]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_trait_selection/src/traits/coherence.rs
Rollup merge of #99696 - WaffleLapkin:uplift, r=fee1-dead
[rust.git] / compiler / rustc_trait_selection / src / traits / coherence.rs
1 //! See Rustc Dev Guide chapters on [trait-resolution] and [trait-specialization] for more info on
2 //! how this works.
3 //!
4 //! [trait-resolution]: https://rustc-dev-guide.rust-lang.org/traits/resolution.html
5 //! [trait-specialization]: https://rustc-dev-guide.rust-lang.org/traits/specialization.html
6
7 use crate::infer::outlives::env::OutlivesEnvironment;
8 use crate::infer::{CombinedSnapshot, InferOk};
9 use crate::traits::outlives_bounds::InferCtxtExt as _;
10 use crate::traits::select::IntercrateAmbiguityCause;
11 use crate::traits::util::impl_subject_and_oblig;
12 use crate::traits::SkipLeakCheck;
13 use crate::traits::{
14     self, Normalized, Obligation, ObligationCause, ObligationCtxt, PredicateObligation,
15     PredicateObligations, SelectionContext,
16 };
17 use rustc_data_structures::fx::FxIndexSet;
18 use rustc_errors::Diagnostic;
19 use rustc_hir::def_id::{DefId, CRATE_DEF_ID, LOCAL_CRATE};
20 use rustc_hir::CRATE_HIR_ID;
21 use rustc_infer::infer::{InferCtxt, TyCtxtInferExt};
22 use rustc_infer::traits::util;
23 use rustc_middle::traits::specialization_graph::OverlapMode;
24 use rustc_middle::ty::fast_reject::{DeepRejectCtxt, TreatParams};
25 use rustc_middle::ty::visit::TypeVisitable;
26 use rustc_middle::ty::{self, ImplSubject, Ty, TyCtxt, TypeVisitor};
27 use rustc_span::symbol::sym;
28 use rustc_span::DUMMY_SP;
29 use std::fmt::Debug;
30 use std::iter;
31 use std::ops::ControlFlow;
32
33 /// Whether we do the orphan check relative to this crate or
34 /// to some remote crate.
35 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
36 enum InCrate {
37     Local,
38     Remote,
39 }
40
41 #[derive(Debug, Copy, Clone)]
42 pub enum Conflict {
43     Upstream,
44     Downstream,
45 }
46
47 pub struct OverlapResult<'tcx> {
48     pub impl_header: ty::ImplHeader<'tcx>,
49     pub intercrate_ambiguity_causes: FxIndexSet<IntercrateAmbiguityCause>,
50
51     /// `true` if the overlap might've been permitted before the shift
52     /// to universes.
53     pub involves_placeholder: bool,
54 }
55
56 pub fn add_placeholder_note(err: &mut Diagnostic) {
57     err.note(
58         "this behavior recently changed as a result of a bug fix; \
59          see rust-lang/rust#56105 for details",
60     );
61 }
62
63 /// If there are types that satisfy both impls, invokes `on_overlap`
64 /// with a suitably-freshened `ImplHeader` with those types
65 /// substituted. Otherwise, invokes `no_overlap`.
66 #[instrument(skip(tcx, skip_leak_check, on_overlap, no_overlap), level = "debug")]
67 pub fn overlapping_impls<F1, F2, R>(
68     tcx: TyCtxt<'_>,
69     impl1_def_id: DefId,
70     impl2_def_id: DefId,
71     skip_leak_check: SkipLeakCheck,
72     overlap_mode: OverlapMode,
73     on_overlap: F1,
74     no_overlap: F2,
75 ) -> R
76 where
77     F1: FnOnce(OverlapResult<'_>) -> R,
78     F2: FnOnce() -> R,
79 {
80     // Before doing expensive operations like entering an inference context, do
81     // a quick check via fast_reject to tell if the impl headers could possibly
82     // unify.
83     let drcx = DeepRejectCtxt { treat_obligation_params: TreatParams::AsInfer };
84     let impl1_ref = tcx.impl_trait_ref(impl1_def_id);
85     let impl2_ref = tcx.impl_trait_ref(impl2_def_id);
86     let may_overlap = match (impl1_ref, impl2_ref) {
87         (Some(a), Some(b)) => iter::zip(a.substs, b.substs)
88             .all(|(arg1, arg2)| drcx.generic_args_may_unify(arg1, arg2)),
89         (None, None) => {
90             let self_ty1 = tcx.type_of(impl1_def_id);
91             let self_ty2 = tcx.type_of(impl2_def_id);
92             drcx.types_may_unify(self_ty1, self_ty2)
93         }
94         _ => bug!("unexpected impls: {impl1_def_id:?} {impl2_def_id:?}"),
95     };
96
97     if !may_overlap {
98         // Some types involved are definitely different, so the impls couldn't possibly overlap.
99         debug!("overlapping_impls: fast_reject early-exit");
100         return no_overlap();
101     }
102
103     let infcx = tcx.infer_ctxt().build();
104     let selcx = &mut SelectionContext::intercrate(&infcx);
105     let overlaps =
106         overlap(selcx, skip_leak_check, impl1_def_id, impl2_def_id, overlap_mode).is_some();
107     if !overlaps {
108         return no_overlap();
109     }
110
111     // In the case where we detect an error, run the check again, but
112     // this time tracking intercrate ambiguity causes for better
113     // diagnostics. (These take time and can lead to false errors.)
114     let infcx = tcx.infer_ctxt().build();
115     let selcx = &mut SelectionContext::intercrate(&infcx);
116     selcx.enable_tracking_intercrate_ambiguity_causes();
117     on_overlap(overlap(selcx, skip_leak_check, impl1_def_id, impl2_def_id, overlap_mode).unwrap())
118 }
119
120 fn with_fresh_ty_vars<'cx, 'tcx>(
121     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
122     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
123     impl_def_id: DefId,
124 ) -> ty::ImplHeader<'tcx> {
125     let tcx = selcx.tcx();
126     let impl_substs = selcx.infcx().fresh_substs_for_item(DUMMY_SP, impl_def_id);
127
128     let header = ty::ImplHeader {
129         impl_def_id,
130         self_ty: tcx.bound_type_of(impl_def_id).subst(tcx, impl_substs),
131         trait_ref: tcx.bound_impl_trait_ref(impl_def_id).map(|i| i.subst(tcx, impl_substs)),
132         predicates: tcx.predicates_of(impl_def_id).instantiate(tcx, impl_substs).predicates,
133     };
134
135     let Normalized { value: mut header, obligations } =
136         traits::normalize(selcx, param_env, ObligationCause::dummy(), header);
137
138     header.predicates.extend(obligations.into_iter().map(|o| o.predicate));
139     header
140 }
141
142 /// Can both impl `a` and impl `b` be satisfied by a common type (including
143 /// where-clauses)? If so, returns an `ImplHeader` that unifies the two impls.
144 fn overlap<'cx, 'tcx>(
145     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
146     skip_leak_check: SkipLeakCheck,
147     impl1_def_id: DefId,
148     impl2_def_id: DefId,
149     overlap_mode: OverlapMode,
150 ) -> Option<OverlapResult<'tcx>> {
151     debug!(
152         "overlap(impl1_def_id={:?}, impl2_def_id={:?}, overlap_mode={:?})",
153         impl1_def_id, impl2_def_id, overlap_mode
154     );
155
156     selcx.infcx().probe_maybe_skip_leak_check(skip_leak_check.is_yes(), |snapshot| {
157         overlap_within_probe(selcx, impl1_def_id, impl2_def_id, overlap_mode, snapshot)
158     })
159 }
160
161 fn overlap_within_probe<'cx, 'tcx>(
162     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
163     impl1_def_id: DefId,
164     impl2_def_id: DefId,
165     overlap_mode: OverlapMode,
166     snapshot: &CombinedSnapshot<'tcx>,
167 ) -> Option<OverlapResult<'tcx>> {
168     let infcx = selcx.infcx();
169
170     if overlap_mode.use_negative_impl() {
171         if negative_impl(selcx, impl1_def_id, impl2_def_id)
172             || negative_impl(selcx, impl2_def_id, impl1_def_id)
173         {
174             return None;
175         }
176     }
177
178     // For the purposes of this check, we don't bring any placeholder
179     // types into scope; instead, we replace the generic types with
180     // fresh type variables, and hence we do our evaluations in an
181     // empty environment.
182     let param_env = ty::ParamEnv::empty();
183
184     let impl1_header = with_fresh_ty_vars(selcx, param_env, impl1_def_id);
185     let impl2_header = with_fresh_ty_vars(selcx, param_env, impl2_def_id);
186
187     let obligations = equate_impl_headers(selcx, &impl1_header, &impl2_header)?;
188     debug!("overlap: unification check succeeded");
189
190     if overlap_mode.use_implicit_negative() {
191         if implicit_negative(selcx, param_env, &impl1_header, impl2_header, obligations) {
192             return None;
193         }
194     }
195
196     // We disable the leak when when creating the `snapshot` by using
197     // `infcx.probe_maybe_disable_leak_check`.
198     if infcx.leak_check(true, snapshot).is_err() {
199         debug!("overlap: leak check failed");
200         return None;
201     }
202
203     let intercrate_ambiguity_causes = selcx.take_intercrate_ambiguity_causes();
204     debug!("overlap: intercrate_ambiguity_causes={:#?}", intercrate_ambiguity_causes);
205
206     let involves_placeholder =
207         matches!(selcx.infcx().region_constraints_added_in_snapshot(snapshot), Some(true));
208
209     let impl_header = selcx.infcx().resolve_vars_if_possible(impl1_header);
210     Some(OverlapResult { impl_header, intercrate_ambiguity_causes, involves_placeholder })
211 }
212
213 fn equate_impl_headers<'cx, 'tcx>(
214     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
215     impl1_header: &ty::ImplHeader<'tcx>,
216     impl2_header: &ty::ImplHeader<'tcx>,
217 ) -> Option<PredicateObligations<'tcx>> {
218     // Do `a` and `b` unify? If not, no overlap.
219     debug!("equate_impl_headers(impl1_header={:?}, impl2_header={:?}", impl1_header, impl2_header);
220     selcx
221         .infcx()
222         .at(&ObligationCause::dummy(), ty::ParamEnv::empty())
223         .eq_impl_headers(impl1_header, impl2_header)
224         .map(|infer_ok| infer_ok.obligations)
225         .ok()
226 }
227
228 /// Given impl1 and impl2 check if both impls can be satisfied by a common type (including
229 /// where-clauses) If so, return false, otherwise return true, they are disjoint.
230 fn implicit_negative<'cx, 'tcx>(
231     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
232     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
233     impl1_header: &ty::ImplHeader<'tcx>,
234     impl2_header: ty::ImplHeader<'tcx>,
235     obligations: PredicateObligations<'tcx>,
236 ) -> bool {
237     // There's no overlap if obligations are unsatisfiable or if the obligation negated is
238     // satisfied.
239     //
240     // For example, given these two impl headers:
241     //
242     // `impl<'a> From<&'a str> for Box<dyn Error>`
243     // `impl<E> From<E> for Box<dyn Error> where E: Error`
244     //
245     // So we have:
246     //
247     // `Box<dyn Error>: From<&'?a str>`
248     // `Box<dyn Error>: From<?E>`
249     //
250     // After equating the two headers:
251     //
252     // `Box<dyn Error> = Box<dyn Error>`
253     // So, `?E = &'?a str` and then given the where clause `&'?a str: Error`.
254     //
255     // If the obligation `&'?a str: Error` holds, it means that there's overlap. If that doesn't
256     // hold we need to check if `&'?a str: !Error` holds, if doesn't hold there's overlap because
257     // at some point an impl for `&'?a str: Error` could be added.
258     debug!(
259         "implicit_negative(impl1_header={:?}, impl2_header={:?}, obligations={:?})",
260         impl1_header, impl2_header, obligations
261     );
262     let infcx = selcx.infcx();
263     let opt_failing_obligation = impl1_header
264         .predicates
265         .iter()
266         .copied()
267         .chain(impl2_header.predicates)
268         .map(|p| infcx.resolve_vars_if_possible(p))
269         .map(|p| Obligation {
270             cause: ObligationCause::dummy(),
271             param_env,
272             recursion_depth: 0,
273             predicate: p,
274         })
275         .chain(obligations)
276         .find(|o| !selcx.predicate_may_hold_fatal(o));
277
278     if let Some(failing_obligation) = opt_failing_obligation {
279         debug!("overlap: obligation unsatisfiable {:?}", failing_obligation);
280         true
281     } else {
282         false
283     }
284 }
285
286 /// Given impl1 and impl2 check if both impls are never satisfied by a common type (including
287 /// where-clauses) If so, return true, they are disjoint and false otherwise.
288 fn negative_impl<'cx, 'tcx>(
289     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
290     impl1_def_id: DefId,
291     impl2_def_id: DefId,
292 ) -> bool {
293     debug!("negative_impl(impl1_def_id={:?}, impl2_def_id={:?})", impl1_def_id, impl2_def_id);
294     let tcx = selcx.infcx().tcx;
295
296     // Create an infcx, taking the predicates of impl1 as assumptions:
297     let infcx = tcx.infer_ctxt().build();
298     // create a parameter environment corresponding to a (placeholder) instantiation of impl1
299     let impl_env = tcx.param_env(impl1_def_id);
300     let subject1 = match traits::fully_normalize(
301         &infcx,
302         ObligationCause::dummy(),
303         impl_env,
304         tcx.impl_subject(impl1_def_id),
305     ) {
306         Ok(s) => s,
307         Err(err) => {
308             tcx.sess.delay_span_bug(
309                 tcx.def_span(impl1_def_id),
310                 format!("failed to fully normalize {:?}: {:?}", impl1_def_id, err),
311             );
312             return false;
313         }
314     };
315
316     // Attempt to prove that impl2 applies, given all of the above.
317     let selcx = &mut SelectionContext::new(&infcx);
318     let impl2_substs = infcx.fresh_substs_for_item(DUMMY_SP, impl2_def_id);
319     let (subject2, obligations) =
320         impl_subject_and_oblig(selcx, impl_env, impl2_def_id, impl2_substs);
321
322     !equate(&infcx, impl_env, subject1, subject2, obligations, impl1_def_id)
323 }
324
325 fn equate<'tcx>(
326     infcx: &InferCtxt<'tcx>,
327     impl_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
328     subject1: ImplSubject<'tcx>,
329     subject2: ImplSubject<'tcx>,
330     obligations: impl Iterator<Item = PredicateObligation<'tcx>>,
331     body_def_id: DefId,
332 ) -> bool {
333     // do the impls unify? If not, not disjoint.
334     let Ok(InferOk { obligations: more_obligations, .. }) =
335         infcx.at(&ObligationCause::dummy(), impl_env).eq(subject1, subject2)
336     else {
337         debug!("explicit_disjoint: {:?} does not unify with {:?}", subject1, subject2);
338         return true;
339     };
340
341     let selcx = &mut SelectionContext::new(&infcx);
342     let opt_failing_obligation = obligations
343         .into_iter()
344         .chain(more_obligations)
345         .find(|o| negative_impl_exists(selcx, o, body_def_id));
346
347     if let Some(failing_obligation) = opt_failing_obligation {
348         debug!("overlap: obligation unsatisfiable {:?}", failing_obligation);
349         false
350     } else {
351         true
352     }
353 }
354
355 /// Try to prove that a negative impl exist for the given obligation and its super predicates.
356 #[instrument(level = "debug", skip(selcx))]
357 fn negative_impl_exists<'cx, 'tcx>(
358     selcx: &SelectionContext<'cx, 'tcx>,
359     o: &PredicateObligation<'tcx>,
360     body_def_id: DefId,
361 ) -> bool {
362     if resolve_negative_obligation(selcx.infcx().fork(), o, body_def_id) {
363         return true;
364     }
365
366     // Try to prove a negative obligation exists for super predicates
367     for o in util::elaborate_predicates(selcx.tcx(), iter::once(o.predicate)) {
368         if resolve_negative_obligation(selcx.infcx().fork(), &o, body_def_id) {
369             return true;
370         }
371     }
372
373     false
374 }
375
376 #[instrument(level = "debug", skip(infcx))]
377 fn resolve_negative_obligation<'tcx>(
378     infcx: InferCtxt<'tcx>,
379     o: &PredicateObligation<'tcx>,
380     body_def_id: DefId,
381 ) -> bool {
382     let tcx = infcx.tcx;
383
384     let Some(o) = o.flip_polarity(tcx) else {
385         return false;
386     };
387
388     let param_env = o.param_env;
389     if !super::fully_solve_obligation(&infcx, o).is_empty() {
390         return false;
391     }
392
393     let (body_id, body_def_id) = if let Some(body_def_id) = body_def_id.as_local() {
394         (tcx.hir().local_def_id_to_hir_id(body_def_id), body_def_id)
395     } else {
396         (CRATE_HIR_ID, CRATE_DEF_ID)
397     };
398
399     let ocx = ObligationCtxt::new(&infcx);
400     let wf_tys = ocx.assumed_wf_types(param_env, DUMMY_SP, body_def_id);
401     let outlives_env = OutlivesEnvironment::with_bounds(
402         param_env,
403         Some(&infcx),
404         infcx.implied_bounds_tys(param_env, body_id, wf_tys),
405     );
406
407     infcx.process_registered_region_obligations(outlives_env.region_bound_pairs(), param_env);
408
409     infcx.resolve_regions(&outlives_env).is_empty()
410 }
411
412 pub fn trait_ref_is_knowable<'tcx>(
413     tcx: TyCtxt<'tcx>,
414     trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
415 ) -> Result<(), Conflict> {
416     debug!("trait_ref_is_knowable(trait_ref={:?})", trait_ref);
417     if orphan_check_trait_ref(tcx, trait_ref, InCrate::Remote).is_ok() {
418         // A downstream or cousin crate is allowed to implement some
419         // substitution of this trait-ref.
420         return Err(Conflict::Downstream);
421     }
422
423     if trait_ref_is_local_or_fundamental(tcx, trait_ref) {
424         // This is a local or fundamental trait, so future-compatibility
425         // is no concern. We know that downstream/cousin crates are not
426         // allowed to implement a substitution of this trait ref, which
427         // means impls could only come from dependencies of this crate,
428         // which we already know about.
429         return Ok(());
430     }
431
432     // This is a remote non-fundamental trait, so if another crate
433     // can be the "final owner" of a substitution of this trait-ref,
434     // they are allowed to implement it future-compatibly.
435     //
436     // However, if we are a final owner, then nobody else can be,
437     // and if we are an intermediate owner, then we don't care
438     // about future-compatibility, which means that we're OK if
439     // we are an owner.
440     if orphan_check_trait_ref(tcx, trait_ref, InCrate::Local).is_ok() {
441         debug!("trait_ref_is_knowable: orphan check passed");
442         Ok(())
443     } else {
444         debug!("trait_ref_is_knowable: nonlocal, nonfundamental, unowned");
445         Err(Conflict::Upstream)
446     }
447 }
448
449 pub fn trait_ref_is_local_or_fundamental<'tcx>(
450     tcx: TyCtxt<'tcx>,
451     trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
452 ) -> bool {
453     trait_ref.def_id.krate == LOCAL_CRATE || tcx.has_attr(trait_ref.def_id, sym::fundamental)
454 }
455
456 pub enum OrphanCheckErr<'tcx> {
457     NonLocalInputType(Vec<(Ty<'tcx>, bool /* Is this the first input type? */)>),
458     UncoveredTy(Ty<'tcx>, Option<Ty<'tcx>>),
459 }
460
461 /// Checks the coherence orphan rules. `impl_def_id` should be the
462 /// `DefId` of a trait impl. To pass, either the trait must be local, or else
463 /// two conditions must be satisfied:
464 ///
465 /// 1. All type parameters in `Self` must be "covered" by some local type constructor.
466 /// 2. Some local type must appear in `Self`.
467 pub fn orphan_check(tcx: TyCtxt<'_>, impl_def_id: DefId) -> Result<(), OrphanCheckErr<'_>> {
468     debug!("orphan_check({:?})", impl_def_id);
469
470     // We only except this routine to be invoked on implementations
471     // of a trait, not inherent implementations.
472     let trait_ref = tcx.impl_trait_ref(impl_def_id).unwrap();
473     debug!("orphan_check: trait_ref={:?}", trait_ref);
474
475     // If the *trait* is local to the crate, ok.
476     if trait_ref.def_id.is_local() {
477         debug!("trait {:?} is local to current crate", trait_ref.def_id);
478         return Ok(());
479     }
480
481     orphan_check_trait_ref(tcx, trait_ref, InCrate::Local)
482 }
483
484 /// Checks whether a trait-ref is potentially implementable by a crate.
485 ///
486 /// The current rule is that a trait-ref orphan checks in a crate C:
487 ///
488 /// 1. Order the parameters in the trait-ref in subst order - Self first,
489 ///    others linearly (e.g., `<U as Foo<V, W>>` is U < V < W).
490 /// 2. Of these type parameters, there is at least one type parameter
491 ///    in which, walking the type as a tree, you can reach a type local
492 ///    to C where all types in-between are fundamental types. Call the
493 ///    first such parameter the "local key parameter".
494 ///     - e.g., `Box<LocalType>` is OK, because you can visit LocalType
495 ///       going through `Box`, which is fundamental.
496 ///     - similarly, `FundamentalPair<Vec<()>, Box<LocalType>>` is OK for
497 ///       the same reason.
498 ///     - but (knowing that `Vec<T>` is non-fundamental, and assuming it's
499 ///       not local), `Vec<LocalType>` is bad, because `Vec<->` is between
500 ///       the local type and the type parameter.
501 /// 3. Before this local type, no generic type parameter of the impl must
502 ///    be reachable through fundamental types.
503 ///     - e.g. `impl<T> Trait<LocalType> for Vec<T>` is fine, as `Vec` is not fundamental.
504 ///     - while `impl<T> Trait<LocalType> for Box<T>` results in an error, as `T` is
505 ///       reachable through the fundamental type `Box`.
506 /// 4. Every type in the local key parameter not known in C, going
507 ///    through the parameter's type tree, must appear only as a subtree of
508 ///    a type local to C, with only fundamental types between the type
509 ///    local to C and the local key parameter.
510 ///     - e.g., `Vec<LocalType<T>>>` (or equivalently `Box<Vec<LocalType<T>>>`)
511 ///     is bad, because the only local type with `T` as a subtree is
512 ///     `LocalType<T>`, and `Vec<->` is between it and the type parameter.
513 ///     - similarly, `FundamentalPair<LocalType<T>, T>` is bad, because
514 ///     the second occurrence of `T` is not a subtree of *any* local type.
515 ///     - however, `LocalType<Vec<T>>` is OK, because `T` is a subtree of
516 ///     `LocalType<Vec<T>>`, which is local and has no types between it and
517 ///     the type parameter.
518 ///
519 /// The orphan rules actually serve several different purposes:
520 ///
521 /// 1. They enable link-safety - i.e., 2 mutually-unknowing crates (where
522 ///    every type local to one crate is unknown in the other) can't implement
523 ///    the same trait-ref. This follows because it can be seen that no such
524 ///    type can orphan-check in 2 such crates.
525 ///
526 ///    To check that a local impl follows the orphan rules, we check it in
527 ///    InCrate::Local mode, using type parameters for the "generic" types.
528 ///
529 /// 2. They ground negative reasoning for coherence. If a user wants to
530 ///    write both a conditional blanket impl and a specific impl, we need to
531 ///    make sure they do not overlap. For example, if we write
532 ///    ```ignore (illustrative)
533 ///    impl<T> IntoIterator for Vec<T>
534 ///    impl<T: Iterator> IntoIterator for T
535 ///    ```
536 ///    We need to be able to prove that `Vec<$0>: !Iterator` for every type $0.
537 ///    We can observe that this holds in the current crate, but we need to make
538 ///    sure this will also hold in all unknown crates (both "independent" crates,
539 ///    which we need for link-safety, and also child crates, because we don't want
540 ///    child crates to get error for impl conflicts in a *dependency*).
541 ///
542 ///    For that, we only allow negative reasoning if, for every assignment to the
543 ///    inference variables, every unknown crate would get an orphan error if they
544 ///    try to implement this trait-ref. To check for this, we use InCrate::Remote
545 ///    mode. That is sound because we already know all the impls from known crates.
546 ///
547 /// 3. For non-`#[fundamental]` traits, they guarantee that parent crates can
548 ///    add "non-blanket" impls without breaking negative reasoning in dependent
549 ///    crates. This is the "rebalancing coherence" (RFC 1023) restriction.
550 ///
551 ///    For that, we only a allow crate to perform negative reasoning on
552 ///    non-local-non-`#[fundamental]` only if there's a local key parameter as per (2).
553 ///
554 ///    Because we never perform negative reasoning generically (coherence does
555 ///    not involve type parameters), this can be interpreted as doing the full
556 ///    orphan check (using InCrate::Local mode), substituting non-local known
557 ///    types for all inference variables.
558 ///
559 ///    This allows for crates to future-compatibly add impls as long as they
560 ///    can't apply to types with a key parameter in a child crate - applying
561 ///    the rules, this basically means that every type parameter in the impl
562 ///    must appear behind a non-fundamental type (because this is not a
563 ///    type-system requirement, crate owners might also go for "semantic
564 ///    future-compatibility" involving things such as sealed traits, but
565 ///    the above requirement is sufficient, and is necessary in "open world"
566 ///    cases).
567 ///
568 /// Note that this function is never called for types that have both type
569 /// parameters and inference variables.
570 fn orphan_check_trait_ref<'tcx>(
571     tcx: TyCtxt<'tcx>,
572     trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
573     in_crate: InCrate,
574 ) -> Result<(), OrphanCheckErr<'tcx>> {
575     debug!("orphan_check_trait_ref(trait_ref={:?}, in_crate={:?})", trait_ref, in_crate);
576
577     if trait_ref.needs_infer() && trait_ref.needs_subst() {
578         bug!(
579             "can't orphan check a trait ref with both params and inference variables {:?}",
580             trait_ref
581         );
582     }
583
584     let mut checker = OrphanChecker::new(tcx, in_crate);
585     match trait_ref.visit_with(&mut checker) {
586         ControlFlow::Continue(()) => Err(OrphanCheckErr::NonLocalInputType(checker.non_local_tys)),
587         ControlFlow::Break(OrphanCheckEarlyExit::ParamTy(ty)) => {
588             // Does there exist some local type after the `ParamTy`.
589             checker.search_first_local_ty = true;
590             if let Some(OrphanCheckEarlyExit::LocalTy(local_ty)) =
591                 trait_ref.visit_with(&mut checker).break_value()
592             {
593                 Err(OrphanCheckErr::UncoveredTy(ty, Some(local_ty)))
594             } else {
595                 Err(OrphanCheckErr::UncoveredTy(ty, None))
596             }
597         }
598         ControlFlow::Break(OrphanCheckEarlyExit::LocalTy(_)) => Ok(()),
599     }
600 }
601
602 struct OrphanChecker<'tcx> {
603     tcx: TyCtxt<'tcx>,
604     in_crate: InCrate,
605     in_self_ty: bool,
606     /// Ignore orphan check failures and exclusively search for the first
607     /// local type.
608     search_first_local_ty: bool,
609     non_local_tys: Vec<(Ty<'tcx>, bool)>,
610 }
611
612 impl<'tcx> OrphanChecker<'tcx> {
613     fn new(tcx: TyCtxt<'tcx>, in_crate: InCrate) -> Self {
614         OrphanChecker {
615             tcx,
616             in_crate,
617             in_self_ty: true,
618             search_first_local_ty: false,
619             non_local_tys: Vec::new(),
620         }
621     }
622
623     fn found_non_local_ty(&mut self, t: Ty<'tcx>) -> ControlFlow<OrphanCheckEarlyExit<'tcx>> {
624         self.non_local_tys.push((t, self.in_self_ty));
625         ControlFlow::CONTINUE
626     }
627
628     fn found_param_ty(&mut self, t: Ty<'tcx>) -> ControlFlow<OrphanCheckEarlyExit<'tcx>> {
629         if self.search_first_local_ty {
630             ControlFlow::CONTINUE
631         } else {
632             ControlFlow::Break(OrphanCheckEarlyExit::ParamTy(t))
633         }
634     }
635
636     fn def_id_is_local(&mut self, def_id: DefId) -> bool {
637         match self.in_crate {
638             InCrate::Local => def_id.is_local(),
639             InCrate::Remote => false,
640         }
641     }
642 }
643
644 enum OrphanCheckEarlyExit<'tcx> {
645     ParamTy(Ty<'tcx>),
646     LocalTy(Ty<'tcx>),
647 }
648
649 impl<'tcx> TypeVisitor<'tcx> for OrphanChecker<'tcx> {
650     type BreakTy = OrphanCheckEarlyExit<'tcx>;
651     fn visit_region(&mut self, _r: ty::Region<'tcx>) -> ControlFlow<Self::BreakTy> {
652         ControlFlow::CONTINUE
653     }
654
655     fn visit_ty(&mut self, ty: Ty<'tcx>) -> ControlFlow<Self::BreakTy> {
656         let result = match *ty.kind() {
657             ty::Bool
658             | ty::Char
659             | ty::Int(..)
660             | ty::Uint(..)
661             | ty::Float(..)
662             | ty::Str
663             | ty::FnDef(..)
664             | ty::FnPtr(_)
665             | ty::Array(..)
666             | ty::Slice(..)
667             | ty::RawPtr(..)
668             | ty::Never
669             | ty::Tuple(..)
670             | ty::Projection(..) => self.found_non_local_ty(ty),
671
672             ty::Param(..) => self.found_param_ty(ty),
673
674             ty::Placeholder(..) | ty::Bound(..) | ty::Infer(..) => match self.in_crate {
675                 InCrate::Local => self.found_non_local_ty(ty),
676                 // The inference variable might be unified with a local
677                 // type in that remote crate.
678                 InCrate::Remote => ControlFlow::Break(OrphanCheckEarlyExit::LocalTy(ty)),
679             },
680
681             // For fundamental types, we just look inside of them.
682             ty::Ref(_, ty, _) => ty.visit_with(self),
683             ty::Adt(def, substs) => {
684                 if self.def_id_is_local(def.did()) {
685                     ControlFlow::Break(OrphanCheckEarlyExit::LocalTy(ty))
686                 } else if def.is_fundamental() {
687                     substs.visit_with(self)
688                 } else {
689                     self.found_non_local_ty(ty)
690                 }
691             }
692             ty::Foreign(def_id) => {
693                 if self.def_id_is_local(def_id) {
694                     ControlFlow::Break(OrphanCheckEarlyExit::LocalTy(ty))
695                 } else {
696                     self.found_non_local_ty(ty)
697                 }
698             }
699             ty::Dynamic(tt, ..) => {
700                 let principal = tt.principal().map(|p| p.def_id());
701                 if principal.map_or(false, |p| self.def_id_is_local(p)) {
702                     ControlFlow::Break(OrphanCheckEarlyExit::LocalTy(ty))
703                 } else {
704                     self.found_non_local_ty(ty)
705                 }
706             }
707             ty::Error(_) => ControlFlow::Break(OrphanCheckEarlyExit::LocalTy(ty)),
708             ty::Closure(..) | ty::Generator(..) | ty::GeneratorWitness(..) => {
709                 self.tcx.sess.delay_span_bug(
710                     DUMMY_SP,
711                     format!("ty_is_local invoked on closure or generator: {:?}", ty),
712                 );
713                 ControlFlow::Break(OrphanCheckEarlyExit::LocalTy(ty))
714             }
715             ty::Opaque(..) => {
716                 // This merits some explanation.
717                 // Normally, opaque types are not involved when performing
718                 // coherence checking, since it is illegal to directly
719                 // implement a trait on an opaque type. However, we might
720                 // end up looking at an opaque type during coherence checking
721                 // if an opaque type gets used within another type (e.g. as
722                 // the type of a field) when checking for auto trait or `Sized`
723                 // impls. This requires us to decide whether or not an opaque
724                 // type should be considered 'local' or not.
725                 //
726                 // We choose to treat all opaque types as non-local, even
727                 // those that appear within the same crate. This seems
728                 // somewhat surprising at first, but makes sense when
729                 // you consider that opaque types are supposed to hide
730                 // the underlying type *within the same crate*. When an
731                 // opaque type is used from outside the module
732                 // where it is declared, it should be impossible to observe
733                 // anything about it other than the traits that it implements.
734                 //
735                 // The alternative would be to look at the underlying type
736                 // to determine whether or not the opaque type itself should
737                 // be considered local. However, this could make it a breaking change
738                 // to switch the underlying ('defining') type from a local type
739                 // to a remote type. This would violate the rule that opaque
740                 // types should be completely opaque apart from the traits
741                 // that they implement, so we don't use this behavior.
742                 self.found_non_local_ty(ty)
743             }
744         };
745         // A bit of a hack, the `OrphanChecker` is only used to visit a `TraitRef`, so
746         // the first type we visit is always the self type.
747         self.in_self_ty = false;
748         result
749     }
750
751     /// All possible values for a constant parameter already exist
752     /// in the crate defining the trait, so they are always non-local[^1].
753     ///
754     /// Because there's no way to have an impl where the first local
755     /// generic argument is a constant, we also don't have to fail
756     /// the orphan check when encountering a parameter or a generic constant.
757     ///
758     /// This means that we can completely ignore constants during the orphan check.
759     ///
760     /// See `src/test/ui/coherence/const-generics-orphan-check-ok.rs` for examples.
761     ///
762     /// [^1]: This might not hold for function pointers or trait objects in the future.
763     /// As these should be quite rare as const arguments and especially rare as impl
764     /// parameters, allowing uncovered const parameters in impls seems more useful
765     /// than allowing `impl<T> Trait<local_fn_ptr, T> for i32` to compile.
766     fn visit_const(&mut self, _c: ty::Const<'tcx>) -> ControlFlow<Self::BreakTy> {
767         ControlFlow::CONTINUE
768     }
769 }