]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_trait_selection/src/traits/coherence.rs
Rollup merge of #93686 - dbrgn:trim-on-byte-slices, r=joshtriplett
[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_hir::def_id::{DefId, LOCAL_CRATE};
18 use rustc_hir::CRATE_HIR_ID;
19 use rustc_infer::infer::TyCtxtInferExt;
20 use rustc_infer::traits::TraitEngine;
21 use rustc_middle::traits::specialization_graph::OverlapMode;
22 use rustc_middle::ty::fast_reject::{self, SimplifyParams};
23 use rustc_middle::ty::fold::TypeFoldable;
24 use rustc_middle::ty::subst::Subst;
25 use rustc_middle::ty::{self, Ty, TyCtxt};
26 use rustc_span::symbol::sym;
27 use rustc_span::DUMMY_SP;
28 use std::iter;
29
30 /// Whether we do the orphan check relative to this crate or
31 /// to some remote crate.
32 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
33 enum InCrate {
34     Local,
35     Remote,
36 }
37
38 #[derive(Debug, Copy, Clone)]
39 pub enum Conflict {
40     Upstream,
41     Downstream,
42 }
43
44 pub struct OverlapResult<'tcx> {
45     pub impl_header: ty::ImplHeader<'tcx>,
46     pub intercrate_ambiguity_causes: Vec<IntercrateAmbiguityCause>,
47
48     /// `true` if the overlap might've been permitted before the shift
49     /// to universes.
50     pub involves_placeholder: bool,
51 }
52
53 pub fn add_placeholder_note(err: &mut rustc_errors::DiagnosticBuilder<'_>) {
54     err.note(
55         "this behavior recently changed as a result of a bug fix; \
56          see rust-lang/rust#56105 for details",
57     );
58 }
59
60 /// If there are types that satisfy both impls, invokes `on_overlap`
61 /// with a suitably-freshened `ImplHeader` with those types
62 /// substituted. Otherwise, invokes `no_overlap`.
63 #[instrument(skip(tcx, skip_leak_check, on_overlap, no_overlap), level = "debug")]
64 pub fn overlapping_impls<F1, F2, R>(
65     tcx: TyCtxt<'_>,
66     impl1_def_id: DefId,
67     impl2_def_id: DefId,
68     skip_leak_check: SkipLeakCheck,
69     overlap_mode: OverlapMode,
70     on_overlap: F1,
71     no_overlap: F2,
72 ) -> R
73 where
74     F1: FnOnce(OverlapResult<'_>) -> R,
75     F2: FnOnce() -> R,
76 {
77     // Before doing expensive operations like entering an inference context, do
78     // a quick check via fast_reject to tell if the impl headers could possibly
79     // unify.
80     let impl1_ref = tcx.impl_trait_ref(impl1_def_id);
81     let impl2_ref = tcx.impl_trait_ref(impl2_def_id);
82
83     // Check if any of the input types definitely do not unify.
84     if iter::zip(
85         impl1_ref.iter().flat_map(|tref| tref.substs.types()),
86         impl2_ref.iter().flat_map(|tref| tref.substs.types()),
87     )
88     .any(|(ty1, ty2)| {
89         let t1 = fast_reject::simplify_type(tcx, ty1, SimplifyParams::No);
90         let t2 = fast_reject::simplify_type(tcx, ty2, SimplifyParams::No);
91
92         if let (Some(t1), Some(t2)) = (t1, t2) {
93             // Simplified successfully
94             t1 != t2
95         } else {
96             // Types might unify
97             false
98         }
99     }) {
100         // Some types involved are definitely different, so the impls couldn't possibly overlap.
101         debug!("overlapping_impls: fast_reject early-exit");
102         return no_overlap();
103     }
104
105     let overlaps = tcx.infer_ctxt().enter(|infcx| {
106         let selcx = &mut SelectionContext::intercrate(&infcx);
107         overlap(selcx, skip_leak_check, impl1_def_id, impl2_def_id, overlap_mode).is_some()
108     });
109
110     if !overlaps {
111         return no_overlap();
112     }
113
114     // In the case where we detect an error, run the check again, but
115     // this time tracking intercrate ambuiguity causes for better
116     // diagnostics. (These take time and can lead to false errors.)
117     tcx.infer_ctxt().enter(|infcx| {
118         let selcx = &mut SelectionContext::intercrate(&infcx);
119         selcx.enable_tracking_intercrate_ambiguity_causes();
120         on_overlap(
121             overlap(selcx, skip_leak_check, impl1_def_id, impl2_def_id, overlap_mode).unwrap(),
122         )
123     })
124 }
125
126 fn with_fresh_ty_vars<'cx, 'tcx>(
127     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
128     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
129     impl_def_id: DefId,
130 ) -> ty::ImplHeader<'tcx> {
131     let tcx = selcx.tcx();
132     let impl_substs = selcx.infcx().fresh_substs_for_item(DUMMY_SP, impl_def_id);
133
134     let header = ty::ImplHeader {
135         impl_def_id,
136         self_ty: tcx.type_of(impl_def_id).subst(tcx, impl_substs),
137         trait_ref: tcx.impl_trait_ref(impl_def_id).subst(tcx, impl_substs),
138         predicates: tcx.predicates_of(impl_def_id).instantiate(tcx, impl_substs).predicates,
139     };
140
141     let Normalized { value: mut header, obligations } =
142         traits::normalize(selcx, param_env, ObligationCause::dummy(), header);
143
144     header.predicates.extend(obligations.into_iter().map(|o| o.predicate));
145     header
146 }
147
148 /// Can both impl `a` and impl `b` be satisfied by a common type (including
149 /// where-clauses)? If so, returns an `ImplHeader` that unifies the two impls.
150 fn overlap<'cx, 'tcx>(
151     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
152     skip_leak_check: SkipLeakCheck,
153     impl1_def_id: DefId,
154     impl2_def_id: DefId,
155     overlap_mode: OverlapMode,
156 ) -> Option<OverlapResult<'tcx>> {
157     debug!(
158         "overlap(impl1_def_id={:?}, impl2_def_id={:?}, overlap_mode={:?})",
159         impl1_def_id, impl2_def_id, overlap_mode
160     );
161
162     selcx.infcx().probe_maybe_skip_leak_check(skip_leak_check.is_yes(), |snapshot| {
163         overlap_within_probe(
164             selcx,
165             skip_leak_check,
166             impl1_def_id,
167             impl2_def_id,
168             overlap_mode,
169             snapshot,
170         )
171     })
172 }
173
174 fn overlap_within_probe<'cx, 'tcx>(
175     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
176     skip_leak_check: SkipLeakCheck,
177     impl1_def_id: DefId,
178     impl2_def_id: DefId,
179     overlap_mode: OverlapMode,
180     snapshot: &CombinedSnapshot<'_, 'tcx>,
181 ) -> Option<OverlapResult<'tcx>> {
182     let infcx = selcx.infcx();
183
184     if overlap_mode.use_negative_impl() {
185         if negative_impl(selcx, impl1_def_id, impl2_def_id)
186             || negative_impl(selcx, impl2_def_id, impl1_def_id)
187         {
188             return None;
189         }
190     }
191
192     // For the purposes of this check, we don't bring any placeholder
193     // types into scope; instead, we replace the generic types with
194     // fresh type variables, and hence we do our evaluations in an
195     // empty environment.
196     let param_env = ty::ParamEnv::empty();
197
198     let impl1_header = with_fresh_ty_vars(selcx, param_env, impl1_def_id);
199     let impl2_header = with_fresh_ty_vars(selcx, param_env, impl2_def_id);
200
201     let obligations = equate_impl_headers(selcx, &impl1_header, &impl2_header)?;
202     debug!("overlap: unification check succeeded");
203
204     if overlap_mode.use_implicit_negative() {
205         if implicit_negative(selcx, param_env, &impl1_header, impl2_header, obligations) {
206             return None;
207         }
208     }
209
210     if !skip_leak_check.is_yes() {
211         if infcx.leak_check(true, snapshot).is_err() {
212             debug!("overlap: leak check failed");
213             return None;
214         }
215     }
216
217     let intercrate_ambiguity_causes = selcx.take_intercrate_ambiguity_causes();
218     debug!("overlap: intercrate_ambiguity_causes={:#?}", intercrate_ambiguity_causes);
219
220     let involves_placeholder =
221         matches!(selcx.infcx().region_constraints_added_in_snapshot(snapshot), Some(true));
222
223     let impl_header = selcx.infcx().resolve_vars_if_possible(impl1_header);
224     Some(OverlapResult { impl_header, intercrate_ambiguity_causes, involves_placeholder })
225 }
226
227 fn equate_impl_headers<'cx, 'tcx>(
228     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
229     impl1_header: &ty::ImplHeader<'tcx>,
230     impl2_header: &ty::ImplHeader<'tcx>,
231 ) -> Option<PredicateObligations<'tcx>> {
232     // Do `a` and `b` unify? If not, no overlap.
233     debug!("equate_impl_headers(impl1_header={:?}, impl2_header={:?}", impl1_header, impl2_header);
234     selcx
235         .infcx()
236         .at(&ObligationCause::dummy(), ty::ParamEnv::empty())
237         .eq_impl_headers(impl1_header, impl2_header)
238         .map(|infer_ok| infer_ok.obligations)
239         .ok()
240 }
241
242 /// Given impl1 and impl2 check if both impls can be satisfied by a common type (including
243 /// where-clauses) If so, return false, otherwise return true, they are disjoint.
244 fn implicit_negative<'cx, 'tcx>(
245     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
246     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
247     impl1_header: &ty::ImplHeader<'tcx>,
248     impl2_header: ty::ImplHeader<'tcx>,
249     obligations: PredicateObligations<'tcx>,
250 ) -> bool {
251     // There's no overlap if obligations are unsatisfiable or if the obligation negated is
252     // satisfied.
253     //
254     // For example, given these two impl headers:
255     //
256     // `impl<'a> From<&'a str> for Box<dyn Error>`
257     // `impl<E> From<E> for Box<dyn Error> where E: Error`
258     //
259     // So we have:
260     //
261     // `Box<dyn Error>: From<&'?a str>`
262     // `Box<dyn Error>: From<?E>`
263     //
264     // After equating the two headers:
265     //
266     // `Box<dyn Error> = Box<dyn Error>`
267     // So, `?E = &'?a str` and then given the where clause `&'?a str: Error`.
268     //
269     // If the obligation `&'?a str: Error` holds, it means that there's overlap. If that doesn't
270     // hold we need to check if `&'?a str: !Error` holds, if doesn't hold there's overlap because
271     // at some point an impl for `&'?a str: Error` could be added.
272     debug!(
273         "implicit_negative(impl1_header={:?}, impl2_header={:?}, obligations={:?})",
274         impl1_header, impl2_header, obligations
275     );
276     let infcx = selcx.infcx();
277     let opt_failing_obligation = impl1_header
278         .predicates
279         .iter()
280         .copied()
281         .chain(impl2_header.predicates)
282         .map(|p| infcx.resolve_vars_if_possible(p))
283         .map(|p| Obligation {
284             cause: ObligationCause::dummy(),
285             param_env,
286             recursion_depth: 0,
287             predicate: p,
288         })
289         .chain(obligations)
290         .find(|o| !selcx.predicate_may_hold_fatal(o));
291
292     if let Some(failing_obligation) = opt_failing_obligation {
293         debug!("overlap: obligation unsatisfiable {:?}", failing_obligation);
294         true
295     } else {
296         false
297     }
298 }
299
300 /// Given impl1 and impl2 check if both impls are never satisfied by a common type (including
301 /// where-clauses) If so, return true, they are disjoint and false otherwise.
302 fn negative_impl<'cx, 'tcx>(
303     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
304     impl1_def_id: DefId,
305     impl2_def_id: DefId,
306 ) -> bool {
307     debug!("negative_impl(impl1_def_id={:?}, impl2_def_id={:?})", impl1_def_id, impl2_def_id);
308     let tcx = selcx.infcx().tcx;
309
310     // create a parameter environment corresponding to a (placeholder) instantiation of impl1
311     let impl1_env = tcx.param_env(impl1_def_id);
312     let impl1_trait_ref = tcx.impl_trait_ref(impl1_def_id).unwrap();
313
314     // Create an infcx, taking the predicates of impl1 as assumptions:
315     tcx.infer_ctxt().enter(|infcx| {
316         // Normalize the trait reference. The WF rules ought to ensure
317         // that this always succeeds.
318         let impl1_trait_ref = match traits::fully_normalize(
319             &infcx,
320             FulfillmentContext::new(),
321             ObligationCause::dummy(),
322             impl1_env,
323             impl1_trait_ref,
324         ) {
325             Ok(impl1_trait_ref) => impl1_trait_ref,
326             Err(err) => {
327                 bug!("failed to fully normalize {:?}: {:?}", impl1_trait_ref, err);
328             }
329         };
330
331         // Attempt to prove that impl2 applies, given all of the above.
332         let selcx = &mut SelectionContext::new(&infcx);
333         let impl2_substs = infcx.fresh_substs_for_item(DUMMY_SP, impl2_def_id);
334         let (impl2_trait_ref, obligations) =
335             impl_trait_ref_and_oblig(selcx, impl1_env, impl2_def_id, impl2_substs);
336
337         // do the impls unify? If not, not disjoint.
338         let more_obligations = match infcx
339             .at(&ObligationCause::dummy(), impl1_env)
340             .eq(impl1_trait_ref, impl2_trait_ref)
341         {
342             Ok(InferOk { obligations, .. }) => obligations,
343             Err(_) => {
344                 debug!(
345                     "explicit_disjoint: {:?} does not unify with {:?}",
346                     impl1_trait_ref, impl2_trait_ref
347                 );
348                 return false;
349             }
350         };
351
352         let opt_failing_obligation = obligations
353             .into_iter()
354             .chain(more_obligations)
355             .find(|o| negative_impl_exists(selcx, impl1_env, impl1_def_id, o));
356
357         if let Some(failing_obligation) = opt_failing_obligation {
358             debug!("overlap: obligation unsatisfiable {:?}", failing_obligation);
359             true
360         } else {
361             false
362         }
363     })
364 }
365
366 fn negative_impl_exists<'cx, 'tcx>(
367     selcx: &SelectionContext<'cx, 'tcx>,
368     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
369     region_context: DefId,
370     o: &PredicateObligation<'tcx>,
371 ) -> bool {
372     let infcx = &selcx.infcx().fork();
373     let tcx = infcx.tcx;
374     o.flip_polarity(tcx)
375         .map(|o| {
376             let mut fulfillment_cx = FulfillmentContext::new();
377             fulfillment_cx.register_predicate_obligation(infcx, o);
378
379             let errors = fulfillment_cx.select_all_or_error(infcx);
380             if !errors.is_empty() {
381                 return false;
382             }
383
384             let mut outlives_env = OutlivesEnvironment::new(param_env);
385             // FIXME -- add "assumed to be well formed" types into the `outlives_env`
386
387             // "Save" the accumulated implied bounds into the outlives environment
388             // (due to the FIXME above, there aren't any, but this step is still needed).
389             // The "body id" is given as `CRATE_HIR_ID`, which is the same body-id used
390             // by the "dummy" causes elsewhere (body-id is only relevant when checking
391             // function bodies with closures).
392             outlives_env.save_implied_bounds(CRATE_HIR_ID);
393
394             infcx.process_registered_region_obligations(
395                 outlives_env.region_bound_pairs_map(),
396                 Some(tcx.lifetimes.re_root_empty),
397                 param_env,
398             );
399
400             let errors =
401                 infcx.resolve_regions(region_context, &outlives_env, RegionckMode::default());
402             if !errors.is_empty() {
403                 return false;
404             }
405
406             true
407         })
408         .unwrap_or(false)
409 }
410
411 pub fn trait_ref_is_knowable<'tcx>(
412     tcx: TyCtxt<'tcx>,
413     trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
414 ) -> Option<Conflict> {
415     debug!("trait_ref_is_knowable(trait_ref={:?})", trait_ref);
416     if orphan_check_trait_ref(tcx, trait_ref, InCrate::Remote).is_ok() {
417         // A downstream or cousin crate is allowed to implement some
418         // substitution of this trait-ref.
419         return Some(Conflict::Downstream);
420     }
421
422     if trait_ref_is_local_or_fundamental(tcx, trait_ref) {
423         // This is a local or fundamental trait, so future-compatibility
424         // is no concern. We know that downstream/cousin crates are not
425         // allowed to implement a substitution of this trait ref, which
426         // means impls could only come from dependencies of this crate,
427         // which we already know about.
428         return None;
429     }
430
431     // This is a remote non-fundamental trait, so if another crate
432     // can be the "final owner" of a substitution of this trait-ref,
433     // they are allowed to implement it future-compatibly.
434     //
435     // However, if we are a final owner, then nobody else can be,
436     // and if we are an intermediate owner, then we don't care
437     // about future-compatibility, which means that we're OK if
438     // we are an owner.
439     if orphan_check_trait_ref(tcx, trait_ref, InCrate::Local).is_ok() {
440         debug!("trait_ref_is_knowable: orphan check passed");
441         None
442     } else {
443         debug!("trait_ref_is_knowable: nonlocal, nonfundamental, unowned");
444         Some(Conflict::Upstream)
445     }
446 }
447
448 pub fn trait_ref_is_local_or_fundamental<'tcx>(
449     tcx: TyCtxt<'tcx>,
450     trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
451 ) -> bool {
452     trait_ref.def_id.krate == LOCAL_CRATE || tcx.has_attr(trait_ref.def_id, sym::fundamental)
453 }
454
455 pub enum OrphanCheckErr<'tcx> {
456     NonLocalInputType(Vec<(Ty<'tcx>, bool /* Is this the first input type? */)>),
457     UncoveredTy(Ty<'tcx>, Option<Ty<'tcx>>),
458 }
459
460 /// Checks the coherence orphan rules. `impl_def_id` should be the
461 /// `DefId` of a trait impl. To pass, either the trait must be local, or else
462 /// two conditions must be satisfied:
463 ///
464 /// 1. All type parameters in `Self` must be "covered" by some local type constructor.
465 /// 2. Some local type must appear in `Self`.
466 pub fn orphan_check(tcx: TyCtxt<'_>, impl_def_id: DefId) -> Result<(), OrphanCheckErr<'_>> {
467     debug!("orphan_check({:?})", impl_def_id);
468
469     // We only except this routine to be invoked on implementations
470     // of a trait, not inherent implementations.
471     let trait_ref = tcx.impl_trait_ref(impl_def_id).unwrap();
472     debug!("orphan_check: trait_ref={:?}", trait_ref);
473
474     // If the *trait* is local to the crate, ok.
475     if trait_ref.def_id.is_local() {
476         debug!("trait {:?} is local to current crate", trait_ref.def_id);
477         return Ok(());
478     }
479
480     orphan_check_trait_ref(tcx, trait_ref, InCrate::Local)
481 }
482
483 /// Checks whether a trait-ref is potentially implementable by a crate.
484 ///
485 /// The current rule is that a trait-ref orphan checks in a crate C:
486 ///
487 /// 1. Order the parameters in the trait-ref in subst order - Self first,
488 ///    others linearly (e.g., `<U as Foo<V, W>>` is U < V < W).
489 /// 2. Of these type parameters, there is at least one type parameter
490 ///    in which, walking the type as a tree, you can reach a type local
491 ///    to C where all types in-between are fundamental types. Call the
492 ///    first such parameter the "local key parameter".
493 ///     - e.g., `Box<LocalType>` is OK, because you can visit LocalType
494 ///       going through `Box`, which is fundamental.
495 ///     - similarly, `FundamentalPair<Vec<()>, Box<LocalType>>` is OK for
496 ///       the same reason.
497 ///     - but (knowing that `Vec<T>` is non-fundamental, and assuming it's
498 ///       not local), `Vec<LocalType>` is bad, because `Vec<->` is between
499 ///       the local type and the type parameter.
500 /// 3. Before this local type, no generic type parameter of the impl must
501 ///    be reachable through fundamental types.
502 ///     - e.g. `impl<T> Trait<LocalType> for Vec<T>` is fine, as `Vec` is not fundamental.
503 ///     - while `impl<T> Trait<LocalType for Box<T>` results in an error, as `T` is
504 ///       reachable through the fundamental type `Box`.
505 /// 4. Every type in the local key parameter not known in C, going
506 ///    through the parameter's type tree, must appear only as a subtree of
507 ///    a type local to C, with only fundamental types between the type
508 ///    local to C and the local key parameter.
509 ///     - e.g., `Vec<LocalType<T>>>` (or equivalently `Box<Vec<LocalType<T>>>`)
510 ///     is bad, because the only local type with `T` as a subtree is
511 ///     `LocalType<T>`, and `Vec<->` is between it and the type parameter.
512 ///     - similarly, `FundamentalPair<LocalType<T>, T>` is bad, because
513 ///     the second occurrence of `T` is not a subtree of *any* local type.
514 ///     - however, `LocalType<Vec<T>>` is OK, because `T` is a subtree of
515 ///     `LocalType<Vec<T>>`, which is local and has no types between it and
516 ///     the type parameter.
517 ///
518 /// The orphan rules actually serve several different purposes:
519 ///
520 /// 1. They enable link-safety - i.e., 2 mutually-unknowing crates (where
521 ///    every type local to one crate is unknown in the other) can't implement
522 ///    the same trait-ref. This follows because it can be seen that no such
523 ///    type can orphan-check in 2 such crates.
524 ///
525 ///    To check that a local impl follows the orphan rules, we check it in
526 ///    InCrate::Local mode, using type parameters for the "generic" types.
527 ///
528 /// 2. They ground negative reasoning for coherence. If a user wants to
529 ///    write both a conditional blanket impl and a specific impl, we need to
530 ///    make sure they do not overlap. For example, if we write
531 ///    ```
532 ///    impl<T> IntoIterator for Vec<T>
533 ///    impl<T: Iterator> IntoIterator for T
534 ///    ```
535 ///    We need to be able to prove that `Vec<$0>: !Iterator` for every type $0.
536 ///    We can observe that this holds in the current crate, but we need to make
537 ///    sure this will also hold in all unknown crates (both "independent" crates,
538 ///    which we need for link-safety, and also child crates, because we don't want
539 ///    child crates to get error for impl conflicts in a *dependency*).
540 ///
541 ///    For that, we only allow negative reasoning if, for every assignment to the
542 ///    inference variables, every unknown crate would get an orphan error if they
543 ///    try to implement this trait-ref. To check for this, we use InCrate::Remote
544 ///    mode. That is sound because we already know all the impls from known crates.
545 ///
546 /// 3. For non-`#[fundamental]` traits, they guarantee that parent crates can
547 ///    add "non-blanket" impls without breaking negative reasoning in dependent
548 ///    crates. This is the "rebalancing coherence" (RFC 1023) restriction.
549 ///
550 ///    For that, we only a allow crate to perform negative reasoning on
551 ///    non-local-non-`#[fundamental]` only if there's a local key parameter as per (2).
552 ///
553 ///    Because we never perform negative reasoning generically (coherence does
554 ///    not involve type parameters), this can be interpreted as doing the full
555 ///    orphan check (using InCrate::Local mode), substituting non-local known
556 ///    types for all inference variables.
557 ///
558 ///    This allows for crates to future-compatibly add impls as long as they
559 ///    can't apply to types with a key parameter in a child crate - applying
560 ///    the rules, this basically means that every type parameter in the impl
561 ///    must appear behind a non-fundamental type (because this is not a
562 ///    type-system requirement, crate owners might also go for "semantic
563 ///    future-compatibility" involving things such as sealed traits, but
564 ///    the above requirement is sufficient, and is necessary in "open world"
565 ///    cases).
566 ///
567 /// Note that this function is never called for types that have both type
568 /// parameters and inference variables.
569 fn orphan_check_trait_ref<'tcx>(
570     tcx: TyCtxt<'tcx>,
571     trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
572     in_crate: InCrate,
573 ) -> Result<(), OrphanCheckErr<'tcx>> {
574     debug!("orphan_check_trait_ref(trait_ref={:?}, in_crate={:?})", trait_ref, in_crate);
575
576     if trait_ref.needs_infer() && trait_ref.needs_subst() {
577         bug!(
578             "can't orphan check a trait ref with both params and inference variables {:?}",
579             trait_ref
580         );
581     }
582
583     // Given impl<P1..=Pn> Trait<T1..=Tn> for T0, an impl is valid only
584     // if at least one of the following is true:
585     //
586     // - Trait is a local trait
587     // (already checked in orphan_check prior to calling this function)
588     // - All of
589     //     - At least one of the types T0..=Tn must be a local type.
590     //      Let Ti be the first such type.
591     //     - No uncovered type parameters P1..=Pn may appear in T0..Ti (excluding Ti)
592     //
593     fn uncover_fundamental_ty<'tcx>(
594         tcx: TyCtxt<'tcx>,
595         ty: Ty<'tcx>,
596         in_crate: InCrate,
597     ) -> Vec<Ty<'tcx>> {
598         // FIXME: this is currently somewhat overly complicated,
599         // but fixing this requires a more complicated refactor.
600         if !contained_non_local_types(tcx, ty, in_crate).is_empty() {
601             if let Some(inner_tys) = fundamental_ty_inner_tys(tcx, ty) {
602                 return inner_tys
603                     .flat_map(|ty| uncover_fundamental_ty(tcx, ty, in_crate))
604                     .collect();
605             }
606         }
607
608         vec![ty]
609     }
610
611     let mut non_local_spans = vec![];
612     for (i, input_ty) in trait_ref
613         .substs
614         .types()
615         .flat_map(|ty| uncover_fundamental_ty(tcx, ty, in_crate))
616         .enumerate()
617     {
618         debug!("orphan_check_trait_ref: check ty `{:?}`", input_ty);
619         let non_local_tys = contained_non_local_types(tcx, input_ty, in_crate);
620         if non_local_tys.is_empty() {
621             debug!("orphan_check_trait_ref: ty_is_local `{:?}`", input_ty);
622             return Ok(());
623         } else if let ty::Param(_) = input_ty.kind() {
624             debug!("orphan_check_trait_ref: uncovered ty: `{:?}`", input_ty);
625             let local_type = trait_ref
626                 .substs
627                 .types()
628                 .flat_map(|ty| uncover_fundamental_ty(tcx, ty, in_crate))
629                 .find(|ty| ty_is_local_constructor(*ty, in_crate));
630
631             debug!("orphan_check_trait_ref: uncovered ty local_type: `{:?}`", local_type);
632
633             return Err(OrphanCheckErr::UncoveredTy(input_ty, local_type));
634         }
635
636         non_local_spans.extend(non_local_tys.into_iter().map(|input_ty| (input_ty, i == 0)));
637     }
638     // If we exit above loop, never found a local type.
639     debug!("orphan_check_trait_ref: no local type");
640     Err(OrphanCheckErr::NonLocalInputType(non_local_spans))
641 }
642
643 /// Returns a list of relevant non-local types for `ty`.
644 ///
645 /// This is just `ty` itself unless `ty` is `#[fundamental]`,
646 /// in which case we recursively look into this type.
647 ///
648 /// If `ty` is local itself, this method returns an empty `Vec`.
649 ///
650 /// # Examples
651 ///
652 /// - `u32` is not local, so this returns `[u32]`.
653 /// - for `Foo<u32>`, where `Foo` is a local type, this returns `[]`.
654 /// - `&mut u32` returns `[u32]`, as `&mut` is a fundamental type, similar to `Box`.
655 /// - `Box<Foo<u32>>` returns `[]`, as `Box` is a fundamental type and `Foo` is local.
656 fn contained_non_local_types<'tcx>(
657     tcx: TyCtxt<'tcx>,
658     ty: Ty<'tcx>,
659     in_crate: InCrate,
660 ) -> Vec<Ty<'tcx>> {
661     if ty_is_local_constructor(ty, in_crate) {
662         Vec::new()
663     } else {
664         match fundamental_ty_inner_tys(tcx, ty) {
665             Some(inner_tys) => {
666                 inner_tys.flat_map(|ty| contained_non_local_types(tcx, ty, in_crate)).collect()
667             }
668             None => vec![ty],
669         }
670     }
671 }
672
673 /// For `#[fundamental]` ADTs and `&T` / `&mut T`, returns `Some` with the
674 /// type parameters of the ADT, or `T`, respectively. For non-fundamental
675 /// types, returns `None`.
676 fn fundamental_ty_inner_tys<'tcx>(
677     tcx: TyCtxt<'tcx>,
678     ty: Ty<'tcx>,
679 ) -> Option<impl Iterator<Item = Ty<'tcx>>> {
680     let (first_ty, rest_tys) = match *ty.kind() {
681         ty::Ref(_, ty, _) => (ty, ty::subst::InternalSubsts::empty().types()),
682         ty::Adt(def, substs) if def.is_fundamental() => {
683             let mut types = substs.types();
684
685             // FIXME(eddyb) actually validate `#[fundamental]` up-front.
686             match types.next() {
687                 None => {
688                     tcx.sess.span_err(
689                         tcx.def_span(def.did),
690                         "`#[fundamental]` requires at least one type parameter",
691                     );
692
693                     return None;
694                 }
695
696                 Some(first_ty) => (first_ty, types),
697             }
698         }
699         _ => return None,
700     };
701
702     Some(iter::once(first_ty).chain(rest_tys))
703 }
704
705 fn def_id_is_local(def_id: DefId, in_crate: InCrate) -> bool {
706     match in_crate {
707         // The type is local to *this* crate - it will not be
708         // local in any other crate.
709         InCrate::Remote => false,
710         InCrate::Local => def_id.is_local(),
711     }
712 }
713
714 fn ty_is_local_constructor(ty: Ty<'_>, in_crate: InCrate) -> bool {
715     debug!("ty_is_local_constructor({:?})", ty);
716
717     match *ty.kind() {
718         ty::Bool
719         | ty::Char
720         | ty::Int(..)
721         | ty::Uint(..)
722         | ty::Float(..)
723         | ty::Str
724         | ty::FnDef(..)
725         | ty::FnPtr(_)
726         | ty::Array(..)
727         | ty::Slice(..)
728         | ty::RawPtr(..)
729         | ty::Ref(..)
730         | ty::Never
731         | ty::Tuple(..)
732         | ty::Param(..)
733         | ty::Projection(..) => false,
734
735         ty::Placeholder(..) | ty::Bound(..) | ty::Infer(..) => match in_crate {
736             InCrate::Local => false,
737             // The inference variable might be unified with a local
738             // type in that remote crate.
739             InCrate::Remote => true,
740         },
741
742         ty::Adt(def, _) => def_id_is_local(def.did, in_crate),
743         ty::Foreign(did) => def_id_is_local(did, in_crate),
744         ty::Opaque(..) => {
745             // This merits some explanation.
746             // Normally, opaque types are not involed when performing
747             // coherence checking, since it is illegal to directly
748             // implement a trait on an opaque type. However, we might
749             // end up looking at an opaque type during coherence checking
750             // if an opaque type gets used within another type (e.g. as
751             // a type parameter). This requires us to decide whether or
752             // not an opaque type should be considered 'local' or not.
753             //
754             // We choose to treat all opaque types as non-local, even
755             // those that appear within the same crate. This seems
756             // somewhat surprising at first, but makes sense when
757             // you consider that opaque types are supposed to hide
758             // the underlying type *within the same crate*. When an
759             // opaque type is used from outside the module
760             // where it is declared, it should be impossible to observe
761             // anything about it other than the traits that it implements.
762             //
763             // The alternative would be to look at the underlying type
764             // to determine whether or not the opaque type itself should
765             // be considered local. However, this could make it a breaking change
766             // to switch the underlying ('defining') type from a local type
767             // to a remote type. This would violate the rule that opaque
768             // types should be completely opaque apart from the traits
769             // that they implement, so we don't use this behavior.
770             false
771         }
772
773         ty::Closure(..) => {
774             // Similar to the `Opaque` case (#83613).
775             false
776         }
777
778         ty::Dynamic(ref tt, ..) => {
779             if let Some(principal) = tt.principal() {
780                 def_id_is_local(principal.def_id(), in_crate)
781             } else {
782                 false
783             }
784         }
785
786         ty::Error(_) => true,
787
788         ty::Generator(..) | ty::GeneratorWitness(..) => {
789             bug!("ty_is_local invoked on unexpected type: {:?}", ty)
790         }
791     }
792 }