compiler/rustc_typeck/src/constrained_generic_params.rs

   1 use rustc_data_structures::fx::FxHashSet;
   2 use rustc_middle::ty::fold::{TypeFoldable, TypeVisitor};
   3 use rustc_middle::ty::{self, Ty, TyCtxt};
   4 use rustc_span::source_map::Span;
   5 use std::ops::ControlFlow;
   6
   7 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Hash, Debug)]
   8 pub struct Parameter(pub u32);
   9
  10 impl From<ty::ParamTy> for Parameter {
  11     fn from(param: ty::ParamTy) -> Self {
  12         Parameter(param.index)
  13     }
  14 }
  15
  16 impl From<ty::EarlyBoundRegion> for Parameter {
  17     fn from(param: ty::EarlyBoundRegion) -> Self {
  18         Parameter(param.index)
  19     }
  20 }
  21
  22 impl From<ty::ParamConst> for Parameter {
  23     fn from(param: ty::ParamConst) -> Self {
  24         Parameter(param.index)
  25     }
  26 }
  27
  28 /// Returns the set of parameters constrained by the impl header.
  29 pub fn parameters_for_impl<'tcx>(
  30     impl_self_ty: Ty<'tcx>,
  31     impl_trait_ref: Option<ty::TraitRef<'tcx>>,
  32 ) -> FxHashSet<Parameter> {
  33     let vec = match impl_trait_ref {
  34         Some(tr) => parameters_for(&tr, false),
  35         None => parameters_for(&impl_self_ty, false),
  36     };
  37     vec.into_iter().collect()
  38 }
  39
  40 /// If `include_nonconstraining` is false, returns the list of parameters that are
  41 /// constrained by `t` - i.e., the value of each parameter in the list is
  42 /// uniquely determined by `t` (see RFC 447). If it is true, return the list
  43 /// of parameters whose values are needed in order to constrain `ty` - these
  44 /// differ, with the latter being a superset, in the presence of projections.
  45 pub fn parameters_for<'tcx>(
  46     t: &impl TypeFoldable<'tcx>,
  47     include_nonconstraining: bool,
  48 ) -> Vec<Parameter> {
  49     let mut collector = ParameterCollector { parameters: vec![], include_nonconstraining };
  50     t.visit_with(&mut collector);
  51     collector.parameters
  52 }
  53
  54 struct ParameterCollector {
  55     parameters: Vec<Parameter>,
  56     include_nonconstraining: bool,
  57 }
  58
  59 impl<'tcx> TypeVisitor<'tcx> for ParameterCollector {
  60     fn visit_ty(&mut self, t: Ty<'tcx>) -> ControlFlow<Self::BreakTy> {
  61         match *t.kind() {
  62             ty::Projection(..) | ty::Opaque(..) if !self.include_nonconstraining => {
  63                 // projections are not injective
  64                 return ControlFlow::CONTINUE;
  65             }
  66             ty::Param(data) => {
  67                 self.parameters.push(Parameter::from(data));
  68             }
  69             _ => {}
  70         }
  71
  72         t.super_visit_with(self)
  73     }
  74
  75     fn visit_region(&mut self, r: ty::Region<'tcx>) -> ControlFlow<Self::BreakTy> {
  76         if let ty::ReEarlyBound(data) = *r {
  77             self.parameters.push(Parameter::from(data));
  78         }
  79         ControlFlow::CONTINUE
  80     }
  81
  82     fn visit_const(&mut self, c: ty::Const<'tcx>) -> ControlFlow<Self::BreakTy> {
  83         match c.val() {
  84             ty::ConstKind::Unevaluated(..) if !self.include_nonconstraining => {
  85                 // Constant expressions are not injective
  86                 return c.ty().visit_with(self);
  87             }
  88             ty::ConstKind::Param(data) => {
  89                 self.parameters.push(Parameter::from(data));
  90             }
  91             _ => {}
  92         }
  93
  94         c.super_visit_with(self)
  95     }
  96 }
  97
  98 pub fn identify_constrained_generic_params<'tcx>(
  99     tcx: TyCtxt<'tcx>,
 100     predicates: ty::GenericPredicates<'tcx>,
 101     impl_trait_ref: Option<ty::TraitRef<'tcx>>,
 102     input_parameters: &mut FxHashSet<Parameter>,
 103 ) {
 104     let mut predicates = predicates.predicates.to_vec();
 105     setup_constraining_predicates(tcx, &mut predicates, impl_trait_ref, input_parameters);
 106 }
 107
 108 /// Order the predicates in `predicates` such that each parameter is
 109 /// constrained before it is used, if that is possible, and add the
 110 /// parameters so constrained to `input_parameters`. For example,
 111 /// imagine the following impl:
 112 /// ```ignore (illustrative)
 113 /// impl<T: Debug, U: Iterator<Item = T>> Trait for U
 114 /// ```
 115 /// The impl's predicates are collected from left to right. Ignoring
 116 /// the implicit `Sized` bounds, these are
 117 ///   * T: Debug
 118 ///   * U: Iterator
 119 ///   * <U as Iterator>::Item = T -- a desugared ProjectionPredicate
 120 ///
 121 /// When we, for example, try to go over the trait-reference
 122 /// `IntoIter<u32> as Trait`, we substitute the impl parameters with fresh
 123 /// variables and match them with the impl trait-ref, so we know that
 124 /// `$U = IntoIter<u32>`.
 125 ///
 126 /// However, in order to process the `$T: Debug` predicate, we must first
 127 /// know the value of `$T` - which is only given by processing the
 128 /// projection. As we occasionally want to process predicates in a single
 129 /// pass, we want the projection to come first. In fact, as projections
 130 /// can (acyclically) depend on one another - see RFC447 for details - we
 131 /// need to topologically sort them.
 132 ///
 133 /// We *do* have to be somewhat careful when projection targets contain
 134 /// projections themselves, for example in
 135 ///     impl<S,U,V,W> Trait for U where
 136 /// /* 0 */   S: Iterator<Item = U>,
 137 /// /* - */   U: Iterator,
 138 /// /* 1 */   <U as Iterator>::Item: ToOwned<Owned=(W,<V as Iterator>::Item)>
 139 /// /* 2 */   W: Iterator<Item = V>
 140 /// /* 3 */   V: Debug
 141 /// we have to evaluate the projections in the order I wrote them:
 142 /// `V: Debug` requires `V` to be evaluated. The only projection that
 143 /// *determines* `V` is 2 (1 contains it, but *does not determine it*,
 144 /// as it is only contained within a projection), but that requires `W`
 145 /// which is determined by 1, which requires `U`, that is determined
 146 /// by 0. I should probably pick a less tangled example, but I can't
 147 /// think of any.
 148 pub fn setup_constraining_predicates<'tcx>(
 149     tcx: TyCtxt<'tcx>,
 150     predicates: &mut [(ty::Predicate<'tcx>, Span)],
 151     impl_trait_ref: Option<ty::TraitRef<'tcx>>,
 152     input_parameters: &mut FxHashSet<Parameter>,
 153 ) {
 154     // The canonical way of doing the needed topological sort
 155     // would be a DFS, but getting the graph and its ownership
 156     // right is annoying, so I am using an in-place fixed-point iteration,
 157     // which is `O(nt)` where `t` is the depth of type-parameter constraints,
 158     // remembering that `t` should be less than 7 in practice.
 159     //
 160     // Basically, I iterate over all projections and swap every
 161     // "ready" projection to the start of the list, such that
 162     // all of the projections before `i` are topologically sorted
 163     // and constrain all the parameters in `input_parameters`.
 164     //
 165     // In the example, `input_parameters` starts by containing `U` - which
 166     // is constrained by the trait-ref - and so on the first pass we
 167     // observe that `<U as Iterator>::Item = T` is a "ready" projection that
 168     // constrains `T` and swap it to front. As it is the sole projection,
 169     // no more swaps can take place afterwards, with the result being
 170     //   * <U as Iterator>::Item = T
 171     //   * T: Debug
 172     //   * U: Iterator
 173     debug!(
 174         "setup_constraining_predicates: predicates={:?} \
 175             impl_trait_ref={:?} input_parameters={:?}",
 176         predicates, impl_trait_ref, input_parameters
 177     );
 178     let mut i = 0;
 179     let mut changed = true;
 180     while changed {
 181         changed = false;
 182
 183         for j in i..predicates.len() {
 184             // Note that we don't have to care about binders here,
 185             // as the impl trait ref never contains any late-bound regions.
 186             if let ty::PredicateKind::Projection(projection) = predicates[j].0.kind().skip_binder()
 187             {
 188                 // Special case: watch out for some kind of sneaky attempt
 189                 // to project out an associated type defined by this very
 190                 // trait.
 191                 let unbound_trait_ref = projection.projection_ty.trait_ref(tcx);
 192                 if Some(unbound_trait_ref) == impl_trait_ref {
 193                     continue;
 194                 }
 195
 196                 // A projection depends on its input types and determines its output
 197                 // type. For example, if we have
 198                 //     `<<T as Bar>::Baz as Iterator>::Output = <U as Iterator>::Output`
 199                 // Then the projection only applies if `T` is known, but it still
 200                 // does not determine `U`.
 201                 let inputs = parameters_for(&projection.projection_ty, true);
 202                 let relies_only_on_inputs = inputs.iter().all(|p| input_parameters.contains(p));
 203                 if !relies_only_on_inputs {
 204                     continue;
 205                 }
 206                 input_parameters.extend(parameters_for(&projection.term, false));
 207             } else {
 208                 continue;
 209             }
 210             // fancy control flow to bypass borrow checker
 211             predicates.swap(i, j);
 212             i += 1;
 213             changed = true;
 214         }
 215         debug!(
 216             "setup_constraining_predicates: predicates={:?} \
 217                 i={} impl_trait_ref={:?} input_parameters={:?}",
 218             predicates, i, impl_trait_ref, input_parameters
 219         );
 220     }
 221 }