.iter().map(|(_, sp)| *sp).collect::<Vec<_>>(),
1711                     |lint| {
1712                         let mut err = lint.build(&format!("unused variable: `{}`", name));
1713
1714                         let (shorthands, non_shorthands): (Vec<_>, Vec<_>) =
1715                             hir_ids_and_spans.into_iter().partition(|(hir_id, span)| {
1716                                 let var = self.variable(*hir_id, *span);
1717                                 self.ir.variable_is_shorthand(var)
1718                             });
1719
1720                         let mut shorthands = shorthands
1721                             .into_iter()
1722                             .map(|(_, span)| (span, format!("{}: _", name)))
1723                             .collect::<Vec<_>>();
1724
1725                         // If we have both shorthand and non-shorthand, prefer the "try ignoring
1726                         // the field" message, and suggest `_` for the non-shorthands. If we only
1727                         // have non-shorthand, then prefix with an underscore instead.
1728                         if !shorthands.is_empty() {
1729                             shorthands.extend(
1730                                 non_shorthands
1731                                     .into_iter()
1732                                     .map(|(_, span)| (span, "_".to_string()))
1733                                     .collect::<Vec<_>>(),
1734                             );
1735
1736                             err.multipart_suggestion(
1737                                 "try ignoring the field",
1738                                 shorthands,
1739                                 Applicability::MachineApplicable,
1740                             );
1741                         } else {
1742                             err.multipart_suggestion(
1743                                 "if this is intentional, prefix it with an underscore",
1744                                 non_shorthands
1745                                     .into_iter()
1746                                     .map(|(_, span)| (span, format!("_{}", name)))
1747                                     .collect::<Vec<_>>(),
1748                                 Applicability::MachineApplicable,
1749                             );
1750                         }
1751
1752                         err.emit()
1753                     },
1754                 );
1755             }
1756         }
1757     }
1758
1759     fn warn_about_dead_assign(&self, spans: Vec<Span>, hir_id: HirId, ln: LiveNode, var: Variable) {
1760         if self.live_on_exit(ln, var).is_none() {
1761             self.report_unsed_assign(hir_id, spans, var, |name| {
1762                 format!("value assigned to `{}` is never read", name)
1763             });
1764         }
1765     }
1766
1767     fn report_unsed_assign(
1768         &self,
1769         hir_id: HirId,
1770         spans: Vec<Span>,
1771         var: Variable,
1772         message: impl Fn(&str) -> String,
1773     ) {
1774         if let Some(name) = self.should_warn(var) {
1775             self.ir.tcx.struct_span_lint_hir(
1776                 lint::builtin::UNUSED_ASSIGNMENTS,
1777                 hir_id,
1778                 spans,
1779                 |lint| {
1780                     lint.build(&message(&name))
1781                         .help("maybe it is overwritten before being read?")
1782                         .emit();
1783                 },
1784             )
1785         }
1786     }
1787 }