]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_passes/src/liveness.rs
Rollup merge of #78065 - tshepang:nits, r=dtolnay
[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 `None`, 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 `None`, 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, NestedVisitorMap, Visitor};
94 use rustc_hir::{Expr, HirId, HirIdMap, HirIdSet};
95 use rustc_index::vec::IndexVec;
96 use rustc_middle::hir::map::Map;
97 use rustc_middle::ty::query::Providers;
98 use rustc_middle::ty::{self, DefIdTree, TyCtxt};
99 use rustc_session::lint;
100 use rustc_span::symbol::{kw, sym, Symbol};
101 use rustc_span::Span;
102
103 use std::collections::VecDeque;
104 use std::io;
105 use std::io::prelude::*;
106 use std::rc::Rc;
107
108 rustc_index::newtype_index! {
109     pub struct Variable {
110         DEBUG_FORMAT = "v({})",
111     }
112 }
113
114 rustc_index::newtype_index! {
115     pub struct LiveNode {
116         DEBUG_FORMAT = "ln({})",
117     }
118 }
119
120 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Debug)]
121 enum LiveNodeKind {
122     UpvarNode(Span),
123     ExprNode(Span),
124     VarDefNode(Span),
125     ClosureNode,
126     ExitNode,
127 }
128
129 fn live_node_kind_to_string(lnk: LiveNodeKind, tcx: TyCtxt<'_>) -> String {
130     let sm = tcx.sess.source_map();
131     match lnk {
132         UpvarNode(s) => format!("Upvar node [{}]", sm.span_to_string(s)),
133         ExprNode(s) => format!("Expr node [{}]", sm.span_to_string(s)),
134         VarDefNode(s) => format!("Var def node [{}]", sm.span_to_string(s)),
135         ClosureNode => "Closure node".to_owned(),
136         ExitNode => "Exit node".to_owned(),
137     }
138 }
139
140 fn check_mod_liveness(tcx: TyCtxt<'_>, module_def_id: LocalDefId) {
141     tcx.hir().visit_item_likes_in_module(module_def_id, &mut IrMaps::new(tcx).as_deep_visitor());
142 }
143
144 pub fn provide(providers: &mut Providers) {
145     *providers = Providers { check_mod_liveness, ..*providers };
146 }
147
148 // ______________________________________________________________________
149 // Creating ir_maps
150 //
151 // This is the first pass and the one that drives the main
152 // computation.  It walks up and down the IR once.  On the way down,
153 // we count for each function the number of variables as well as
154 // liveness nodes.  A liveness node is basically an expression or
155 // capture clause that does something of interest: either it has
156 // interesting control flow or it uses/defines a local variable.
157 //
158 // On the way back up, at each function node we create liveness sets
159 // (we now know precisely how big to make our various vectors and so
160 // forth) and then do the data-flow propagation to compute the set
161 // of live variables at each program point.
162 //
163 // Finally, we run back over the IR one last time and, using the
164 // computed liveness, check various safety conditions.  For example,
165 // there must be no live nodes at the definition site for a variable
166 // unless it has an initializer.  Similarly, each non-mutable local
167 // variable must not be assigned if there is some successor
168 // assignment.  And so forth.
169
170 struct CaptureInfo {
171     ln: LiveNode,
172     var_hid: HirId,
173 }
174
175 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
176 struct LocalInfo {
177     id: HirId,
178     name: Symbol,
179     is_shorthand: bool,
180 }
181
182 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
183 enum VarKind {
184     Param(HirId, Symbol),
185     Local(LocalInfo),
186     Upvar(HirId, Symbol),
187 }
188
189 struct IrMaps<'tcx> {
190     tcx: TyCtxt<'tcx>,
191     live_node_map: HirIdMap<LiveNode>,
192     variable_map: HirIdMap<Variable>,
193     capture_info_map: HirIdMap<Rc<Vec<CaptureInfo>>>,
194     var_kinds: IndexVec<Variable, VarKind>,
195     lnks: IndexVec<LiveNode, LiveNodeKind>,
196 }
197
198 impl IrMaps<'tcx> {
199     fn new(tcx: TyCtxt<'tcx>) -> IrMaps<'tcx> {
200         IrMaps {
201             tcx,
202             live_node_map: HirIdMap::default(),
203             variable_map: HirIdMap::default(),
204             capture_info_map: Default::default(),
205             var_kinds: IndexVec::new(),
206             lnks: IndexVec::new(),
207         }
208     }
209
210     fn add_live_node(&mut self, lnk: LiveNodeKind) -> LiveNode {
211         let ln = self.lnks.push(lnk);
212
213         debug!("{:?} is of kind {}", ln, live_node_kind_to_string(lnk, self.tcx));
214
215         ln
216     }
217
218     fn add_live_node_for_node(&mut self, hir_id: HirId, lnk: LiveNodeKind) {
219         let ln = self.add_live_node(lnk);
220         self.live_node_map.insert(hir_id, ln);
221
222         debug!("{:?} is node {:?}", ln, hir_id);
223     }
224
225     fn add_variable(&mut self, vk: VarKind) -> Variable {
226         let v = self.var_kinds.push(vk);
227
228         match vk {
229             Local(LocalInfo { id: node_id, .. }) | Param(node_id, _) | Upvar(node_id, _) => {
230                 self.variable_map.insert(node_id, v);
231             }
232         }
233
234         debug!("{:?} is {:?}", v, vk);
235
236         v
237     }
238
239     fn variable(&self, hir_id: HirId, span: Span) -> Variable {
240         match self.variable_map.get(&hir_id) {
241             Some(&var) => var,
242             None => {
243                 span_bug!(span, "no variable registered for id {:?}", hir_id);
244             }
245         }
246     }
247
248     fn variable_name(&self, var: Variable) -> Symbol {
249         match self.var_kinds[var] {
250             Local(LocalInfo { name, .. }) | Param(_, name) | Upvar(_, name) => name,
251         }
252     }
253
254     fn variable_is_shorthand(&self, var: Variable) -> bool {
255         match self.var_kinds[var] {
256             Local(LocalInfo { is_shorthand, .. }) => is_shorthand,
257             Param(..) | Upvar(..) => false,
258         }
259     }
260
261     fn set_captures(&mut self, hir_id: HirId, cs: Vec<CaptureInfo>) {
262         self.capture_info_map.insert(hir_id, Rc::new(cs));
263     }
264
265     fn add_from_pat(&mut self, pat: &hir::Pat<'tcx>) {
266         // For struct patterns, take note of which fields used shorthand
267         // (`x` rather than `x: x`).
268         let mut shorthand_field_ids = HirIdSet::default();
269         let mut pats = VecDeque::new();
270         pats.push_back(pat);
271         while let Some(pat) = pats.pop_front() {
272             use rustc_hir::PatKind::*;
273             match &pat.kind {
274                 Binding(.., inner_pat) => {
275                     pats.extend(inner_pat.iter());
276                 }
277                 Struct(_, fields, _) => {
278                     let ids = fields.iter().filter(|f| f.is_shorthand).map(|f| f.pat.hir_id);
279                     shorthand_field_ids.extend(ids);
280                 }
281                 Ref(inner_pat, _) | Box(inner_pat) => {
282                     pats.push_back(inner_pat);
283                 }
284                 TupleStruct(_, inner_pats, _) | Tuple(inner_pats, _) | Or(inner_pats) => {
285                     pats.extend(inner_pats.iter());
286                 }
287                 Slice(pre_pats, inner_pat, post_pats) => {
288                     pats.extend(pre_pats.iter());
289                     pats.extend(inner_pat.iter());
290                     pats.extend(post_pats.iter());
291                 }
292                 _ => {}
293             }
294         }
295
296         pat.each_binding(|_, hir_id, _, ident| {
297             self.add_live_node_for_node(hir_id, VarDefNode(ident.span));
298             self.add_variable(Local(LocalInfo {
299                 id: hir_id,
300                 name: ident.name,
301                 is_shorthand: shorthand_field_ids.contains(&hir_id),
302             }));
303         });
304     }
305 }
306
307 impl<'tcx> Visitor<'tcx> for IrMaps<'tcx> {
308     type Map = Map<'tcx>;
309
310     fn nested_visit_map(&mut self) -> NestedVisitorMap<Self::Map> {
311         NestedVisitorMap::OnlyBodies(self.tcx.hir())
312     }
313
314     fn visit_body(&mut self, body: &'tcx hir::Body<'tcx>) {
315         debug!("visit_body {:?}", body.id());
316
317         // swap in a new set of IR maps for this body
318         let mut maps = IrMaps::new(self.tcx);
319         let hir_id = maps.tcx.hir().body_owner(body.id());
320         let def_id = maps.tcx.hir().local_def_id(hir_id);
321
322         // Don't run unused pass for #[derive()]
323         if let Some(parent) = self.tcx.parent(def_id.to_def_id()) {
324             if let DefKind::Impl = self.tcx.def_kind(parent.expect_local()) {
325                 if self.tcx.has_attr(parent, sym::automatically_derived) {
326                     return;
327                 }
328             }
329         }
330
331         if let Some(upvars) = maps.tcx.upvars_mentioned(def_id) {
332             for (&var_hir_id, _upvar) in upvars {
333                 let var_name = maps.tcx.hir().name(var_hir_id);
334                 maps.add_variable(Upvar(var_hir_id, var_name));
335             }
336         }
337
338         // gather up the various local variables, significant expressions,
339         // and so forth:
340         intravisit::walk_body(&mut maps, body);
341
342         // compute liveness
343         let mut lsets = Liveness::new(&mut maps, def_id);
344         let entry_ln = lsets.compute(&body, hir_id);
345         lsets.log_liveness(entry_ln, body.id().hir_id);
346
347         // check for various error conditions
348         lsets.visit_body(body);
349         lsets.warn_about_unused_upvars(entry_ln);
350         lsets.warn_about_unused_args(body, entry_ln);
351     }
352
353     fn visit_local(&mut self, local: &'tcx hir::Local<'tcx>) {
354         self.add_from_pat(&local.pat);
355         intravisit::walk_local(self, local);
356     }
357
358     fn visit_arm(&mut self, arm: &'tcx hir::Arm<'tcx>) {
359         self.add_from_pat(&arm.pat);
360         intravisit::walk_arm(self, arm);
361     }
362
363     fn visit_param(&mut self, param: &'tcx hir::Param<'tcx>) {
364         let is_shorthand = match param.pat.kind {
365             rustc_hir::PatKind::Struct(..) => true,
366             _ => false,
367         };
368         param.pat.each_binding(|_bm, hir_id, _x, ident| {
369             let var = if is_shorthand {
370                 Local(LocalInfo { id: hir_id, name: ident.name, is_shorthand: true })
371             } else {
372                 Param(hir_id, ident.name)
373             };
374             self.add_variable(var);
375         });
376         intravisit::walk_param(self, param);
377     }
378
379     fn visit_expr(&mut self, expr: &'tcx Expr<'tcx>) {
380         match expr.kind {
381             // live nodes required for uses or definitions of variables:
382             hir::ExprKind::Path(hir::QPath::Resolved(_, ref path)) => {
383                 debug!("expr {}: path that leads to {:?}", expr.hir_id, path.res);
384                 if let Res::Local(_var_hir_id) = path.res {
385                     self.add_live_node_for_node(expr.hir_id, ExprNode(expr.span));
386                 }
387                 intravisit::walk_expr(self, expr);
388             }
389             hir::ExprKind::Closure(..) => {
390                 // Interesting control flow (for loops can contain labeled
391                 // breaks or continues)
392                 self.add_live_node_for_node(expr.hir_id, ExprNode(expr.span));
393
394                 // Make a live_node for each captured variable, with the span
395                 // being the location that the variable is used.  This results
396                 // in better error messages than just pointing at the closure
397                 // construction site.
398                 let mut call_caps = Vec::new();
399                 let closure_def_id = self.tcx.hir().local_def_id(expr.hir_id);
400                 if let Some(upvars) = self.tcx.upvars_mentioned(closure_def_id) {
401                     call_caps.extend(upvars.iter().map(|(&var_id, upvar)| {
402                         let upvar_ln = self.add_live_node(UpvarNode(upvar.span));
403                         CaptureInfo { ln: upvar_ln, var_hid: var_id }
404                     }));
405                 }
406                 self.set_captures(expr.hir_id, call_caps);
407                 intravisit::walk_expr(self, expr);
408             }
409
410             // live nodes required for interesting control flow:
411             hir::ExprKind::Match(..) | hir::ExprKind::Loop(..) => {
412                 self.add_live_node_for_node(expr.hir_id, ExprNode(expr.span));
413                 intravisit::walk_expr(self, expr);
414             }
415             hir::ExprKind::Binary(op, ..) if op.node.is_lazy() => {
416                 self.add_live_node_for_node(expr.hir_id, ExprNode(expr.span));
417                 intravisit::walk_expr(self, expr);
418             }
419
420             // otherwise, live nodes are not required:
421             hir::ExprKind::Index(..)
422             | hir::ExprKind::Field(..)
423             | hir::ExprKind::Array(..)
424             | hir::ExprKind::Call(..)
425             | hir::ExprKind::MethodCall(..)
426             | hir::ExprKind::Tup(..)
427             | hir::ExprKind::Binary(..)
428             | hir::ExprKind::AddrOf(..)
429             | hir::ExprKind::Cast(..)
430             | hir::ExprKind::DropTemps(..)
431             | hir::ExprKind::Unary(..)
432             | hir::ExprKind::Break(..)
433             | hir::ExprKind::Continue(_)
434             | hir::ExprKind::Lit(_)
435             | hir::ExprKind::ConstBlock(..)
436             | hir::ExprKind::Ret(..)
437             | hir::ExprKind::Block(..)
438             | hir::ExprKind::Assign(..)
439             | hir::ExprKind::AssignOp(..)
440             | hir::ExprKind::Struct(..)
441             | hir::ExprKind::Repeat(..)
442             | hir::ExprKind::InlineAsm(..)
443             | hir::ExprKind::LlvmInlineAsm(..)
444             | hir::ExprKind::Box(..)
445             | hir::ExprKind::Yield(..)
446             | hir::ExprKind::Type(..)
447             | hir::ExprKind::Err
448             | hir::ExprKind::Path(hir::QPath::TypeRelative(..))
449             | hir::ExprKind::Path(hir::QPath::LangItem(..)) => {
450                 intravisit::walk_expr(self, expr);
451             }
452         }
453     }
454 }
455
456 // ______________________________________________________________________
457 // Computing liveness sets
458 //
459 // Actually we compute just a bit more than just liveness, but we use
460 // the same basic propagation framework in all cases.
461
462 #[derive(Clone, Copy)]
463 struct RWU {
464     reader: Option<LiveNode>,
465     writer: Option<LiveNode>,
466     used: bool,
467 }
468
469 /// Conceptually, this is like a `Vec<RWU>`. But the number of `RWU`s can get
470 /// very large, so it uses a more compact representation that takes advantage
471 /// of the fact that when the number of `RWU`s is large, most of them have an
472 /// invalid reader and an invalid writer.
473 struct RWUTable {
474     /// Each entry in `packed_rwus` is either INV_INV_FALSE, INV_INV_TRUE, or
475     /// an index into `unpacked_rwus`. In the common cases, this compacts the
476     /// 65 bits of data into 32; in the uncommon cases, it expands the 65 bits
477     /// in 96.
478     ///
479     /// More compact representations are possible -- e.g., use only 2 bits per
480     /// packed `RWU` and make the secondary table a HashMap that maps from
481     /// indices to `RWU`s -- but this one strikes a good balance between size
482     /// and speed.
483     packed_rwus: Vec<u32>,
484     unpacked_rwus: Vec<RWU>,
485 }
486
487 // A constant representing `RWU { reader: None; writer: None; used: false }`.
488 const INV_INV_FALSE: u32 = u32::MAX;
489
490 // A constant representing `RWU { reader: None; writer: None; used: true }`.
491 const INV_INV_TRUE: u32 = u32::MAX - 1;
492
493 impl RWUTable {
494     fn new(num_rwus: usize) -> RWUTable {
495         Self { packed_rwus: vec![INV_INV_FALSE; num_rwus], unpacked_rwus: vec![] }
496     }
497
498     fn get(&self, idx: usize) -> RWU {
499         let packed_rwu = self.packed_rwus[idx];
500         match packed_rwu {
501             INV_INV_FALSE => RWU { reader: None, writer: None, used: false },
502             INV_INV_TRUE => RWU { reader: None, writer: None, used: true },
503             _ => self.unpacked_rwus[packed_rwu as usize],
504         }
505     }
506
507     fn get_reader(&self, idx: usize) -> Option<LiveNode> {
508         let packed_rwu = self.packed_rwus[idx];
509         match packed_rwu {
510             INV_INV_FALSE | INV_INV_TRUE => None,
511             _ => self.unpacked_rwus[packed_rwu as usize].reader,
512         }
513     }
514
515     fn get_writer(&self, idx: usize) -> Option<LiveNode> {
516         let packed_rwu = self.packed_rwus[idx];
517         match packed_rwu {
518             INV_INV_FALSE | INV_INV_TRUE => None,
519             _ => self.unpacked_rwus[packed_rwu as usize].writer,
520         }
521     }
522
523     fn get_used(&self, idx: usize) -> bool {
524         let packed_rwu = self.packed_rwus[idx];
525         match packed_rwu {
526             INV_INV_FALSE => false,
527             INV_INV_TRUE => true,
528             _ => self.unpacked_rwus[packed_rwu as usize].used,
529         }
530     }
531
532     #[inline]
533     fn copy_packed(&mut self, dst_idx: usize, src_idx: usize) {
534         self.packed_rwus[dst_idx] = self.packed_rwus[src_idx];
535     }
536
537     fn assign_unpacked(&mut self, idx: usize, rwu: RWU) {
538         if rwu.reader == None && rwu.writer == None {
539             // When we overwrite an indexing entry in `self.packed_rwus` with
540             // `INV_INV_{TRUE,FALSE}` we don't remove the corresponding entry
541             // from `self.unpacked_rwus`; it's not worth the effort, and we
542             // can't have entries shifting around anyway.
543             self.packed_rwus[idx] = if rwu.used { INV_INV_TRUE } else { INV_INV_FALSE }
544         } else {
545             // Add a new RWU to `unpacked_rwus` and make `packed_rwus[idx]`
546             // point to it.
547             self.packed_rwus[idx] = self.unpacked_rwus.len() as u32;
548             self.unpacked_rwus.push(rwu);
549         }
550     }
551
552     fn assign_inv_inv(&mut self, idx: usize) {
553         self.packed_rwus[idx] = if self.get_used(idx) { INV_INV_TRUE } else { INV_INV_FALSE };
554     }
555 }
556
557 const ACC_READ: u32 = 1;
558 const ACC_WRITE: u32 = 2;
559 const ACC_USE: u32 = 4;
560
561 struct Liveness<'a, 'tcx> {
562     ir: &'a mut IrMaps<'tcx>,
563     body_owner: LocalDefId,
564     typeck_results: &'a ty::TypeckResults<'tcx>,
565     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
566     upvars: Option<&'tcx FxIndexMap<hir::HirId, hir::Upvar>>,
567     successors: IndexVec<LiveNode, Option<LiveNode>>,
568     rwu_table: RWUTable,
569
570     /// A live node representing a point of execution before closure entry &
571     /// after closure exit. Used to calculate liveness of captured variables
572     /// through calls to the same closure. Used for Fn & FnMut closures only.
573     closure_ln: LiveNode,
574     /// A live node representing every 'exit' from the function, whether it be
575     /// by explicit return, panic, or other means.
576     exit_ln: LiveNode,
577
578     // mappings from loop node ID to LiveNode
579     // ("break" label should map to loop node ID,
580     // it probably doesn't now)
581     break_ln: HirIdMap<LiveNode>,
582     cont_ln: HirIdMap<LiveNode>,
583 }
584
585 impl<'a, 'tcx> Liveness<'a, 'tcx> {
586     fn new(ir: &'a mut IrMaps<'tcx>, body_owner: LocalDefId) -> Liveness<'a, 'tcx> {
587         let typeck_results = ir.tcx.typeck(body_owner);
588         let param_env = ir.tcx.param_env(body_owner);
589         let upvars = ir.tcx.upvars_mentioned(body_owner);
590
591         let closure_ln = ir.add_live_node(ClosureNode);
592         let exit_ln = ir.add_live_node(ExitNode);
593
594         let num_live_nodes = ir.lnks.len();
595         let num_vars = ir.var_kinds.len();
596
597         Liveness {
598             ir,
599             body_owner,
600             typeck_results,
601             param_env,
602             upvars,
603             successors: IndexVec::from_elem_n(None, num_live_nodes),
604             rwu_table: RWUTable::new(num_live_nodes * num_vars),
605             closure_ln,
606             exit_ln,
607             break_ln: Default::default(),
608             cont_ln: Default::default(),
609         }
610     }
611
612     fn live_node(&self, hir_id: HirId, span: Span) -> LiveNode {
613         match self.ir.live_node_map.get(&hir_id) {
614             Some(&ln) => ln,
615             None => {
616                 // This must be a mismatch between the ir_map construction
617                 // above and the propagation code below; the two sets of
618                 // code have to agree about which AST nodes are worth
619                 // creating liveness nodes for.
620                 span_bug!(span, "no live node registered for node {:?}", hir_id);
621             }
622         }
623     }
624
625     fn variable(&self, hir_id: HirId, span: Span) -> Variable {
626         self.ir.variable(hir_id, span)
627     }
628
629     fn define_bindings_in_pat(&mut self, pat: &hir::Pat<'_>, mut succ: LiveNode) -> LiveNode {
630         // In an or-pattern, only consider the first pattern; any later patterns
631         // must have the same bindings, and we also consider the first pattern
632         // to be the "authoritative" set of ids.
633         pat.each_binding_or_first(&mut |_, hir_id, pat_sp, ident| {
634             let ln = self.live_node(hir_id, pat_sp);
635             let var = self.variable(hir_id, ident.span);
636             self.init_from_succ(ln, succ);
637             self.define(ln, var);
638             succ = ln;
639         });
640         succ
641     }
642
643     fn idx(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> usize {
644         ln.index() * self.ir.var_kinds.len() + var.index()
645     }
646
647     fn live_on_entry(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> Option<LiveNodeKind> {
648         if let Some(reader) = self.rwu_table.get_reader(self.idx(ln, var)) {
649             Some(self.ir.lnks[reader])
650         } else {
651             None
652         }
653     }
654
655     // Is this variable live on entry to any of its successor nodes?
656     fn live_on_exit(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> Option<LiveNodeKind> {
657         let successor = self.successors[ln].unwrap();
658         self.live_on_entry(successor, var)
659     }
660
661     fn used_on_entry(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> bool {
662         self.rwu_table.get_used(self.idx(ln, var))
663     }
664
665     fn assigned_on_entry(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> Option<LiveNodeKind> {
666         if let Some(writer) = self.rwu_table.get_writer(self.idx(ln, var)) {
667             Some(self.ir.lnks[writer])
668         } else {
669             None
670         }
671     }
672
673     fn assigned_on_exit(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> Option<LiveNodeKind> {
674         let successor = self.successors[ln].unwrap();
675         self.assigned_on_entry(successor, var)
676     }
677
678     fn indices2<F>(&mut self, ln: LiveNode, succ_ln: LiveNode, mut op: F)
679     where
680         F: FnMut(&mut Liveness<'a, 'tcx>, usize, usize),
681     {
682         let node_base_idx = self.idx(ln, Variable::from(0u32));
683         let succ_base_idx = self.idx(succ_ln, Variable::from(0u32));
684         for var_idx in 0..self.ir.var_kinds.len() {
685             op(self, node_base_idx + var_idx, succ_base_idx + var_idx);
686         }
687     }
688
689     fn write_vars<F>(&self, wr: &mut dyn Write, ln: LiveNode, mut test: F) -> io::Result<()>
690     where
691         F: FnMut(usize) -> bool,
692     {
693         let node_base_idx = self.idx(ln, Variable::from(0u32));
694         for var_idx in 0..self.ir.var_kinds.len() {
695             let idx = node_base_idx + var_idx;
696             if test(idx) {
697                 write!(wr, " {:?}", Variable::from(var_idx))?;
698             }
699         }
700         Ok(())
701     }
702
703     #[allow(unused_must_use)]
704     fn ln_str(&self, ln: LiveNode) -> String {
705         let mut wr = Vec::new();
706         {
707             let wr = &mut wr as &mut dyn Write;
708             write!(wr, "[{:?} of kind {:?} reads", ln, self.ir.lnks[ln]);
709             self.write_vars(wr, ln, |idx| self.rwu_table.get_reader(idx).is_some());
710             write!(wr, "  writes");
711             self.write_vars(wr, ln, |idx| self.rwu_table.get_writer(idx).is_some());
712             write!(wr, "  uses");
713             self.write_vars(wr, ln, |idx| self.rwu_table.get_used(idx));
714
715             write!(wr, "  precedes {:?}]", self.successors[ln]);
716         }
717         String::from_utf8(wr).unwrap()
718     }
719
720     fn log_liveness(&self, entry_ln: LiveNode, hir_id: hir::HirId) {
721         // hack to skip the loop unless debug! is enabled:
722         debug!(
723             "^^ liveness computation results for body {} (entry={:?})",
724             {
725                 for ln_idx in 0..self.ir.lnks.len() {
726                     debug!("{:?}", self.ln_str(LiveNode::from(ln_idx)));
727                 }
728                 hir_id
729             },
730             entry_ln
731         );
732     }
733
734     fn init_empty(&mut self, ln: LiveNode, succ_ln: LiveNode) {
735         self.successors[ln] = Some(succ_ln);
736
737         // It is not necessary to initialize the RWUs here because they are all
738         // set to INV_INV_FALSE when they are created, and the sets only grow
739         // during iterations.
740     }
741
742     fn init_from_succ(&mut self, ln: LiveNode, succ_ln: LiveNode) {
743         // more efficient version of init_empty() / merge_from_succ()
744         self.successors[ln] = Some(succ_ln);
745
746         self.indices2(ln, succ_ln, |this, idx, succ_idx| {
747             this.rwu_table.copy_packed(idx, succ_idx);
748         });
749         debug!("init_from_succ(ln={}, succ={})", self.ln_str(ln), self.ln_str(succ_ln));
750     }
751
752     fn merge_from_succ(&mut self, ln: LiveNode, succ_ln: LiveNode, first_merge: bool) -> bool {
753         if ln == succ_ln {
754             return false;
755         }
756
757         let mut any_changed = false;
758         self.indices2(ln, succ_ln, |this, idx, succ_idx| {
759             // This is a special case, pulled out from the code below, where we
760             // don't have to do anything. It occurs about 60-70% of the time.
761             if this.rwu_table.packed_rwus[succ_idx] == INV_INV_FALSE {
762                 return;
763             }
764
765             let mut changed = false;
766             let mut rwu = this.rwu_table.get(idx);
767             let succ_rwu = this.rwu_table.get(succ_idx);
768             if succ_rwu.reader.is_some() && rwu.reader.is_none() {
769                 rwu.reader = succ_rwu.reader;
770                 changed = true
771             }
772
773             if succ_rwu.writer.is_some() && rwu.writer.is_none() {
774                 rwu.writer = succ_rwu.writer;
775                 changed = true
776             }
777
778             if succ_rwu.used && !rwu.used {
779                 rwu.used = true;
780                 changed = true;
781             }
782
783             if changed {
784                 this.rwu_table.assign_unpacked(idx, rwu);
785                 any_changed = true;
786             }
787         });
788
789         debug!(
790             "merge_from_succ(ln={:?}, succ={}, first_merge={}, changed={})",
791             ln,
792             self.ln_str(succ_ln),
793             first_merge,
794             any_changed
795         );
796         any_changed
797     }
798
799     // Indicates that a local variable was *defined*; we know that no
800     // uses of the variable can precede the definition (resolve checks
801     // this) so we just clear out all the data.
802     fn define(&mut self, writer: LiveNode, var: Variable) {
803         let idx = self.idx(writer, var);
804         self.rwu_table.assign_inv_inv(idx);
805
806         debug!("{:?} defines {:?} (idx={}): {}", writer, var, idx, self.ln_str(writer));
807     }
808
809     // Either read, write, or both depending on the acc bitset
810     fn acc(&mut self, ln: LiveNode, var: Variable, acc: u32) {
811         debug!("{:?} accesses[{:x}] {:?}: {}", ln, acc, var, self.ln_str(ln));
812
813         let idx = self.idx(ln, var);
814         let mut rwu = self.rwu_table.get(idx);
815
816         if (acc & ACC_WRITE) != 0 {
817             rwu.reader = None;
818             rwu.writer = Some(ln);
819         }
820
821         // Important: if we both read/write, must do read second
822         // or else the write will override.
823         if (acc & ACC_READ) != 0 {
824             rwu.reader = Some(ln);
825         }
826
827         if (acc & ACC_USE) != 0 {
828             rwu.used = true;
829         }
830
831         self.rwu_table.assign_unpacked(idx, rwu);
832     }
833
834     fn compute(&mut self, body: &hir::Body<'_>, hir_id: HirId) -> LiveNode {
835         debug!("compute: for body {:?}", body.id().hir_id);
836
837         // # Liveness of captured variables
838         //
839         // When computing the liveness for captured variables we take into
840         // account how variable is captured (ByRef vs ByValue) and what is the
841         // closure kind (Generator / FnOnce vs Fn / FnMut).
842         //
843         // Variables captured by reference are assumed to be used on the exit
844         // from the closure.
845         //
846         // In FnOnce closures, variables captured by value are known to be dead
847         // on exit since it is impossible to call the closure again.
848         //
849         // In Fn / FnMut closures, variables captured by value are live on exit
850         // if they are live on the entry to the closure, since only the closure
851         // itself can access them on subsequent calls.
852
853         if let Some(upvars) = self.upvars {
854             // Mark upvars captured by reference as used after closure exits.
855             for (&var_hir_id, upvar) in upvars.iter().rev() {
856                 let upvar_id = ty::UpvarId {
857                     var_path: ty::UpvarPath { hir_id: var_hir_id },
858                     closure_expr_id: self.body_owner,
859                 };
860                 match self.typeck_results.upvar_capture(upvar_id) {
861                     ty::UpvarCapture::ByRef(_) => {
862                         let var = self.variable(var_hir_id, upvar.span);
863                         self.acc(self.exit_ln, var, ACC_READ | ACC_USE);
864                     }
865                     ty::UpvarCapture::ByValue(_) => {}
866                 }
867             }
868         }
869
870         let succ = self.propagate_through_expr(&body.value, self.exit_ln);
871
872         if self.upvars.is_none() {
873             // Either not a closure, or closure without any captured variables.
874             // No need to determine liveness of captured variables, since there
875             // are none.
876             return succ;
877         }
878
879         let ty = self.typeck_results.node_type(hir_id);
880         match ty.kind() {
881             ty::Closure(_def_id, substs) => match substs.as_closure().kind() {
882                 ty::ClosureKind::Fn => {}
883                 ty::ClosureKind::FnMut => {}
884                 ty::ClosureKind::FnOnce => return succ,
885             },
886             ty::Generator(..) => return succ,
887             _ => {
888                 span_bug!(
889                     body.value.span,
890                     "{} has upvars so it should have a closure type: {:?}",
891                     hir_id,
892                     ty
893                 );
894             }
895         };
896
897         // Propagate through calls to the closure.
898         let mut first_merge = true;
899         loop {
900             self.init_from_succ(self.closure_ln, succ);
901             for param in body.params {
902                 param.pat.each_binding(|_bm, hir_id, _x, ident| {
903                     let var = self.variable(hir_id, ident.span);
904                     self.define(self.closure_ln, var);
905                 })
906             }
907
908             if !self.merge_from_succ(self.exit_ln, self.closure_ln, first_merge) {
909                 break;
910             }
911             first_merge = false;
912             assert_eq!(succ, self.propagate_through_expr(&body.value, self.exit_ln));
913         }
914
915         succ
916     }
917
918     fn propagate_through_block(&mut self, blk: &hir::Block<'_>, succ: LiveNode) -> LiveNode {
919         if blk.targeted_by_break {
920             self.break_ln.insert(blk.hir_id, succ);
921         }
922         let succ = self.propagate_through_opt_expr(blk.expr.as_deref(), succ);
923         blk.stmts.iter().rev().fold(succ, |succ, stmt| self.propagate_through_stmt(stmt, succ))
924     }
925
926     fn propagate_through_stmt(&mut self, stmt: &hir::Stmt<'_>, succ: LiveNode) -> LiveNode {
927         match stmt.kind {
928             hir::StmtKind::Local(ref local) => {
929                 // Note: we mark the variable as defined regardless of whether
930                 // there is an initializer.  Initially I had thought to only mark
931                 // the live variable as defined if it was initialized, and then we
932                 // could check for uninit variables just by scanning what is live
933                 // at the start of the function. But that doesn't work so well for
934                 // immutable variables defined in a loop:
935                 //     loop { let x; x = 5; }
936                 // because the "assignment" loops back around and generates an error.
937                 //
938                 // So now we just check that variables defined w/o an
939                 // initializer are not live at the point of their
940                 // initialization, which is mildly more complex than checking
941                 // once at the func header but otherwise equivalent.
942
943                 let succ = self.propagate_through_opt_expr(local.init.as_deref(), succ);
944                 self.define_bindings_in_pat(&local.pat, succ)
945             }
946             hir::StmtKind::Item(..) => succ,
947             hir::StmtKind::Expr(ref expr) | hir::StmtKind::Semi(ref expr) => {
948                 self.propagate_through_expr(&expr, succ)
949             }
950         }
951     }
952
953     fn propagate_through_exprs(&mut self, exprs: &[Expr<'_>], succ: LiveNode) -> LiveNode {
954         exprs.iter().rev().fold(succ, |succ, expr| self.propagate_through_expr(&expr, succ))
955     }
956
957     fn propagate_through_opt_expr(
958         &mut self,
959         opt_expr: Option<&Expr<'_>>,
960         succ: LiveNode,
961     ) -> LiveNode {
962         opt_expr.map_or(succ, |expr| self.propagate_through_expr(expr, succ))
963     }
964
965     fn propagate_through_expr(&mut self, expr: &Expr<'_>, succ: LiveNode) -> LiveNode {
966         debug!("propagate_through_expr: {:?}", expr);
967
968         match expr.kind {
969             // Interesting cases with control flow or which gen/kill
970             hir::ExprKind::Path(hir::QPath::Resolved(_, ref path)) => {
971                 self.access_path(expr.hir_id, path, succ, ACC_READ | ACC_USE)
972             }
973
974             hir::ExprKind::Field(ref e, _) => self.propagate_through_expr(&e, succ),
975
976             hir::ExprKind::Closure(..) => {
977                 debug!("{:?} is an ExprKind::Closure", expr);
978
979                 // the construction of a closure itself is not important,
980                 // but we have to consider the closed over variables.
981                 let caps = self
982                     .ir
983                     .capture_info_map
984                     .get(&expr.hir_id)
985                     .cloned()
986                     .unwrap_or_else(|| span_bug!(expr.span, "no registered caps"));
987
988                 caps.iter().rev().fold(succ, |succ, cap| {
989                     self.init_from_succ(cap.ln, succ);
990                     let var = self.variable(cap.var_hid, expr.span);
991                     self.acc(cap.ln, var, ACC_READ | ACC_USE);
992                     cap.ln
993                 })
994             }
995
996             // Note that labels have been resolved, so we don't need to look
997             // at the label ident
998             hir::ExprKind::Loop(ref blk, _, _) => self.propagate_through_loop(expr, &blk, succ),
999
1000             hir::ExprKind::Match(ref e, arms, _) => {
1001                 //
1002                 //      (e)
1003                 //       |
1004                 //       v
1005                 //     (expr)
1006                 //     / | \
1007                 //    |  |  |
1008                 //    v  v  v
1009                 //   (..arms..)
1010                 //    |  |  |
1011                 //    v  v  v
1012                 //   (  succ  )
1013                 //
1014                 //
1015                 let ln = self.live_node(expr.hir_id, expr.span);
1016                 self.init_empty(ln, succ);
1017                 let mut first_merge = true;
1018                 for arm in arms {
1019                     let body_succ = self.propagate_through_expr(&arm.body, succ);
1020
1021                     let guard_succ = self.propagate_through_opt_expr(
1022                         arm.guard.as_ref().map(|hir::Guard::If(e)| *e),
1023                         body_succ,
1024                     );
1025                     let arm_succ = self.define_bindings_in_pat(&arm.pat, guard_succ);
1026                     self.merge_from_succ(ln, arm_succ, first_merge);
1027                     first_merge = false;
1028                 }
1029                 self.propagate_through_expr(&e, ln)
1030             }
1031
1032             hir::ExprKind::Ret(ref o_e) => {
1033                 // Ignore succ and subst exit_ln.
1034                 self.propagate_through_opt_expr(o_e.as_ref().map(|e| &**e), self.exit_ln)
1035             }
1036
1037             hir::ExprKind::Break(label, ref opt_expr) => {
1038                 // Find which label this break jumps to
1039                 let target = match label.target_id {
1040                     Ok(hir_id) => self.break_ln.get(&hir_id),
1041                     Err(err) => span_bug!(expr.span, "loop scope error: {}", err),
1042                 }
1043                 .cloned();
1044
1045                 // Now that we know the label we're going to,
1046                 // look it up in the break loop nodes table
1047
1048                 match target {
1049                     Some(b) => self.propagate_through_opt_expr(opt_expr.as_ref().map(|e| &**e), b),
1050                     None => span_bug!(expr.span, "`break` to unknown label"),
1051                 }
1052             }
1053
1054             hir::ExprKind::Continue(label) => {
1055                 // Find which label this expr continues to
1056                 let sc = label
1057                     .target_id
1058                     .unwrap_or_else(|err| span_bug!(expr.span, "loop scope error: {}", err));
1059
1060                 // Now that we know the label we're going to,
1061                 // look it up in the continue loop nodes table
1062                 self.cont_ln
1063                     .get(&sc)
1064                     .cloned()
1065                     .unwrap_or_else(|| span_bug!(expr.span, "continue to unknown label"))
1066             }
1067
1068             hir::ExprKind::Assign(ref l, ref r, _) => {
1069                 // see comment on places in
1070                 // propagate_through_place_components()
1071                 let succ = self.write_place(&l, succ, ACC_WRITE);
1072                 let succ = self.propagate_through_place_components(&l, succ);
1073                 self.propagate_through_expr(&r, succ)
1074             }
1075
1076             hir::ExprKind::AssignOp(_, ref l, ref r) => {
1077                 // an overloaded assign op is like a method call
1078                 if self.typeck_results.is_method_call(expr) {
1079                     let succ = self.propagate_through_expr(&l, succ);
1080                     self.propagate_through_expr(&r, succ)
1081                 } else {
1082                     // see comment on places in
1083                     // propagate_through_place_components()
1084                     let succ = self.write_place(&l, succ, ACC_WRITE | ACC_READ);
1085                     let succ = self.propagate_through_expr(&r, succ);
1086                     self.propagate_through_place_components(&l, succ)
1087                 }
1088             }
1089
1090             // Uninteresting cases: just propagate in rev exec order
1091             hir::ExprKind::Array(ref exprs) => self.propagate_through_exprs(exprs, succ),
1092
1093             hir::ExprKind::Struct(_, ref fields, ref with_expr) => {
1094                 let succ = self.propagate_through_opt_expr(with_expr.as_ref().map(|e| &**e), succ);
1095                 fields
1096                     .iter()
1097                     .rev()
1098                     .fold(succ, |succ, field| self.propagate_through_expr(&field.expr, succ))
1099             }
1100
1101             hir::ExprKind::Call(ref f, ref args) => {
1102                 let m = self.ir.tcx.parent_module(expr.hir_id).to_def_id();
1103                 let succ = if self.ir.tcx.is_ty_uninhabited_from(
1104                     m,
1105                     self.typeck_results.expr_ty(expr),
1106                     self.param_env,
1107                 ) {
1108                     self.exit_ln
1109                 } else {
1110                     succ
1111                 };
1112                 let succ = self.propagate_through_exprs(args, succ);
1113                 self.propagate_through_expr(&f, succ)
1114             }
1115
1116             hir::ExprKind::MethodCall(.., ref args, _) => {
1117                 let m = self.ir.tcx.parent_module(expr.hir_id).to_def_id();
1118                 let succ = if self.ir.tcx.is_ty_uninhabited_from(
1119                     m,
1120                     self.typeck_results.expr_ty(expr),
1121                     self.param_env,
1122                 ) {
1123                     self.exit_ln
1124                 } else {
1125                     succ
1126                 };
1127
1128                 self.propagate_through_exprs(args, succ)
1129             }
1130
1131             hir::ExprKind::Tup(ref exprs) => self.propagate_through_exprs(exprs, succ),
1132
1133             hir::ExprKind::Binary(op, ref l, ref r) if op.node.is_lazy() => {
1134                 let r_succ = self.propagate_through_expr(&r, succ);
1135
1136                 let ln = self.live_node(expr.hir_id, expr.span);
1137                 self.init_from_succ(ln, succ);
1138                 self.merge_from_succ(ln, r_succ, false);
1139
1140                 self.propagate_through_expr(&l, ln)
1141             }
1142
1143             hir::ExprKind::Index(ref l, ref r) | hir::ExprKind::Binary(_, ref l, ref r) => {
1144                 let r_succ = self.propagate_through_expr(&r, succ);
1145                 self.propagate_through_expr(&l, r_succ)
1146             }
1147
1148             hir::ExprKind::Box(ref e)
1149             | hir::ExprKind::AddrOf(_, _, ref e)
1150             | hir::ExprKind::Cast(ref e, _)
1151             | hir::ExprKind::Type(ref e, _)
1152             | hir::ExprKind::DropTemps(ref e)
1153             | hir::ExprKind::Unary(_, ref e)
1154             | hir::ExprKind::Yield(ref e, _)
1155             | hir::ExprKind::Repeat(ref e, _) => self.propagate_through_expr(&e, succ),
1156
1157             hir::ExprKind::InlineAsm(ref asm) => {
1158                 // Handle non-returning asm
1159                 let mut succ = if asm.options.contains(InlineAsmOptions::NORETURN) {
1160                     self.exit_ln
1161                 } else {
1162                     succ
1163                 };
1164
1165                 // Do a first pass for writing outputs only
1166                 for op in asm.operands.iter().rev() {
1167                     match op {
1168                         hir::InlineAsmOperand::In { .. }
1169                         | hir::InlineAsmOperand::Const { .. }
1170                         | hir::InlineAsmOperand::Sym { .. } => {}
1171                         hir::InlineAsmOperand::Out { expr, .. } => {
1172                             if let Some(expr) = expr {
1173                                 succ = self.write_place(expr, succ, ACC_WRITE);
1174                             }
1175                         }
1176                         hir::InlineAsmOperand::InOut { expr, .. } => {
1177                             succ = self.write_place(expr, succ, ACC_READ | ACC_WRITE | ACC_USE);
1178                         }
1179                         hir::InlineAsmOperand::SplitInOut { out_expr, .. } => {
1180                             if let Some(expr) = out_expr {
1181                                 succ = self.write_place(expr, succ, ACC_WRITE);
1182                             }
1183                         }
1184                     }
1185                 }
1186
1187                 // Then do a second pass for inputs
1188                 let mut succ = succ;
1189                 for op in asm.operands.iter().rev() {
1190                     match op {
1191                         hir::InlineAsmOperand::In { expr, .. }
1192                         | hir::InlineAsmOperand::Const { expr, .. }
1193                         | hir::InlineAsmOperand::Sym { expr, .. } => {
1194                             succ = self.propagate_through_expr(expr, succ)
1195                         }
1196                         hir::InlineAsmOperand::Out { expr, .. } => {
1197                             if let Some(expr) = expr {
1198                                 succ = self.propagate_through_place_components(expr, succ);
1199                             }
1200                         }
1201                         hir::InlineAsmOperand::InOut { expr, .. } => {
1202                             succ = self.propagate_through_place_components(expr, succ);
1203                         }
1204                         hir::InlineAsmOperand::SplitInOut { in_expr, out_expr, .. } => {
1205                             if let Some(expr) = out_expr {
1206                                 succ = self.propagate_through_place_components(expr, succ);
1207                             }
1208                             succ = self.propagate_through_expr(in_expr, succ);
1209                         }
1210                     }
1211                 }
1212                 succ
1213             }
1214
1215             hir::ExprKind::LlvmInlineAsm(ref asm) => {
1216                 let ia = &asm.inner;
1217                 let outputs = asm.outputs_exprs;
1218                 let inputs = asm.inputs_exprs;
1219                 let succ = ia.outputs.iter().zip(outputs).rev().fold(succ, |succ, (o, output)| {
1220                     // see comment on places
1221                     // in propagate_through_place_components()
1222                     if o.is_indirect {
1223                         self.propagate_through_expr(output, succ)
1224                     } else {
1225                         let acc = if o.is_rw { ACC_WRITE | ACC_READ } else { ACC_WRITE };
1226                         let succ = self.write_place(output, succ, acc);
1227                         self.propagate_through_place_components(output, succ)
1228                     }
1229                 });
1230
1231                 // Inputs are executed first. Propagate last because of rev order
1232                 self.propagate_through_exprs(inputs, succ)
1233             }
1234
1235             hir::ExprKind::Lit(..)
1236             | hir::ExprKind::ConstBlock(..)
1237             | hir::ExprKind::Err
1238             | hir::ExprKind::Path(hir::QPath::TypeRelative(..))
1239             | hir::ExprKind::Path(hir::QPath::LangItem(..)) => succ,
1240
1241             // Note that labels have been resolved, so we don't need to look
1242             // at the label ident
1243             hir::ExprKind::Block(ref blk, _) => self.propagate_through_block(&blk, succ),
1244         }
1245     }
1246
1247     fn propagate_through_place_components(&mut self, expr: &Expr<'_>, succ: LiveNode) -> LiveNode {
1248         // # Places
1249         //
1250         // In general, the full flow graph structure for an
1251         // assignment/move/etc can be handled in one of two ways,
1252         // depending on whether what is being assigned is a "tracked
1253         // value" or not. A tracked value is basically a local
1254         // variable or argument.
1255         //
1256         // The two kinds of graphs are:
1257         //
1258         //    Tracked place          Untracked place
1259         // ----------------------++-----------------------
1260         //                       ||
1261         //         |             ||           |
1262         //         v             ||           v
1263         //     (rvalue)          ||       (rvalue)
1264         //         |             ||           |
1265         //         v             ||           v
1266         // (write of place)     ||   (place components)
1267         //         |             ||           |
1268         //         v             ||           v
1269         //      (succ)           ||        (succ)
1270         //                       ||
1271         // ----------------------++-----------------------
1272         //
1273         // I will cover the two cases in turn:
1274         //
1275         // # Tracked places
1276         //
1277         // A tracked place is a local variable/argument `x`.  In
1278         // these cases, the link_node where the write occurs is linked
1279         // to node id of `x`.  The `write_place()` routine generates
1280         // the contents of this node.  There are no subcomponents to
1281         // consider.
1282         //
1283         // # Non-tracked places
1284         //
1285         // These are places like `x[5]` or `x.f`.  In that case, we
1286         // basically ignore the value which is written to but generate
1287         // reads for the components---`x` in these two examples.  The
1288         // components reads are generated by
1289         // `propagate_through_place_components()` (this fn).
1290         //
1291         // # Illegal places
1292         //
1293         // It is still possible to observe assignments to non-places;
1294         // these errors are detected in the later pass borrowck.  We
1295         // just ignore such cases and treat them as reads.
1296
1297         match expr.kind {
1298             hir::ExprKind::Path(_) => succ,
1299             hir::ExprKind::Field(ref e, _) => self.propagate_through_expr(&e, succ),
1300             _ => self.propagate_through_expr(expr, succ),
1301         }
1302     }
1303
1304     // see comment on propagate_through_place()
1305     fn write_place(&mut self, expr: &Expr<'_>, succ: LiveNode, acc: u32) -> LiveNode {
1306         match expr.kind {
1307             hir::ExprKind::Path(hir::QPath::Resolved(_, ref path)) => {
1308                 self.access_path(expr.hir_id, path, succ, acc)
1309             }
1310
1311             // We do not track other places, so just propagate through
1312             // to their subcomponents.  Also, it may happen that
1313             // non-places occur here, because those are detected in the
1314             // later pass borrowck.
1315             _ => succ,
1316         }
1317     }
1318
1319     fn access_var(
1320         &mut self,
1321         hir_id: HirId,
1322         var_hid: HirId,
1323         succ: LiveNode,
1324         acc: u32,
1325         span: Span,
1326     ) -> LiveNode {
1327         let ln = self.live_node(hir_id, span);
1328         if acc != 0 {
1329             self.init_from_succ(ln, succ);
1330             let var = self.variable(var_hid, span);
1331             self.acc(ln, var, acc);
1332         }
1333         ln
1334     }
1335
1336     fn access_path(
1337         &mut self,
1338         hir_id: HirId,
1339         path: &hir::Path<'_>,
1340         succ: LiveNode,
1341         acc: u32,
1342     ) -> LiveNode {
1343         match path.res {
1344             Res::Local(hid) => self.access_var(hir_id, hid, succ, acc, path.span),
1345             _ => succ,
1346         }
1347     }
1348
1349     fn propagate_through_loop(
1350         &mut self,
1351         expr: &Expr<'_>,
1352         body: &hir::Block<'_>,
1353         succ: LiveNode,
1354     ) -> LiveNode {
1355         /*
1356         We model control flow like this:
1357
1358               (expr) <-+
1359                 |      |
1360                 v      |
1361               (body) --+
1362
1363         Note that a `continue` expression targeting the `loop` will have a successor of `expr`.
1364         Meanwhile, a `break` expression will have a successor of `succ`.
1365         */
1366
1367         // first iteration:
1368         let mut first_merge = true;
1369         let ln = self.live_node(expr.hir_id, expr.span);
1370         self.init_empty(ln, succ);
1371         debug!("propagate_through_loop: using id for loop body {} {:?}", expr.hir_id, body);
1372
1373         self.break_ln.insert(expr.hir_id, succ);
1374
1375         self.cont_ln.insert(expr.hir_id, ln);
1376
1377         let body_ln = self.propagate_through_block(body, ln);
1378
1379         // repeat until fixed point is reached:
1380         while self.merge_from_succ(ln, body_ln, first_merge) {
1381             first_merge = false;
1382             assert_eq!(body_ln, self.propagate_through_block(body, ln));
1383         }
1384
1385         ln
1386     }
1387 }
1388
1389 // _______________________________________________________________________
1390 // Checking for error conditions
1391
1392 impl<'a, 'tcx> Visitor<'tcx> for Liveness<'a, 'tcx> {
1393     type Map = intravisit::ErasedMap<'tcx>;
1394
1395     fn nested_visit_map(&mut self) -> NestedVisitorMap<Self::Map> {
1396         NestedVisitorMap::None
1397     }
1398
1399     fn visit_local(&mut self, local: &'tcx hir::Local<'tcx>) {
1400         self.check_unused_vars_in_pat(&local.pat, None, |spans, hir_id, ln, var| {
1401             if local.init.is_some() {
1402                 self.warn_about_dead_assign(spans, hir_id, ln, var);
1403             }
1404         });
1405
1406         intravisit::walk_local(self, local);
1407     }
1408
1409     fn visit_expr(&mut self, ex: &'tcx Expr<'tcx>) {
1410         check_expr(self, ex);
1411     }
1412
1413     fn visit_arm(&mut self, arm: &'tcx hir::Arm<'tcx>) {
1414         self.check_unused_vars_in_pat(&arm.pat, None, |_, _, _, _| {});
1415         intravisit::walk_arm(self, arm);
1416     }
1417 }
1418
1419 fn check_expr<'tcx>(this: &mut Liveness<'_, 'tcx>, expr: &'tcx Expr<'tcx>) {
1420     match expr.kind {
1421         hir::ExprKind::Assign(ref l, ..) => {
1422             this.check_place(&l);
1423         }
1424
1425         hir::ExprKind::AssignOp(_, ref l, _) => {
1426             if !this.typeck_results.is_method_call(expr) {
1427                 this.check_place(&l);
1428             }
1429         }
1430
1431         hir::ExprKind::InlineAsm(ref asm) => {
1432             for op in asm.operands {
1433                 match op {
1434                     hir::InlineAsmOperand::Out { expr, .. } => {
1435                         if let Some(expr) = expr {
1436                             this.check_place(expr);
1437                         }
1438                     }
1439                     hir::InlineAsmOperand::InOut { expr, .. } => {
1440                         this.check_place(expr);
1441                     }
1442                     hir::InlineAsmOperand::SplitInOut { out_expr, .. } => {
1443                         if let Some(out_expr) = out_expr {
1444                             this.check_place(out_expr);
1445                         }
1446                     }
1447                     _ => {}
1448                 }
1449             }
1450         }
1451
1452         hir::ExprKind::LlvmInlineAsm(ref asm) => {
1453             for input in asm.inputs_exprs {
1454                 this.visit_expr(input);
1455             }
1456
1457             // Output operands must be places
1458             for (o, output) in asm.inner.outputs.iter().zip(asm.outputs_exprs) {
1459                 if !o.is_indirect {
1460                     this.check_place(output);
1461                 }
1462                 this.visit_expr(output);
1463             }
1464         }
1465
1466         // no correctness conditions related to liveness
1467         hir::ExprKind::Call(..)
1468         | hir::ExprKind::MethodCall(..)
1469         | hir::ExprKind::Match(..)
1470         | hir::ExprKind::Loop(..)
1471         | hir::ExprKind::Index(..)
1472         | hir::ExprKind::Field(..)
1473         | hir::ExprKind::Array(..)
1474         | hir::ExprKind::Tup(..)
1475         | hir::ExprKind::Binary(..)
1476         | hir::ExprKind::Cast(..)
1477         | hir::ExprKind::DropTemps(..)
1478         | hir::ExprKind::Unary(..)
1479         | hir::ExprKind::Ret(..)
1480         | hir::ExprKind::Break(..)
1481         | hir::ExprKind::Continue(..)
1482         | hir::ExprKind::Lit(_)
1483         | hir::ExprKind::ConstBlock(..)
1484         | hir::ExprKind::Block(..)
1485         | hir::ExprKind::AddrOf(..)
1486         | hir::ExprKind::Struct(..)
1487         | hir::ExprKind::Repeat(..)
1488         | hir::ExprKind::Closure(..)
1489         | hir::ExprKind::Path(_)
1490         | hir::ExprKind::Yield(..)
1491         | hir::ExprKind::Box(..)
1492         | hir::ExprKind::Type(..)
1493         | hir::ExprKind::Err => {}
1494     }
1495
1496     intravisit::walk_expr(this, expr);
1497 }
1498
1499 impl<'tcx> Liveness<'_, 'tcx> {
1500     fn check_place(&mut self, expr: &'tcx Expr<'tcx>) {
1501         match expr.kind {
1502             hir::ExprKind::Path(hir::QPath::Resolved(_, ref path)) => {
1503                 if let Res::Local(var_hid) = path.res {
1504                     // Assignment to an immutable variable or argument: only legal
1505                     // if there is no later assignment. If this local is actually
1506                     // mutable, then check for a reassignment to flag the mutability
1507                     // as being used.
1508                     let ln = self.live_node(expr.hir_id, expr.span);
1509                     let var = self.variable(var_hid, expr.span);
1510                     self.warn_about_dead_assign(vec![expr.span], expr.hir_id, ln, var);
1511                 }
1512             }
1513             _ => {
1514                 // For other kinds of places, no checks are required,
1515                 // and any embedded expressions are actually rvalues
1516                 intravisit::walk_expr(self, expr);
1517             }
1518         }
1519     }
1520
1521     fn should_warn(&self, var: Variable) -> Option<String> {
1522         let name = self.ir.variable_name(var);
1523         if name == kw::Invalid {
1524             return None;
1525         }
1526         let name: &str = &name.as_str();
1527         if name.as_bytes()[0] == b'_' {
1528             return None;
1529         }
1530         Some(name.to_owned())
1531     }
1532
1533     fn warn_about_unused_upvars(&self, entry_ln: LiveNode) {
1534         let upvars = match self.upvars {
1535             None => return,
1536             Some(upvars) => upvars,
1537         };
1538         for (&var_hir_id, upvar) in upvars.iter() {
1539             let var = self.variable(var_hir_id, upvar.span);
1540             let upvar_id = ty::UpvarId {
1541                 var_path: ty::UpvarPath { hir_id: var_hir_id },
1542                 closure_expr_id: self.body_owner,
1543             };
1544             match self.typeck_results.upvar_capture(upvar_id) {
1545                 ty::UpvarCapture::ByValue(_) => {}
1546                 ty::UpvarCapture::ByRef(..) => continue,
1547             };
1548             if self.used_on_entry(entry_ln, var) {
1549                 if self.live_on_entry(entry_ln, var).is_none() {
1550                     if let Some(name) = self.should_warn(var) {
1551                         self.ir.tcx.struct_span_lint_hir(
1552                             lint::builtin::UNUSED_ASSIGNMENTS,
1553                             var_hir_id,
1554                             vec![upvar.span],
1555                             |lint| {
1556                                 lint.build(&format!("value captured by `{}` is never read", name))
1557                                     .help("did you mean to capture by reference instead?")
1558                                     .emit();
1559                             },
1560                         );
1561                     }
1562                 }
1563             } else {
1564                 if let Some(name) = self.should_warn(var) {
1565                     self.ir.tcx.struct_span_lint_hir(
1566                         lint::builtin::UNUSED_VARIABLES,
1567                         var_hir_id,
1568                         vec![upvar.span],
1569                         |lint| {
1570                             lint.build(&format!("unused variable: `{}`", name))
1571                                 .help("did you mean to capture by reference instead?")
1572                                 .emit();
1573                         },
1574                     );
1575                 }
1576             }
1577         }
1578     }
1579
1580     fn warn_about_unused_args(&self, body: &hir::Body<'_>, entry_ln: LiveNode) {
1581         for p in body.params {
1582             self.check_unused_vars_in_pat(&p.pat, Some(entry_ln), |spans, hir_id, ln, var| {
1583                 if self.live_on_entry(ln, var).is_none() {
1584                     self.report_unsed_assign(hir_id, spans, var, |name| {
1585                         format!("value passed to `{}` is never read", name)
1586                     });
1587                 }
1588             });
1589         }
1590     }
1591
1592     fn check_unused_vars_in_pat(
1593         &self,
1594         pat: &hir::Pat<'_>,
1595         entry_ln: Option<LiveNode>,
1596         on_used_on_entry: impl Fn(Vec<Span>, HirId, LiveNode, Variable),
1597     ) {
1598         // In an or-pattern, only consider the variable; any later patterns must have the same
1599         // bindings, and we also consider the first pattern to be the "authoritative" set of ids.
1600         // However, we should take the ids and spans of variables with the same name from the later
1601         // patterns so the suggestions to prefix with underscores will apply to those too.
1602         let mut vars: FxIndexMap<Symbol, (LiveNode, Variable, Vec<(HirId, Span)>)> = <_>::default();
1603
1604         pat.each_binding(|_, hir_id, pat_sp, ident| {
1605             let ln = entry_ln.unwrap_or_else(|| self.live_node(hir_id, pat_sp));
1606             let var = self.variable(hir_id, ident.span);
1607             let id_and_sp = (hir_id, pat_sp);
1608             vars.entry(self.ir.variable_name(var))
1609                 .and_modify(|(.., hir_ids_and_spans)| hir_ids_and_spans.push(id_and_sp))
1610                 .or_insert_with(|| (ln, var, vec![id_and_sp]));
1611         });
1612
1613         for (_, (ln, var, hir_ids_and_spans)) in vars {
1614             if self.used_on_entry(ln, var) {
1615                 let id = hir_ids_and_spans[0].0;
1616                 let spans = hir_ids_and_spans.into_iter().map(|(_, sp)| sp).collect();
1617                 on_used_on_entry(spans, id, ln, var);
1618             } else {
1619                 self.report_unused(hir_ids_and_spans, ln, var);
1620             }
1621         }
1622     }
1623
1624     fn report_unused(&self, hir_ids_and_spans: Vec<(HirId, Span)>, ln: LiveNode, var: Variable) {
1625         let first_hir_id = hir_ids_and_spans[0].0;
1626
1627         if let Some(name) = self.should_warn(var).filter(|name| name != "self") {
1628             // annoying: for parameters in funcs like `fn(x: i32)
1629             // {ret}`, there is only one node, so asking about
1630             // assigned_on_exit() is not meaningful.
1631             let is_assigned =
1632                 if ln == self.exit_ln { false } else { self.assigned_on_exit(ln, var).is_some() };
1633
1634             if is_assigned {
1635                 self.ir.tcx.struct_span_lint_hir(
1636                     lint::builtin::UNUSED_VARIABLES,
1637                     first_hir_id,
1638                     hir_ids_and_spans.into_iter().map(|(_, sp)| sp).collect::<Vec<_>>(),
1639                     |lint| {
1640                         lint.build(&format!("variable `{}` is assigned to, but never used", name))
1641                             .note(&format!("consider using `_{}` instead", name))
1642                             .emit();
1643                     },
1644                 )
1645             } else {
1646                 self.ir.tcx.struct_span_lint_hir(
1647                     lint::builtin::UNUSED_VARIABLES,
1648                     first_hir_id,
1649                     hir_ids_and_spans.iter().map(|(_, sp)| *sp).collect::<Vec<_>>(),
1650                     |lint| {
1651                         let mut err = lint.build(&format!("unused variable: `{}`", name));
1652
1653                         let (shorthands, non_shorthands): (Vec<_>, Vec<_>) =
1654                             hir_ids_and_spans.into_iter().partition(|(hir_id, span)| {
1655                                 let var = self.variable(*hir_id, *span);
1656                                 self.ir.variable_is_shorthand(var)
1657                             });
1658
1659                         let mut shorthands = shorthands
1660                             .into_iter()
1661                             .map(|(_, span)| (span, format!("{}: _", name)))
1662                             .collect::<Vec<_>>();
1663
1664                         // If we have both shorthand and non-shorthand, prefer the "try ignoring
1665                         // the field" message, and suggest `_` for the non-shorthands. If we only
1666                         // have non-shorthand, then prefix with an underscore instead.
1667                         if !shorthands.is_empty() {
1668                             shorthands.extend(
1669                                 non_shorthands
1670                                     .into_iter()
1671                                     .map(|(_, span)| (span, "_".to_string()))
1672                                     .collect::<Vec<_>>(),
1673                             );
1674
1675                             err.multipart_suggestion(
1676                                 "try ignoring the field",
1677                                 shorthands,
1678                                 Applicability::MachineApplicable,
1679                             );
1680                         } else {
1681                             err.multipart_suggestion(
1682                                 "if this is intentional, prefix it with an underscore",
1683                                 non_shorthands
1684                                     .into_iter()
1685                                     .map(|(_, span)| (span, format!("_{}", name)))
1686                                     .collect::<Vec<_>>(),
1687                                 Applicability::MachineApplicable,
1688                             );
1689                         }
1690
1691                         err.emit()
1692                     },
1693                 );
1694             }
1695         }
1696     }
1697
1698     fn warn_about_dead_assign(&self, spans: Vec<Span>, hir_id: HirId, ln: LiveNode, var: Variable) {
1699         if self.live_on_exit(ln, var).is_none() {
1700             self.report_unsed_assign(hir_id, spans, var, |name| {
1701                 format!("value assigned to `{}` is never read", name)
1702             });
1703         }
1704     }
1705
1706     fn report_unsed_assign(
1707         &self,
1708         hir_id: HirId,
1709         spans: Vec<Span>,
1710         var: Variable,
1711         message: impl Fn(&str) -> String,
1712     ) {
1713         if let Some(name) = self.should_warn(var) {
1714             self.ir.tcx.struct_span_lint_hir(
1715                 lint::builtin::UNUSED_ASSIGNMENTS,
1716                 hir_id,
1717                 spans,
1718                 |lint| {
1719                     lint.build(&message(&name))
1720                         .help("maybe it is overwritten before being read?")
1721                         .emit();
1722                 },
1723             )
1724         }
1725     }
1726 }