]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_trait_selection/src/traits/auto_trait.rs
Rollup merge of #107189 - cjgillot:meta-adt, r=compiler-errors
[rust.git] / compiler / rustc_trait_selection / src / traits / auto_trait.rs
1 //! Support code for rustdoc and external tools.
2 //! You really don't want to be using this unless you need to.
3
4 use super::*;
5
6 use crate::errors::UnableToConstructConstantValue;
7 use crate::infer::region_constraints::{Constraint, RegionConstraintData};
8 use crate::infer::InferCtxt;
9 use crate::traits::project::ProjectAndUnifyResult;
10 use rustc_middle::mir::interpret::ErrorHandled;
11 use rustc_middle::ty::fold::{TypeFolder, TypeSuperFoldable};
12 use rustc_middle::ty::visit::TypeVisitable;
13 use rustc_middle::ty::{ImplPolarity, Region, RegionVid};
14
15 use rustc_data_structures::fx::{FxHashMap, FxHashSet, FxIndexSet};
16
17 use std::collections::hash_map::Entry;
18 use std::collections::VecDeque;
19 use std::iter;
20
21 // FIXME(twk): this is obviously not nice to duplicate like that
22 #[derive(Eq, PartialEq, Hash, Copy, Clone, Debug)]
23 pub enum RegionTarget<'tcx> {
24     Region(Region<'tcx>),
25     RegionVid(RegionVid),
26 }
27
28 #[derive(Default, Debug, Clone)]
29 pub struct RegionDeps<'tcx> {
30     larger: FxIndexSet<RegionTarget<'tcx>>,
31     smaller: FxIndexSet<RegionTarget<'tcx>>,
32 }
33
34 pub enum AutoTraitResult<A> {
35     ExplicitImpl,
36     PositiveImpl(A),
37     NegativeImpl,
38 }
39
40 #[allow(dead_code)]
41 impl<A> AutoTraitResult<A> {
42     fn is_auto(&self) -> bool {
43         matches!(self, AutoTraitResult::PositiveImpl(_) | AutoTraitResult::NegativeImpl)
44     }
45 }
46
47 pub struct AutoTraitInfo<'cx> {
48     pub full_user_env: ty::ParamEnv<'cx>,
49     pub region_data: RegionConstraintData<'cx>,
50     pub vid_to_region: FxHashMap<ty::RegionVid, ty::Region<'cx>>,
51 }
52
53 pub struct AutoTraitFinder<'tcx> {
54     tcx: TyCtxt<'tcx>,
55 }
56
57 impl<'tcx> AutoTraitFinder<'tcx> {
58     pub fn new(tcx: TyCtxt<'tcx>) -> Self {
59         AutoTraitFinder { tcx }
60     }
61
62     /// Makes a best effort to determine whether and under which conditions an auto trait is
63     /// implemented for a type. For example, if you have
64     ///
65     /// ```
66     /// struct Foo<T> { data: Box<T> }
67     /// ```
68     ///
69     /// then this might return that `Foo<T>: Send` if `T: Send` (encoded in the AutoTraitResult
70     /// type). The analysis attempts to account for custom impls as well as other complex cases.
71     /// This result is intended for use by rustdoc and other such consumers.
72     ///
73     /// (Note that due to the coinductive nature of Send, the full and correct result is actually
74     /// quite simple to generate. That is, when a type has no custom impl, it is Send iff its field
75     /// types are all Send. So, in our example, we might have that `Foo<T>: Send` if `Box<T>: Send`.
76     /// But this is often not the best way to present to the user.)
77     ///
78     /// Warning: The API should be considered highly unstable, and it may be refactored or removed
79     /// in the future.
80     pub fn find_auto_trait_generics<A>(
81         &self,
82         ty: Ty<'tcx>,
83         orig_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
84         trait_did: DefId,
85         mut auto_trait_callback: impl FnMut(AutoTraitInfo<'tcx>) -> A,
86     ) -> AutoTraitResult<A> {
87         let tcx = self.tcx;
88
89         let trait_ref = tcx.mk_trait_ref(trait_did, [ty]);
90
91         let infcx = tcx.infer_ctxt().build();
92         let mut selcx = SelectionContext::new(&infcx);
93         for polarity in [true, false] {
94             let result = selcx.select(&Obligation::new(
95                 tcx,
96                 ObligationCause::dummy(),
97                 orig_env,
98                 ty::Binder::dummy(ty::TraitPredicate {
99                     trait_ref,
100                     constness: ty::BoundConstness::NotConst,
101                     polarity: if polarity {
102                         ImplPolarity::Positive
103                     } else {
104                         ImplPolarity::Negative
105                     },
106                 }),
107             ));
108             if let Ok(Some(ImplSource::UserDefined(_))) = result {
109                 debug!(
110                     "find_auto_trait_generics({:?}): \
111                  manual impl found, bailing out",
112                     trait_ref
113                 );
114                 // If an explicit impl exists, it always takes priority over an auto impl
115                 return AutoTraitResult::ExplicitImpl;
116             }
117         }
118
119         let infcx = tcx.infer_ctxt().build();
120         let mut fresh_preds = FxHashSet::default();
121
122         // Due to the way projections are handled by SelectionContext, we need to run
123         // evaluate_predicates twice: once on the original param env, and once on the result of
124         // the first evaluate_predicates call.
125         //
126         // The problem is this: most of rustc, including SelectionContext and traits::project,
127         // are designed to work with a concrete usage of a type (e.g., Vec<u8>
128         // fn<T>() { Vec<T> }. This information will generally never change - given
129         // the 'T' in fn<T>() { ... }, we'll never know anything else about 'T'.
130         // If we're unable to prove that 'T' implements a particular trait, we're done -
131         // there's nothing left to do but error out.
132         //
133         // However, synthesizing an auto trait impl works differently. Here, we start out with
134         // a set of initial conditions - the ParamEnv of the struct/enum/union we're dealing
135         // with - and progressively discover the conditions we need to fulfill for it to
136         // implement a certain auto trait. This ends up breaking two assumptions made by trait
137         // selection and projection:
138         //
139         // * We can always cache the result of a particular trait selection for the lifetime of
140         // an InfCtxt
141         // * Given a projection bound such as '<T as SomeTrait>::SomeItem = K', if 'T:
142         // SomeTrait' doesn't hold, then we don't need to care about the 'SomeItem = K'
143         //
144         // We fix the first assumption by manually clearing out all of the InferCtxt's caches
145         // in between calls to SelectionContext.select. This allows us to keep all of the
146         // intermediate types we create bound to the 'tcx lifetime, rather than needing to lift
147         // them between calls.
148         //
149         // We fix the second assumption by reprocessing the result of our first call to
150         // evaluate_predicates. Using the example of '<T as SomeTrait>::SomeItem = K', our first
151         // pass will pick up 'T: SomeTrait', but not 'SomeItem = K'. On our second pass,
152         // traits::project will see that 'T: SomeTrait' is in our ParamEnv, allowing
153         // SelectionContext to return it back to us.
154
155         let Some((new_env, user_env)) = self.evaluate_predicates(
156             &infcx,
157             trait_did,
158             ty,
159             orig_env,
160             orig_env,
161             &mut fresh_preds,
162         ) else {
163             return AutoTraitResult::NegativeImpl;
164         };
165
166         let (full_env, full_user_env) = self
167             .evaluate_predicates(&infcx, trait_did, ty, new_env, user_env, &mut fresh_preds)
168             .unwrap_or_else(|| {
169                 panic!("Failed to fully process: {:?} {:?} {:?}", ty, trait_did, orig_env)
170             });
171
172         debug!(
173             "find_auto_trait_generics({:?}): fulfilling \
174              with {:?}",
175             trait_ref, full_env
176         );
177         infcx.clear_caches();
178
179         // At this point, we already have all of the bounds we need. FulfillmentContext is used
180         // to store all of the necessary region/lifetime bounds in the InferContext, as well as
181         // an additional sanity check.
182         let errors =
183             super::fully_solve_bound(&infcx, ObligationCause::dummy(), full_env, ty, trait_did);
184         if !errors.is_empty() {
185             panic!("Unable to fulfill trait {:?} for '{:?}': {:?}", trait_did, ty, errors);
186         }
187
188         infcx.process_registered_region_obligations(&Default::default(), full_env);
189
190         let region_data =
191             infcx.inner.borrow_mut().unwrap_region_constraints().region_constraint_data().clone();
192
193         let vid_to_region = self.map_vid_to_region(&region_data);
194
195         let info = AutoTraitInfo { full_user_env, region_data, vid_to_region };
196
197         AutoTraitResult::PositiveImpl(auto_trait_callback(info))
198     }
199 }
200
201 impl<'tcx> AutoTraitFinder<'tcx> {
202     /// The core logic responsible for computing the bounds for our synthesized impl.
203     ///
204     /// To calculate the bounds, we call `SelectionContext.select` in a loop. Like
205     /// `FulfillmentContext`, we recursively select the nested obligations of predicates we
206     /// encounter. However, whenever we encounter an `UnimplementedError` involving a type
207     /// parameter, we add it to our `ParamEnv`. Since our goal is to determine when a particular
208     /// type implements an auto trait, Unimplemented errors tell us what conditions need to be met.
209     ///
210     /// This method ends up working somewhat similarly to `FulfillmentContext`, but with a few key
211     /// differences. `FulfillmentContext` works under the assumption that it's dealing with concrete
212     /// user code. According, it considers all possible ways that a `Predicate` could be met, which
213     /// isn't always what we want for a synthesized impl. For example, given the predicate `T:
214     /// Iterator`, `FulfillmentContext` can end up reporting an Unimplemented error for `T:
215     /// IntoIterator` -- since there's an implementation of `Iterator` where `T: IntoIterator`,
216     /// `FulfillmentContext` will drive `SelectionContext` to consider that impl before giving up.
217     /// If we were to rely on `FulfillmentContext`s decision, we might end up synthesizing an impl
218     /// like this:
219     /// ```ignore (illustrative)
220     /// impl<T> Send for Foo<T> where T: IntoIterator
221     /// ```
222     /// While it might be technically true that Foo implements Send where `T: IntoIterator`,
223     /// the bound is overly restrictive - it's really only necessary that `T: Iterator`.
224     ///
225     /// For this reason, `evaluate_predicates` handles predicates with type variables specially.
226     /// When we encounter an `Unimplemented` error for a bound such as `T: Iterator`, we immediately
227     /// add it to our `ParamEnv`, and add it to our stack for recursive evaluation. When we later
228     /// select it, we'll pick up any nested bounds, without ever inferring that `T: IntoIterator`
229     /// needs to hold.
230     ///
231     /// One additional consideration is supertrait bounds. Normally, a `ParamEnv` is only ever
232     /// constructed once for a given type. As part of the construction process, the `ParamEnv` will
233     /// have any supertrait bounds normalized -- e.g., if we have a type `struct Foo<T: Copy>`, the
234     /// `ParamEnv` will contain `T: Copy` and `T: Clone`, since `Copy: Clone`. When we construct our
235     /// own `ParamEnv`, we need to do this ourselves, through `traits::elaborate_predicates`, or
236     /// else `SelectionContext` will choke on the missing predicates. However, this should never
237     /// show up in the final synthesized generics: we don't want our generated docs page to contain
238     /// something like `T: Copy + Clone`, as that's redundant. Therefore, we keep track of a
239     /// separate `user_env`, which only holds the predicates that will actually be displayed to the
240     /// user.
241     fn evaluate_predicates(
242         &self,
243         infcx: &InferCtxt<'tcx>,
244         trait_did: DefId,
245         ty: Ty<'tcx>,
246         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
247         user_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
248         fresh_preds: &mut FxHashSet<ty::Predicate<'tcx>>,
249     ) -> Option<(ty::ParamEnv<'tcx>, ty::ParamEnv<'tcx>)> {
250         let tcx = infcx.tcx;
251
252         // Don't try to process any nested obligations involving predicates
253         // that are already in the `ParamEnv` (modulo regions): we already
254         // know that they must hold.
255         for predicate in param_env.caller_bounds() {
256             fresh_preds.insert(self.clean_pred(infcx, predicate));
257         }
258
259         let mut select = SelectionContext::new(&infcx);
260
261         let mut already_visited = FxHashSet::default();
262         let mut predicates = VecDeque::new();
263         predicates.push_back(ty::Binder::dummy(ty::TraitPredicate {
264             trait_ref: infcx.tcx.mk_trait_ref(trait_did, [ty]),
265
266             constness: ty::BoundConstness::NotConst,
267             // Auto traits are positive
268             polarity: ty::ImplPolarity::Positive,
269         }));
270
271         let computed_preds = param_env.caller_bounds().iter();
272         let mut user_computed_preds: FxIndexSet<_> = user_env.caller_bounds().iter().collect();
273
274         let mut new_env = param_env;
275         let dummy_cause = ObligationCause::dummy();
276
277         while let Some(pred) = predicates.pop_front() {
278             infcx.clear_caches();
279
280             if !already_visited.insert(pred) {
281                 continue;
282             }
283
284             // Call `infcx.resolve_vars_if_possible` to see if we can
285             // get rid of any inference variables.
286             let obligation = infcx.resolve_vars_if_possible(Obligation::new(
287                 tcx,
288                 dummy_cause.clone(),
289                 new_env,
290                 pred,
291             ));
292             let result = select.select(&obligation);
293
294             match result {
295                 Ok(Some(ref impl_source)) => {
296                     // If we see an explicit negative impl (e.g., `impl !Send for MyStruct`),
297                     // we immediately bail out, since it's impossible for us to continue.
298
299                     if let ImplSource::UserDefined(ImplSourceUserDefinedData {
300                         impl_def_id, ..
301                     }) = impl_source
302                     {
303                         // Blame 'tidy' for the weird bracket placement.
304                         if infcx.tcx.impl_polarity(*impl_def_id) == ty::ImplPolarity::Negative {
305                             debug!(
306                                 "evaluate_nested_obligations: found explicit negative impl\
307                                         {:?}, bailing out",
308                                 impl_def_id
309                             );
310                             return None;
311                         }
312                     }
313
314                     let obligations = impl_source.borrow_nested_obligations().iter().cloned();
315
316                     if !self.evaluate_nested_obligations(
317                         ty,
318                         obligations,
319                         &mut user_computed_preds,
320                         fresh_preds,
321                         &mut predicates,
322                         &mut select,
323                     ) {
324                         return None;
325                     }
326                 }
327                 Ok(None) => {}
328                 Err(SelectionError::Unimplemented) => {
329                     if self.is_param_no_infer(pred.skip_binder().trait_ref.substs) {
330                         already_visited.remove(&pred);
331                         self.add_user_pred(&mut user_computed_preds, pred.to_predicate(self.tcx));
332                         predicates.push_back(pred);
333                     } else {
334                         debug!(
335                             "evaluate_nested_obligations: `Unimplemented` found, bailing: \
336                              {:?} {:?} {:?}",
337                             ty,
338                             pred,
339                             pred.skip_binder().trait_ref.substs
340                         );
341                         return None;
342                     }
343                 }
344                 _ => panic!("Unexpected error for '{:?}': {:?}", ty, result),
345             };
346
347             let normalized_preds = elaborate_predicates(
348                 tcx,
349                 computed_preds.clone().chain(user_computed_preds.iter().cloned()),
350             )
351             .map(|o| o.predicate);
352             new_env = ty::ParamEnv::new(
353                 tcx.mk_predicates(normalized_preds),
354                 param_env.reveal(),
355                 param_env.constness(),
356             );
357         }
358
359         let final_user_env = ty::ParamEnv::new(
360             tcx.mk_predicates(user_computed_preds.into_iter()),
361             user_env.reveal(),
362             user_env.constness(),
363         );
364         debug!(
365             "evaluate_nested_obligations(ty={:?}, trait_did={:?}): succeeded with '{:?}' \
366              '{:?}'",
367             ty, trait_did, new_env, final_user_env
368         );
369
370         Some((new_env, final_user_env))
371     }
372
373     /// This method is designed to work around the following issue:
374     /// When we compute auto trait bounds, we repeatedly call `SelectionContext.select`,
375     /// progressively building a `ParamEnv` based on the results we get.
376     /// However, our usage of `SelectionContext` differs from its normal use within the compiler,
377     /// in that we capture and re-reprocess predicates from `Unimplemented` errors.
378     ///
379     /// This can lead to a corner case when dealing with region parameters.
380     /// During our selection loop in `evaluate_predicates`, we might end up with
381     /// two trait predicates that differ only in their region parameters:
382     /// one containing a HRTB lifetime parameter, and one containing a 'normal'
383     /// lifetime parameter. For example:
384     /// ```ignore (illustrative)
385     /// T as MyTrait<'a>
386     /// T as MyTrait<'static>
387     /// ```
388     /// If we put both of these predicates in our computed `ParamEnv`, we'll
389     /// confuse `SelectionContext`, since it will (correctly) view both as being applicable.
390     ///
391     /// To solve this, we pick the 'more strict' lifetime bound -- i.e., the HRTB
392     /// Our end goal is to generate a user-visible description of the conditions
393     /// under which a type implements an auto trait. A trait predicate involving
394     /// a HRTB means that the type needs to work with any choice of lifetime,
395     /// not just one specific lifetime (e.g., `'static`).
396     fn add_user_pred(
397         &self,
398         user_computed_preds: &mut FxIndexSet<ty::Predicate<'tcx>>,
399         new_pred: ty::Predicate<'tcx>,
400     ) {
401         let mut should_add_new = true;
402         user_computed_preds.retain(|&old_pred| {
403             if let (
404                 ty::PredicateKind::Clause(ty::Clause::Trait(new_trait)),
405                 ty::PredicateKind::Clause(ty::Clause::Trait(old_trait)),
406             ) = (new_pred.kind().skip_binder(), old_pred.kind().skip_binder())
407             {
408                 if new_trait.def_id() == old_trait.def_id() {
409                     let new_substs = new_trait.trait_ref.substs;
410                     let old_substs = old_trait.trait_ref.substs;
411
412                     if !new_substs.types().eq(old_substs.types()) {
413                         // We can't compare lifetimes if the types are different,
414                         // so skip checking `old_pred`.
415                         return true;
416                     }
417
418                     for (new_region, old_region) in
419                         iter::zip(new_substs.regions(), old_substs.regions())
420                     {
421                         match (*new_region, *old_region) {
422                             // If both predicates have an `ReLateBound` (a HRTB) in the
423                             // same spot, we do nothing.
424                             (ty::ReLateBound(_, _), ty::ReLateBound(_, _)) => {}
425
426                             (ty::ReLateBound(_, _), _) | (_, ty::ReVar(_)) => {
427                                 // One of these is true:
428                                 // The new predicate has a HRTB in a spot where the old
429                                 // predicate does not (if they both had a HRTB, the previous
430                                 // match arm would have executed). A HRBT is a 'stricter'
431                                 // bound than anything else, so we want to keep the newer
432                                 // predicate (with the HRBT) in place of the old predicate.
433                                 //
434                                 // OR
435                                 //
436                                 // The old predicate has a region variable where the new
437                                 // predicate has some other kind of region. An region
438                                 // variable isn't something we can actually display to a user,
439                                 // so we choose their new predicate (which doesn't have a region
440                                 // variable).
441                                 //
442                                 // In both cases, we want to remove the old predicate,
443                                 // from `user_computed_preds`, and replace it with the new
444                                 // one. Having both the old and the new
445                                 // predicate in a `ParamEnv` would confuse `SelectionContext`.
446                                 //
447                                 // We're currently in the predicate passed to 'retain',
448                                 // so we return `false` to remove the old predicate from
449                                 // `user_computed_preds`.
450                                 return false;
451                             }
452                             (_, ty::ReLateBound(_, _)) | (ty::ReVar(_), _) => {
453                                 // This is the opposite situation as the previous arm.
454                                 // One of these is true:
455                                 //
456                                 // The old predicate has a HRTB lifetime in a place where the
457                                 // new predicate does not.
458                                 //
459                                 // OR
460                                 //
461                                 // The new predicate has a region variable where the old
462                                 // predicate has some other type of region.
463                                 //
464                                 // We want to leave the old
465                                 // predicate in `user_computed_preds`, and skip adding
466                                 // new_pred to `user_computed_params`.
467                                 should_add_new = false
468                             }
469                             _ => {}
470                         }
471                     }
472                 }
473             }
474             true
475         });
476
477         if should_add_new {
478             user_computed_preds.insert(new_pred);
479         }
480     }
481
482     /// This is very similar to `handle_lifetimes`. However, instead of matching `ty::Region`s
483     /// to each other, we match `ty::RegionVid`s to `ty::Region`s.
484     fn map_vid_to_region<'cx>(
485         &self,
486         regions: &RegionConstraintData<'cx>,
487     ) -> FxHashMap<ty::RegionVid, ty::Region<'cx>> {
488         let mut vid_map: FxHashMap<RegionTarget<'cx>, RegionDeps<'cx>> = FxHashMap::default();
489         let mut finished_map = FxHashMap::default();
490
491         for constraint in regions.constraints.keys() {
492             match constraint {
493                 &Constraint::VarSubVar(r1, r2) => {
494                     {
495                         let deps1 = vid_map.entry(RegionTarget::RegionVid(r1)).or_default();
496                         deps1.larger.insert(RegionTarget::RegionVid(r2));
497                     }
498
499                     let deps2 = vid_map.entry(RegionTarget::RegionVid(r2)).or_default();
500                     deps2.smaller.insert(RegionTarget::RegionVid(r1));
501                 }
502                 &Constraint::RegSubVar(region, vid) => {
503                     {
504                         let deps1 = vid_map.entry(RegionTarget::Region(region)).or_default();
505                         deps1.larger.insert(RegionTarget::RegionVid(vid));
506                     }
507
508                     let deps2 = vid_map.entry(RegionTarget::RegionVid(vid)).or_default();
509                     deps2.smaller.insert(RegionTarget::Region(region));
510                 }
511                 &Constraint::VarSubReg(vid, region) => {
512                     finished_map.insert(vid, region);
513                 }
514                 &Constraint::RegSubReg(r1, r2) => {
515                     {
516                         let deps1 = vid_map.entry(RegionTarget::Region(r1)).or_default();
517                         deps1.larger.insert(RegionTarget::Region(r2));
518                     }
519
520                     let deps2 = vid_map.entry(RegionTarget::Region(r2)).or_default();
521                     deps2.smaller.insert(RegionTarget::Region(r1));
522                 }
523             }
524         }
525
526         while !vid_map.is_empty() {
527             let target = *vid_map.keys().next().expect("Keys somehow empty");
528             let deps = vid_map.remove(&target).expect("Entry somehow missing");
529
530             for smaller in deps.smaller.iter() {
531                 for larger in deps.larger.iter() {
532                     match (smaller, larger) {
533                         (&RegionTarget::Region(_), &RegionTarget::Region(_)) => {
534                             if let Entry::Occupied(v) = vid_map.entry(*smaller) {
535                                 let smaller_deps = v.into_mut();
536                                 smaller_deps.larger.insert(*larger);
537                                 smaller_deps.larger.remove(&target);
538                             }
539
540                             if let Entry::Occupied(v) = vid_map.entry(*larger) {
541                                 let larger_deps = v.into_mut();
542                                 larger_deps.smaller.insert(*smaller);
543                                 larger_deps.smaller.remove(&target);
544                             }
545                         }
546                         (&RegionTarget::RegionVid(v1), &RegionTarget::Region(r1)) => {
547                             finished_map.insert(v1, r1);
548                         }
549                         (&RegionTarget::Region(_), &RegionTarget::RegionVid(_)) => {
550                             // Do nothing; we don't care about regions that are smaller than vids.
551                         }
552                         (&RegionTarget::RegionVid(_), &RegionTarget::RegionVid(_)) => {
553                             if let Entry::Occupied(v) = vid_map.entry(*smaller) {
554                                 let smaller_deps = v.into_mut();
555                                 smaller_deps.larger.insert(*larger);
556                                 smaller_deps.larger.remove(&target);
557                             }
558
559                             if let Entry::Occupied(v) = vid_map.entry(*larger) {
560                                 let larger_deps = v.into_mut();
561                                 larger_deps.smaller.insert(*smaller);
562                                 larger_deps.smaller.remove(&target);
563                             }
564                         }
565                     }
566                 }
567             }
568         }
569         finished_map
570     }
571
572     fn is_param_no_infer(&self, substs: SubstsRef<'_>) -> bool {
573         self.is_of_param(substs.type_at(0)) && !substs.types().any(|t| t.has_infer_types())
574     }
575
576     pub fn is_of_param(&self, ty: Ty<'_>) -> bool {
577         match ty.kind() {
578             ty::Param(_) => true,
579             ty::Alias(ty::Projection, p) => self.is_of_param(p.self_ty()),
580             _ => false,
581         }
582     }
583
584     fn is_self_referential_projection(&self, p: ty::PolyProjectionPredicate<'_>) -> bool {
585         if let Some(ty) = p.term().skip_binder().ty() {
586             matches!(ty.kind(), ty::Alias(ty::Projection, proj) if proj == &p.skip_binder().projection_ty)
587         } else {
588             false
589         }
590     }
591
592     fn evaluate_nested_obligations(
593         &self,
594         ty: Ty<'_>,
595         nested: impl Iterator<Item = Obligation<'tcx, ty::Predicate<'tcx>>>,
596         computed_preds: &mut FxIndexSet<ty::Predicate<'tcx>>,
597         fresh_preds: &mut FxHashSet<ty::Predicate<'tcx>>,
598         predicates: &mut VecDeque<ty::PolyTraitPredicate<'tcx>>,
599         selcx: &mut SelectionContext<'_, 'tcx>,
600     ) -> bool {
601         let dummy_cause = ObligationCause::dummy();
602
603         for obligation in nested {
604             let is_new_pred =
605                 fresh_preds.insert(self.clean_pred(selcx.infcx, obligation.predicate));
606
607             // Resolve any inference variables that we can, to help selection succeed
608             let predicate = selcx.infcx.resolve_vars_if_possible(obligation.predicate);
609
610             // We only add a predicate as a user-displayable bound if
611             // it involves a generic parameter, and doesn't contain
612             // any inference variables.
613             //
614             // Displaying a bound involving a concrete type (instead of a generic
615             // parameter) would be pointless, since it's always true
616             // (e.g. u8: Copy)
617             // Displaying an inference variable is impossible, since they're
618             // an internal compiler detail without a defined visual representation
619             //
620             // We check this by calling is_of_param on the relevant types
621             // from the various possible predicates
622
623             let bound_predicate = predicate.kind();
624             match bound_predicate.skip_binder() {
625                 ty::PredicateKind::Clause(ty::Clause::Trait(p)) => {
626                     // Add this to `predicates` so that we end up calling `select`
627                     // with it. If this predicate ends up being unimplemented,
628                     // then `evaluate_predicates` will handle adding it the `ParamEnv`
629                     // if possible.
630                     predicates.push_back(bound_predicate.rebind(p));
631                 }
632                 ty::PredicateKind::Clause(ty::Clause::Projection(p)) => {
633                     let p = bound_predicate.rebind(p);
634                     debug!(
635                         "evaluate_nested_obligations: examining projection predicate {:?}",
636                         predicate
637                     );
638
639                     // As described above, we only want to display
640                     // bounds which include a generic parameter but don't include
641                     // an inference variable.
642                     // Additionally, we check if we've seen this predicate before,
643                     // to avoid rendering duplicate bounds to the user.
644                     if self.is_param_no_infer(p.skip_binder().projection_ty.substs)
645                         && !p.term().skip_binder().has_infer_types()
646                         && is_new_pred
647                     {
648                         debug!(
649                             "evaluate_nested_obligations: adding projection predicate \
650                             to computed_preds: {:?}",
651                             predicate
652                         );
653
654                         // Under unusual circumstances, we can end up with a self-referential
655                         // projection predicate. For example:
656                         // <T as MyType>::Value == <T as MyType>::Value
657                         // Not only is displaying this to the user pointless,
658                         // having it in the ParamEnv will cause an issue if we try to call
659                         // poly_project_and_unify_type on the predicate, since this kind of
660                         // predicate will normally never end up in a ParamEnv.
661                         //
662                         // For these reasons, we ignore these weird predicates,
663                         // ensuring that we're able to properly synthesize an auto trait impl
664                         if self.is_self_referential_projection(p) {
665                             debug!(
666                                 "evaluate_nested_obligations: encountered a projection
667                                  predicate equating a type with itself! Skipping"
668                             );
669                         } else {
670                             self.add_user_pred(computed_preds, predicate);
671                         }
672                     }
673
674                     // There are three possible cases when we project a predicate:
675                     //
676                     // 1. We encounter an error. This means that it's impossible for
677                     // our current type to implement the auto trait - there's bound
678                     // that we could add to our ParamEnv that would 'fix' this kind
679                     // of error, as it's not caused by an unimplemented type.
680                     //
681                     // 2. We successfully project the predicate (Ok(Some(_))), generating
682                     //  some subobligations. We then process these subobligations
683                     //  like any other generated sub-obligations.
684                     //
685                     // 3. We receive an 'ambiguous' result (Ok(None))
686                     // If we were actually trying to compile a crate,
687                     // we would need to re-process this obligation later.
688                     // However, all we care about is finding out what bounds
689                     // are needed for our type to implement a particular auto trait.
690                     // We've already added this obligation to our computed ParamEnv
691                     // above (if it was necessary). Therefore, we don't need
692                     // to do any further processing of the obligation.
693                     //
694                     // Note that we *must* try to project *all* projection predicates
695                     // we encounter, even ones without inference variable.
696                     // This ensures that we detect any projection errors,
697                     // which indicate that our type can *never* implement the given
698                     // auto trait. In that case, we will generate an explicit negative
699                     // impl (e.g. 'impl !Send for MyType'). However, we don't
700                     // try to process any of the generated subobligations -
701                     // they contain no new information, since we already know
702                     // that our type implements the projected-through trait,
703                     // and can lead to weird region issues.
704                     //
705                     // Normally, we'll generate a negative impl as a result of encountering
706                     // a type with an explicit negative impl of an auto trait
707                     // (for example, raw pointers have !Send and !Sync impls)
708                     // However, through some **interesting** manipulations of the type
709                     // system, it's actually possible to write a type that never
710                     // implements an auto trait due to a projection error, not a normal
711                     // negative impl error. To properly handle this case, we need
712                     // to ensure that we catch any potential projection errors,
713                     // and turn them into an explicit negative impl for our type.
714                     debug!("Projecting and unifying projection predicate {:?}", predicate);
715
716                     match project::poly_project_and_unify_type(selcx, &obligation.with(self.tcx, p))
717                     {
718                         ProjectAndUnifyResult::MismatchedProjectionTypes(e) => {
719                             debug!(
720                                 "evaluate_nested_obligations: Unable to unify predicate \
721                                  '{:?}' '{:?}', bailing out",
722                                 ty, e
723                             );
724                             return false;
725                         }
726                         ProjectAndUnifyResult::Recursive => {
727                             debug!("evaluate_nested_obligations: recursive projection predicate");
728                             return false;
729                         }
730                         ProjectAndUnifyResult::Holds(v) => {
731                             // We only care about sub-obligations
732                             // when we started out trying to unify
733                             // some inference variables. See the comment above
734                             // for more information
735                             if p.term().skip_binder().has_infer_types() {
736                                 if !self.evaluate_nested_obligations(
737                                     ty,
738                                     v.into_iter(),
739                                     computed_preds,
740                                     fresh_preds,
741                                     predicates,
742                                     selcx,
743                                 ) {
744                                     return false;
745                                 }
746                             }
747                         }
748                         ProjectAndUnifyResult::FailedNormalization => {
749                             // It's ok not to make progress when have no inference variables -
750                             // in that case, we were only performing unification to check if an
751                             // error occurred (which would indicate that it's impossible for our
752                             // type to implement the auto trait).
753                             // However, we should always make progress (either by generating
754                             // subobligations or getting an error) when we started off with
755                             // inference variables
756                             if p.term().skip_binder().has_infer_types() {
757                                 panic!("Unexpected result when selecting {:?} {:?}", ty, obligation)
758                             }
759                         }
760                     }
761                 }
762                 ty::PredicateKind::Clause(ty::Clause::RegionOutlives(binder)) => {
763                     let binder = bound_predicate.rebind(binder);
764                     selcx.infcx.region_outlives_predicate(&dummy_cause, binder)
765                 }
766                 ty::PredicateKind::Clause(ty::Clause::TypeOutlives(binder)) => {
767                     let binder = bound_predicate.rebind(binder);
768                     match (
769                         binder.no_bound_vars(),
770                         binder.map_bound_ref(|pred| pred.0).no_bound_vars(),
771                     ) {
772                         (None, Some(t_a)) => {
773                             selcx.infcx.register_region_obligation_with_cause(
774                                 t_a,
775                                 selcx.infcx.tcx.lifetimes.re_static,
776                                 &dummy_cause,
777                             );
778                         }
779                         (Some(ty::OutlivesPredicate(t_a, r_b)), _) => {
780                             selcx.infcx.register_region_obligation_with_cause(
781                                 t_a,
782                                 r_b,
783                                 &dummy_cause,
784                             );
785                         }
786                         _ => {}
787                     };
788                 }
789                 ty::PredicateKind::ConstEquate(c1, c2) => {
790                     let evaluate = |c: ty::Const<'tcx>| {
791                         if let ty::ConstKind::Unevaluated(unevaluated) = c.kind() {
792                             match selcx.infcx.const_eval_resolve(
793                                 obligation.param_env,
794                                 unevaluated,
795                                 Some(obligation.cause.span),
796                             ) {
797                                 Ok(Some(valtree)) => Ok(selcx.tcx().mk_const(valtree, c.ty())),
798                                 Ok(None) => {
799                                     let tcx = self.tcx;
800                                     let def_id = unevaluated.def.did;
801                                     let reported =
802                                         tcx.sess.emit_err(UnableToConstructConstantValue {
803                                             span: tcx.def_span(def_id),
804                                             unevaluated: unevaluated,
805                                         });
806                                     Err(ErrorHandled::Reported(reported))
807                                 }
808                                 Err(err) => Err(err),
809                             }
810                         } else {
811                             Ok(c)
812                         }
813                     };
814
815                     match (evaluate(c1), evaluate(c2)) {
816                         (Ok(c1), Ok(c2)) => {
817                             match selcx.infcx.at(&obligation.cause, obligation.param_env).eq(c1, c2)
818                             {
819                                 Ok(_) => (),
820                                 Err(_) => return false,
821                             }
822                         }
823                         _ => return false,
824                     }
825                 }
826                 // There's not really much we can do with these predicates -
827                 // we start out with a `ParamEnv` with no inference variables,
828                 // and these don't correspond to adding any new bounds to
829                 // the `ParamEnv`.
830                 ty::PredicateKind::WellFormed(..)
831                 | ty::PredicateKind::ObjectSafe(..)
832                 | ty::PredicateKind::ClosureKind(..)
833                 | ty::PredicateKind::Subtype(..)
834                 | ty::PredicateKind::ConstEvaluatable(..)
835                 | ty::PredicateKind::Coerce(..)
836                 | ty::PredicateKind::TypeWellFormedFromEnv(..) => {}
837                 ty::PredicateKind::Ambiguous => return false,
838             };
839         }
840         true
841     }
842
843     pub fn clean_pred(
844         &self,
845         infcx: &InferCtxt<'tcx>,
846         p: ty::Predicate<'tcx>,
847     ) -> ty::Predicate<'tcx> {
848         infcx.freshen(p)
849     }
850 }
851
852 /// Replaces all ReVars in a type with ty::Region's, using the provided map
853 pub struct RegionReplacer<'a, 'tcx> {
854     vid_to_region: &'a FxHashMap<ty::RegionVid, ty::Region<'tcx>>,
855     tcx: TyCtxt<'tcx>,
856 }
857
858 impl<'a, 'tcx> TypeFolder<'tcx> for RegionReplacer<'a, 'tcx> {
859     fn tcx<'b>(&'b self) -> TyCtxt<'tcx> {
860         self.tcx
861     }
862
863     fn fold_region(&mut self, r: ty::Region<'tcx>) -> ty::Region<'tcx> {
864         (match *r {
865             ty::ReVar(vid) => self.vid_to_region.get(&vid).cloned(),
866             _ => None,
867         })
868         .unwrap_or_else(|| r.super_fold_with(self))
869     }
870 }