compiler/rustc_typeck/src/check/_match.rs

   1 use crate::check::coercion::CoerceMany;
   2 use crate::check::{Diverges, Expectation, FnCtxt, Needs};
   3 use rustc_hir::{self as hir, ExprKind};
   4 use rustc_infer::infer::type_variable::{TypeVariableOrigin, TypeVariableOriginKind};
   5 use rustc_infer::traits::Obligation;
   6 use rustc_middle::ty::{self, ToPredicate, Ty};
   7 use rustc_span::Span;
   8 use rustc_trait_selection::opaque_types::InferCtxtExt as _;
   9 use rustc_trait_selection::traits::query::evaluate_obligation::InferCtxtExt;
  10 use rustc_trait_selection::traits::{
  11     IfExpressionCause, MatchExpressionArmCause, ObligationCause, ObligationCauseCode,
  12     StatementAsExpression,
  13 };
  14
  15 impl<'a, 'tcx> FnCtxt<'a, 'tcx> {
  16     pub fn check_match(
  17         &self,
  18         expr: &'tcx hir::Expr<'tcx>,
  19         scrut: &'tcx hir::Expr<'tcx>,
  20         arms: &'tcx [hir::Arm<'tcx>],
  21         orig_expected: Expectation<'tcx>,
  22         match_src: hir::MatchSource,
  23     ) -> Ty<'tcx> {
  24         let tcx = self.tcx;
  25
  26         use hir::MatchSource::*;
  27         let (source_if, if_no_else, force_scrutinee_bool) = match match_src {
  28             IfDesugar { contains_else_clause } => (true, !contains_else_clause, true),
  29             IfLetDesugar { contains_else_clause, .. } => (true, !contains_else_clause, false),
  30             WhileDesugar => (false, false, true),
  31             _ => (false, false, false),
  32         };
  33
  34         // Type check the discriminant and get its type.
  35         let scrutinee_ty = if force_scrutinee_bool {
  36             // Here we want to ensure:
  37             //
  38             // 1. That default match bindings are *not* accepted in the condition of an
  39             //    `if` expression. E.g. given `fn foo() -> &bool;` we reject `if foo() { .. }`.
  40             //
  41             // 2. By expecting `bool` for `expr` we get nice diagnostics for e.g. `if x = y { .. }`.
  42             //
  43             // FIXME(60707): Consider removing hack with principled solution.
  44             self.check_expr_has_type_or_error(scrut, self.tcx.types.bool, |_| {})
  45         } else {
  46             self.demand_scrutinee_type(scrut, arms_contain_ref_bindings(arms), arms.is_empty())
  47         };
  48
  49         // If there are no arms, that is a diverging match; a special case.
  50         if arms.is_empty() {
  51             self.diverges.set(self.diverges.get() | Diverges::always(expr.span));
  52             return tcx.types.never;
  53         }
  54
  55         self.warn_arms_when_scrutinee_diverges(arms, match_src);
  56
  57         // Otherwise, we have to union together the types that the arms produce and so forth.
  58         let scrut_diverges = self.diverges.replace(Diverges::Maybe);
  59
  60         // #55810: Type check patterns first so we get types for all bindings.
  61         for arm in arms {
  62             self.check_pat_top(&arm.pat, scrutinee_ty, Some(scrut.span), true);
  63         }
  64
  65         // Now typecheck the blocks.
  66         //
  67         // The result of the match is the common supertype of all the
  68         // arms. Start out the value as bottom, since it's the, well,
  69         // bottom the type lattice, and we'll be moving up the lattice as
  70         // we process each arm. (Note that any match with 0 arms is matching
  71         // on any empty type and is therefore unreachable; should the flow
  72         // of execution reach it, we will panic, so bottom is an appropriate
  73         // type in that case)
  74         let mut all_arms_diverge = Diverges::WarnedAlways;
  75
  76         let expected = orig_expected.adjust_for_branches(self);
  77
  78         let mut coercion = {
  79             let coerce_first = match expected {
  80                 // We don't coerce to `()` so that if the match expression is a
  81                 // statement it's branches can have any consistent type. That allows
  82                 // us to give better error messages (pointing to a usually better
  83                 // arm for inconsistent arms or to the whole match when a `()` type
  84                 // is required).
  85                 Expectation::ExpectHasType(ety) if ety != self.tcx.mk_unit() => ety,
  86                 _ => self.next_ty_var(TypeVariableOrigin {
  87                     kind: TypeVariableOriginKind::MiscVariable,
  88                     span: expr.span,
  89                 }),
  90             };
  91             CoerceMany::with_coercion_sites(coerce_first, arms)
  92         };
  93
  94         let mut other_arms = vec![]; // Used only for diagnostics.
  95         let mut prior_arm_ty = None;
  96         for (i, arm) in arms.iter().enumerate() {
  97             if let Some(g) = &arm.guard {
  98                 self.diverges.set(Diverges::Maybe);
  99                 match g {
 100                     hir::Guard::If(e) => {
 101                         self.check_expr_has_type_or_error(e, tcx.types.bool, |_| {});
 102                     }
 103                     hir::Guard::IfLet(pat, e) => {
 104                         let scrutinee_ty = self.demand_scrutinee_type(
 105                             e,
 106                             pat.contains_explicit_ref_binding(),
 107                             false,
 108                         );
 109                         self.check_pat_top(&pat, scrutinee_ty, None, true);
 110                     }
 111                 };
 112             }
 113
 114             self.diverges.set(Diverges::Maybe);
 115             let arm_ty = if source_if
 116                 && if_no_else
 117                 && i != 0
 118                 && self.if_fallback_coercion(expr.span, &arms[0].body, &mut coercion)
 119             {
 120                 tcx.ty_error()
 121             } else {
 122                 // Only call this if this is not an `if` expr with an expected type and no `else`
 123                 // clause to avoid duplicated type errors. (#60254)
 124                 self.check_expr_with_expectation(&arm.body, expected)
 125             };
 126             all_arms_diverge &= self.diverges.get();
 127
 128             // When we have a `match` as a tail expression in a `fn` with a returned `impl Trait`
 129             // we check if the different arms would work with boxed trait objects instead and
 130             // provide a structured suggestion in that case.
 131             let opt_suggest_box_span = match (
 132                 orig_expected,
 133                 self.ret_coercion_impl_trait.map(|ty| (self.body_id.owner, ty)),
 134             ) {
 135                 (Expectation::ExpectHasType(expected), Some((id, ty)))
 136                     if self.in_tail_expr && self.can_coerce(arm_ty, expected) =>
 137                 {
 138                     let impl_trait_ret_ty = self.infcx.instantiate_opaque_types(
 139                         id,
 140                         self.body_id,
 141                         self.param_env,
 142                         ty,
 143                         arm.body.span,
 144                     );
 145                     let mut suggest_box = !impl_trait_ret_ty.obligations.is_empty();
 146                     for o in impl_trait_ret_ty.obligations {
 147                         match o.predicate.skip_binders_unchecked() {
 148                             ty::PredicateAtom::Trait(t, constness) => {
 149                                 let pred = ty::PredicateAtom::Trait(
 150                                     ty::TraitPredicate {
 151                                         trait_ref: ty::TraitRef {
 152                                             def_id: t.def_id(),
 153                                             substs: self.infcx.tcx.mk_substs_trait(arm_ty, &[]),
 154                                         },
 155                                     },
 156                                     constness,
 157                                 );
 158                                 let obl = Obligation::new(
 159                                     o.cause.clone(),
 160                                     self.param_env,
 161                                     pred.to_predicate(self.infcx.tcx),
 162                                 );
 163                                 suggest_box &= self.infcx.predicate_must_hold_modulo_regions(&obl);
 164                                 if !suggest_box {
 165                                     // We've encountered some obligation that didn't hold, so the
 166                                     // return expression can't just be boxed. We don't need to
 167                                     // evaluate the rest of the obligations.
 168                                     break;
 169                                 }
 170                             }
 171                             _ => {}
 172                         }
 173                     }
 174                     // If all the obligations hold (or there are no obligations) the tail expression
 175                     // we can suggest to return a boxed trait object instead of an opaque type.
 176                     if suggest_box { self.ret_type_span } else { None }
 177                 }
 178                 _ => None,
 179             };
 180
 181             if source_if {
 182                 let then_expr = &arms[0].body;
 183                 match (i, if_no_else) {
 184                     (0, _) => coercion.coerce(self, &self.misc(expr.span), &arm.body, arm_ty),
 185                     (_, true) => {} // Handled above to avoid duplicated type errors (#60254).
 186                     (_, _) => {
 187                         let then_ty = prior_arm_ty.unwrap();
 188                         let cause = self.if_cause(
 189                             expr.span,
 190                             then_expr,
 191                             &arm.body,
 192                             then_ty,
 193                             arm_ty,
 194                             opt_suggest_box_span,
 195                         );
 196                         coercion.coerce(self, &cause, &arm.body, arm_ty);
 197                     }
 198                 }
 199             } else {
 200                 let (arm_span, semi_span) =
 201                     self.get_appropriate_arm_semicolon_removal_span(&arms, i, prior_arm_ty, arm_ty);
 202                 let (span, code) = match i {
 203                     // The reason for the first arm to fail is not that the match arms diverge,
 204                     // but rather that there's a prior obligation that doesn't hold.
 205                     0 => (arm_span, ObligationCauseCode::BlockTailExpression(arm.body.hir_id)),
 206                     _ => (
 207                         expr.span,
 208                         ObligationCauseCode::MatchExpressionArm(box MatchExpressionArmCause {
 209                             arm_span,
 210                             scrut_span: scrut.span,
 211                             semi_span,
 212                             source: match_src,
 213                             prior_arms: other_arms.clone(),
 214                             last_ty: prior_arm_ty.unwrap(),
 215                             scrut_hir_id: scrut.hir_id,
 216                             opt_suggest_box_span,
 217                         }),
 218                     ),
 219                 };
 220                 let cause = self.cause(span, code);
 221                 coercion.coerce(self, &cause, &arm.body, arm_ty);
 222                 other_arms.push(arm_span);
 223                 if other_arms.len() > 5 {
 224                     other_arms.remove(0);
 225                 }
 226             }
 227             prior_arm_ty = Some(arm_ty);
 228         }
 229
 230         // If all of the arms in the `match` diverge,
 231         // and we're dealing with an actual `match` block
 232         // (as opposed to a `match` desugared from something else'),
 233         // we can emit a better note. Rather than pointing
 234         // at a diverging expression in an arbitrary arm,
 235         // we can point at the entire `match` expression
 236         if let (Diverges::Always { .. }, hir::MatchSource::Normal) = (all_arms_diverge, match_src) {
 237             all_arms_diverge = Diverges::Always {
 238                 span: expr.span,
 239                 custom_note: Some(
 240                     "any code following this `match` expression is unreachable, as all arms diverge",
 241                 ),
 242             };
 243         }
 244
 245         // We won't diverge unless the scrutinee or all arms diverge.
 246         self.diverges.set(scrut_diverges | all_arms_diverge);
 247
 248         coercion.complete(self)
 249     }
 250
 251     fn get_appropriate_arm_semicolon_removal_span(
 252         &self,
 253         arms: &'tcx [hir::Arm<'tcx>],
 254         i: usize,
 255         prior_arm_ty: Option<Ty<'tcx>>,
 256         arm_ty: Ty<'tcx>,
 257     ) -> (Span, Option<(Span, StatementAsExpression)>) {
 258         let arm = &arms[i];
 259         let (arm_span, mut semi_span) = if let hir::ExprKind::Block(blk, _) = &arm.body.kind {
 260             self.find_block_span(blk, prior_arm_ty)
 261         } else {
 262             (arm.body.span, None)
 263         };
 264         if semi_span.is_none() && i > 0 {
 265             if let hir::ExprKind::Block(blk, _) = &arms[i - 1].body.kind {
 266                 let (_, semi_span_prev) = self.find_block_span(blk, Some(arm_ty));
 267                 semi_span = semi_span_prev;
 268             }
 269         }
 270         (arm_span, semi_span)
 271     }
 272
 273     /// When the previously checked expression (the scrutinee) diverges,
 274     /// warn the user about the match arms being unreachable.
 275     fn warn_arms_when_scrutinee_diverges(
 276         &self,
 277         arms: &'tcx [hir::Arm<'tcx>],
 278         source: hir::MatchSource,
 279     ) {
 280         use hir::MatchSource::*;
 281         let msg = match source {
 282             IfDesugar { .. } | IfLetDesugar { .. } => "block in `if` expression",
 283             WhileDesugar { .. } | WhileLetDesugar { .. } => "block in `while` expression",
 284             _ => "arm",
 285         };
 286         for arm in arms {
 287             self.warn_if_unreachable(arm.body.hir_id, arm.body.span, msg);
 288         }
 289     }
 290
 291     /// Handle the fallback arm of a desugared if(-let) like a missing else.
 292     ///
 293     /// Returns `true` if there was an error forcing the coercion to the `()` type.
 294     fn if_fallback_coercion(
 295         &self,
 296         span: Span,
 297         then_expr: &'tcx hir::Expr<'tcx>,
 298         coercion: &mut CoerceMany<'tcx, '_, rustc_hir::Arm<'tcx>>,
 299     ) -> bool {
 300         // If this `if` expr is the parent's function return expr,
 301         // the cause of the type coercion is the return type, point at it. (#25228)
 302         let ret_reason = self.maybe_get_coercion_reason(then_expr.hir_id, span);
 303         let cause = self.cause(span, ObligationCauseCode::IfExpressionWithNoElse);
 304         let mut error = false;
 305         coercion.coerce_forced_unit(
 306             self,
 307             &cause,
 308             &mut |err| {
 309                 if let Some((span, msg)) = &ret_reason {
 310                     err.span_label(*span, msg.as_str());
 311                 } else if let ExprKind::Block(block, _) = &then_expr.kind {
 312                     if let Some(expr) = &block.expr {
 313                         err.span_label(expr.span, "found here".to_string());
 314                     }
 315                 }
 316                 err.note("`if` expressions without `else` evaluate to `()`");
 317                 err.help("consider adding an `else` block that evaluates to the expected type");
 318                 error = true;
 319             },
 320             ret_reason.is_none(),
 321         );
 322         error
 323     }
 324
 325     fn maybe_get_coercion_reason(&self, hir_id: hir::HirId, span: Span) -> Option<(Span, String)> {
 326         use hir::Node::{Block, Item, Local};
 327
 328         let hir = self.tcx.hir();
 329         let arm_id = hir.get_parent_node(hir_id);
 330         let match_id = hir.get_parent_node(arm_id);
 331         let containing_id = hir.get_parent_node(match_id);
 332
 333         let node = hir.get(containing_id);
 334         if let Block(block) = node {
 335             // check that the body's parent is an fn
 336             let parent = hir.get(hir.get_parent_node(hir.get_parent_node(block.hir_id)));
 337             if let (Some(expr), Item(hir::Item { kind: hir::ItemKind::Fn(..), .. })) =
 338                 (&block.expr, parent)
 339             {
 340                 // check that the `if` expr without `else` is the fn body's expr
 341                 if expr.span == span {
 342                     return self.get_fn_decl(hir_id).and_then(|(fn_decl, _)| {
 343                         let span = fn_decl.output.span();
 344                         let snippet = self.tcx.sess.source_map().span_to_snippet(span).ok()?;
 345                         Some((span, format!("expected `{}` because of this return type", snippet)))
 346                     });
 347                 }
 348             }
 349         }
 350         if let Local(hir::Local { ty: Some(_), pat, .. }) = node {
 351             return Some((pat.span, "expected because of this assignment".to_string()));
 352         }
 353         None
 354     }
 355
 356     fn if_cause(
 357         &self,
 358         span: Span,
 359         then_expr: &'tcx hir::Expr<'tcx>,
 360         else_expr: &'tcx hir::Expr<'tcx>,
 361         then_ty: Ty<'tcx>,
 362         else_ty: Ty<'tcx>,
 363         opt_suggest_box_span: Option<Span>,
 364     ) -> ObligationCause<'tcx> {
 365         let mut outer_sp = if self.tcx.sess.source_map().is_multiline(span) {
 366             // The `if`/`else` isn't in one line in the output, include some context to make it
 367             // clear it is an if/else expression:
 368             // ```
 369             // LL |      let x = if true {
 370             //    | _____________-
 371             // LL ||         10i32
 372             //    ||         ----- expected because of this
 373             // LL ||     } else {
 374             // LL ||         10u32
 375             //    ||         ^^^^^ expected `i32`, found `u32`
 376             // LL ||     };
 377             //    ||_____- `if` and `else` have incompatible types
 378             // ```
 379             Some(span)
 380         } else {
 381             // The entire expression is in one line, only point at the arms
 382             // ```
 383             // LL |     let x = if true { 10i32 } else { 10u32 };
 384             //    |                       -----          ^^^^^ expected `i32`, found `u32`
 385             //    |                       |
 386             //    |                       expected because of this
 387             // ```
 388             None
 389         };
 390
 391         let mut remove_semicolon = None;
 392         let error_sp = if let ExprKind::Block(block, _) = &else_expr.kind {
 393             let (error_sp, semi_sp) = self.find_block_span(block, Some(then_ty));
 394             remove_semicolon = semi_sp;
 395             if block.expr.is_none() && block.stmts.is_empty() {
 396                 // Avoid overlapping spans that aren't as readable:
 397                 // ```
 398                 // 2 |        let x = if true {
 399                 //   |   _____________-
 400                 // 3 |  |         3
 401                 //   |  |         - expected because of this
 402                 // 4 |  |     } else {
 403                 //   |  |____________^
 404                 // 5 | ||
 405                 // 6 | ||     };
 406                 //   | ||     ^
 407                 //   | ||_____|
 408                 //   | |______if and else have incompatible types
 409                 //   |        expected integer, found `()`
 410                 // ```
 411                 // by not pointing at the entire expression:
 412                 // ```
 413                 // 2 |       let x = if true {
 414                 //   |               ------- `if` and `else` have incompatible types
 415                 // 3 |           3
 416                 //   |           - expected because of this
 417                 // 4 |       } else {
 418                 //   |  ____________^
 419                 // 5 | |
 420                 // 6 | |     };
 421                 //   | |_____^ expected integer, found `()`
 422                 // ```
 423                 if outer_sp.is_some() {
 424                     outer_sp = Some(self.tcx.sess.source_map().guess_head_span(span));
 425                 }
 426             }
 427             error_sp
 428         } else {
 429             // shouldn't happen unless the parser has done something weird
 430             else_expr.span
 431         };
 432
 433         // Compute `Span` of `then` part of `if`-expression.
 434         let then_sp = if let ExprKind::Block(block, _) = &then_expr.kind {
 435             let (then_sp, semi_sp) = self.find_block_span(block, Some(else_ty));
 436             remove_semicolon = remove_semicolon.or(semi_sp);
 437             if block.expr.is_none() && block.stmts.is_empty() {
 438                 outer_sp = None; // same as in `error_sp`; cleanup output
 439             }
 440             then_sp
 441         } else {
 442             // shouldn't happen unless the parser has done something weird
 443             then_expr.span
 444         };
 445
 446         // Finally construct the cause:
 447         self.cause(
 448             error_sp,
 449             ObligationCauseCode::IfExpression(box IfExpressionCause {
 450                 then: then_sp,
 451                 else_sp: error_sp,
 452                 outer: outer_sp,
 453                 semicolon: remove_semicolon,
 454                 opt_suggest_box_span,
 455             }),
 456         )
 457     }
 458
 459     fn demand_scrutinee_type(
 460         &self,
 461         scrut: &'tcx hir::Expr<'tcx>,
 462         contains_ref_bindings: Option<hir::Mutability>,
 463         no_arms: bool,
 464     ) -> Ty<'tcx> {
 465         // Not entirely obvious: if matches may create ref bindings, we want to
 466         // use the *precise* type of the scrutinee, *not* some supertype, as
 467         // the "scrutinee type" (issue #23116).
 468         //
 469         // arielb1 [writes here in this comment thread][c] that there
 470         // is certainly *some* potential danger, e.g., for an example
 471         // like:
 472         //
 473         // [c]: https://github.com/rust-lang/rust/pull/43399#discussion_r130223956
 474         //
 475         // ```
 476         // let Foo(x) = f()[0];
 477         // ```
 478         //
 479         // Then if the pattern matches by reference, we want to match
 480         // `f()[0]` as a lexpr, so we can't allow it to be
 481         // coerced. But if the pattern matches by value, `f()[0]` is
 482         // still syntactically a lexpr, but we *do* want to allow
 483         // coercions.
 484         //
 485         // However, *likely* we are ok with allowing coercions to
 486         // happen if there are no explicit ref mut patterns - all
 487         // implicit ref mut patterns must occur behind a reference, so
 488         // they will have the "correct" variance and lifetime.
 489         //
 490         // This does mean that the following pattern would be legal:
 491         //
 492         // ```
 493         // struct Foo(Bar);
 494         // struct Bar(u32);
 495         // impl Deref for Foo {
 496         //     type Target = Bar;
 497         //     fn deref(&self) -> &Bar { &self.0 }
 498         // }
 499         // impl DerefMut for Foo {
 500         //     fn deref_mut(&mut self) -> &mut Bar { &mut self.0 }
 501         // }
 502         // fn foo(x: &mut Foo) {
 503         //     {
 504         //         let Bar(z): &mut Bar = x;
 505         //         *z = 42;
 506         //     }
 507         //     assert_eq!(foo.0.0, 42);
 508         // }
 509         // ```
 510         //
 511         // FIXME(tschottdorf): don't call contains_explicit_ref_binding, which
 512         // is problematic as the HIR is being scraped, but ref bindings may be
 513         // implicit after #42640. We need to make sure that pat_adjustments
 514         // (once introduced) is populated by the time we get here.
 515         //
 516         // See #44848.
 517         if let Some(m) = contains_ref_bindings {
 518             self.check_expr_with_needs(scrut, Needs::maybe_mut_place(m))
 519         } else if no_arms {
 520             self.check_expr(scrut)
 521         } else {
 522             // ...but otherwise we want to use any supertype of the
 523             // scrutinee. This is sort of a workaround, see note (*) in
 524             // `check_pat` for some details.
 525             let scrut_ty = self.next_ty_var(TypeVariableOrigin {
 526                 kind: TypeVariableOriginKind::TypeInference,
 527                 span: scrut.span,
 528             });
 529             self.check_expr_has_type_or_error(scrut, scrut_ty, |_| {});
 530             scrut_ty
 531         }
 532     }
 533
 534     fn find_block_span(
 535         &self,
 536         block: &'tcx hir::Block<'tcx>,
 537         expected_ty: Option<Ty<'tcx>>,
 538     ) -> (Span, Option<(Span, StatementAsExpression)>) {
 539         if let Some(expr) = &block.expr {
 540             (expr.span, None)
 541         } else if let Some(stmt) = block.stmts.last() {
 542             // possibly incorrect trailing `;` in the else arm
 543             (stmt.span, expected_ty.and_then(|ty| self.could_remove_semicolon(block, ty)))
 544         } else {
 545             // empty block; point at its entirety
 546             (block.span, None)
 547         }
 548     }
 549 }
 550
 551 fn arms_contain_ref_bindings(arms: &'tcx [hir::Arm<'tcx>]) -> Option<hir::Mutability> {
 552     arms.iter().filter_map(|a| a.pat.contains_explicit_ref_binding()).max_by_key(|m| match *m {
 553         hir::Mutability::Mut => 1,
 554         hir::Mutability::Not => 0,
 555     })
 556 }