]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - compiler/rustc_typeck/src/check/regionck.rs
Rollup merge of #89558 - lcnr:query-stable-lint, r=estebank
[rust.git] / compiler / rustc_typeck / src / check / regionck.rs
1 //! The region check is a final pass that runs over the AST after we have
2 //! inferred the type constraints but before we have actually finalized
3 //! the types. Its purpose is to embed a variety of region constraints.
4 //! Inserting these constraints as a separate pass is good because (1) it
5 //! localizes the code that has to do with region inference and (2) often
6 //! we cannot know what constraints are needed until the basic types have
7 //! been inferred.
8 //!
9 //! ### Interaction with the borrow checker
10 //!
11 //! In general, the job of the borrowck module (which runs later) is to
12 //! check that all soundness criteria are met, given a particular set of
13 //! regions. The job of *this* module is to anticipate the needs of the
14 //! borrow checker and infer regions that will satisfy its requirements.
15 //! It is generally true that the inference doesn't need to be sound,
16 //! meaning that if there is a bug and we inferred bad regions, the borrow
17 //! checker should catch it. This is not entirely true though; for
18 //! example, the borrow checker doesn't check subtyping, and it doesn't
19 //! check that region pointers are always live when they are used. It
20 //! might be worthwhile to fix this so that borrowck serves as a kind of
21 //! verification step -- that would add confidence in the overall
22 //! correctness of the compiler, at the cost of duplicating some type
23 //! checks and effort.
24 //!
25 //! ### Inferring the duration of borrows, automatic and otherwise
26 //!
27 //! Whenever we introduce a borrowed pointer, for example as the result of
28 //! a borrow expression `let x = &data`, the lifetime of the pointer `x`
29 //! is always specified as a region inference variable. `regionck` has the
30 //! job of adding constraints such that this inference variable is as
31 //! narrow as possible while still accommodating all uses (that is, every
32 //! dereference of the resulting pointer must be within the lifetime).
33 //!
34 //! #### Reborrows
35 //!
36 //! Generally speaking, `regionck` does NOT try to ensure that the data
37 //! `data` will outlive the pointer `x`. That is the job of borrowck. The
38 //! one exception is when "re-borrowing" the contents of another borrowed
39 //! pointer. For example, imagine you have a borrowed pointer `b` with
40 //! lifetime `L1` and you have an expression `&*b`. The result of this
41 //! expression will be another borrowed pointer with lifetime `L2` (which is
42 //! an inference variable). The borrow checker is going to enforce the
43 //! constraint that `L2 < L1`, because otherwise you are re-borrowing data
44 //! for a lifetime larger than the original loan. However, without the
45 //! routines in this module, the region inferencer would not know of this
46 //! dependency and thus it might infer the lifetime of `L2` to be greater
47 //! than `L1` (issue #3148).
48 //!
49 //! There are a number of troublesome scenarios in the tests
50 //! `region-dependent-*.rs`, but here is one example:
51 //!
52 //!     struct Foo { i: i32 }
53 //!     struct Bar { foo: Foo  }
54 //!     fn get_i<'a>(x: &'a Bar) -> &'a i32 {
55 //!        let foo = &x.foo; // Lifetime L1
56 //!        &foo.i            // Lifetime L2
57 //!     }
58 //!
59 //! Note that this comes up either with `&` expressions, `ref`
60 //! bindings, and `autorefs`, which are the three ways to introduce
61 //! a borrow.
62 //!
63 //! The key point here is that when you are borrowing a value that
64 //! is "guaranteed" by a borrowed pointer, you must link the
65 //! lifetime of that borrowed pointer (`L1`, here) to the lifetime of
66 //! the borrow itself (`L2`). What do I mean by "guaranteed" by a
67 //! borrowed pointer? I mean any data that is reached by first
68 //! dereferencing a borrowed pointer and then either traversing
69 //! interior offsets or boxes. We say that the guarantor
70 //! of such data is the region of the borrowed pointer that was
71 //! traversed. This is essentially the same as the ownership
72 //! relation, except that a borrowed pointer never owns its
73 //! contents.
74
75 use crate::check::dropck;
76 use crate::check::FnCtxt;
77 use crate::mem_categorization as mc;
78 use crate::middle::region;
79 use crate::outlives::outlives_bounds::InferCtxtExt as _;
80 use rustc_data_structures::stable_set::FxHashSet;
81 use rustc_hir as hir;
82 use rustc_hir::def_id::LocalDefId;
83 use rustc_hir::intravisit::{self, NestedVisitorMap, Visitor};
84 use rustc_hir::PatKind;
85 use rustc_infer::infer::outlives::env::OutlivesEnvironment;
86 use rustc_infer::infer::{self, InferCtxt, RegionObligation, RegionckMode};
87 use rustc_middle::hir::place::{PlaceBase, PlaceWithHirId};
88 use rustc_middle::ty::adjustment;
89 use rustc_middle::ty::{self, Ty};
90 use rustc_span::Span;
91 use rustc_trait_selection::opaque_types::InferCtxtExt as _;
92 use std::ops::Deref;
93
94 // a variation on try that just returns unit
95 macro_rules! ignore_err {
96     ($e:expr) => {
97         match $e {
98             Ok(e) => e,
99             Err(_) => {
100                 debug!("ignoring mem-categorization error!");
101                 return ();
102             }
103         }
104     };
105 }
106
107 trait OutlivesEnvironmentExt<'tcx> {
108     fn add_implied_bounds(
109         &mut self,
110         infcx: &InferCtxt<'a, 'tcx>,
111         fn_sig_tys: FxHashSet<Ty<'tcx>>,
112         body_id: hir::HirId,
113         span: Span,
114     );
115 }
116
117 impl<'tcx> OutlivesEnvironmentExt<'tcx> for OutlivesEnvironment<'tcx> {
118     /// This method adds "implied bounds" into the outlives environment.
119     /// Implied bounds are outlives relationships that we can deduce
120     /// on the basis that certain types must be well-formed -- these are
121     /// either the types that appear in the function signature or else
122     /// the input types to an impl. For example, if you have a function
123     /// like
124     ///
125     /// ```
126     /// fn foo<'a, 'b, T>(x: &'a &'b [T]) { }
127     /// ```
128     ///
129     /// we can assume in the caller's body that `'b: 'a` and that `T:
130     /// 'b` (and hence, transitively, that `T: 'a`). This method would
131     /// add those assumptions into the outlives-environment.
132     ///
133     /// Tests: `src/test/ui/regions/regions-free-region-ordering-*.rs`
134     fn add_implied_bounds(
135         &mut self,
136         infcx: &InferCtxt<'a, 'tcx>,
137         fn_sig_tys: FxHashSet<Ty<'tcx>>,
138         body_id: hir::HirId,
139         span: Span,
140     ) {
141         debug!("add_implied_bounds()");
142
143         for ty in fn_sig_tys {
144             let ty = infcx.resolve_vars_if_possible(ty);
145             debug!("add_implied_bounds: ty = {}", ty);
146             let implied_bounds = infcx.implied_outlives_bounds(self.param_env, body_id, ty, span);
147             self.add_outlives_bounds(Some(infcx), implied_bounds)
148         }
149     }
150 }
151
152 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
153 // PUBLIC ENTRY POINTS
154
155 impl<'a, 'tcx> FnCtxt<'a, 'tcx> {
156     pub fn regionck_expr(&self, body: &'tcx hir::Body<'tcx>) {
157         let subject = self.tcx.hir().body_owner_def_id(body.id());
158         let id = body.value.hir_id;
159         let mut rcx = RegionCtxt::new(self, id, Subject(subject), self.param_env);
160
161         // There are no add'l implied bounds when checking a
162         // standalone expr (e.g., the `E` in a type like `[u32; E]`).
163         rcx.outlives_environment.save_implied_bounds(id);
164
165         if !self.errors_reported_since_creation() {
166             // regionck assumes typeck succeeded
167             rcx.visit_body(body);
168             rcx.visit_region_obligations(id);
169         }
170         rcx.resolve_regions_and_report_errors(RegionckMode::for_item_body(self.tcx));
171     }
172
173     /// Region checking during the WF phase for items. `wf_tys` are the
174     /// types from which we should derive implied bounds, if any.
175     pub fn regionck_item(&self, item_id: hir::HirId, span: Span, wf_tys: FxHashSet<Ty<'tcx>>) {
176         debug!("regionck_item(item.id={:?}, wf_tys={:?})", item_id, wf_tys);
177         let subject = self.tcx.hir().local_def_id(item_id);
178         let mut rcx = RegionCtxt::new(self, item_id, Subject(subject), self.param_env);
179         rcx.outlives_environment.add_implied_bounds(self, wf_tys, item_id, span);
180         rcx.outlives_environment.save_implied_bounds(item_id);
181         rcx.visit_region_obligations(item_id);
182         rcx.resolve_regions_and_report_errors(RegionckMode::default());
183     }
184
185     /// Region check a function body. Not invoked on closures, but
186     /// only on the "root" fn item (in which closures may be
187     /// embedded). Walks the function body and adds various add'l
188     /// constraints that are needed for region inference. This is
189     /// separated both to isolate "pure" region constraints from the
190     /// rest of type check and because sometimes we need type
191     /// inference to have completed before we can determine which
192     /// constraints to add.
193     pub(crate) fn regionck_fn(
194         &self,
195         fn_id: hir::HirId,
196         body: &'tcx hir::Body<'tcx>,
197         span: Span,
198         wf_tys: FxHashSet<Ty<'tcx>>,
199     ) {
200         debug!("regionck_fn(id={})", fn_id);
201         let subject = self.tcx.hir().body_owner_def_id(body.id());
202         let hir_id = body.value.hir_id;
203         let mut rcx = RegionCtxt::new(self, hir_id, Subject(subject), self.param_env);
204         // We need to add the implied bounds from the function signature
205         rcx.outlives_environment.add_implied_bounds(self, wf_tys, fn_id, span);
206         rcx.outlives_environment.save_implied_bounds(fn_id);
207
208         if !self.errors_reported_since_creation() {
209             // regionck assumes typeck succeeded
210             rcx.visit_fn_body(fn_id, body, self.tcx.hir().span(fn_id));
211         }
212
213         rcx.resolve_regions_and_report_errors(RegionckMode::for_item_body(self.tcx));
214     }
215 }
216
217 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
218 // INTERNALS
219
220 pub struct RegionCtxt<'a, 'tcx> {
221     pub fcx: &'a FnCtxt<'a, 'tcx>,
222
223     pub region_scope_tree: &'tcx region::ScopeTree,
224
225     outlives_environment: OutlivesEnvironment<'tcx>,
226
227     // id of innermost fn body id
228     body_id: hir::HirId,
229     body_owner: LocalDefId,
230
231     // id of AST node being analyzed (the subject of the analysis).
232     subject_def_id: LocalDefId,
233 }
234
235 impl<'a, 'tcx> Deref for RegionCtxt<'a, 'tcx> {
236     type Target = FnCtxt<'a, 'tcx>;
237     fn deref(&self) -> &Self::Target {
238         self.fcx
239     }
240 }
241
242 pub struct Subject(LocalDefId);
243
244 impl<'a, 'tcx> RegionCtxt<'a, 'tcx> {
245     pub fn new(
246         fcx: &'a FnCtxt<'a, 'tcx>,
247         initial_body_id: hir::HirId,
248         Subject(subject): Subject,
249         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
250     ) -> RegionCtxt<'a, 'tcx> {
251         let region_scope_tree = fcx.tcx.region_scope_tree(subject);
252         let outlives_environment = OutlivesEnvironment::new(param_env);
253         RegionCtxt {
254             fcx,
255             region_scope_tree,
256             body_id: initial_body_id,
257             body_owner: subject,
258             subject_def_id: subject,
259             outlives_environment,
260         }
261     }
262
263     /// Try to resolve the type for the given node, returning `t_err` if an error results. Note that
264     /// we never care about the details of the error, the same error will be detected and reported
265     /// in the writeback phase.
266     ///
267     /// Note one important point: we do not attempt to resolve *region variables* here. This is
268     /// because regionck is essentially adding constraints to those region variables and so may yet
269     /// influence how they are resolved.
270     ///
271     /// Consider this silly example:
272     ///
273     /// ```
274     /// fn borrow(x: &i32) -> &i32 {x}
275     /// fn foo(x: @i32) -> i32 {  // block: B
276     ///     let b = borrow(x);    // region: <R0>
277     ///     *b
278     /// }
279     /// ```
280     ///
281     /// Here, the region of `b` will be `<R0>`. `<R0>` is constrained to be some subregion of the
282     /// block B and some superregion of the call. If we forced it now, we'd choose the smaller
283     /// region (the call). But that would make the *b illegal. Since we don't resolve, the type
284     /// of b will be `&<R0>.i32` and then `*b` will require that `<R0>` be bigger than the let and
285     /// the `*b` expression, so we will effectively resolve `<R0>` to be the block B.
286     pub fn resolve_type(&self, unresolved_ty: Ty<'tcx>) -> Ty<'tcx> {
287         self.resolve_vars_if_possible(unresolved_ty)
288     }
289
290     /// Try to resolve the type for the given node.
291     fn resolve_node_type(&self, id: hir::HirId) -> Ty<'tcx> {
292         let t = self.node_ty(id);
293         self.resolve_type(t)
294     }
295
296     /// This is the "main" function when region-checking a function item or a
297     /// closure within a function item. It begins by updating various fields
298     /// (e.g., `outlives_environment`) to be appropriate to the function and
299     /// then adds constraints derived from the function body.
300     ///
301     /// Note that it does **not** restore the state of the fields that
302     /// it updates! This is intentional, since -- for the main
303     /// function -- we wish to be able to read the final
304     /// `outlives_environment` and other fields from the caller. For
305     /// closures, however, we save and restore any "scoped state"
306     /// before we invoke this function. (See `visit_fn` in the
307     /// `intravisit::Visitor` impl below.)
308     fn visit_fn_body(
309         &mut self,
310         id: hir::HirId, // the id of the fn itself
311         body: &'tcx hir::Body<'tcx>,
312         span: Span,
313     ) {
314         // When we enter a function, we can derive
315         debug!("visit_fn_body(id={:?})", id);
316
317         let body_id = body.id();
318         self.body_id = body_id.hir_id;
319         self.body_owner = self.tcx.hir().body_owner_def_id(body_id);
320
321         let fn_sig = {
322             match self.typeck_results.borrow().liberated_fn_sigs().get(id) {
323                 Some(f) => *f,
324                 None => {
325                     bug!("No fn-sig entry for id={:?}", id);
326                 }
327             }
328         };
329
330         // Collect the types from which we create inferred bounds.
331         // For the return type, if diverging, substitute `bool` just
332         // because it will have no effect.
333         //
334         // FIXME(#27579) return types should not be implied bounds
335         let fn_sig_tys: FxHashSet<_> =
336             fn_sig.inputs().iter().cloned().chain(Some(fn_sig.output())).collect();
337
338         self.outlives_environment.add_implied_bounds(self.fcx, fn_sig_tys, body_id.hir_id, span);
339         self.outlives_environment.save_implied_bounds(body_id.hir_id);
340         self.link_fn_params(body.params);
341         self.visit_body(body);
342         self.visit_region_obligations(body_id.hir_id);
343
344         self.constrain_opaque_types();
345     }
346
347     fn visit_region_obligations(&mut self, hir_id: hir::HirId) {
348         debug!("visit_region_obligations: hir_id={:?}", hir_id);
349
350         // region checking can introduce new pending obligations
351         // which, when processed, might generate new region
352         // obligations. So make sure we process those.
353         self.select_all_obligations_or_error();
354     }
355
356     fn resolve_regions_and_report_errors(&self, mode: RegionckMode) {
357         self.infcx.process_registered_region_obligations(
358             self.outlives_environment.region_bound_pairs_map(),
359             Some(self.tcx.lifetimes.re_root_empty),
360             self.param_env,
361         );
362
363         self.fcx.resolve_regions_and_report_errors(
364             self.subject_def_id.to_def_id(),
365             &self.outlives_environment,
366             mode,
367         );
368     }
369
370     fn constrain_bindings_in_pat(&mut self, pat: &hir::Pat<'_>) {
371         debug!("regionck::visit_pat(pat={:?})", pat);
372         pat.each_binding(|_, hir_id, span, _| {
373             let typ = self.resolve_node_type(hir_id);
374             let body_id = self.body_id;
375             dropck::check_drop_obligations(self, typ, span, body_id);
376         })
377     }
378 }
379
380 impl<'a, 'tcx> Visitor<'tcx> for RegionCtxt<'a, 'tcx> {
381     // (..) FIXME(#3238) should use visit_pat, not visit_arm/visit_local,
382     // However, right now we run into an issue whereby some free
383     // regions are not properly related if they appear within the
384     // types of arguments that must be inferred. This could be
385     // addressed by deferring the construction of the region
386     // hierarchy, and in particular the relationships between free
387     // regions, until regionck, as described in #3238.
388
389     type Map = intravisit::ErasedMap<'tcx>;
390
391     fn nested_visit_map(&mut self) -> NestedVisitorMap<Self::Map> {
392         NestedVisitorMap::None
393     }
394
395     fn visit_fn(
396         &mut self,
397         fk: intravisit::FnKind<'tcx>,
398         _: &'tcx hir::FnDecl<'tcx>,
399         body_id: hir::BodyId,
400         span: Span,
401         hir_id: hir::HirId,
402     ) {
403         assert!(
404             matches!(fk, intravisit::FnKind::Closure),
405             "visit_fn invoked for something other than a closure"
406         );
407
408         // Save state of current function before invoking
409         // `visit_fn_body`.  We will restore afterwards.
410         let old_body_id = self.body_id;
411         let old_body_owner = self.body_owner;
412         let env_snapshot = self.outlives_environment.push_snapshot_pre_closure();
413
414         let body = self.tcx.hir().body(body_id);
415         self.visit_fn_body(hir_id, body, span);
416
417         // Restore state from previous function.
418         self.outlives_environment.pop_snapshot_post_closure(env_snapshot);
419         self.body_id = old_body_id;
420         self.body_owner = old_body_owner;
421     }
422
423     //visit_pat: visit_pat, // (..) see above
424
425     fn visit_arm(&mut self, arm: &'tcx hir::Arm<'tcx>) {
426         // see above
427         self.constrain_bindings_in_pat(arm.pat);
428         intravisit::walk_arm(self, arm);
429     }
430
431     fn visit_local(&mut self, l: &'tcx hir::Local<'tcx>) {
432         // see above
433         self.constrain_bindings_in_pat(l.pat);
434         self.link_local(l);
435         intravisit::walk_local(self, l);
436     }
437
438     fn visit_expr(&mut self, expr: &'tcx hir::Expr<'tcx>) {
439         // Check any autoderefs or autorefs that appear.
440         let cmt_result = self.constrain_adjustments(expr);
441
442         // If necessary, constrain destructors in this expression. This will be
443         // the adjusted form if there is an adjustment.
444         match cmt_result {
445             Ok(head_cmt) => {
446                 self.check_safety_of_rvalue_destructor_if_necessary(&head_cmt, expr.span);
447             }
448             Err(..) => {
449                 self.tcx.sess.delay_span_bug(expr.span, "cat_expr Errd");
450             }
451         }
452
453         match expr.kind {
454             hir::ExprKind::AddrOf(hir::BorrowKind::Ref, m, ref base) => {
455                 self.link_addr_of(expr, m, base);
456
457                 intravisit::walk_expr(self, expr);
458             }
459
460             hir::ExprKind::Match(ref discr, arms, _) => {
461                 self.link_match(discr, arms);
462
463                 intravisit::walk_expr(self, expr);
464             }
465
466             _ => intravisit::walk_expr(self, expr),
467         }
468     }
469 }
470
471 impl<'a, 'tcx> RegionCtxt<'a, 'tcx> {
472     /// Creates a temporary `MemCategorizationContext` and pass it to the closure.
473     fn with_mc<F, R>(&self, f: F) -> R
474     where
475         F: for<'b> FnOnce(mc::MemCategorizationContext<'b, 'tcx>) -> R,
476     {
477         f(mc::MemCategorizationContext::new(
478             &self.infcx,
479             self.outlives_environment.param_env,
480             self.body_owner,
481             &self.typeck_results.borrow(),
482         ))
483     }
484
485     /// Invoked on any adjustments that occur. Checks that if this is a region pointer being
486     /// dereferenced, the lifetime of the pointer includes the deref expr.
487     fn constrain_adjustments(
488         &mut self,
489         expr: &hir::Expr<'_>,
490     ) -> mc::McResult<PlaceWithHirId<'tcx>> {
491         debug!("constrain_adjustments(expr={:?})", expr);
492
493         let mut place = self.with_mc(|mc| mc.cat_expr_unadjusted(expr))?;
494
495         let typeck_results = self.typeck_results.borrow();
496         let adjustments = typeck_results.expr_adjustments(expr);
497         if adjustments.is_empty() {
498             return Ok(place);
499         }
500
501         debug!("constrain_adjustments: adjustments={:?}", adjustments);
502
503         // If necessary, constrain destructors in the unadjusted form of this
504         // expression.
505         self.check_safety_of_rvalue_destructor_if_necessary(&place, expr.span);
506
507         for adjustment in adjustments {
508             debug!("constrain_adjustments: adjustment={:?}, place={:?}", adjustment, place);
509
510             if let adjustment::Adjust::Deref(Some(deref)) = adjustment.kind {
511                 self.link_region(
512                     expr.span,
513                     deref.region,
514                     ty::BorrowKind::from_mutbl(deref.mutbl),
515                     &place,
516                 );
517             }
518
519             if let adjustment::Adjust::Borrow(ref autoref) = adjustment.kind {
520                 self.link_autoref(expr, &place, autoref);
521             }
522
523             place = self.with_mc(|mc| mc.cat_expr_adjusted(expr, place, adjustment))?;
524         }
525
526         Ok(place)
527     }
528
529     fn check_safety_of_rvalue_destructor_if_necessary(
530         &mut self,
531         place_with_id: &PlaceWithHirId<'tcx>,
532         span: Span,
533     ) {
534         if let PlaceBase::Rvalue = place_with_id.place.base {
535             if place_with_id.place.projections.is_empty() {
536                 let typ = self.resolve_type(place_with_id.place.ty());
537                 let body_id = self.body_id;
538                 dropck::check_drop_obligations(self, typ, span, body_id);
539             }
540         }
541     }
542     /// Adds constraints to inference such that `T: 'a` holds (or
543     /// reports an error if it cannot).
544     ///
545     /// # Parameters
546     ///
547     /// - `origin`, the reason we need this constraint
548     /// - `ty`, the type `T`
549     /// - `region`, the region `'a`
550     pub fn type_must_outlive(
551         &self,
552         origin: infer::SubregionOrigin<'tcx>,
553         ty: Ty<'tcx>,
554         region: ty::Region<'tcx>,
555     ) {
556         self.infcx.register_region_obligation(
557             self.body_id,
558             RegionObligation { sub_region: region, sup_type: ty, origin },
559         );
560     }
561
562     /// Computes the guarantor for an expression `&base` and then ensures that the lifetime of the
563     /// resulting pointer is linked to the lifetime of its guarantor (if any).
564     fn link_addr_of(
565         &mut self,
566         expr: &hir::Expr<'_>,
567         mutability: hir::Mutability,
568         base: &hir::Expr<'_>,
569     ) {
570         debug!("link_addr_of(expr={:?}, base={:?})", expr, base);
571
572         let cmt = ignore_err!(self.with_mc(|mc| mc.cat_expr(base)));
573
574         debug!("link_addr_of: cmt={:?}", cmt);
575
576         self.link_region_from_node_type(expr.span, expr.hir_id, mutability, &cmt);
577     }
578
579     /// Computes the guarantors for any ref bindings in a `let` and
580     /// then ensures that the lifetime of the resulting pointer is
581     /// linked to the lifetime of the initialization expression.
582     fn link_local(&self, local: &hir::Local<'_>) {
583         debug!("regionck::for_local()");
584         let init_expr = match local.init {
585             None => {
586                 return;
587             }
588             Some(expr) => &*expr,
589         };
590         let discr_cmt = ignore_err!(self.with_mc(|mc| mc.cat_expr(init_expr)));
591         self.link_pattern(discr_cmt, local.pat);
592     }
593
594     /// Computes the guarantors for any ref bindings in a match and
595     /// then ensures that the lifetime of the resulting pointer is
596     /// linked to the lifetime of its guarantor (if any).
597     fn link_match(&self, discr: &hir::Expr<'_>, arms: &[hir::Arm<'_>]) {
598         debug!("regionck::for_match()");
599         let discr_cmt = ignore_err!(self.with_mc(|mc| mc.cat_expr(discr)));
600         debug!("discr_cmt={:?}", discr_cmt);
601         for arm in arms {
602             self.link_pattern(discr_cmt.clone(), arm.pat);
603         }
604     }
605
606     /// Computes the guarantors for any ref bindings in a match and
607     /// then ensures that the lifetime of the resulting pointer is
608     /// linked to the lifetime of its guarantor (if any).
609     fn link_fn_params(&self, params: &[hir::Param<'_>]) {
610         for param in params {
611             let param_ty = self.node_ty(param.hir_id);
612             let param_cmt =
613                 self.with_mc(|mc| mc.cat_rvalue(param.hir_id, param.pat.span, param_ty));
614             debug!("param_ty={:?} param_cmt={:?} param={:?}", param_ty, param_cmt, param);
615             self.link_pattern(param_cmt, param.pat);
616         }
617     }
618
619     /// Link lifetimes of any ref bindings in `root_pat` to the pointers found
620     /// in the discriminant, if needed.
621     fn link_pattern(&self, discr_cmt: PlaceWithHirId<'tcx>, root_pat: &hir::Pat<'_>) {
622         debug!("link_pattern(discr_cmt={:?}, root_pat={:?})", discr_cmt, root_pat);
623         ignore_err!(self.with_mc(|mc| {
624             mc.cat_pattern(discr_cmt, root_pat, |sub_cmt, hir::Pat { kind, span, hir_id, .. }| {
625                 // `ref x` pattern
626                 if let PatKind::Binding(..) = kind {
627                     if let Some(ty::BindByReference(mutbl)) =
628                         mc.typeck_results.extract_binding_mode(self.tcx.sess, *hir_id, *span)
629                     {
630                         self.link_region_from_node_type(*span, *hir_id, mutbl, sub_cmt);
631                     }
632                 }
633             })
634         }));
635     }
636
637     /// Link lifetime of borrowed pointer resulting from autoref to lifetimes in the value being
638     /// autoref'd.
639     fn link_autoref(
640         &self,
641         expr: &hir::Expr<'_>,
642         expr_cmt: &PlaceWithHirId<'tcx>,
643         autoref: &adjustment::AutoBorrow<'tcx>,
644     ) {
645         debug!("link_autoref(autoref={:?}, expr_cmt={:?})", autoref, expr_cmt);
646
647         match *autoref {
648             adjustment::AutoBorrow::Ref(r, m) => {
649                 self.link_region(expr.span, r, ty::BorrowKind::from_mutbl(m.into()), expr_cmt);
650             }
651
652             adjustment::AutoBorrow::RawPtr(_) => {}
653         }
654     }
655
656     /// Like `link_region()`, except that the region is extracted from the type of `id`,
657     /// which must be some reference (`&T`, `&str`, etc).
658     fn link_region_from_node_type(
659         &self,
660         span: Span,
661         id: hir::HirId,
662         mutbl: hir::Mutability,
663         cmt_borrowed: &PlaceWithHirId<'tcx>,
664     ) {
665         debug!(
666             "link_region_from_node_type(id={:?}, mutbl={:?}, cmt_borrowed={:?})",
667             id, mutbl, cmt_borrowed
668         );
669
670         let rptr_ty = self.resolve_node_type(id);
671         if let ty::Ref(r, _, _) = rptr_ty.kind() {
672             debug!("rptr_ty={}", rptr_ty);
673             self.link_region(span, r, ty::BorrowKind::from_mutbl(mutbl), cmt_borrowed);
674         }
675     }
676
677     /// Informs the inference engine that `borrow_cmt` is being borrowed with
678     /// kind `borrow_kind` and lifetime `borrow_region`.
679     /// In order to ensure borrowck is satisfied, this may create constraints
680     /// between regions, as explained in `link_reborrowed_region()`.
681     fn link_region(
682         &self,
683         span: Span,
684         borrow_region: ty::Region<'tcx>,
685         borrow_kind: ty::BorrowKind,
686         borrow_place: &PlaceWithHirId<'tcx>,
687     ) {
688         let origin = infer::DataBorrowed(borrow_place.place.ty(), span);
689         self.type_must_outlive(origin, borrow_place.place.ty(), borrow_region);
690
691         for pointer_ty in borrow_place.place.deref_tys() {
692             debug!(
693                 "link_region(borrow_region={:?}, borrow_kind={:?}, pointer_ty={:?})",
694                 borrow_region, borrow_kind, borrow_place
695             );
696             match *pointer_ty.kind() {
697                 ty::RawPtr(_) => return,
698                 ty::Ref(ref_region, _, ref_mutability) => {
699                     if self.link_reborrowed_region(span, borrow_region, ref_region, ref_mutability)
700                     {
701                         return;
702                     }
703                 }
704                 _ => assert!(pointer_ty.is_box(), "unexpected built-in deref type {}", pointer_ty),
705             }
706         }
707         if let PlaceBase::Upvar(upvar_id) = borrow_place.place.base {
708             self.link_upvar_region(span, borrow_region, upvar_id);
709         }
710     }
711
712     /// This is the most complicated case: the path being borrowed is
713     /// itself the referent of a borrowed pointer. Let me give an
714     /// example fragment of code to make clear(er) the situation:
715     ///
716     /// ```ignore (incomplete Rust code)
717     /// let r: &'a mut T = ...;  // the original reference "r" has lifetime 'a
718     /// ...
719     /// &'z *r                   // the reborrow has lifetime 'z
720     /// ```
721     ///
722     /// Now, in this case, our primary job is to add the inference
723     /// constraint that `'z <= 'a`. Given this setup, let's clarify the
724     /// parameters in (roughly) terms of the example:
725     ///
726     /// ```plain,ignore (pseudo-Rust)
727     /// A borrow of: `& 'z bk * r` where `r` has type `& 'a bk T`
728     /// borrow_region   ^~                 ref_region    ^~
729     /// borrow_kind        ^~               ref_kind        ^~
730     /// ref_cmt                 ^
731     /// ```
732     ///
733     /// Here `bk` stands for some borrow-kind (e.g., `mut`, `uniq`, etc).
734     ///
735     /// There is a complication beyond the simple scenario I just painted: there
736     /// may in fact be more levels of reborrowing. In the example, I said the
737     /// borrow was like `&'z *r`, but it might in fact be a borrow like
738     /// `&'z **q` where `q` has type `&'a &'b mut T`. In that case, we want to
739     /// ensure that `'z <= 'a` and `'z <= 'b`.
740     ///
741     /// The return value of this function indicates whether we *don't* need to
742     /// the recurse to the next reference up.
743     ///
744     /// This is explained more below.
745     fn link_reborrowed_region(
746         &self,
747         span: Span,
748         borrow_region: ty::Region<'tcx>,
749         ref_region: ty::Region<'tcx>,
750         ref_mutability: hir::Mutability,
751     ) -> bool {
752         debug!("link_reborrowed_region: {:?} <= {:?}", borrow_region, ref_region);
753         self.sub_regions(infer::Reborrow(span), borrow_region, ref_region);
754
755         // Decide whether we need to recurse and link any regions within
756         // the `ref_cmt`. This is concerned for the case where the value
757         // being reborrowed is in fact a borrowed pointer found within
758         // another borrowed pointer. For example:
759         //
760         //    let p: &'b &'a mut T = ...;
761         //    ...
762         //    &'z **p
763         //
764         // What makes this case particularly tricky is that, if the data
765         // being borrowed is a `&mut` or `&uniq` borrow, borrowck requires
766         // not only that `'z <= 'a`, (as before) but also `'z <= 'b`
767         // (otherwise the user might mutate through the `&mut T` reference
768         // after `'b` expires and invalidate the borrow we are looking at
769         // now).
770         //
771         // So let's re-examine our parameters in light of this more
772         // complicated (possible) scenario:
773         //
774         //     A borrow of: `& 'z bk * * p` where `p` has type `&'b bk & 'a bk T`
775         //     borrow_region   ^~                 ref_region             ^~
776         //     borrow_kind        ^~               ref_kind                 ^~
777         //     ref_cmt                 ^~~
778         //
779         // (Note that since we have not examined `ref_cmt.cat`, we don't
780         // know whether this scenario has occurred; but I wanted to show
781         // how all the types get adjusted.)
782         match ref_mutability {
783             hir::Mutability::Not => {
784                 // The reference being reborrowed is a shareable ref of
785                 // type `&'a T`. In this case, it doesn't matter where we
786                 // *found* the `&T` pointer, the memory it references will
787                 // be valid and immutable for `'a`. So we can stop here.
788                 true
789             }
790
791             hir::Mutability::Mut => {
792                 // The reference being reborrowed is either an `&mut T`. This is
793                 // the case where recursion is needed.
794                 false
795             }
796         }
797     }
798
799     /// An upvar may be behind up to 2 references:
800     ///
801     /// * One can come from the reference to a "by-reference" upvar.
802     /// * Another one can come from the reference to the closure itself if it's
803     ///   a `FnMut` or `Fn` closure.
804     ///
805     /// This function links the lifetimes of those references to the lifetime
806     /// of the borrow that's provided. See [RegionCtxt::link_reborrowed_region] for some
807     /// more explanation of this in the general case.
808     ///
809     /// We also supply a *cause*, and in this case we set the cause to
810     /// indicate that the reference being "reborrowed" is itself an upvar. This
811     /// provides a nicer error message should something go wrong.
812     fn link_upvar_region(
813         &self,
814         span: Span,
815         borrow_region: ty::Region<'tcx>,
816         upvar_id: ty::UpvarId,
817     ) {
818         debug!("link_upvar_region(borrorw_region={:?}, upvar_id={:?}", borrow_region, upvar_id);
819         // A by-reference upvar can't be borrowed for longer than the
820         // upvar is borrowed from the environment.
821         let closure_local_def_id = upvar_id.closure_expr_id;
822         let mut all_captures_are_imm_borrow = true;
823         for captured_place in self
824             .typeck_results
825             .borrow()
826             .closure_min_captures
827             .get(&closure_local_def_id.to_def_id())
828             .and_then(|root_var_min_cap| root_var_min_cap.get(&upvar_id.var_path.hir_id))
829             .into_iter()
830             .flatten()
831         {
832             match captured_place.info.capture_kind {
833                 ty::UpvarCapture::ByRef(upvar_borrow) => {
834                     self.sub_regions(
835                         infer::ReborrowUpvar(span, upvar_id),
836                         borrow_region,
837                         upvar_borrow.region,
838                     );
839                     if let ty::ImmBorrow = upvar_borrow.kind {
840                         debug!("link_upvar_region: capture by shared ref");
841                     } else {
842                         all_captures_are_imm_borrow = false;
843                     }
844                 }
845                 ty::UpvarCapture::ByValue(_) => {
846                     all_captures_are_imm_borrow = false;
847                 }
848             }
849         }
850         if all_captures_are_imm_borrow {
851             return;
852         }
853         let fn_hir_id = self.tcx.hir().local_def_id_to_hir_id(closure_local_def_id);
854         let ty = self.resolve_node_type(fn_hir_id);
855         debug!("link_upvar_region: ty={:?}", ty);
856
857         // A closure capture can't be borrowed for longer than the
858         // reference to the closure.
859         if let ty::Closure(_, substs) = ty.kind() {
860             match self.infcx.closure_kind(substs) {
861                 Some(ty::ClosureKind::Fn | ty::ClosureKind::FnMut) => {
862                     // Region of environment pointer
863                     let env_region = self.tcx.mk_region(ty::ReFree(ty::FreeRegion {
864                         scope: upvar_id.closure_expr_id.to_def_id(),
865                         bound_region: ty::BrEnv,
866                     }));
867                     self.sub_regions(
868                         infer::ReborrowUpvar(span, upvar_id),
869                         borrow_region,
870                         env_region,
871                     );
872                 }
873                 Some(ty::ClosureKind::FnOnce) => {}
874                 None => {
875                     span_bug!(span, "Have not inferred closure kind before regionck");
876                 }
877             }
878         }
879     }
880 }