compiler/rustc_typeck/src/impl_wf_check.rs

   1 //! This pass enforces various "well-formedness constraints" on impls.
   2 //! Logically, it is part of wfcheck -- but we do it early so that we
   3 //! can stop compilation afterwards, since part of the trait matching
   4 //! infrastructure gets very grumpy if these conditions don't hold. In
   5 //! particular, if there are type parameters that are not part of the
   6 //! impl, then coherence will report strange inference ambiguity
   7 //! errors; if impls have duplicate items, we get misleading
   8 //! specialization errors. These things can (and probably should) be
   9 //! fixed, but for the moment it's easier to do these checks early.
  10
  11 use crate::constrained_generic_params as cgp;
  12 use min_specialization::check_min_specialization;
  13
  14 use rustc_data_structures::fx::{FxHashMap, FxHashSet};
  15 use rustc_errors::struct_span_err;
  16 use rustc_hir as hir;
  17 use rustc_hir::def_id::LocalDefId;
  18 use rustc_hir::itemlikevisit::ItemLikeVisitor;
  19 use rustc_middle::ty::query::Providers;
  20 use rustc_middle::ty::{self, TyCtxt, TypeFoldable};
  21 use rustc_span::Span;
  22
  23 use std::collections::hash_map::Entry::{Occupied, Vacant};
  24
  25 mod min_specialization;
  26
  27 /// Checks that all the type/lifetime parameters on an impl also
  28 /// appear in the trait ref or self type (or are constrained by a
  29 /// where-clause). These rules are needed to ensure that, given a
  30 /// trait ref like `<T as Trait<U>>`, we can derive the values of all
  31 /// parameters on the impl (which is needed to make specialization
  32 /// possible).
  33 ///
  34 /// However, in the case of lifetimes, we only enforce these rules if
  35 /// the lifetime parameter is used in an associated type. This is a
  36 /// concession to backwards compatibility; see comment at the end of
  37 /// the fn for details.
  38 ///
  39 /// Example:
  40 ///
  41 /// ```rust,ignore (pseudo-Rust)
  42 /// impl<T> Trait<Foo> for Bar { ... }
  43 /// //   ^ T does not appear in `Foo` or `Bar`, error!
  44 ///
  45 /// impl<T> Trait<Foo<T>> for Bar { ... }
  46 /// //   ^ T appears in `Foo<T>`, ok.
  47 ///
  48 /// impl<T> Trait<Foo> for Bar where Bar: Iterator<Item = T> { ... }
  49 /// //   ^ T is bound to `<Bar as Iterator>::Item`, ok.
  50 ///
  51 /// impl<'a> Trait<Foo> for Bar { }
  52 /// //   ^ 'a is unused, but for back-compat we allow it
  53 ///
  54 /// impl<'a> Trait<Foo> for Bar { type X = &'a i32; }
  55 /// //   ^ 'a is unused and appears in assoc type, error
  56 /// ```
  57 pub fn impl_wf_check(tcx: TyCtxt<'_>) {
  58     // We will tag this as part of the WF check -- logically, it is,
  59     // but it's one that we must perform earlier than the rest of
  60     // WfCheck.
  61     for &module in tcx.hir().krate().modules.keys() {
  62         tcx.ensure().check_mod_impl_wf(module);
  63     }
  64 }
  65
  66 fn check_mod_impl_wf(tcx: TyCtxt<'_>, module_def_id: LocalDefId) {
  67     let min_specialization = tcx.features().min_specialization;
  68     tcx.hir()
  69         .visit_item_likes_in_module(module_def_id, &mut ImplWfCheck { tcx, min_specialization });
  70 }
  71
  72 pub fn provide(providers: &mut Providers) {
  73     *providers = Providers { check_mod_impl_wf, ..*providers };
  74 }
  75
  76 struct ImplWfCheck<'tcx> {
  77     tcx: TyCtxt<'tcx>,
  78     min_specialization: bool,
  79 }
  80
  81 impl ItemLikeVisitor<'tcx> for ImplWfCheck<'tcx> {
  82     fn visit_item(&mut self, item: &'tcx hir::Item<'tcx>) {
  83         if let hir::ItemKind::Impl(ref impl_) = item.kind {
  84             enforce_impl_params_are_constrained(self.tcx, item.def_id, impl_.items);
  85             enforce_impl_items_are_distinct(self.tcx, impl_.items);
  86             if self.min_specialization {
  87                 check_min_specialization(self.tcx, item.def_id.to_def_id(), item.span);
  88             }
  89         }
  90     }
  91
  92     fn visit_trait_item(&mut self, _trait_item: &'tcx hir::TraitItem<'tcx>) {}
  93
  94     fn visit_impl_item(&mut self, _impl_item: &'tcx hir::ImplItem<'tcx>) {}
  95
  96     fn visit_foreign_item(&mut self, _foreign_item: &'tcx hir::ForeignItem<'tcx>) {}
  97 }
  98
  99 fn enforce_impl_params_are_constrained(
 100     tcx: TyCtxt<'_>,
 101     impl_def_id: LocalDefId,
 102     impl_item_refs: &[hir::ImplItemRef<'_>],
 103 ) {
 104     // Every lifetime used in an associated type must be constrained.
 105     let impl_self_ty = tcx.type_of(impl_def_id);
 106     if impl_self_ty.references_error() {
 107         // Don't complain about unconstrained type params when self ty isn't known due to errors.
 108         // (#36836)
 109         tcx.sess.delay_span_bug(
 110             tcx.def_span(impl_def_id),
 111             &format!(
 112                 "potentially unconstrained type parameters weren't evaluated: {:?}",
 113                 impl_self_ty,
 114             ),
 115         );
 116         return;
 117     }
 118     let impl_generics = tcx.generics_of(impl_def_id);
 119     let impl_predicates = tcx.predicates_of(impl_def_id);
 120     let impl_trait_ref = tcx.impl_trait_ref(impl_def_id);
 121
 122     let mut input_parameters = cgp::parameters_for_impl(impl_self_ty, impl_trait_ref);
 123     cgp::identify_constrained_generic_params(
 124         tcx,
 125         impl_predicates,
 126         impl_trait_ref,
 127         &mut input_parameters,
 128     );
 129
 130     // Disallow unconstrained lifetimes, but only if they appear in assoc types.
 131     let lifetimes_in_associated_types: FxHashSet<_> = impl_item_refs
 132         .iter()
 133         .map(|item_ref| item_ref.id.def_id)
 134         .flat_map(|def_id| {
 135             let item = tcx.associated_item(def_id);
 136             match item.kind {
 137                 ty::AssocKind::Type => {
 138                     if item.defaultness.has_value() {
 139                         cgp::parameters_for(&tcx.type_of(def_id), true)
 140                     } else {
 141                         Vec::new()
 142                     }
 143                 }
 144                 ty::AssocKind::Fn | ty::AssocKind::Const => Vec::new(),
 145             }
 146         })
 147         .collect();
 148
 149     for param in &impl_generics.params {
 150         match param.kind {
 151             // Disallow ANY unconstrained type parameters.
 152             ty::GenericParamDefKind::Type { .. } => {
 153                 let param_ty = ty::ParamTy::for_def(param);
 154                 if !input_parameters.contains(&cgp::Parameter::from(param_ty)) {
 155                     report_unused_parameter(
 156                         tcx,
 157                         tcx.def_span(param.def_id),
 158                         "type",
 159                         &param_ty.to_string(),
 160                     );
 161                 }
 162             }
 163             ty::GenericParamDefKind::Lifetime => {
 164                 let param_lt = cgp::Parameter::from(param.to_early_bound_region_data());
 165                 if lifetimes_in_associated_types.contains(&param_lt) && // (*)
 166                     !input_parameters.contains(&param_lt)
 167                 {
 168                     report_unused_parameter(
 169                         tcx,
 170                         tcx.def_span(param.def_id),
 171                         "lifetime",
 172                         &param.name.to_string(),
 173                     );
 174                 }
 175             }
 176             ty::GenericParamDefKind::Const { .. } => {
 177                 let param_ct = ty::ParamConst::for_def(param);
 178                 if !input_parameters.contains(&cgp::Parameter::from(param_ct)) {
 179                     report_unused_parameter(
 180                         tcx,
 181                         tcx.def_span(param.def_id),
 182                         "const",
 183                         &param_ct.to_string(),
 184                     );
 185                 }
 186             }
 187         }
 188     }
 189
 190     // (*) This is a horrible concession to reality. I think it'd be
 191     // better to just ban unconstrained lifetimes outright, but in
 192     // practice people do non-hygenic macros like:
 193     //
 194     // ```
 195     // macro_rules! __impl_slice_eq1 {
 196     //     ($Lhs: ty, $Rhs: ty, $Bound: ident) => {
 197     //         impl<'a, 'b, A: $Bound, B> PartialEq<$Rhs> for $Lhs where A: PartialEq<B> {
 198     //            ....
 199     //         }
 200     //     }
 201     // }
 202     // ```
 203     //
 204     // In a concession to backwards compatibility, we continue to
 205     // permit those, so long as the lifetimes aren't used in
 206     // associated types. I believe this is sound, because lifetimes
 207     // used elsewhere are not projected back out.
 208 }
 209
 210 fn report_unused_parameter(tcx: TyCtxt<'_>, span: Span, kind: &str, name: &str) {
 211     let mut err = struct_span_err!(
 212         tcx.sess,
 213         span,
 214         E0207,
 215         "the {} parameter `{}` is not constrained by the \
 216         impl trait, self type, or predicates",
 217         kind,
 218         name
 219     );
 220     err.span_label(span, format!("unconstrained {} parameter", kind));
 221     if kind == "const" {
 222         err.note(
 223             "expressions using a const parameter must map each value to a distinct output value",
 224         );
 225         err.note(
 226             "proving the result of expressions other than the parameter are unique is not supported",
 227         );
 228     }
 229     err.emit();
 230 }
 231
 232 /// Enforce that we do not have two items in an impl with the same name.
 233 fn enforce_impl_items_are_distinct(tcx: TyCtxt<'_>, impl_item_refs: &[hir::ImplItemRef<'_>]) {
 234     let mut seen_type_items = FxHashMap::default();
 235     let mut seen_value_items = FxHashMap::default();
 236     for impl_item_ref in impl_item_refs {
 237         let impl_item = tcx.hir().impl_item(impl_item_ref.id);
 238         let seen_items = match impl_item.kind {
 239             hir::ImplItemKind::TyAlias(_) => &mut seen_type_items,
 240             _ => &mut seen_value_items,
 241         };
 242         match seen_items.entry(impl_item.ident.normalize_to_macros_2_0()) {
 243             Occupied(entry) => {
 244                 let mut err = struct_span_err!(
 245                     tcx.sess,
 246                     impl_item.span,
 247                     E0201,
 248                     "duplicate definitions with name `{}`:",
 249                     impl_item.ident
 250                 );
 251                 err.span_label(
 252                     *entry.get(),
 253                     format!("previous definition of `{}` here", impl_item.ident),
 254                 );
 255                 err.span_label(impl_item.span, "duplicate definition");
 256                 err.emit();
 257             }
 258             Vacant(entry) => {
 259                 entry.insert(impl_item.span);
 260             }
 261         }
 262     }
 263 }