crates/hir/src/semantics/source_to_def.rs

   1 //! Maps *syntax* of various definitions to their semantic ids.
   2 //!
   3 //! This is a very interesting module, and, in some sense, can be considered the
   4 //! heart of the IDE parts of rust-analyzer.
   5 //!
   6 //! This module solves the following problem:
   7 //!
   8 //!     Given a piece of syntax, find the corresponding semantic definition (def).
   9 //!
  10 //! This problem is a part of more-or-less every IDE feature implemented. Every
  11 //! IDE functionality (like goto to definition), conceptually starts with a
  12 //! specific cursor position in a file. Starting with this text offset, we first
  13 //! figure out what syntactic construct are we at: is this a pattern, an
  14 //! expression, an item definition.
  15 //!
  16 //! Knowing only the syntax gives us relatively little info. For example,
  17 //! looking at the syntax of the function we can realise that it is a part of an
  18 //! `impl` block, but we won't be able to tell what trait function the current
  19 //! function overrides, and whether it does that correctly. For that, we need to
  20 //! go from [`ast::Fn`] to [`crate::Function`], and that's exactly what this
  21 //! module does.
  22 //!
  23 //! As syntax trees are values and don't know their place of origin/identity,
  24 //! this module also requires [`InFile`] wrappers to understand which specific
  25 //! real or macro-expanded file the tree comes from.
  26 //!
  27 //! The actual algorithm to resolve syntax to def is curious in two aspects:
  28 //!
  29 //!     * It is recursive
  30 //!     * It uses the inverse algorithm (what is the syntax for this def?)
  31 //!
  32 //! Specifically, the algorithm goes like this:
  33 //!
  34 //!     1. Find the syntactic container for the syntax. For example, field's
  35 //!        container is the struct, and structs container is a module.
  36 //!     2. Recursively get the def corresponding to container.
  37 //!     3. Ask the container def for all child defs. These child defs contain
  38 //!        the answer and answer's siblings.
  39 //!     4. For each child def, ask for it's source.
  40 //!     5. The child def whose source is the syntax node we've started with
  41 //!        is the answer.
  42 //!
  43 //! It's interesting that both Roslyn and Kotlin contain very similar code
  44 //! shape.
  45 //!
  46 //! Let's take a look at Roslyn:
  47 //!
  48 //!   <https://github.com/dotnet/roslyn/blob/36a0c338d6621cc5fe34b79d414074a95a6a489c/src/Compilers/CSharp/Portable/Compilation/SyntaxTreeSemanticModel.cs#L1403-L1429>
  49 //!   <https://sourceroslyn.io/#Microsoft.CodeAnalysis.CSharp/Compilation/SyntaxTreeSemanticModel.cs,1403>
  50 //!
  51 //! The `GetDeclaredType` takes `Syntax` as input, and returns `Symbol` as
  52 //! output. First, it retrieves a `Symbol` for parent `Syntax`:
  53 //!
  54 //! * https://sourceroslyn.io/#Microsoft.CodeAnalysis.CSharp/Compilation/SyntaxTreeSemanticModel.cs,1423
  55 //!
  56 //! Then, it iterates parent symbol's children, looking for one which has the
  57 //! same text span as the original node:
  58 //!
  59 //!   <https://sourceroslyn.io/#Microsoft.CodeAnalysis.CSharp/Compilation/SyntaxTreeSemanticModel.cs,1786>
  60 //!
  61 //! Now, let's look at Kotlin:
  62 //!
  63 //!   <https://github.com/JetBrains/kotlin/blob/a288b8b00e4754a1872b164999c6d3f3b8c8994a/idea/idea-frontend-fir/idea-fir-low-level-api/src/org/jetbrains/kotlin/idea/fir/low/level/api/FirModuleResolveStateImpl.kt#L93-L125>
  64 //!
  65 //! This function starts with a syntax node (`KtExpression` is syntax, like all
  66 //! `Kt` nodes), and returns a def. It uses
  67 //! `getNonLocalContainingOrThisDeclaration` to get syntactic container for a
  68 //! current node. Then, `findSourceNonLocalFirDeclaration` gets `Fir` for this
  69 //! parent. Finally, `findElementIn` function traverses `Fir` children to find
  70 //! one with the same source we originally started with.
  71 //!
  72 //! One question is left though -- where does the recursion stops? This happens
  73 //! when we get to the file syntax node, which doesn't have a syntactic parent.
  74 //! In that case, we loop through all the crates that might contain this file
  75 //! and look for a module whose source is the given file.
  76 //!
  77 //! Note that the logic in this module is somewhat fundamentally imprecise --
  78 //! due to conditional compilation and `#[path]` attributes, there's no
  79 //! injective mapping from syntax nodes to defs. This is not an edge case --
  80 //! more or less every item in a `lib.rs` is a part of two distinct crates: a
  81 //! library with `--cfg test` and a library without.
  82 //!
  83 //! At the moment, we don't really handle this well and return the first answer
  84 //! that works. Ideally, we should first let the caller to pick a specific
  85 //! active crate for a given position, and then provide an API to resolve all
  86 //! syntax nodes against this specific crate.
  87
  88 use base_db::FileId;
  89 use hir_def::{
  90     child_by_source::ChildBySource,
  91     dyn_map::DynMap,
  92     expr::{LabelId, PatId},
  93     keys::{self, Key},
  94     ConstId, ConstParamId, DefWithBodyId, EnumId, EnumVariantId, FieldId, FunctionId, GenericDefId,
  95     ImplId, LifetimeParamId, ModuleId, StaticId, StructId, TraitId, TypeAliasId, TypeParamId,
  96     UnionId, VariantId,
  97 };
  98 use hir_expand::{name::AsName, AstId, MacroCallId, MacroDefKind};
  99 use rustc_hash::FxHashMap;
 100 use smallvec::SmallVec;
 101 use stdx::impl_from;
 102 use syntax::{
 103     ast::{self, NameOwner},
 104     match_ast, AstNode, SyntaxNode,
 105 };
 106
 107 use crate::{db::HirDatabase, InFile, MacroDefId};
 108
 109 pub(super) type SourceToDefCache = FxHashMap<ChildContainer, DynMap>;
 110
 111 pub(super) struct SourceToDefCtx<'a, 'b> {
 112     pub(super) db: &'b dyn HirDatabase,
 113     pub(super) cache: &'a mut SourceToDefCache,
 114 }
 115
 116 impl SourceToDefCtx<'_, '_> {
 117     pub(super) fn file_to_def(&mut self, file: FileId) -> SmallVec<[ModuleId; 1]> {
 118         let _p = profile::span("SourceBinder::to_module_def");
 119         let mut mods = SmallVec::new();
 120         for &crate_id in self.db.relevant_crates(file).iter() {
 121             // FIXME: inner items
 122             let crate_def_map = self.db.crate_def_map(crate_id);
 123             mods.extend(
 124                 crate_def_map
 125                     .modules_for_file(file)
 126                     .map(|local_id| crate_def_map.module_id(local_id)),
 127             )
 128         }
 129         mods
 130     }
 131
 132     pub(super) fn module_to_def(&mut self, src: InFile<ast::Module>) -> Option<ModuleId> {
 133         let _p = profile::span("module_to_def");
 134         let parent_declaration = src
 135             .as_ref()
 136             .map(|it| it.syntax())
 137             .cloned()
 138             .ancestors_with_macros(self.db.upcast())
 139             .skip(1)
 140             .find_map(|it| {
 141                 let m = ast::Module::cast(it.value.clone())?;
 142                 Some(it.with_value(m))
 143             });
 144
 145         let parent_module = match parent_declaration {
 146             Some(parent_declaration) => self.module_to_def(parent_declaration),
 147             None => {
 148                 let file_id = src.file_id.original_file(self.db.upcast());
 149                 self.file_to_def(file_id).get(0).copied()
 150             }
 151         }?;
 152
 153         let child_name = src.value.name()?.as_name();
 154         let def_map = parent_module.def_map(self.db.upcast());
 155         let child_id = *def_map[parent_module.local_id].children.get(&child_name)?;
 156         Some(def_map.module_id(child_id))
 157     }
 158
 159     pub(super) fn source_file_to_def(&mut self, src: InFile<ast::SourceFile>) -> Option<ModuleId> {
 160         let _p = profile::span("source_file_to_def");
 161         let file_id = src.file_id.original_file(self.db.upcast());
 162         self.file_to_def(file_id).get(0).copied()
 163     }
 164
 165     pub(super) fn trait_to_def(&mut self, src: InFile<ast::Trait>) -> Option<TraitId> {
 166         self.to_def(src, keys::TRAIT)
 167     }
 168     pub(super) fn impl_to_def(&mut self, src: InFile<ast::Impl>) -> Option<ImplId> {
 169         self.to_def(src, keys::IMPL)
 170     }
 171     pub(super) fn fn_to_def(&mut self, src: InFile<ast::Fn>) -> Option<FunctionId> {
 172         self.to_def(src, keys::FUNCTION)
 173     }
 174     pub(super) fn struct_to_def(&mut self, src: InFile<ast::Struct>) -> Option<StructId> {
 175         self.to_def(src, keys::STRUCT)
 176     }
 177     pub(super) fn enum_to_def(&mut self, src: InFile<ast::Enum>) -> Option<EnumId> {
 178         self.to_def(src, keys::ENUM)
 179     }
 180     pub(super) fn union_to_def(&mut self, src: InFile<ast::Union>) -> Option<UnionId> {
 181         self.to_def(src, keys::UNION)
 182     }
 183     pub(super) fn static_to_def(&mut self, src: InFile<ast::Static>) -> Option<StaticId> {
 184         self.to_def(src, keys::STATIC)
 185     }
 186     pub(super) fn const_to_def(&mut self, src: InFile<ast::Const>) -> Option<ConstId> {
 187         self.to_def(src, keys::CONST)
 188     }
 189     pub(super) fn type_alias_to_def(&mut self, src: InFile<ast::TypeAlias>) -> Option<TypeAliasId> {
 190         self.to_def(src, keys::TYPE_ALIAS)
 191     }
 192     pub(super) fn record_field_to_def(&mut self, src: InFile<ast::RecordField>) -> Option<FieldId> {
 193         self.to_def(src, keys::RECORD_FIELD)
 194     }
 195     pub(super) fn tuple_field_to_def(&mut self, src: InFile<ast::TupleField>) -> Option<FieldId> {
 196         self.to_def(src, keys::TUPLE_FIELD)
 197     }
 198     pub(super) fn enum_variant_to_def(
 199         &mut self,
 200         src: InFile<ast::Variant>,
 201     ) -> Option<EnumVariantId> {
 202         self.to_def(src, keys::VARIANT)
 203     }
 204     pub(super) fn bind_pat_to_def(
 205         &mut self,
 206         src: InFile<ast::IdentPat>,
 207     ) -> Option<(DefWithBodyId, PatId)> {
 208         let container = self.find_pat_or_label_container(src.as_ref().map(|it| it.syntax()))?;
 209         let (_body, source_map) = self.db.body_with_source_map(container);
 210         let src = src.map(ast::Pat::from);
 211         let pat_id = source_map.node_pat(src.as_ref())?;
 212         Some((container, pat_id))
 213     }
 214     pub(super) fn self_param_to_def(
 215         &mut self,
 216         src: InFile<ast::SelfParam>,
 217     ) -> Option<(DefWithBodyId, PatId)> {
 218         let container = self.find_pat_or_label_container(src.as_ref().map(|it| it.syntax()))?;
 219         let (_body, source_map) = self.db.body_with_source_map(container);
 220         let pat_id = source_map.node_self_param(src.as_ref())?;
 221         Some((container, pat_id))
 222     }
 223     pub(super) fn label_to_def(
 224         &mut self,
 225         src: InFile<ast::Label>,
 226     ) -> Option<(DefWithBodyId, LabelId)> {
 227         let container = self.find_pat_or_label_container(src.as_ref().map(|it| it.syntax()))?;
 228         let (_body, source_map) = self.db.body_with_source_map(container);
 229         let label_id = source_map.node_label(src.as_ref())?;
 230         Some((container, label_id))
 231     }
 232
 233     pub(super) fn item_to_macro_call(&mut self, src: InFile<ast::Item>) -> Option<MacroCallId> {
 234         let map = self.dyn_map(src.as_ref())?;
 235         map[keys::ATTR_MACRO].get(&src).copied()
 236     }
 237
 238     fn to_def<Ast: AstNode + 'static, ID: Copy + 'static>(
 239         &mut self,
 240         src: InFile<Ast>,
 241         key: Key<Ast, ID>,
 242     ) -> Option<ID> {
 243         self.dyn_map(src.as_ref())?[key].get(&src).copied()
 244     }
 245
 246     fn dyn_map<Ast: AstNode + 'static>(&mut self, src: InFile<&Ast>) -> Option<&DynMap> {
 247         let container = self.find_container(src.map(|it| it.syntax()))?;
 248         let db = self.db;
 249         let dyn_map =
 250             &*self.cache.entry(container).or_insert_with(|| container.child_by_source(db));
 251         Some(dyn_map)
 252     }
 253
 254     pub(super) fn type_param_to_def(&mut self, src: InFile<ast::TypeParam>) -> Option<TypeParamId> {
 255         let container: ChildContainer =
 256             self.find_generic_param_container(src.as_ref().map(|it| it.syntax()))?.into();
 257         let db = self.db;
 258         let dyn_map =
 259             &*self.cache.entry(container).or_insert_with(|| container.child_by_source(db));
 260         dyn_map[keys::TYPE_PARAM].get(&src).copied()
 261     }
 262
 263     pub(super) fn lifetime_param_to_def(
 264         &mut self,
 265         src: InFile<ast::LifetimeParam>,
 266     ) -> Option<LifetimeParamId> {
 267         let container: ChildContainer =
 268             self.find_generic_param_container(src.as_ref().map(|it| it.syntax()))?.into();
 269         let db = self.db;
 270         let dyn_map =
 271             &*self.cache.entry(container).or_insert_with(|| container.child_by_source(db));
 272         dyn_map[keys::LIFETIME_PARAM].get(&src).copied()
 273     }
 274
 275     pub(super) fn const_param_to_def(
 276         &mut self,
 277         src: InFile<ast::ConstParam>,
 278     ) -> Option<ConstParamId> {
 279         let container: ChildContainer =
 280             self.find_generic_param_container(src.as_ref().map(|it| it.syntax()))?.into();
 281         let db = self.db;
 282         let dyn_map =
 283             &*self.cache.entry(container).or_insert_with(|| container.child_by_source(db));
 284         dyn_map[keys::CONST_PARAM].get(&src).copied()
 285     }
 286
 287     // FIXME: use DynMap as well?
 288     pub(super) fn macro_to_def(&mut self, src: InFile<ast::Macro>) -> Option<MacroDefId> {
 289         let file_ast_id = self.db.ast_id_map(src.file_id).ast_id(&src.value);
 290         let ast_id = AstId::new(src.file_id, file_ast_id.upcast());
 291         let kind = MacroDefKind::Declarative(ast_id);
 292         let file_id = src.file_id.original_file(self.db.upcast());
 293         let krate = self.file_to_def(file_id).get(0).copied()?.krate();
 294         Some(MacroDefId { krate, kind, local_inner: false })
 295     }
 296
 297     pub(super) fn find_container(&mut self, src: InFile<&SyntaxNode>) -> Option<ChildContainer> {
 298         for container in src.cloned().ancestors_with_macros(self.db.upcast()).skip(1) {
 299             if let Some(res) = self.container_to_def(container) {
 300                 return Some(res);
 301             }
 302         }
 303
 304         let def = self.file_to_def(src.file_id.original_file(self.db.upcast())).get(0).copied()?;
 305         Some(def.into())
 306     }
 307
 308     fn container_to_def(&mut self, container: InFile<SyntaxNode>) -> Option<ChildContainer> {
 309         let cont = match_ast! {
 310             match (container.value) {
 311                 ast::Module(it) => {
 312                     let def = self.module_to_def(container.with_value(it))?;
 313                     def.into()
 314                 },
 315                 ast::Trait(it) => {
 316                     let def = self.trait_to_def(container.with_value(it))?;
 317                     def.into()
 318                 },
 319                 ast::Impl(it) => {
 320                     let def = self.impl_to_def(container.with_value(it))?;
 321                     def.into()
 322                 },
 323                 ast::Fn(it) => {
 324                     let def = self.fn_to_def(container.with_value(it))?;
 325                     DefWithBodyId::from(def).into()
 326                 },
 327                 ast::Struct(it) => {
 328                     let def = self.struct_to_def(container.with_value(it))?;
 329                     VariantId::from(def).into()
 330                 },
 331                 ast::Enum(it) => {
 332                     let def = self.enum_to_def(container.with_value(it))?;
 333                     def.into()
 334                 },
 335                 ast::Union(it) => {
 336                     let def = self.union_to_def(container.with_value(it))?;
 337                     VariantId::from(def).into()
 338                 },
 339                 ast::Static(it) => {
 340                     let def = self.static_to_def(container.with_value(it))?;
 341                     DefWithBodyId::from(def).into()
 342                 },
 343                 ast::Const(it) => {
 344                     let def = self.const_to_def(container.with_value(it))?;
 345                     DefWithBodyId::from(def).into()
 346                 },
 347                 ast::TypeAlias(it) => {
 348                     let def = self.type_alias_to_def(container.with_value(it))?;
 349                     def.into()
 350                 },
 351                 ast::Variant(it) => {
 352                     let def = self.enum_variant_to_def(container.with_value(it))?;
 353                     VariantId::from(def).into()
 354                 },
 355                 _ => return None,
 356             }
 357         };
 358         Some(cont)
 359     }
 360
 361     fn find_generic_param_container(&mut self, src: InFile<&SyntaxNode>) -> Option<GenericDefId> {
 362         for container in src.cloned().ancestors_with_macros(self.db.upcast()).skip(1) {
 363             let res: GenericDefId = match_ast! {
 364                 match (container.value) {
 365                     ast::Fn(it) => self.fn_to_def(container.with_value(it))?.into(),
 366                     ast::Struct(it) => self.struct_to_def(container.with_value(it))?.into(),
 367                     ast::Enum(it) => self.enum_to_def(container.with_value(it))?.into(),
 368                     ast::Trait(it) => self.trait_to_def(container.with_value(it))?.into(),
 369                     ast::TypeAlias(it) => self.type_alias_to_def(container.with_value(it))?.into(),
 370                     ast::Impl(it) => self.impl_to_def(container.with_value(it))?.into(),
 371                     _ => continue,
 372                 }
 373             };
 374             return Some(res);
 375         }
 376         None
 377     }
 378
 379     fn find_pat_or_label_container(&mut self, src: InFile<&SyntaxNode>) -> Option<DefWithBodyId> {
 380         for container in src.cloned().ancestors_with_macros(self.db.upcast()).skip(1) {
 381             let res: DefWithBodyId = match_ast! {
 382                 match (container.value) {
 383                     ast::Const(it) => self.const_to_def(container.with_value(it))?.into(),
 384                     ast::Static(it) => self.static_to_def(container.with_value(it))?.into(),
 385                     ast::Fn(it) => self.fn_to_def(container.with_value(it))?.into(),
 386                     _ => continue,
 387                 }
 388             };
 389             return Some(res);
 390         }
 391         None
 392     }
 393 }
 394
 395 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, Hash, Debug)]
 396 pub(crate) enum ChildContainer {
 397     DefWithBodyId(DefWithBodyId),
 398     ModuleId(ModuleId),
 399     TraitId(TraitId),
 400     ImplId(ImplId),
 401     EnumId(EnumId),
 402     VariantId(VariantId),
 403     TypeAliasId(TypeAliasId),
 404     /// XXX: this might be the same def as, for example an `EnumId`. However,
 405     /// here the children are generic parameters, and not, eg enum variants.
 406     GenericDefId(GenericDefId),
 407 }
 408 impl_from! {
 409     DefWithBodyId,
 410     ModuleId,
 411     TraitId,
 412     ImplId,
 413     EnumId,
 414     VariantId,
 415     TypeAliasId,
 416     GenericDefId
 417     for ChildContainer
 418 }
 419
 420 impl ChildContainer {
 421     fn child_by_source(self, db: &dyn HirDatabase) -> DynMap {
 422         let db = db.upcast();
 423         match self {
 424             ChildContainer::DefWithBodyId(it) => it.child_by_source(db),
 425             ChildContainer::ModuleId(it) => it.child_by_source(db),
 426             ChildContainer::TraitId(it) => it.child_by_source(db),
 427             ChildContainer::ImplId(it) => it.child_by_source(db),
 428             ChildContainer::EnumId(it) => it.child_by_source(db),
 429             ChildContainer::VariantId(it) => it.child_by_source(db),
 430             ChildContainer::TypeAliasId(_) => DynMap::default(),
 431             ChildContainer::GenericDefId(it) => it.child_by_source(db),
 432         }
 433     }
 434 }