]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_trait_selection/src/traits/coherence.rs
Rollup merge of #93263 - sunfishcode:sunfishcode/detatched-console-handle, r=dtolnay
[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, RegionckMode};
9 use crate::traits::select::IntercrateAmbiguityCause;
10 use crate::traits::util::impl_trait_ref_and_oblig;
11 use crate::traits::SkipLeakCheck;
12 use crate::traits::{
13     self, FulfillmentContext, Normalized, Obligation, ObligationCause, PredicateObligation,
14     PredicateObligations, SelectionContext,
15 };
16 //use rustc_data_structures::fx::FxHashMap;
17 use rustc_errors::Diagnostic;
18 use rustc_hir::def_id::{DefId, LOCAL_CRATE};
19 use rustc_hir::CRATE_HIR_ID;
20 use rustc_infer::infer::{InferCtxt, TyCtxtInferExt};
21 use rustc_infer::traits::{util, TraitEngine};
22 use rustc_middle::traits::specialization_graph::OverlapMode;
23 use rustc_middle::ty::fast_reject::{self, TreatParams};
24 use rustc_middle::ty::fold::TypeFoldable;
25 use rustc_middle::ty::subst::Subst;
26 use rustc_middle::ty::{self, Ty, TyCtxt};
27 use rustc_span::symbol::sym;
28 use rustc_span::DUMMY_SP;
29 use std::iter;
30
31 /// Whether we do the orphan check relative to this crate or
32 /// to some remote crate.
33 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
34 enum InCrate {
35     Local,
36     Remote,
37 }
38
39 #[derive(Debug, Copy, Clone)]
40 pub enum Conflict {
41     Upstream,
42     Downstream,
43 }
44
45 pub struct OverlapResult<'tcx> {
46     pub impl_header: ty::ImplHeader<'tcx>,
47     pub intercrate_ambiguity_causes: Vec<IntercrateAmbiguityCause>,
48
49     /// `true` if the overlap might've been permitted before the shift
50     /// to universes.
51     pub involves_placeholder: bool,
52 }
53
54 pub fn add_placeholder_note(err: &mut Diagnostic) {
55     err.note(
56         "this behavior recently changed as a result of a bug fix; \
57          see rust-lang/rust#56105 for details",
58     );
59 }
60
61 /// If there are types that satisfy both impls, invokes `on_overlap`
62 /// with a suitably-freshened `ImplHeader` with those types
63 /// substituted. Otherwise, invokes `no_overlap`.
64 #[instrument(skip(tcx, skip_leak_check, on_overlap, no_overlap), level = "debug")]
65 pub fn overlapping_impls<F1, F2, R>(
66     tcx: TyCtxt<'_>,
67     impl1_def_id: DefId,
68     impl2_def_id: DefId,
69     skip_leak_check: SkipLeakCheck,
70     overlap_mode: OverlapMode,
71     on_overlap: F1,
72     no_overlap: F2,
73 ) -> R
74 where
75     F1: FnOnce(OverlapResult<'_>) -> R,
76     F2: FnOnce() -> R,
77 {
78     // Before doing expensive operations like entering an inference context, do
79     // a quick check via fast_reject to tell if the impl headers could possibly
80     // unify.
81     let impl1_ref = tcx.impl_trait_ref(impl1_def_id);
82     let impl2_ref = tcx.impl_trait_ref(impl2_def_id);
83
84     // Check if any of the input types definitely do not unify.
85     if iter::zip(
86         impl1_ref.iter().flat_map(|tref| tref.substs.types()),
87         impl2_ref.iter().flat_map(|tref| tref.substs.types()),
88     )
89     .any(|(ty1, ty2)| {
90         let t1 = fast_reject::simplify_type(tcx, ty1, TreatParams::AsPlaceholders);
91         let t2 = fast_reject::simplify_type(tcx, ty2, TreatParams::AsPlaceholders);
92
93         if let (Some(t1), Some(t2)) = (t1, t2) {
94             // Simplified successfully
95             t1 != t2
96         } else {
97             // Types might unify
98             false
99         }
100     }) {
101         // Some types involved are definitely different, so the impls couldn't possibly overlap.
102         debug!("overlapping_impls: fast_reject early-exit");
103         return no_overlap();
104     }
105
106     let overlaps = tcx.infer_ctxt().enter(|infcx| {
107         let selcx = &mut SelectionContext::intercrate(&infcx);
108         overlap(selcx, skip_leak_check, impl1_def_id, impl2_def_id, overlap_mode).is_some()
109     });
110
111     if !overlaps {
112         return no_overlap();
113     }
114
115     // In the case where we detect an error, run the check again, but
116     // this time tracking intercrate ambuiguity causes for better
117     // diagnostics. (These take time and can lead to false errors.)
118     tcx.infer_ctxt().enter(|infcx| {
119         let selcx = &mut SelectionContext::intercrate(&infcx);
120         selcx.enable_tracking_intercrate_ambiguity_causes();
121         on_overlap(
122             overlap(selcx, skip_leak_check, impl1_def_id, impl2_def_id, overlap_mode).unwrap(),
123         )
124     })
125 }
126
127 fn with_fresh_ty_vars<'cx, 'tcx>(
128     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
129     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
130     impl_def_id: DefId,
131 ) -> ty::ImplHeader<'tcx> {
132     let tcx = selcx.tcx();
133     let impl_substs = selcx.infcx().fresh_substs_for_item(DUMMY_SP, impl_def_id);
134
135     let header = ty::ImplHeader {
136         impl_def_id,
137         self_ty: tcx.type_of(impl_def_id).subst(tcx, impl_substs),
138         trait_ref: tcx.impl_trait_ref(impl_def_id).subst(tcx, impl_substs),
139         predicates: tcx.predicates_of(impl_def_id).instantiate(tcx, impl_substs).predicates,
140     };
141
142     let Normalized { value: mut header, obligations } =
143         traits::normalize(selcx, param_env, ObligationCause::dummy(), header);
144
145     header.predicates.extend(obligations.into_iter().map(|o| o.predicate));
146     header
147 }
148
149 /// Can both impl `a` and impl `b` be satisfied by a common type (including
150 /// where-clauses)? If so, returns an `ImplHeader` that unifies the two impls.
151 fn overlap<'cx, 'tcx>(
152     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
153     skip_leak_check: SkipLeakCheck,
154     impl1_def_id: DefId,
155     impl2_def_id: DefId,
156     overlap_mode: OverlapMode,
157 ) -> Option<OverlapResult<'tcx>> {
158     debug!(
159         "overlap(impl1_def_id={:?}, impl2_def_id={:?}, overlap_mode={:?})",
160         impl1_def_id, impl2_def_id, overlap_mode
161     );
162
163     selcx.infcx().probe_maybe_skip_leak_check(skip_leak_check.is_yes(), |snapshot| {
164         overlap_within_probe(selcx, impl1_def_id, impl2_def_id, overlap_mode, snapshot)
165     })
166 }
167
168 fn overlap_within_probe<'cx, 'tcx>(
169     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
170     impl1_def_id: DefId,
171     impl2_def_id: DefId,
172     overlap_mode: OverlapMode,
173     snapshot: &CombinedSnapshot<'_, 'tcx>,
174 ) -> Option<OverlapResult<'tcx>> {
175     let infcx = selcx.infcx();
176
177     if overlap_mode.use_negative_impl() {
178         if negative_impl(selcx, impl1_def_id, impl2_def_id)
179             || negative_impl(selcx, impl2_def_id, impl1_def_id)
180         {
181             return None;
182         }
183     }
184
185     // For the purposes of this check, we don't bring any placeholder
186     // types into scope; instead, we replace the generic types with
187     // fresh type variables, and hence we do our evaluations in an
188     // empty environment.
189     let param_env = ty::ParamEnv::empty();
190
191     let impl1_header = with_fresh_ty_vars(selcx, param_env, impl1_def_id);
192     let impl2_header = with_fresh_ty_vars(selcx, param_env, impl2_def_id);
193
194     let obligations = equate_impl_headers(selcx, &impl1_header, &impl2_header)?;
195     debug!("overlap: unification check succeeded");
196
197     if overlap_mode.use_implicit_negative() {
198         if implicit_negative(selcx, param_env, &impl1_header, impl2_header, obligations) {
199             return None;
200         }
201     }
202
203     // We disable the leak when when creating the `snapshot` by using
204     // `infcx.probe_maybe_disable_leak_check`.
205     if infcx.leak_check(true, snapshot).is_err() {
206         debug!("overlap: leak check failed");
207         return None;
208     }
209
210     let intercrate_ambiguity_causes = selcx.take_intercrate_ambiguity_causes();
211     debug!("overlap: intercrate_ambiguity_causes={:#?}", intercrate_ambiguity_causes);
212
213     let involves_placeholder =
214         matches!(selcx.infcx().region_constraints_added_in_snapshot(snapshot), Some(true));
215
216     let impl_header = selcx.infcx().resolve_vars_if_possible(impl1_header);
217     Some(OverlapResult { impl_header, intercrate_ambiguity_causes, involves_placeholder })
218 }
219
220 fn equate_impl_headers<'cx, 'tcx>(
221     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
222     impl1_header: &ty::ImplHeader<'tcx>,
223     impl2_header: &ty::ImplHeader<'tcx>,
224 ) -> Option<PredicateObligations<'tcx>> {
225     // Do `a` and `b` unify? If not, no overlap.
226     debug!("equate_impl_headers(impl1_header={:?}, impl2_header={:?}", impl1_header, impl2_header);
227     selcx
228         .infcx()
229         .at(&ObligationCause::dummy(), ty::ParamEnv::empty())
230         .eq_impl_headers(impl1_header, impl2_header)
231         .map(|infer_ok| infer_ok.obligations)
232         .ok()
233 }
234
235 /// Given impl1 and impl2 check if both impls can be satisfied by a common type (including
236 /// where-clauses) If so, return false, otherwise return true, they are disjoint.
237 fn implicit_negative<'cx, 'tcx>(
238     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
239     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
240     impl1_header: &ty::ImplHeader<'tcx>,
241     impl2_header: ty::ImplHeader<'tcx>,
242     obligations: PredicateObligations<'tcx>,
243 ) -> bool {
244     // There's no overlap if obligations are unsatisfiable or if the obligation negated is
245     // satisfied.
246     //
247     // For example, given these two impl headers:
248     //
249     // `impl<'a> From<&'a str> for Box<dyn Error>`
250     // `impl<E> From<E> for Box<dyn Error> where E: Error`
251     //
252     // So we have:
253     //
254     // `Box<dyn Error>: From<&'?a str>`
255     // `Box<dyn Error>: From<?E>`
256     //
257     // After equating the two headers:
258     //
259     // `Box<dyn Error> = Box<dyn Error>`
260     // So, `?E = &'?a str` and then given the where clause `&'?a str: Error`.
261     //
262     // If the obligation `&'?a str: Error` holds, it means that there's overlap. If that doesn't
263     // hold we need to check if `&'?a str: !Error` holds, if doesn't hold there's overlap because
264     // at some point an impl for `&'?a str: Error` could be added.
265     debug!(
266         "implicit_negative(impl1_header={:?}, impl2_header={:?}, obligations={:?})",
267         impl1_header, impl2_header, obligations
268     );
269     let infcx = selcx.infcx();
270     let opt_failing_obligation = impl1_header
271         .predicates
272         .iter()
273         .copied()
274         .chain(impl2_header.predicates)
275         .map(|p| infcx.resolve_vars_if_possible(p))
276         .map(|p| Obligation {
277             cause: ObligationCause::dummy(),
278             param_env,
279             recursion_depth: 0,
280             predicate: p,
281         })
282         .chain(obligations)
283         .find(|o| !selcx.predicate_may_hold_fatal(o));
284
285     if let Some(failing_obligation) = opt_failing_obligation {
286         debug!("overlap: obligation unsatisfiable {:?}", failing_obligation);
287         true
288     } else {
289         false
290     }
291 }
292
293 /// Given impl1 and impl2 check if both impls are never satisfied by a common type (including
294 /// where-clauses) If so, return true, they are disjoint and false otherwise.
295 fn negative_impl<'cx, 'tcx>(
296     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
297     impl1_def_id: DefId,
298     impl2_def_id: DefId,
299 ) -> bool {
300     debug!("negative_impl(impl1_def_id={:?}, impl2_def_id={:?})", impl1_def_id, impl2_def_id);
301     let tcx = selcx.infcx().tcx;
302
303     // create a parameter environment corresponding to a (placeholder) instantiation of impl1
304     let impl1_env = tcx.param_env(impl1_def_id);
305     let impl1_trait_ref = tcx.impl_trait_ref(impl1_def_id).unwrap();
306
307     // Create an infcx, taking the predicates of impl1 as assumptions:
308     tcx.infer_ctxt().enter(|infcx| {
309         // Normalize the trait reference. The WF rules ought to ensure
310         // that this always succeeds.
311         let impl1_trait_ref = match traits::fully_normalize(
312             &infcx,
313             FulfillmentContext::new(),
314             ObligationCause::dummy(),
315             impl1_env,
316             impl1_trait_ref,
317         ) {
318             Ok(impl1_trait_ref) => impl1_trait_ref,
319             Err(err) => {
320                 bug!("failed to fully normalize {:?}: {:?}", impl1_trait_ref, err);
321             }
322         };
323
324         // Attempt to prove that impl2 applies, given all of the above.
325         let selcx = &mut SelectionContext::new(&infcx);
326         let impl2_substs = infcx.fresh_substs_for_item(DUMMY_SP, impl2_def_id);
327         let (impl2_trait_ref, obligations) =
328             impl_trait_ref_and_oblig(selcx, impl1_env, impl2_def_id, impl2_substs);
329
330         // do the impls unify? If not, not disjoint.
331         let Ok(InferOk { obligations: more_obligations, .. }) = infcx
332             .at(&ObligationCause::dummy(), impl1_env)
333             .eq(impl1_trait_ref, impl2_trait_ref)
334         else {
335             debug!(
336                 "explicit_disjoint: {:?} does not unify with {:?}",
337                 impl1_trait_ref, impl2_trait_ref
338             );
339             return false;
340         };
341
342         let opt_failing_obligation = obligations
343             .into_iter()
344             .chain(more_obligations)
345             .find(|o| negative_impl_exists(selcx, impl1_env, impl1_def_id, o));
346
347         if let Some(failing_obligation) = opt_failing_obligation {
348             debug!("overlap: obligation unsatisfiable {:?}", failing_obligation);
349             true
350         } else {
351             false
352         }
353     })
354 }
355
356 /// Try to prove that a negative impl exist for the given obligation and their super predicates.
357 #[instrument(level = "debug", skip(selcx))]
358 fn negative_impl_exists<'cx, 'tcx>(
359     selcx: &SelectionContext<'cx, 'tcx>,
360     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
361     region_context: DefId,
362     o: &PredicateObligation<'tcx>,
363 ) -> bool {
364     let infcx = &selcx.infcx().fork();
365
366     if resolve_negative_obligation(infcx, param_env, region_context, o) {
367         return true;
368     }
369
370     // Try to prove a negative obligation exist for super predicates
371     for o in util::elaborate_predicates(infcx.tcx, iter::once(o.predicate)) {
372         if resolve_negative_obligation(infcx, param_env, region_context, &o) {
373             return true;
374         }
375     }
376
377     false
378 }
379
380 #[instrument(level = "debug", skip(infcx))]
381 fn resolve_negative_obligation<'cx, 'tcx>(
382     infcx: &InferCtxt<'cx, 'tcx>,
383     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
384     region_context: DefId,
385     o: &PredicateObligation<'tcx>,
386 ) -> bool {
387     let tcx = infcx.tcx;
388
389     let Some(o) = o.flip_polarity(tcx) else {
390         return false;
391     };
392
393     let mut fulfillment_cx = FulfillmentContext::new();
394     fulfillment_cx.register_predicate_obligation(infcx, o);
395
396     let errors = fulfillment_cx.select_all_or_error(infcx);
397
398     if !errors.is_empty() {
399         return false;
400     }
401
402     let mut outlives_env = OutlivesEnvironment::new(param_env);
403     // FIXME -- add "assumed to be well formed" types into the `outlives_env`
404
405     // "Save" the accumulated implied bounds into the outlives environment
406     // (due to the FIXME above, there aren't any, but this step is still needed).
407     // The "body id" is given as `CRATE_HIR_ID`, which is the same body-id used
408     // by the "dummy" causes elsewhere (body-id is only relevant when checking
409     // function bodies with closures).
410     outlives_env.save_implied_bounds(CRATE_HIR_ID);
411
412     infcx.process_registered_region_obligations(
413         outlives_env.region_bound_pairs_map(),
414         Some(tcx.lifetimes.re_root_empty),
415         param_env,
416     );
417
418     let errors = infcx.resolve_regions(region_context, &outlives_env, RegionckMode::default());
419
420     if !errors.is_empty() {
421         return false;
422     }
423
424     true
425 }
426
427 pub fn trait_ref_is_knowable<'tcx>(
428     tcx: TyCtxt<'tcx>,
429     trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
430 ) -> Option<Conflict> {
431     debug!("trait_ref_is_knowable(trait_ref={:?})", trait_ref);
432     if orphan_check_trait_ref(tcx, trait_ref, InCrate::Remote).is_ok() {
433         // A downstream or cousin crate is allowed to implement some
434         // substitution of this trait-ref.
435         return Some(Conflict::Downstream);
436     }
437
438     if trait_ref_is_local_or_fundamental(tcx, trait_ref) {
439         // This is a local or fundamental trait, so future-compatibility
440         // is no concern. We know that downstream/cousin crates are not
441         // allowed to implement a substitution of this trait ref, which
442         // means impls could only come from dependencies of this crate,
443         // which we already know about.
444         return None;
445     }
446
447     // This is a remote non-fundamental trait, so if another crate
448     // can be the "final owner" of a substitution of this trait-ref,
449     // they are allowed to implement it future-compatibly.
450     //
451     // However, if we are a final owner, then nobody else can be,
452     // and if we are an intermediate owner, then we don't care
453     // about future-compatibility, which means that we're OK if
454     // we are an owner.
455     if orphan_check_trait_ref(tcx, trait_ref, InCrate::Local).is_ok() {
456         debug!("trait_ref_is_knowable: orphan check passed");
457         None
458     } else {
459         debug!("trait_ref_is_knowable: nonlocal, nonfundamental, unowned");
460         Some(Conflict::Upstream)
461     }
462 }
463
464 pub fn trait_ref_is_local_or_fundamental<'tcx>(
465     tcx: TyCtxt<'tcx>,
466     trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
467 ) -> bool {
468     trait_ref.def_id.krate == LOCAL_CRATE || tcx.has_attr(trait_ref.def_id, sym::fundamental)
469 }
470
471 pub enum OrphanCheckErr<'tcx> {
472     NonLocalInputType(Vec<(Ty<'tcx>, bool /* Is this the first input type? */)>),
473     UncoveredTy(Ty<'tcx>, Option<Ty<'tcx>>),
474 }
475
476 /// Checks the coherence orphan rules. `impl_def_id` should be the
477 /// `DefId` of a trait impl. To pass, either the trait must be local, or else
478 /// two conditions must be satisfied:
479 ///
480 /// 1. All type parameters in `Self` must be "covered" by some local type constructor.
481 /// 2. Some local type must appear in `Self`.
482 pub fn orphan_check(tcx: TyCtxt<'_>, impl_def_id: DefId) -> Result<(), OrphanCheckErr<'_>> {
483     debug!("orphan_check({:?})", impl_def_id);
484
485     // We only except this routine to be invoked on implementations
486     // of a trait, not inherent implementations.
487     let trait_ref = tcx.impl_trait_ref(impl_def_id).unwrap();
488     debug!("orphan_check: trait_ref={:?}", trait_ref);
489
490     // If the *trait* is local to the crate, ok.
491     if trait_ref.def_id.is_local() {
492         debug!("trait {:?} is local to current crate", trait_ref.def_id);
493         return Ok(());
494     }
495
496     orphan_check_trait_ref(tcx, trait_ref, InCrate::Local)
497 }
498
499 /// Checks whether a trait-ref is potentially implementable by a crate.
500 ///
501 /// The current rule is that a trait-ref orphan checks in a crate C:
502 ///
503 /// 1. Order the parameters in the trait-ref in subst order - Self first,
504 ///    others linearly (e.g., `<U as Foo<V, W>>` is U < V < W).
505 /// 2. Of these type parameters, there is at least one type parameter
506 ///    in which, walking the type as a tree, you can reach a type local
507 ///    to C where all types in-between are fundamental types. Call the
508 ///    first such parameter the "local key parameter".
509 ///     - e.g., `Box<LocalType>` is OK, because you can visit LocalType
510 ///       going through `Box`, which is fundamental.
511 ///     - similarly, `FundamentalPair<Vec<()>, Box<LocalType>>` is OK for
512 ///       the same reason.
513 ///     - but (knowing that `Vec<T>` is non-fundamental, and assuming it's
514 ///       not local), `Vec<LocalType>` is bad, because `Vec<->` is between
515 ///       the local type and the type parameter.
516 /// 3. Before this local type, no generic type parameter of the impl must
517 ///    be reachable through fundamental types.
518 ///     - e.g. `impl<T> Trait<LocalType> for Vec<T>` is fine, as `Vec` is not fundamental.
519 ///     - while `impl<T> Trait<LocalType for Box<T>` results in an error, as `T` is
520 ///       reachable through the fundamental type `Box`.
521 /// 4. Every type in the local key parameter not known in C, going
522 ///    through the parameter's type tree, must appear only as a subtree of
523 ///    a type local to C, with only fundamental types between the type
524 ///    local to C and the local key parameter.
525 ///     - e.g., `Vec<LocalType<T>>>` (or equivalently `Box<Vec<LocalType<T>>>`)
526 ///     is bad, because the only local type with `T` as a subtree is
527 ///     `LocalType<T>`, and `Vec<->` is between it and the type parameter.
528 ///     - similarly, `FundamentalPair<LocalType<T>, T>` is bad, because
529 ///     the second occurrence of `T` is not a subtree of *any* local type.
530 ///     - however, `LocalType<Vec<T>>` is OK, because `T` is a subtree of
531 ///     `LocalType<Vec<T>>`, which is local and has no types between it and
532 ///     the type parameter.
533 ///
534 /// The orphan rules actually serve several different purposes:
535 ///
536 /// 1. They enable link-safety - i.e., 2 mutually-unknowing crates (where
537 ///    every type local to one crate is unknown in the other) can't implement
538 ///    the same trait-ref. This follows because it can be seen that no such
539 ///    type can orphan-check in 2 such crates.
540 ///
541 ///    To check that a local impl follows the orphan rules, we check it in
542 ///    InCrate::Local mode, using type parameters for the "generic" types.
543 ///
544 /// 2. They ground negative reasoning for coherence. If a user wants to
545 ///    write both a conditional blanket impl and a specific impl, we need to
546 ///    make sure they do not overlap. For example, if we write
547 ///    ```
548 ///    impl<T> IntoIterator for Vec<T>
549 ///    impl<T: Iterator> IntoIterator for T
550 ///    ```
551 ///    We need to be able to prove that `Vec<$0>: !Iterator` for every type $0.
552 ///    We can observe that this holds in the current crate, but we need to make
553 ///    sure this will also hold in all unknown crates (both "independent" crates,
554 ///    which we need for link-safety, and also child crates, because we don't want
555 ///    child crates to get error for impl conflicts in a *dependency*).
556 ///
557 ///    For that, we only allow negative reasoning if, for every assignment to the
558 ///    inference variables, every unknown crate would get an orphan error if they
559 ///    try to implement this trait-ref. To check for this, we use InCrate::Remote
560 ///    mode. That is sound because we already know all the impls from known crates.
561 ///
562 /// 3. For non-`#[fundamental]` traits, they guarantee that parent crates can
563 ///    add "non-blanket" impls without breaking negative reasoning in dependent
564 ///    crates. This is the "rebalancing coherence" (RFC 1023) restriction.
565 ///
566 ///    For that, we only a allow crate to perform negative reasoning on
567 ///    non-local-non-`#[fundamental]` only if there's a local key parameter as per (2).
568 ///
569 ///    Because we never perform negative reasoning generically (coherence does
570 ///    not involve type parameters), this can be interpreted as doing the full
571 ///    orphan check (using InCrate::Local mode), substituting non-local known
572 ///    types for all inference variables.
573 ///
574 ///    This allows for crates to future-compatibly add impls as long as they
575 ///    can't apply to types with a key parameter in a child crate - applying
576 ///    the rules, this basically means that every type parameter in the impl
577 ///    must appear behind a non-fundamental type (because this is not a
578 ///    type-system requirement, crate owners might also go for "semantic
579 ///    future-compatibility" involving things such as sealed traits, but
580 ///    the above requirement is sufficient, and is necessary in "open world"
581 ///    cases).
582 ///
583 /// Note that this function is never called for types that have both type
584 /// parameters and inference variables.
585 fn orphan_check_trait_ref<'tcx>(
586     tcx: TyCtxt<'tcx>,
587     trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
588     in_crate: InCrate,
589 ) -> Result<(), OrphanCheckErr<'tcx>> {
590     debug!("orphan_check_trait_ref(trait_ref={:?}, in_crate={:?})", trait_ref, in_crate);
591
592     if trait_ref.needs_infer() && trait_ref.needs_subst() {
593         bug!(
594             "can't orphan check a trait ref with both params and inference variables {:?}",
595             trait_ref
596         );
597     }
598
599     // Given impl<P1..=Pn> Trait<T1..=Tn> for T0, an impl is valid only
600     // if at least one of the following is true:
601     //
602     // - Trait is a local trait
603     // (already checked in orphan_check prior to calling this function)
604     // - All of
605     //     - At least one of the types T0..=Tn must be a local type.
606     //      Let Ti be the first such type.
607     //     - No uncovered type parameters P1..=Pn may appear in T0..Ti (excluding Ti)
608     //
609     fn uncover_fundamental_ty<'tcx>(
610         tcx: TyCtxt<'tcx>,
611         ty: Ty<'tcx>,
612         in_crate: InCrate,
613     ) -> Vec<Ty<'tcx>> {
614         // FIXME: this is currently somewhat overly complicated,
615         // but fixing this requires a more complicated refactor.
616         if !contained_non_local_types(tcx, ty, in_crate).is_empty() {
617             if let Some(inner_tys) = fundamental_ty_inner_tys(tcx, ty) {
618                 return inner_tys
619                     .flat_map(|ty| uncover_fundamental_ty(tcx, ty, in_crate))
620                     .collect();
621             }
622         }
623
624         vec![ty]
625     }
626
627     let mut non_local_spans = vec![];
628     for (i, input_ty) in trait_ref
629         .substs
630         .types()
631         .flat_map(|ty| uncover_fundamental_ty(tcx, ty, in_crate))
632         .enumerate()
633     {
634         debug!("orphan_check_trait_ref: check ty `{:?}`", input_ty);
635         let non_local_tys = contained_non_local_types(tcx, input_ty, in_crate);
636         if non_local_tys.is_empty() {
637             debug!("orphan_check_trait_ref: ty_is_local `{:?}`", input_ty);
638             return Ok(());
639         } else if let ty::Param(_) = input_ty.kind() {
640             debug!("orphan_check_trait_ref: uncovered ty: `{:?}`", input_ty);
641             let local_type = trait_ref
642                 .substs
643                 .types()
644                 .flat_map(|ty| uncover_fundamental_ty(tcx, ty, in_crate))
645                 .find(|ty| ty_is_local_constructor(*ty, in_crate));
646
647             debug!("orphan_check_trait_ref: uncovered ty local_type: `{:?}`", local_type);
648
649             return Err(OrphanCheckErr::UncoveredTy(input_ty, local_type));
650         }
651
652         non_local_spans.extend(non_local_tys.into_iter().map(|input_ty| (input_ty, i == 0)));
653     }
654     // If we exit above loop, never found a local type.
655     debug!("orphan_check_trait_ref: no local type");
656     Err(OrphanCheckErr::NonLocalInputType(non_local_spans))
657 }
658
659 /// Returns a list of relevant non-local types for `ty`.
660 ///
661 /// This is just `ty` itself unless `ty` is `#[fundamental]`,
662 /// in which case we recursively look into this type.
663 ///
664 /// If `ty` is local itself, this method returns an empty `Vec`.
665 ///
666 /// # Examples
667 ///
668 /// - `u32` is not local, so this returns `[u32]`.
669 /// - for `Foo<u32>`, where `Foo` is a local type, this returns `[]`.
670 /// - `&mut u32` returns `[u32]`, as `&mut` is a fundamental type, similar to `Box`.
671 /// - `Box<Foo<u32>>` returns `[]`, as `Box` is a fundamental type and `Foo` is local.
672 fn contained_non_local_types<'tcx>(
673     tcx: TyCtxt<'tcx>,
674     ty: Ty<'tcx>,
675     in_crate: InCrate,
676 ) -> Vec<Ty<'tcx>> {
677     if ty_is_local_constructor(ty, in_crate) {
678         Vec::new()
679     } else {
680         match fundamental_ty_inner_tys(tcx, ty) {
681             Some(inner_tys) => {
682                 inner_tys.flat_map(|ty| contained_non_local_types(tcx, ty, in_crate)).collect()
683             }
684             None => vec![ty],
685         }
686     }
687 }
688
689 /// For `#[fundamental]` ADTs and `&T` / `&mut T`, returns `Some` with the
690 /// type parameters of the ADT, or `T`, respectively. For non-fundamental
691 /// types, returns `None`.
692 fn fundamental_ty_inner_tys<'tcx>(
693     tcx: TyCtxt<'tcx>,
694     ty: Ty<'tcx>,
695 ) -> Option<impl Iterator<Item = Ty<'tcx>>> {
696     let (first_ty, rest_tys) = match *ty.kind() {
697         ty::Ref(_, ty, _) => (ty, ty::subst::InternalSubsts::empty().types()),
698         ty::Adt(def, substs) if def.is_fundamental() => {
699             let mut types = substs.types();
700
701             // FIXME(eddyb) actually validate `#[fundamental]` up-front.
702             match types.next() {
703                 None => {
704                     tcx.sess.span_err(
705                         tcx.def_span(def.did()),
706                         "`#[fundamental]` requires at least one type parameter",
707                     );
708
709                     return None;
710                 }
711
712                 Some(first_ty) => (first_ty, types),
713             }
714         }
715         _ => return None,
716     };
717
718     Some(iter::once(first_ty).chain(rest_tys))
719 }
720
721 fn def_id_is_local(def_id: DefId, in_crate: InCrate) -> bool {
722     match in_crate {
723         // The type is local to *this* crate - it will not be
724         // local in any other crate.
725         InCrate::Remote => false,
726         InCrate::Local => def_id.is_local(),
727     }
728 }
729
730 fn ty_is_local_constructor(ty: Ty<'_>, in_crate: InCrate) -> bool {
731     debug!("ty_is_local_constructor({:?})", ty);
732
733     match *ty.kind() {
734         ty::Bool
735         | ty::Char
736         | ty::Int(..)
737         | ty::Uint(..)
738         | ty::Float(..)
739         | ty::Str
740         | ty::FnDef(..)
741         | ty::FnPtr(_)
742         | ty::Array(..)
743         | ty::Slice(..)
744         | ty::RawPtr(..)
745         | ty::Ref(..)
746         | ty::Never
747         | ty::Tuple(..)
748         | ty::Param(..)
749         | ty::Projection(..) => false,
750
751         ty::Placeholder(..) | ty::Bound(..) | ty::Infer(..) => match in_crate {
752             InCrate::Local => false,
753             // The inference variable might be unified with a local
754             // type in that remote crate.
755             InCrate::Remote => true,
756         },
757
758         ty::Adt(def, _) => def_id_is_local(def.did(), in_crate),
759         ty::Foreign(did) => def_id_is_local(did, in_crate),
760         ty::Opaque(..) => {
761             // This merits some explanation.
762             // Normally, opaque types are not involed when performing
763             // coherence checking, since it is illegal to directly
764             // implement a trait on an opaque type. However, we might
765             // end up looking at an opaque type during coherence checking
766             // if an opaque type gets used within another type (e.g. as
767             // a type parameter). This requires us to decide whether or
768             // not an opaque type should be considered 'local' or not.
769             //
770             // We choose to treat all opaque types as non-local, even
771             // those that appear within the same crate. This seems
772             // somewhat surprising at first, but makes sense when
773             // you consider that opaque types are supposed to hide
774             // the underlying type *within the same crate*. When an
775             // opaque type is used from outside the module
776             // where it is declared, it should be impossible to observe
777             // anything about it other than the traits that it implements.
778             //
779             // The alternative would be to look at the underlying type
780             // to determine whether or not the opaque type itself should
781             // be considered local. However, this could make it a breaking change
782             // to switch the underlying ('defining') type from a local type
783             // to a remote type. This would violate the rule that opaque
784             // types should be completely opaque apart from the traits
785             // that they implement, so we don't use this behavior.
786             false
787         }
788
789         ty::Closure(..) => {
790             // Similar to the `Opaque` case (#83613).
791             false
792         }
793
794         ty::Dynamic(ref tt, ..) => {
795             if let Some(principal) = tt.principal() {
796                 def_id_is_local(principal.def_id(), in_crate)
797             } else {
798                 false
799             }
800         }
801
802         ty::Error(_) => true,
803
804         ty::Generator(..) | ty::GeneratorWitness(..) => {
805             bug!("ty_is_local invoked on unexpected type: {:?}", ty)
806         }
807     }
808 }