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::def::DefKind;
  17 use rustc_hir::def_id::LocalDefId;
  18 use rustc_middle::ty::query::Providers;
  19 use rustc_middle::ty::{self, TyCtxt, TypeFoldable};
  20 use rustc_span::Span;
  21
  22 use std::collections::hash_map::Entry::{Occupied, Vacant};
  23
  24 mod min_specialization;
  25
  26 /// Checks that all the type/lifetime parameters on an impl also
  27 /// appear in the trait ref or self type (or are constrained by a
  28 /// where-clause). These rules are needed to ensure that, given a
  29 /// trait ref like `<T as Trait<U>>`, we can derive the values of all
  30 /// parameters on the impl (which is needed to make specialization
  31 /// possible).
  32 ///
  33 /// However, in the case of lifetimes, we only enforce these rules if
  34 /// the lifetime parameter is used in an associated type. This is a
  35 /// concession to backwards compatibility; see comment at the end of
  36 /// the fn for details.
  37 ///
  38 /// Example:
  39 ///
  40 /// ```rust,ignore (pseudo-Rust)
  41 /// impl<T> Trait<Foo> for Bar { ... }
  42 /// //   ^ T does not appear in `Foo` or `Bar`, error!
  43 ///
  44 /// impl<T> Trait<Foo<T>> for Bar { ... }
  45 /// //   ^ T appears in `Foo<T>`, ok.
  46 ///
  47 /// impl<T> Trait<Foo> for Bar where Bar: Iterator<Item = T> { ... }
  48 /// //   ^ T is bound to `<Bar as Iterator>::Item`, ok.
  49 ///
  50 /// impl<'a> Trait<Foo> for Bar { }
  51 /// //   ^ 'a is unused, but for back-compat we allow it
  52 ///
  53 /// impl<'a> Trait<Foo> for Bar { type X = &'a i32; }
  54 /// //   ^ 'a is unused and appears in assoc type, error
  55 /// ```
  56 fn check_mod_impl_wf(tcx: TyCtxt<'_>, module_def_id: LocalDefId) {
  57     let min_specialization = tcx.features().min_specialization;
  58     let module = tcx.hir_module_items(module_def_id);
  59     for id in module.items() {
  60         if matches!(tcx.def_kind(id.def_id), DefKind::Impl) {
  61             enforce_impl_params_are_constrained(tcx, id.def_id);
  62             enforce_impl_items_are_distinct(tcx, id.def_id);
  63             if min_specialization {
  64                 check_min_specialization(tcx, id.def_id);
  65             }
  66         }
  67     }
  68 }
  69
  70 pub fn provide(providers: &mut Providers) {
  71     *providers = Providers { check_mod_impl_wf, ..*providers };
  72 }
  73
  74 fn enforce_impl_params_are_constrained(tcx: TyCtxt<'_>, impl_def_id: LocalDefId) {
  75     // Every lifetime used in an associated type must be constrained.
  76     let impl_self_ty = tcx.type_of(impl_def_id);
  77     if impl_self_ty.references_error() {
  78         // Don't complain about unconstrained type params when self ty isn't known due to errors.
  79         // (#36836)
  80         tcx.sess.delay_span_bug(
  81             tcx.def_span(impl_def_id),
  82             &format!(
  83                 "potentially unconstrained type parameters weren't evaluated: {:?}",
  84                 impl_self_ty,
  85             ),
  86         );
  87         return;
  88     }
  89     let impl_generics = tcx.generics_of(impl_def_id);
  90     let impl_predicates = tcx.predicates_of(impl_def_id);
  91     let impl_trait_ref = tcx.impl_trait_ref(impl_def_id);
  92
  93     let mut input_parameters = cgp::parameters_for_impl(impl_self_ty, impl_trait_ref);
  94     cgp::identify_constrained_generic_params(
  95         tcx,
  96         impl_predicates,
  97         impl_trait_ref,
  98         &mut input_parameters,
  99     );
 100
 101     // Disallow unconstrained lifetimes, but only if they appear in assoc types.
 102     let lifetimes_in_associated_types: FxHashSet<_> = tcx
 103         .associated_item_def_ids(impl_def_id)
 104         .iter()
 105         .flat_map(|def_id| {
 106             let item = tcx.associated_item(def_id);
 107             match item.kind {
 108                 ty::AssocKind::Type => {
 109                     if item.defaultness.has_value() {
 110                         cgp::parameters_for(&tcx.type_of(def_id), true)
 111                     } else {
 112                         Vec::new()
 113                     }
 114                 }
 115                 ty::AssocKind::Fn | ty::AssocKind::Const => Vec::new(),
 116             }
 117         })
 118         .collect();
 119
 120     for param in &impl_generics.params {
 121         match param.kind {
 122             // Disallow ANY unconstrained type parameters.
 123             ty::GenericParamDefKind::Type { .. } => {
 124                 let param_ty = ty::ParamTy::for_def(param);
 125                 if !input_parameters.contains(&cgp::Parameter::from(param_ty)) {
 126                     report_unused_parameter(
 127                         tcx,
 128                         tcx.def_span(param.def_id),
 129                         "type",
 130                         &param_ty.to_string(),
 131                     );
 132                 }
 133             }
 134             ty::GenericParamDefKind::Lifetime => {
 135                 let param_lt = cgp::Parameter::from(param.to_early_bound_region_data());
 136                 if lifetimes_in_associated_types.contains(&param_lt) && // (*)
 137                     !input_parameters.contains(&param_lt)
 138                 {
 139                     report_unused_parameter(
 140                         tcx,
 141                         tcx.def_span(param.def_id),
 142                         "lifetime",
 143                         &param.name.to_string(),
 144                     );
 145                 }
 146             }
 147             ty::GenericParamDefKind::Const { .. } => {
 148                 let param_ct = ty::ParamConst::for_def(param);
 149                 if !input_parameters.contains(&cgp::Parameter::from(param_ct)) {
 150                     report_unused_parameter(
 151                         tcx,
 152                         tcx.def_span(param.def_id),
 153                         "const",
 154                         &param_ct.to_string(),
 155                     );
 156                 }
 157             }
 158         }
 159     }
 160
 161     // (*) This is a horrible concession to reality. I think it'd be
 162     // better to just ban unconstrained lifetimes outright, but in
 163     // practice people do non-hygienic macros like:
 164     //
 165     // ```
 166     // macro_rules! __impl_slice_eq1 {
 167     //     ($Lhs: ty, $Rhs: ty, $Bound: ident) => {
 168     //         impl<'a, 'b, A: $Bound, B> PartialEq<$Rhs> for $Lhs where A: PartialEq<B> {
 169     //            ....
 170     //         }
 171     //     }
 172     // }
 173     // ```
 174     //
 175     // In a concession to backwards compatibility, we continue to
 176     // permit those, so long as the lifetimes aren't used in
 177     // associated types. I believe this is sound, because lifetimes
 178     // used elsewhere are not projected back out.
 179 }
 180
 181 fn report_unused_parameter(tcx: TyCtxt<'_>, span: Span, kind: &str, name: &str) {
 182     let mut err = struct_span_err!(
 183         tcx.sess,
 184         span,
 185         E0207,
 186         "the {} parameter `{}` is not constrained by the \
 187         impl trait, self type, or predicates",
 188         kind,
 189         name
 190     );
 191     err.span_label(span, format!("unconstrained {} parameter", kind));
 192     if kind == "const" {
 193         err.note(
 194             "expressions using a const parameter must map each value to a distinct output value",
 195         );
 196         err.note(
 197             "proving the result of expressions other than the parameter are unique is not supported",
 198         );
 199     }
 200     err.emit();
 201 }
 202
 203 /// Enforce that we do not have two items in an impl with the same name.
 204 fn enforce_impl_items_are_distinct(tcx: TyCtxt<'_>, impl_def_id: LocalDefId) {
 205     let mut seen_type_items = FxHashMap::default();
 206     let mut seen_value_items = FxHashMap::default();
 207     for &impl_item_ref in tcx.associated_item_def_ids(impl_def_id) {
 208         let impl_item = tcx.associated_item(impl_item_ref);
 209         let seen_items = match impl_item.kind {
 210             ty::AssocKind::Type => &mut seen_type_items,
 211             _ => &mut seen_value_items,
 212         };
 213         let span = tcx.def_span(impl_item_ref);
 214         let ident = impl_item.ident(tcx);
 215         match seen_items.entry(ident.normalize_to_macros_2_0()) {
 216             Occupied(entry) => {
 217                 let mut err = struct_span_err!(
 218                     tcx.sess,
 219                     span,
 220                     E0201,
 221                     "duplicate definitions with name `{}`:",
 222                     ident
 223                 );
 224                 err.span_label(*entry.get(), format!("previous definition of `{}` here", ident));
 225                 err.span_label(span, "duplicate definition");
 226                 err.emit();
 227             }
 228             Vacant(entry) => {
 229                 entry.insert(span);
 230             }
 231         }
 232     }
 233 }