]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_trait_selection/src/traits/coherence.rs
Rollup merge of #93508 - CraftSpider:jsondocck-runtest-output, r=Mark-Simulacrum
[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::{CombinedSnapshot, InferOk, TyCtxtInferExt};
8 use crate::traits::query::evaluate_obligation::InferCtxtExt;
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_hir::def_id::{DefId, LOCAL_CRATE};
17 use rustc_middle::traits::specialization_graph::OverlapMode;
18 use rustc_middle::ty::fast_reject::{self, SimplifyParams, StripReferences};
19 use rustc_middle::ty::fold::TypeFoldable;
20 use rustc_middle::ty::subst::Subst;
21 use rustc_middle::ty::{self, Ty, TyCtxt};
22 use rustc_span::symbol::sym;
23 use rustc_span::DUMMY_SP;
24 use std::iter;
25
26 /// Whether we do the orphan check relative to this crate or
27 /// to some remote crate.
28 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
29 enum InCrate {
30     Local,
31     Remote,
32 }
33
34 #[derive(Debug, Copy, Clone)]
35 pub enum Conflict {
36     Upstream,
37     Downstream,
38 }
39
40 pub struct OverlapResult<'tcx> {
41     pub impl_header: ty::ImplHeader<'tcx>,
42     pub intercrate_ambiguity_causes: Vec<IntercrateAmbiguityCause>,
43
44     /// `true` if the overlap might've been permitted before the shift
45     /// to universes.
46     pub involves_placeholder: bool,
47 }
48
49 pub fn add_placeholder_note(err: &mut rustc_errors::DiagnosticBuilder<'_>) {
50     err.note(
51         "this behavior recently changed as a result of a bug fix; \
52          see rust-lang/rust#56105 for details",
53     );
54 }
55
56 /// If there are types that satisfy both impls, invokes `on_overlap`
57 /// with a suitably-freshened `ImplHeader` with those types
58 /// substituted. Otherwise, invokes `no_overlap`.
59 #[instrument(skip(tcx, skip_leak_check, on_overlap, no_overlap), level = "debug")]
60 pub fn overlapping_impls<F1, F2, R>(
61     tcx: TyCtxt<'_>,
62     impl1_def_id: DefId,
63     impl2_def_id: DefId,
64     skip_leak_check: SkipLeakCheck,
65     overlap_mode: OverlapMode,
66     on_overlap: F1,
67     no_overlap: F2,
68 ) -> R
69 where
70     F1: FnOnce(OverlapResult<'_>) -> R,
71     F2: FnOnce() -> R,
72 {
73     // Before doing expensive operations like entering an inference context, do
74     // a quick check via fast_reject to tell if the impl headers could possibly
75     // unify.
76     let impl1_ref = tcx.impl_trait_ref(impl1_def_id);
77     let impl2_ref = tcx.impl_trait_ref(impl2_def_id);
78
79     // Check if any of the input types definitely do not unify.
80     if iter::zip(
81         impl1_ref.iter().flat_map(|tref| tref.substs.types()),
82         impl2_ref.iter().flat_map(|tref| tref.substs.types()),
83     )
84     .any(|(ty1, ty2)| {
85         let t1 = fast_reject::simplify_type(tcx, ty1, SimplifyParams::No, StripReferences::No);
86         let t2 = fast_reject::simplify_type(tcx, ty2, SimplifyParams::No, StripReferences::No);
87
88         if let (Some(t1), Some(t2)) = (t1, t2) {
89             // Simplified successfully
90             t1 != t2
91         } else {
92             // Types might unify
93             false
94         }
95     }) {
96         // Some types involved are definitely different, so the impls couldn't possibly overlap.
97         debug!("overlapping_impls: fast_reject early-exit");
98         return no_overlap();
99     }
100
101     let overlaps = tcx.infer_ctxt().enter(|infcx| {
102         let selcx = &mut SelectionContext::intercrate(&infcx);
103         overlap(selcx, skip_leak_check, impl1_def_id, impl2_def_id, overlap_mode).is_some()
104     });
105
106     if !overlaps {
107         return no_overlap();
108     }
109
110     // In the case where we detect an error, run the check again, but
111     // this time tracking intercrate ambuiguity causes for better
112     // diagnostics. (These take time and can lead to false errors.)
113     tcx.infer_ctxt().enter(|infcx| {
114         let selcx = &mut SelectionContext::intercrate(&infcx);
115         selcx.enable_tracking_intercrate_ambiguity_causes();
116         on_overlap(
117             overlap(selcx, skip_leak_check, impl1_def_id, impl2_def_id, overlap_mode).unwrap(),
118         )
119     })
120 }
121
122 fn with_fresh_ty_vars<'cx, 'tcx>(
123     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
124     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
125     impl_def_id: DefId,
126 ) -> ty::ImplHeader<'tcx> {
127     let tcx = selcx.tcx();
128     let impl_substs = selcx.infcx().fresh_substs_for_item(DUMMY_SP, impl_def_id);
129
130     let header = ty::ImplHeader {
131         impl_def_id,
132         self_ty: tcx.type_of(impl_def_id).subst(tcx, impl_substs),
133         trait_ref: tcx.impl_trait_ref(impl_def_id).subst(tcx, impl_substs),
134         predicates: tcx.predicates_of(impl_def_id).instantiate(tcx, impl_substs).predicates,
135     };
136
137     let Normalized { value: mut header, obligations } =
138         traits::normalize(selcx, param_env, ObligationCause::dummy(), header);
139
140     header.predicates.extend(obligations.into_iter().map(|o| o.predicate));
141     header
142 }
143
144 /// Can both impl `a` and impl `b` be satisfied by a common type (including
145 /// where-clauses)? If so, returns an `ImplHeader` that unifies the two impls.
146 fn overlap<'cx, 'tcx>(
147     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
148     skip_leak_check: SkipLeakCheck,
149     impl1_def_id: DefId,
150     impl2_def_id: DefId,
151     overlap_mode: OverlapMode,
152 ) -> Option<OverlapResult<'tcx>> {
153     debug!("overlap(impl1_def_id={:?}, impl2_def_id={:?})", impl1_def_id, impl2_def_id);
154
155     selcx.infcx().probe_maybe_skip_leak_check(skip_leak_check.is_yes(), |snapshot| {
156         overlap_within_probe(
157             selcx,
158             skip_leak_check,
159             impl1_def_id,
160             impl2_def_id,
161             overlap_mode,
162             snapshot,
163         )
164     })
165 }
166
167 fn overlap_within_probe<'cx, 'tcx>(
168     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
169     skip_leak_check: SkipLeakCheck,
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     debug!("overlap: impl1_header={:?}", impl1_header);
195     debug!("overlap: impl2_header={:?}", impl2_header);
196
197     let obligations = equate_impl_headers(selcx, &impl1_header, &impl2_header)?;
198     debug!("overlap: unification check succeeded");
199
200     if overlap_mode.use_implicit_negative() {
201         if implicit_negative(selcx, param_env, &impl1_header, impl2_header, obligations) {
202             return None;
203         }
204     }
205
206     if !skip_leak_check.is_yes() {
207         if infcx.leak_check(true, snapshot).is_err() {
208             debug!("overlap: leak check failed");
209             return None;
210         }
211     }
212
213     let intercrate_ambiguity_causes = selcx.take_intercrate_ambiguity_causes();
214     debug!("overlap: intercrate_ambiguity_causes={:#?}", intercrate_ambiguity_causes);
215
216     let involves_placeholder =
217         matches!(selcx.infcx().region_constraints_added_in_snapshot(snapshot), Some(true));
218
219     let impl_header = selcx.infcx().resolve_vars_if_possible(impl1_header);
220     Some(OverlapResult { impl_header, intercrate_ambiguity_causes, involves_placeholder })
221 }
222
223 fn equate_impl_headers<'cx, 'tcx>(
224     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
225     impl1_header: &ty::ImplHeader<'tcx>,
226     impl2_header: &ty::ImplHeader<'tcx>,
227 ) -> Option<PredicateObligations<'tcx>> {
228     // Do `a` and `b` unify? If not, no overlap.
229     selcx
230         .infcx()
231         .at(&ObligationCause::dummy(), ty::ParamEnv::empty())
232         .eq_impl_headers(impl1_header, impl2_header)
233         .map(|infer_ok| infer_ok.obligations)
234         .ok()
235 }
236
237 /// Given impl1 and impl2 check if both impls can be satisfied by a common type (including
238 /// where-clauses) If so, return false, otherwise return true, they are disjoint.
239 fn implicit_negative<'cx, 'tcx>(
240     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
241     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
242     impl1_header: &ty::ImplHeader<'tcx>,
243     impl2_header: ty::ImplHeader<'tcx>,
244     obligations: PredicateObligations<'tcx>,
245 ) -> bool {
246     // There's no overlap if obligations are unsatisfiable or if the obligation negated is
247     // satisfied.
248     //
249     // For example, given these two impl headers:
250     //
251     // `impl<'a> From<&'a str> for Box<dyn Error>`
252     // `impl<E> From<E> for Box<dyn Error> where E: Error`
253     //
254     // So we have:
255     //
256     // `Box<dyn Error>: From<&'?a str>`
257     // `Box<dyn Error>: From<?E>`
258     //
259     // After equating the two headers:
260     //
261     // `Box<dyn Error> = Box<dyn Error>`
262     // So, `?E = &'?a str` and then given the where clause `&'?a str: Error`.
263     //
264     // If the obligation `&'?a str: Error` holds, it means that there's overlap. If that doesn't
265     // hold we need to check if `&'?a str: !Error` holds, if doesn't hold there's overlap because
266     // at some point an impl for `&'?a str: Error` could be added.
267     let infcx = selcx.infcx();
268     let tcx = infcx.tcx;
269     let opt_failing_obligation = impl1_header
270         .predicates
271         .iter()
272         .copied()
273         .chain(impl2_header.predicates)
274         .map(|p| infcx.resolve_vars_if_possible(p))
275         .map(|p| Obligation {
276             cause: ObligationCause::dummy(),
277             param_env,
278             recursion_depth: 0,
279             predicate: p,
280         })
281         .chain(obligations)
282         .find(|o| {
283             loose_check(selcx, o) || tcx.features().negative_impls && negative_impl_exists(selcx, o)
284         });
285     // FIXME: the call to `selcx.predicate_may_hold_fatal` above should be ported
286     // to the canonical trait query form, `infcx.predicate_may_hold`, once
287     // the new system supports intercrate mode (which coherence needs).
288
289     if let Some(failing_obligation) = opt_failing_obligation {
290         debug!("overlap: obligation unsatisfiable {:?}", failing_obligation);
291         true
292     } else {
293         false
294     }
295 }
296
297 /// Given impl1 and impl2 check if both impls are never satisfied by a common type (including
298 /// where-clauses) If so, return true, they are disjoint and false otherwise.
299 fn negative_impl<'cx, 'tcx>(
300     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
301     impl1_def_id: DefId,
302     impl2_def_id: DefId,
303 ) -> bool {
304     let tcx = selcx.infcx().tcx;
305
306     // create a parameter environment corresponding to a (placeholder) instantiation of impl1
307     let impl1_env = tcx.param_env(impl1_def_id);
308     let impl1_trait_ref = tcx.impl_trait_ref(impl1_def_id).unwrap();
309
310     // Create an infcx, taking the predicates of impl1 as assumptions:
311     tcx.infer_ctxt().enter(|infcx| {
312         // Normalize the trait reference. The WF rules ought to ensure
313         // that this always succeeds.
314         let impl1_trait_ref = match traits::fully_normalize(
315             &infcx,
316             FulfillmentContext::new(),
317             ObligationCause::dummy(),
318             impl1_env,
319             impl1_trait_ref,
320         ) {
321             Ok(impl1_trait_ref) => impl1_trait_ref,
322             Err(err) => {
323                 bug!("failed to fully normalize {:?}: {:?}", impl1_trait_ref, err);
324             }
325         };
326
327         // Attempt to prove that impl2 applies, given all of the above.
328         let selcx = &mut SelectionContext::new(&infcx);
329         let impl2_substs = infcx.fresh_substs_for_item(DUMMY_SP, impl2_def_id);
330         let (impl2_trait_ref, obligations) =
331             impl_trait_ref_and_oblig(selcx, impl1_env, impl2_def_id, impl2_substs);
332
333         // do the impls unify? If not, not disjoint.
334         let more_obligations = match infcx
335             .at(&ObligationCause::dummy(), impl1_env)
336             .eq(impl1_trait_ref, impl2_trait_ref)
337         {
338             Ok(InferOk { obligations, .. }) => obligations,
339             Err(_) => {
340                 debug!(
341                     "explicit_disjoint: {:?} does not unify with {:?}",
342                     impl1_trait_ref, impl2_trait_ref
343                 );
344                 return false;
345             }
346         };
347
348         let opt_failing_obligation = obligations
349             .into_iter()
350             .chain(more_obligations)
351             .find(|o| negative_impl_exists(selcx, o));
352
353         if let Some(failing_obligation) = opt_failing_obligation {
354             debug!("overlap: obligation unsatisfiable {:?}", failing_obligation);
355             true
356         } else {
357             false
358         }
359     })
360 }
361
362 fn loose_check<'cx, 'tcx>(
363     selcx: &mut SelectionContext<'cx, 'tcx>,
364     o: &PredicateObligation<'tcx>,
365 ) -> bool {
366     !selcx.predicate_may_hold_fatal(o)
367 }
368
369 fn negative_impl_exists<'cx, 'tcx>(
370     selcx: &SelectionContext<'cx, 'tcx>,
371     o: &PredicateObligation<'tcx>,
372 ) -> bool {
373     let infcx = selcx.infcx();
374     let tcx = infcx.tcx;
375     o.flip_polarity(tcx)
376         .as_ref()
377         .map(|o| {
378             // FIXME This isn't quite correct, regions should be included
379             selcx.infcx().predicate_must_hold_modulo_regions(o)
380         })
381         .unwrap_or(false)
382 }
383
384 pub fn trait_ref_is_knowable<'tcx>(
385     tcx: TyCtxt<'tcx>,
386     trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
387 ) -> Option<Conflict> {
388     debug!("trait_ref_is_knowable(trait_ref={:?})", trait_ref);
389     if orphan_check_trait_ref(tcx, trait_ref, InCrate::Remote).is_ok() {
390         // A downstream or cousin crate is allowed to implement some
391         // substitution of this trait-ref.
392         return Some(Conflict::Downstream);
393     }
394
395     if trait_ref_is_local_or_fundamental(tcx, trait_ref) {
396         // This is a local or fundamental trait, so future-compatibility
397         // is no concern. We know that downstream/cousin crates are not
398         // allowed to implement a substitution of this trait ref, which
399         // means impls could only come from dependencies of this crate,
400         // which we already know about.
401         return None;
402     }
403
404     // This is a remote non-fundamental trait, so if another crate
405     // can be the "final owner" of a substitution of this trait-ref,
406     // they are allowed to implement it future-compatibly.
407     //
408     // However, if we are a final owner, then nobody else can be,
409     // and if we are an intermediate owner, then we don't care
410     // about future-compatibility, which means that we're OK if
411     // we are an owner.
412     if orphan_check_trait_ref(tcx, trait_ref, InCrate::Local).is_ok() {
413         debug!("trait_ref_is_knowable: orphan check passed");
414         None
415     } else {
416         debug!("trait_ref_is_knowable: nonlocal, nonfundamental, unowned");
417         Some(Conflict::Upstream)
418     }
419 }
420
421 pub fn trait_ref_is_local_or_fundamental<'tcx>(
422     tcx: TyCtxt<'tcx>,
423     trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
424 ) -> bool {
425     trait_ref.def_id.krate == LOCAL_CRATE || tcx.has_attr(trait_ref.def_id, sym::fundamental)
426 }
427
428 pub enum OrphanCheckErr<'tcx> {
429     NonLocalInputType(Vec<(Ty<'tcx>, bool /* Is this the first input type? */)>),
430     UncoveredTy(Ty<'tcx>, Option<Ty<'tcx>>),
431 }
432
433 /// Checks the coherence orphan rules. `impl_def_id` should be the
434 /// `DefId` of a trait impl. To pass, either the trait must be local, or else
435 /// two conditions must be satisfied:
436 ///
437 /// 1. All type parameters in `Self` must be "covered" by some local type constructor.
438 /// 2. Some local type must appear in `Self`.
439 pub fn orphan_check(tcx: TyCtxt<'_>, impl_def_id: DefId) -> Result<(), OrphanCheckErr<'_>> {
440     debug!("orphan_check({:?})", impl_def_id);
441
442     // We only except this routine to be invoked on implementations
443     // of a trait, not inherent implementations.
444     let trait_ref = tcx.impl_trait_ref(impl_def_id).unwrap();
445     debug!("orphan_check: trait_ref={:?}", trait_ref);
446
447     // If the *trait* is local to the crate, ok.
448     if trait_ref.def_id.is_local() {
449         debug!("trait {:?} is local to current crate", trait_ref.def_id);
450         return Ok(());
451     }
452
453     orphan_check_trait_ref(tcx, trait_ref, InCrate::Local)
454 }
455
456 /// Checks whether a trait-ref is potentially implementable by a crate.
457 ///
458 /// The current rule is that a trait-ref orphan checks in a crate C:
459 ///
460 /// 1. Order the parameters in the trait-ref in subst order - Self first,
461 ///    others linearly (e.g., `<U as Foo<V, W>>` is U < V < W).
462 /// 2. Of these type parameters, there is at least one type parameter
463 ///    in which, walking the type as a tree, you can reach a type local
464 ///    to C where all types in-between are fundamental types. Call the
465 ///    first such parameter the "local key parameter".
466 ///     - e.g., `Box<LocalType>` is OK, because you can visit LocalType
467 ///       going through `Box`, which is fundamental.
468 ///     - similarly, `FundamentalPair<Vec<()>, Box<LocalType>>` is OK for
469 ///       the same reason.
470 ///     - but (knowing that `Vec<T>` is non-fundamental, and assuming it's
471 ///       not local), `Vec<LocalType>` is bad, because `Vec<->` is between
472 ///       the local type and the type parameter.
473 /// 3. Before this local type, no generic type parameter of the impl must
474 ///    be reachable through fundamental types.
475 ///     - e.g. `impl<T> Trait<LocalType> for Vec<T>` is fine, as `Vec` is not fundamental.
476 ///     - while `impl<T> Trait<LocalType for Box<T>` results in an error, as `T` is
477 ///       reachable through the fundamental type `Box`.
478 /// 4. Every type in the local key parameter not known in C, going
479 ///    through the parameter's type tree, must appear only as a subtree of
480 ///    a type local to C, with only fundamental types between the type
481 ///    local to C and the local key parameter.
482 ///     - e.g., `Vec<LocalType<T>>>` (or equivalently `Box<Vec<LocalType<T>>>`)
483 ///     is bad, because the only local type with `T` as a subtree is
484 ///     `LocalType<T>`, and `Vec<->` is between it and the type parameter.
485 ///     - similarly, `FundamentalPair<LocalType<T>, T>` is bad, because
486 ///     the second occurrence of `T` is not a subtree of *any* local type.
487 ///     - however, `LocalType<Vec<T>>` is OK, because `T` is a subtree of
488 ///     `LocalType<Vec<T>>`, which is local and has no types between it and
489 ///     the type parameter.
490 ///
491 /// The orphan rules actually serve several different purposes:
492 ///
493 /// 1. They enable link-safety - i.e., 2 mutually-unknowing crates (where
494 ///    every type local to one crate is unknown in the other) can't implement
495 ///    the same trait-ref. This follows because it can be seen that no such
496 ///    type can orphan-check in 2 such crates.
497 ///
498 ///    To check that a local impl follows the orphan rules, we check it in
499 ///    InCrate::Local mode, using type parameters for the "generic" types.
500 ///
501 /// 2. They ground negative reasoning for coherence. If a user wants to
502 ///    write both a conditional blanket impl and a specific impl, we need to
503 ///    make sure they do not overlap. For example, if we write
504 ///    ```
505 ///    impl<T> IntoIterator for Vec<T>
506 ///    impl<T: Iterator> IntoIterator for T
507 ///    ```
508 ///    We need to be able to prove that `Vec<$0>: !Iterator` for every type $0.
509 ///    We can observe that this holds in the current crate, but we need to make
510 ///    sure this will also hold in all unknown crates (both "independent" crates,
511 ///    which we need for link-safety, and also child crates, because we don't want
512 ///    child crates to get error for impl conflicts in a *dependency*).
513 ///
514 ///    For that, we only allow negative reasoning if, for every assignment to the
515 ///    inference variables, every unknown crate would get an orphan error if they
516 ///    try to implement this trait-ref. To check for this, we use InCrate::Remote
517 ///    mode. That is sound because we already know all the impls from known crates.
518 ///
519 /// 3. For non-`#[fundamental]` traits, they guarantee that parent crates can
520 ///    add "non-blanket" impls without breaking negative reasoning in dependent
521 ///    crates. This is the "rebalancing coherence" (RFC 1023) restriction.
522 ///
523 ///    For that, we only a allow crate to perform negative reasoning on
524 ///    non-local-non-`#[fundamental]` only if there's a local key parameter as per (2).
525 ///
526 ///    Because we never perform negative reasoning generically (coherence does
527 ///    not involve type parameters), this can be interpreted as doing the full
528 ///    orphan check (using InCrate::Local mode), substituting non-local known
529 ///    types for all inference variables.
530 ///
531 ///    This allows for crates to future-compatibly add impls as long as they
532 ///    can't apply to types with a key parameter in a child crate - applying
533 ///    the rules, this basically means that every type parameter in the impl
534 ///    must appear behind a non-fundamental type (because this is not a
535 ///    type-system requirement, crate owners might also go for "semantic
536 ///    future-compatibility" involving things such as sealed traits, but
537 ///    the above requirement is sufficient, and is necessary in "open world"
538 ///    cases).
539 ///
540 /// Note that this function is never called for types that have both type
541 /// parameters and inference variables.
542 fn orphan_check_trait_ref<'tcx>(
543     tcx: TyCtxt<'tcx>,
544     trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
545     in_crate: InCrate,
546 ) -> Result<(), OrphanCheckErr<'tcx>> {
547     debug!("orphan_check_trait_ref(trait_ref={:?}, in_crate={:?})", trait_ref, in_crate);
548
549     if trait_ref.needs_infer() && trait_ref.needs_subst() {
550         bug!(
551             "can't orphan check a trait ref with both params and inference variables {:?}",
552             trait_ref
553         );
554     }
555
556     // Given impl<P1..=Pn> Trait<T1..=Tn> for T0, an impl is valid only
557     // if at least one of the following is true:
558     //
559     // - Trait is a local trait
560     // (already checked in orphan_check prior to calling this function)
561     // - All of
562     //     - At least one of the types T0..=Tn must be a local type.
563     //      Let Ti be the first such type.
564     //     - No uncovered type parameters P1..=Pn may appear in T0..Ti (excluding Ti)
565     //
566     fn uncover_fundamental_ty<'tcx>(
567         tcx: TyCtxt<'tcx>,
568         ty: Ty<'tcx>,
569         in_crate: InCrate,
570     ) -> Vec<Ty<'tcx>> {
571         // FIXME: this is currently somewhat overly complicated,
572         // but fixing this requires a more complicated refactor.
573         if !contained_non_local_types(tcx, ty, in_crate).is_empty() {
574             if let Some(inner_tys) = fundamental_ty_inner_tys(tcx, ty) {
575                 return inner_tys
576                     .flat_map(|ty| uncover_fundamental_ty(tcx, ty, in_crate))
577                     .collect();
578             }
579         }
580
581         vec![ty]
582     }
583
584     let mut non_local_spans = vec![];
585     for (i, input_ty) in trait_ref
586         .substs
587         .types()
588         .flat_map(|ty| uncover_fundamental_ty(tcx, ty, in_crate))
589         .enumerate()
590     {
591         debug!("orphan_check_trait_ref: check ty `{:?}`", input_ty);
592         let non_local_tys = contained_non_local_types(tcx, input_ty, in_crate);
593         if non_local_tys.is_empty() {
594             debug!("orphan_check_trait_ref: ty_is_local `{:?}`", input_ty);
595             return Ok(());
596         } else if let ty::Param(_) = input_ty.kind() {
597             debug!("orphan_check_trait_ref: uncovered ty: `{:?}`", input_ty);
598             let local_type = trait_ref
599                 .substs
600                 .types()
601                 .flat_map(|ty| uncover_fundamental_ty(tcx, ty, in_crate))
602                 .find(|ty| ty_is_local_constructor(ty, in_crate));
603
604             debug!("orphan_check_trait_ref: uncovered ty local_type: `{:?}`", local_type);
605
606             return Err(OrphanCheckErr::UncoveredTy(input_ty, local_type));
607         }
608
609         non_local_spans.extend(non_local_tys.into_iter().map(|input_ty| (input_ty, i == 0)));
610     }
611     // If we exit above loop, never found a local type.
612     debug!("orphan_check_trait_ref: no local type");
613     Err(OrphanCheckErr::NonLocalInputType(non_local_spans))
614 }
615
616 /// Returns a list of relevant non-local types for `ty`.
617 ///
618 /// This is just `ty` itself unless `ty` is `#[fundamental]`,
619 /// in which case we recursively look into this type.
620 ///
621 /// If `ty` is local itself, this method returns an empty `Vec`.
622 ///
623 /// # Examples
624 ///
625 /// - `u32` is not local, so this returns `[u32]`.
626 /// - for `Foo<u32>`, where `Foo` is a local type, this returns `[]`.
627 /// - `&mut u32` returns `[u32]`, as `&mut` is a fundamental type, similar to `Box`.
628 /// - `Box<Foo<u32>>` returns `[]`, as `Box` is a fundamental type and `Foo` is local.
629 fn contained_non_local_types<'tcx>(
630     tcx: TyCtxt<'tcx>,
631     ty: Ty<'tcx>,
632     in_crate: InCrate,
633 ) -> Vec<Ty<'tcx>> {
634     if ty_is_local_constructor(ty, in_crate) {
635         Vec::new()
636     } else {
637         match fundamental_ty_inner_tys(tcx, ty) {
638             Some(inner_tys) => {
639                 inner_tys.flat_map(|ty| contained_non_local_types(tcx, ty, in_crate)).collect()
640             }
641             None => vec![ty],
642         }
643     }
644 }
645
646 /// For `#[fundamental]` ADTs and `&T` / `&mut T`, returns `Some` with the
647 /// type parameters of the ADT, or `T`, respectively. For non-fundamental
648 /// types, returns `None`.
649 fn fundamental_ty_inner_tys<'tcx>(
650     tcx: TyCtxt<'tcx>,
651     ty: Ty<'tcx>,
652 ) -> Option<impl Iterator<Item = Ty<'tcx>>> {
653     let (first_ty, rest_tys) = match *ty.kind() {
654         ty::Ref(_, ty, _) => (ty, ty::subst::InternalSubsts::empty().types()),
655         ty::Adt(def, substs) if def.is_fundamental() => {
656             let mut types = substs.types();
657
658             // FIXME(eddyb) actually validate `#[fundamental]` up-front.
659             match types.next() {
660                 None => {
661                     tcx.sess.span_err(
662                         tcx.def_span(def.did),
663                         "`#[fundamental]` requires at least one type parameter",
664                     );
665
666                     return None;
667                 }
668
669                 Some(first_ty) => (first_ty, types),
670             }
671         }
672         _ => return None,
673     };
674
675     Some(iter::once(first_ty).chain(rest_tys))
676 }
677
678 fn def_id_is_local(def_id: DefId, in_crate: InCrate) -> bool {
679     match in_crate {
680         // The type is local to *this* crate - it will not be
681         // local in any other crate.
682         InCrate::Remote => false,
683         InCrate::Local => def_id.is_local(),
684     }
685 }
686
687 fn ty_is_local_constructor(ty: Ty<'_>, in_crate: InCrate) -> bool {
688     debug!("ty_is_local_constructor({:?})", ty);
689
690     match *ty.kind() {
691         ty::Bool
692         | ty::Char
693         | ty::Int(..)
694         | ty::Uint(..)
695         | ty::Float(..)
696         | ty::Str
697         | ty::FnDef(..)
698         | ty::FnPtr(_)
699         | ty::Array(..)
700         | ty::Slice(..)
701         | ty::RawPtr(..)
702         | ty::Ref(..)
703         | ty::Never
704         | ty::Tuple(..)
705         | ty::Param(..)
706         | ty::Projection(..) => false,
707
708         ty::Placeholder(..) | ty::Bound(..) | ty::Infer(..) => match in_crate {
709             InCrate::Local => false,
710             // The inference variable might be unified with a local
711             // type in that remote crate.
712             InCrate::Remote => true,
713         },
714
715         ty::Adt(def, _) => def_id_is_local(def.did, in_crate),
716         ty::Foreign(did) => def_id_is_local(did, in_crate),
717         ty::Opaque(..) => {
718             // This merits some explanation.
719             // Normally, opaque types are not involed when performing
720             // coherence checking, since it is illegal to directly
721             // implement a trait on an opaque type. However, we might
722             // end up looking at an opaque type during coherence checking
723             // if an opaque type gets used within another type (e.g. as
724             // a type parameter). This requires us to decide whether or
725             // not an opaque type should be considered 'local' or not.
726             //
727             // We choose to treat all opaque types as non-local, even
728             // those that appear within the same crate. This seems
729             // somewhat surprising at first, but makes sense when
730             // you consider that opaque types are supposed to hide
731             // the underlying type *within the same crate*. When an
732             // opaque type is used from outside the module
733             // where it is declared, it should be impossible to observe
734             // anything about it other than the traits that it implements.
735             //
736             // The alternative would be to look at the underlying type
737             // to determine whether or not the opaque type itself should
738             // be considered local. However, this could make it a breaking change
739             // to switch the underlying ('defining') type from a local type
740             // to a remote type. This would violate the rule that opaque
741             // types should be completely opaque apart from the traits
742             // that they implement, so we don't use this behavior.
743             false
744         }
745
746         ty::Closure(..) => {
747             // Similar to the `Opaque` case (#83613).
748             false
749         }
750
751         ty::Dynamic(ref tt, ..) => {
752             if let Some(principal) = tt.principal() {
753                 def_id_is_local(principal.def_id(), in_crate)
754             } else {
755                 false
756             }
757         }
758
759         ty::Error(_) => true,
760
761         ty::Generator(..) | ty::GeneratorWitness(..) => {
762             bug!("ty_is_local invoked on unexpected type: {:?}", ty)
763         }
764     }
765 }