]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - crates/hir-ty/src/infer.rs
Auto merge of #12253 - Veykril:bm, r=Veykril
[rust.git] / crates / hir-ty / src / infer.rs
1 //! Type inference, i.e. the process of walking through the code and determining
2 //! the type of each expression and pattern.
3 //!
4 //! For type inference, compare the implementations in rustc (the various
5 //! check_* methods in librustc_typeck/check/mod.rs are a good entry point) and
6 //! IntelliJ-Rust (org.rust.lang.core.types.infer). Our entry point for
7 //! inference here is the `infer` function, which infers the types of all
8 //! expressions in a given function.
9 //!
10 //! During inference, types (i.e. the `Ty` struct) can contain type 'variables'
11 //! which represent currently unknown types; as we walk through the expressions,
12 //! we might determine that certain variables need to be equal to each other, or
13 //! to certain types. To record this, we use the union-find implementation from
14 //! the `ena` crate, which is extracted from rustc.
15
16 use std::ops::Index;
17 use std::sync::Arc;
18
19 use chalk_ir::{cast::Cast, ConstValue, DebruijnIndex, Mutability, Safety, Scalar, TypeFlags};
20 use hir_def::{
21     body::Body,
22     data::{ConstData, StaticData},
23     expr::{BindingAnnotation, ExprId, PatId},
24     lang_item::LangItemTarget,
25     path::{path, Path},
26     resolver::{HasResolver, ResolveValueResult, Resolver, TypeNs, ValueNs},
27     type_ref::TypeRef,
28     AdtId, AssocItemId, DefWithBodyId, EnumVariantId, FieldId, FunctionId, HasModule, Lookup,
29     TraitId, TypeAliasId, VariantId,
30 };
31 use hir_expand::name::{name, Name};
32 use itertools::Either;
33 use la_arena::ArenaMap;
34 use rustc_hash::FxHashMap;
35 use stdx::{always, impl_from};
36
37 use crate::{
38     db::HirDatabase, fold_tys, fold_tys_and_consts, infer::coerce::CoerceMany,
39     lower::ImplTraitLoweringMode, to_assoc_type_id, AliasEq, AliasTy, Const, DomainGoal,
40     GenericArg, Goal, ImplTraitId, InEnvironment, Interner, ProjectionTy, Substitution,
41     TraitEnvironment, TraitRef, Ty, TyBuilder, TyExt, TyKind,
42 };
43
44 // This lint has a false positive here. See the link below for details.
45 //
46 // https://github.com/rust-lang/rust/issues/57411
47 #[allow(unreachable_pub)]
48 pub use coerce::could_coerce;
49 #[allow(unreachable_pub)]
50 pub use unify::could_unify;
51
52 pub(crate) mod unify;
53 mod path;
54 mod expr;
55 mod pat;
56 mod coerce;
57 mod closure;
58
59 /// The entry point of type inference.
60 pub(crate) fn infer_query(db: &dyn HirDatabase, def: DefWithBodyId) -> Arc<InferenceResult> {
61     let _p = profile::span("infer_query");
62     let resolver = def.resolver(db.upcast());
63     let body = db.body(def);
64     let mut ctx = InferenceContext::new(db, def, &body, resolver);
65
66     match def {
67         DefWithBodyId::ConstId(c) => ctx.collect_const(&db.const_data(c)),
68         DefWithBodyId::FunctionId(f) => ctx.collect_fn(f),
69         DefWithBodyId::StaticId(s) => ctx.collect_static(&db.static_data(s)),
70     }
71
72     ctx.infer_body();
73
74     Arc::new(ctx.resolve_all())
75 }
76
77 /// Fully normalize all the types found within `ty` in context of `owner` body definition.
78 ///
79 /// This is appropriate to use only after type-check: it assumes
80 /// that normalization will succeed, for example.
81 pub(crate) fn normalize(db: &dyn HirDatabase, owner: DefWithBodyId, ty: Ty) -> Ty {
82     if !ty.data(Interner).flags.intersects(TypeFlags::HAS_PROJECTION) {
83         return ty;
84     }
85     let krate = owner.module(db.upcast()).krate();
86     let trait_env = owner
87         .as_generic_def_id()
88         .map_or_else(|| Arc::new(TraitEnvironment::empty(krate)), |d| db.trait_environment(d));
89     let mut table = unify::InferenceTable::new(db, trait_env);
90
91     let ty_with_vars = table.normalize_associated_types_in(ty);
92     table.resolve_obligations_as_possible();
93     table.propagate_diverging_flag();
94     table.resolve_completely(ty_with_vars)
95 }
96
97 #[derive(Debug, Copy, Clone, Hash, PartialEq, Eq)]
98 enum ExprOrPatId {
99     ExprId(ExprId),
100     PatId(PatId),
101 }
102 impl_from!(ExprId, PatId for ExprOrPatId);
103
104 /// Binding modes inferred for patterns.
105 /// <https://doc.rust-lang.org/reference/patterns.html#binding-modes>
106 #[derive(Copy, Clone, Debug, Eq, PartialEq)]
107 pub enum BindingMode {
108     Move,
109     Ref(Mutability),
110 }
111
112 impl BindingMode {
113     fn convert(annotation: BindingAnnotation) -> BindingMode {
114         match annotation {
115             BindingAnnotation::Unannotated | BindingAnnotation::Mutable => BindingMode::Move,
116             BindingAnnotation::Ref => BindingMode::Ref(Mutability::Not),
117             BindingAnnotation::RefMut => BindingMode::Ref(Mutability::Mut),
118         }
119     }
120 }
121
122 impl Default for BindingMode {
123     fn default() -> Self {
124         BindingMode::Move
125     }
126 }
127
128 #[derive(Debug)]
129 pub(crate) struct InferOk<T> {
130     value: T,
131     goals: Vec<InEnvironment<Goal>>,
132 }
133
134 impl<T> InferOk<T> {
135     fn map<U>(self, f: impl FnOnce(T) -> U) -> InferOk<U> {
136         InferOk { value: f(self.value), goals: self.goals }
137     }
138 }
139
140 #[derive(Debug)]
141 pub(crate) struct TypeError;
142 pub(crate) type InferResult<T> = Result<InferOk<T>, TypeError>;
143
144 #[derive(Debug, PartialEq, Eq, Clone)]
145 pub enum InferenceDiagnostic {
146     NoSuchField { expr: ExprId },
147     BreakOutsideOfLoop { expr: ExprId },
148     MismatchedArgCount { call_expr: ExprId, expected: usize, found: usize },
149 }
150
151 /// A mismatch between an expected and an inferred type.
152 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Debug, Hash)]
153 pub struct TypeMismatch {
154     pub expected: Ty,
155     pub actual: Ty,
156 }
157
158 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Debug)]
159 struct InternedStandardTypes {
160     unknown: Ty,
161     bool_: Ty,
162     unit: Ty,
163 }
164
165 impl Default for InternedStandardTypes {
166     fn default() -> Self {
167         InternedStandardTypes {
168             unknown: TyKind::Error.intern(Interner),
169             bool_: TyKind::Scalar(Scalar::Bool).intern(Interner),
170             unit: TyKind::Tuple(0, Substitution::empty(Interner)).intern(Interner),
171         }
172     }
173 }
174 /// Represents coercing a value to a different type of value.
175 ///
176 /// We transform values by following a number of `Adjust` steps in order.
177 /// See the documentation on variants of `Adjust` for more details.
178 ///
179 /// Here are some common scenarios:
180 ///
181 /// 1. The simplest cases are where a pointer is not adjusted fat vs thin.
182 ///    Here the pointer will be dereferenced N times (where a dereference can
183 ///    happen to raw or borrowed pointers or any smart pointer which implements
184 ///    Deref, including Box<_>). The types of dereferences is given by
185 ///    `autoderefs`. It can then be auto-referenced zero or one times, indicated
186 ///    by `autoref`, to either a raw or borrowed pointer. In these cases unsize is
187 ///    `false`.
188 ///
189 /// 2. A thin-to-fat coercion involves unsizing the underlying data. We start
190 ///    with a thin pointer, deref a number of times, unsize the underlying data,
191 ///    then autoref. The 'unsize' phase may change a fixed length array to a
192 ///    dynamically sized one, a concrete object to a trait object, or statically
193 ///    sized struct to a dynamically sized one. E.g., &[i32; 4] -> &[i32] is
194 ///    represented by:
195 ///
196 ///    ```
197 ///    Deref(None) -> [i32; 4],
198 ///    Borrow(AutoBorrow::Ref) -> &[i32; 4],
199 ///    Unsize -> &[i32],
200 ///    ```
201 ///
202 ///    Note that for a struct, the 'deep' unsizing of the struct is not recorded.
203 ///    E.g., `struct Foo<T> { x: T }` we can coerce &Foo<[i32; 4]> to &Foo<[i32]>
204 ///    The autoderef and -ref are the same as in the above example, but the type
205 ///    stored in `unsize` is `Foo<[i32]>`, we don't store any further detail about
206 ///    the underlying conversions from `[i32; 4]` to `[i32]`.
207 ///
208 /// 3. Coercing a `Box<T>` to `Box<dyn Trait>` is an interesting special case. In
209 ///    that case, we have the pointer we need coming in, so there are no
210 ///    autoderefs, and no autoref. Instead we just do the `Unsize` transformation.
211 ///    At some point, of course, `Box` should move out of the compiler, in which
212 ///    case this is analogous to transforming a struct. E.g., Box<[i32; 4]> ->
213 ///    Box<[i32]> is an `Adjust::Unsize` with the target `Box<[i32]>`.
214 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq, Hash)]
215 pub struct Adjustment {
216     pub kind: Adjust,
217     pub target: Ty,
218 }
219
220 #[derive(Clone, Copy, Debug, PartialEq, Eq, Hash)]
221 pub enum Adjust {
222     /// Go from ! to any type.
223     NeverToAny,
224     /// Dereference once, producing a place.
225     Deref(Option<OverloadedDeref>),
226     /// Take the address and produce either a `&` or `*` pointer.
227     Borrow(AutoBorrow),
228     Pointer(PointerCast),
229 }
230
231 /// An overloaded autoderef step, representing a `Deref(Mut)::deref(_mut)`
232 /// call, with the signature `&'a T -> &'a U` or `&'a mut T -> &'a mut U`.
233 /// The target type is `U` in both cases, with the region and mutability
234 /// being those shared by both the receiver and the returned reference.
235 #[derive(Clone, Copy, Debug, PartialEq, Eq, Hash)]
236 pub struct OverloadedDeref(pub Mutability);
237
238 #[derive(Clone, Copy, Debug, PartialEq, Eq, Hash)]
239 pub enum AutoBorrow {
240     /// Converts from T to &T.
241     Ref(Mutability),
242     /// Converts from T to *T.
243     RawPtr(Mutability),
244 }
245
246 #[derive(Clone, Copy, Debug, PartialEq, Eq, Hash)]
247 pub enum PointerCast {
248     /// Go from a fn-item type to a fn-pointer type.
249     ReifyFnPointer,
250
251     /// Go from a safe fn pointer to an unsafe fn pointer.
252     UnsafeFnPointer,
253
254     /// Go from a non-capturing closure to an fn pointer or an unsafe fn pointer.
255     /// It cannot convert a closure that requires unsafe.
256     ClosureFnPointer(Safety),
257
258     /// Go from a mut raw pointer to a const raw pointer.
259     MutToConstPointer,
260
261     #[allow(dead_code)]
262     /// Go from `*const [T; N]` to `*const T`
263     ArrayToPointer,
264
265     /// Unsize a pointer/reference value, e.g., `&[T; n]` to
266     /// `&[T]`. Note that the source could be a thin or fat pointer.
267     /// This will do things like convert thin pointers to fat
268     /// pointers, or convert structs containing thin pointers to
269     /// structs containing fat pointers, or convert between fat
270     /// pointers. We don't store the details of how the transform is
271     /// done (in fact, we don't know that, because it might depend on
272     /// the precise type parameters). We just store the target
273     /// type. Codegen backends and miri figure out what has to be done
274     /// based on the precise source/target type at hand.
275     Unsize,
276 }
277
278 /// The result of type inference: A mapping from expressions and patterns to types.
279 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Debug, Default)]
280 pub struct InferenceResult {
281     /// For each method call expr, records the function it resolves to.
282     method_resolutions: FxHashMap<ExprId, (FunctionId, Substitution)>,
283     /// For each field access expr, records the field it resolves to.
284     field_resolutions: FxHashMap<ExprId, FieldId>,
285     /// For each struct literal or pattern, records the variant it resolves to.
286     variant_resolutions: FxHashMap<ExprOrPatId, VariantId>,
287     /// For each associated item record what it resolves to
288     assoc_resolutions: FxHashMap<ExprOrPatId, AssocItemId>,
289     pub diagnostics: Vec<InferenceDiagnostic>,
290     pub type_of_expr: ArenaMap<ExprId, Ty>,
291     /// For each pattern record the type it resolves to.
292     ///
293     /// **Note**: When a pattern type is resolved it may still contain
294     /// unresolved or missing subpatterns or subpatterns of mismatched types.
295     pub type_of_pat: ArenaMap<PatId, Ty>,
296     type_mismatches: FxHashMap<ExprOrPatId, TypeMismatch>,
297     /// Interned Unknown to return references to.
298     standard_types: InternedStandardTypes,
299     /// Stores the types which were implicitly dereferenced in pattern binding modes.
300     pub pat_adjustments: FxHashMap<PatId, Vec<Ty>>,
301     pub pat_binding_modes: FxHashMap<PatId, BindingMode>,
302     pub expr_adjustments: FxHashMap<ExprId, Vec<Adjustment>>,
303 }
304
305 impl InferenceResult {
306     pub fn method_resolution(&self, expr: ExprId) -> Option<(FunctionId, Substitution)> {
307         self.method_resolutions.get(&expr).cloned()
308     }
309     pub fn field_resolution(&self, expr: ExprId) -> Option<FieldId> {
310         self.field_resolutions.get(&expr).copied()
311     }
312     pub fn variant_resolution_for_expr(&self, id: ExprId) -> Option<VariantId> {
313         self.variant_resolutions.get(&id.into()).copied()
314     }
315     pub fn variant_resolution_for_pat(&self, id: PatId) -> Option<VariantId> {
316         self.variant_resolutions.get(&id.into()).copied()
317     }
318     pub fn assoc_resolutions_for_expr(&self, id: ExprId) -> Option<AssocItemId> {
319         self.assoc_resolutions.get(&id.into()).copied()
320     }
321     pub fn assoc_resolutions_for_pat(&self, id: PatId) -> Option<AssocItemId> {
322         self.assoc_resolutions.get(&id.into()).copied()
323     }
324     pub fn type_mismatch_for_expr(&self, expr: ExprId) -> Option<&TypeMismatch> {
325         self.type_mismatches.get(&expr.into())
326     }
327     pub fn type_mismatch_for_pat(&self, pat: PatId) -> Option<&TypeMismatch> {
328         self.type_mismatches.get(&pat.into())
329     }
330     pub fn expr_type_mismatches(&self) -> impl Iterator<Item = (ExprId, &TypeMismatch)> {
331         self.type_mismatches.iter().filter_map(|(expr_or_pat, mismatch)| match *expr_or_pat {
332             ExprOrPatId::ExprId(expr) => Some((expr, mismatch)),
333             _ => None,
334         })
335     }
336     pub fn pat_type_mismatches(&self) -> impl Iterator<Item = (PatId, &TypeMismatch)> {
337         self.type_mismatches.iter().filter_map(|(expr_or_pat, mismatch)| match *expr_or_pat {
338             ExprOrPatId::PatId(pat) => Some((pat, mismatch)),
339             _ => None,
340         })
341     }
342 }
343
344 impl Index<ExprId> for InferenceResult {
345     type Output = Ty;
346
347     fn index(&self, expr: ExprId) -> &Ty {
348         self.type_of_expr.get(expr).unwrap_or(&self.standard_types.unknown)
349     }
350 }
351
352 impl Index<PatId> for InferenceResult {
353     type Output = Ty;
354
355     fn index(&self, pat: PatId) -> &Ty {
356         self.type_of_pat.get(pat).unwrap_or(&self.standard_types.unknown)
357     }
358 }
359
360 /// The inference context contains all information needed during type inference.
361 #[derive(Clone, Debug)]
362 pub(crate) struct InferenceContext<'a> {
363     pub(crate) db: &'a dyn HirDatabase,
364     pub(crate) owner: DefWithBodyId,
365     pub(crate) body: &'a Body,
366     pub(crate) resolver: Resolver,
367     table: unify::InferenceTable<'a>,
368     trait_env: Arc<TraitEnvironment>,
369     pub(crate) result: InferenceResult,
370     /// The return type of the function being inferred, the closure or async block if we're
371     /// currently within one.
372     ///
373     /// We might consider using a nested inference context for checking
374     /// closures, but currently this is the only field that will change there,
375     /// so it doesn't make sense.
376     return_ty: Ty,
377     diverges: Diverges,
378     breakables: Vec<BreakableContext>,
379 }
380
381 #[derive(Clone, Debug)]
382 struct BreakableContext {
383     may_break: bool,
384     coerce: CoerceMany,
385     label: Option<name::Name>,
386 }
387
388 fn find_breakable<'c>(
389     ctxs: &'c mut [BreakableContext],
390     label: Option<&name::Name>,
391 ) -> Option<&'c mut BreakableContext> {
392     match label {
393         Some(_) => ctxs.iter_mut().rev().find(|ctx| ctx.label.as_ref() == label),
394         None => ctxs.last_mut(),
395     }
396 }
397
398 impl<'a> InferenceContext<'a> {
399     fn new(
400         db: &'a dyn HirDatabase,
401         owner: DefWithBodyId,
402         body: &'a Body,
403         resolver: Resolver,
404     ) -> Self {
405         let krate = owner.module(db.upcast()).krate();
406         let trait_env = owner
407             .as_generic_def_id()
408             .map_or_else(|| Arc::new(TraitEnvironment::empty(krate)), |d| db.trait_environment(d));
409         InferenceContext {
410             result: InferenceResult::default(),
411             table: unify::InferenceTable::new(db, trait_env.clone()),
412             trait_env,
413             return_ty: TyKind::Error.intern(Interner), // set in collect_fn_signature
414             db,
415             owner,
416             body,
417             resolver,
418             diverges: Diverges::Maybe,
419             breakables: Vec::new(),
420         }
421     }
422
423     fn resolve_all(self) -> InferenceResult {
424         let InferenceContext { mut table, mut result, .. } = self;
425
426         // FIXME resolve obligations as well (use Guidance if necessary)
427         table.resolve_obligations_as_possible();
428
429         // make sure diverging type variables are marked as such
430         table.propagate_diverging_flag();
431         for ty in result.type_of_expr.values_mut() {
432             *ty = table.resolve_completely(ty.clone());
433         }
434         for ty in result.type_of_pat.values_mut() {
435             *ty = table.resolve_completely(ty.clone());
436         }
437         for mismatch in result.type_mismatches.values_mut() {
438             mismatch.expected = table.resolve_completely(mismatch.expected.clone());
439             mismatch.actual = table.resolve_completely(mismatch.actual.clone());
440         }
441         for (_, subst) in result.method_resolutions.values_mut() {
442             *subst = table.resolve_completely(subst.clone());
443         }
444         for adjustment in result.expr_adjustments.values_mut().flatten() {
445             adjustment.target = table.resolve_completely(adjustment.target.clone());
446         }
447         for adjustment in result.pat_adjustments.values_mut().flatten() {
448             *adjustment = table.resolve_completely(adjustment.clone());
449         }
450         result
451     }
452
453     fn collect_const(&mut self, data: &ConstData) {
454         self.return_ty = self.make_ty(&data.type_ref);
455     }
456
457     fn collect_static(&mut self, data: &StaticData) {
458         self.return_ty = self.make_ty(&data.type_ref);
459     }
460
461     fn collect_fn(&mut self, func: FunctionId) {
462         let data = self.db.function_data(func);
463         let ctx = crate::lower::TyLoweringContext::new(self.db, &self.resolver)
464             .with_impl_trait_mode(ImplTraitLoweringMode::Param);
465         let param_tys =
466             data.params.iter().map(|(_, type_ref)| ctx.lower_ty(type_ref)).collect::<Vec<_>>();
467         for (ty, pat) in param_tys.into_iter().zip(self.body.params.iter()) {
468             let ty = self.insert_type_vars(ty);
469             let ty = self.normalize_associated_types_in(ty);
470
471             self.infer_pat(*pat, &ty, BindingMode::default());
472         }
473         let error_ty = &TypeRef::Error;
474         let return_ty = if data.has_async_kw() {
475             data.async_ret_type.as_deref().unwrap_or(error_ty)
476         } else {
477             &*data.ret_type
478         };
479         let return_ty = self.make_ty_with_mode(return_ty, ImplTraitLoweringMode::Opaque);
480         self.return_ty = return_ty;
481
482         if let Some(rpits) = self.db.return_type_impl_traits(func) {
483             // RPIT opaque types use substitution of their parent function.
484             let fn_placeholders = TyBuilder::placeholder_subst(self.db, func);
485             self.return_ty = fold_tys(
486                 self.return_ty.clone(),
487                 |ty, _| {
488                     let opaque_ty_id = match ty.kind(Interner) {
489                         TyKind::OpaqueType(opaque_ty_id, _) => *opaque_ty_id,
490                         _ => return ty,
491                     };
492                     let idx = match self.db.lookup_intern_impl_trait_id(opaque_ty_id.into()) {
493                         ImplTraitId::ReturnTypeImplTrait(_, idx) => idx,
494                         _ => unreachable!(),
495                     };
496                     let bounds = (*rpits).map_ref(|rpits| {
497                         rpits.impl_traits[idx as usize].bounds.map_ref(|it| it.into_iter())
498                     });
499                     let var = self.table.new_type_var();
500                     let var_subst = Substitution::from1(Interner, var.clone());
501                     for bound in bounds {
502                         let predicate =
503                             bound.map(|it| it.cloned()).substitute(Interner, &fn_placeholders);
504                         let (var_predicate, binders) = predicate
505                             .substitute(Interner, &var_subst)
506                             .into_value_and_skipped_binders();
507                         always!(binders.len(Interner) == 0); // quantified where clauses not yet handled
508                         self.push_obligation(var_predicate.cast(Interner));
509                     }
510                     var
511                 },
512                 DebruijnIndex::INNERMOST,
513             );
514         }
515     }
516
517     fn infer_body(&mut self) {
518         self.infer_expr_coerce(self.body.body_expr, &Expectation::has_type(self.return_ty.clone()));
519     }
520
521     fn write_expr_ty(&mut self, expr: ExprId, ty: Ty) {
522         self.result.type_of_expr.insert(expr, ty);
523     }
524
525     fn write_expr_adj(&mut self, expr: ExprId, adjustments: Vec<Adjustment>) {
526         self.result.expr_adjustments.insert(expr, adjustments);
527     }
528
529     fn write_method_resolution(&mut self, expr: ExprId, func: FunctionId, subst: Substitution) {
530         self.result.method_resolutions.insert(expr, (func, subst));
531     }
532
533     fn write_variant_resolution(&mut self, id: ExprOrPatId, variant: VariantId) {
534         self.result.variant_resolutions.insert(id, variant);
535     }
536
537     fn write_assoc_resolution(&mut self, id: ExprOrPatId, item: AssocItemId) {
538         self.result.assoc_resolutions.insert(id, item);
539     }
540
541     fn write_pat_ty(&mut self, pat: PatId, ty: Ty) {
542         self.result.type_of_pat.insert(pat, ty);
543     }
544
545     fn push_diagnostic(&mut self, diagnostic: InferenceDiagnostic) {
546         self.result.diagnostics.push(diagnostic);
547     }
548
549     fn make_ty_with_mode(
550         &mut self,
551         type_ref: &TypeRef,
552         impl_trait_mode: ImplTraitLoweringMode,
553     ) -> Ty {
554         // FIXME use right resolver for block
555         let ctx = crate::lower::TyLoweringContext::new(self.db, &self.resolver)
556             .with_impl_trait_mode(impl_trait_mode);
557         let ty = ctx.lower_ty(type_ref);
558         let ty = self.insert_type_vars(ty);
559         self.normalize_associated_types_in(ty)
560     }
561
562     fn make_ty(&mut self, type_ref: &TypeRef) -> Ty {
563         self.make_ty_with_mode(type_ref, ImplTraitLoweringMode::Disallowed)
564     }
565
566     fn err_ty(&self) -> Ty {
567         self.result.standard_types.unknown.clone()
568     }
569
570     /// Replaces ConstScalar::Unknown by a new type var, so we can maybe still infer it.
571     fn insert_const_vars_shallow(&mut self, c: Const) -> Const {
572         let data = c.data(Interner);
573         match data.value {
574             ConstValue::Concrete(cc) => match cc.interned {
575                 hir_def::type_ref::ConstScalar::Usize(_) => c,
576                 hir_def::type_ref::ConstScalar::Unknown => {
577                     self.table.new_const_var(data.ty.clone())
578                 }
579             },
580             _ => c,
581         }
582     }
583
584     /// Replaces Ty::Unknown by a new type var, so we can maybe still infer it.
585     fn insert_type_vars_shallow(&mut self, ty: Ty) -> Ty {
586         match ty.kind(Interner) {
587             TyKind::Error => self.table.new_type_var(),
588             TyKind::InferenceVar(..) => {
589                 let ty_resolved = self.resolve_ty_shallow(&ty);
590                 if ty_resolved.is_unknown() {
591                     self.table.new_type_var()
592                 } else {
593                     ty
594                 }
595             }
596             _ => ty,
597         }
598     }
599
600     fn insert_type_vars(&mut self, ty: Ty) -> Ty {
601         fold_tys_and_consts(
602             ty,
603             |x, _| match x {
604                 Either::Left(ty) => Either::Left(self.insert_type_vars_shallow(ty)),
605                 Either::Right(c) => Either::Right(self.insert_const_vars_shallow(c)),
606             },
607             DebruijnIndex::INNERMOST,
608         )
609     }
610
611     fn resolve_obligations_as_possible(&mut self) {
612         self.table.resolve_obligations_as_possible();
613     }
614
615     fn push_obligation(&mut self, o: DomainGoal) {
616         self.table.register_obligation(o.cast(Interner));
617     }
618
619     fn unify(&mut self, ty1: &Ty, ty2: &Ty) -> bool {
620         self.table.unify(ty1, ty2)
621     }
622
623     /// Recurses through the given type, normalizing associated types mentioned
624     /// in it by replacing them by type variables and registering obligations to
625     /// resolve later. This should be done once for every type we get from some
626     /// type annotation (e.g. from a let type annotation, field type or function
627     /// call). `make_ty` handles this already, but e.g. for field types we need
628     /// to do it as well.
629     fn normalize_associated_types_in(&mut self, ty: Ty) -> Ty {
630         self.table.normalize_associated_types_in(ty)
631     }
632
633     fn resolve_ty_shallow(&mut self, ty: &Ty) -> Ty {
634         self.resolve_obligations_as_possible();
635         self.table.resolve_ty_shallow(ty)
636     }
637
638     fn resolve_associated_type(&mut self, inner_ty: Ty, assoc_ty: Option<TypeAliasId>) -> Ty {
639         self.resolve_associated_type_with_params(inner_ty, assoc_ty, &[])
640     }
641
642     fn resolve_associated_type_with_params(
643         &mut self,
644         inner_ty: Ty,
645         assoc_ty: Option<TypeAliasId>,
646         params: &[GenericArg],
647     ) -> Ty {
648         match assoc_ty {
649             Some(res_assoc_ty) => {
650                 let trait_ = match res_assoc_ty.lookup(self.db.upcast()).container {
651                     hir_def::ItemContainerId::TraitId(trait_) => trait_,
652                     _ => panic!("resolve_associated_type called with non-associated type"),
653                 };
654                 let ty = self.table.new_type_var();
655                 let mut param_iter = params.iter().cloned();
656                 let trait_ref = TyBuilder::trait_ref(self.db, trait_)
657                     .push(inner_ty)
658                     .fill(|_| param_iter.next().unwrap())
659                     .build();
660                 let alias_eq = AliasEq {
661                     alias: AliasTy::Projection(ProjectionTy {
662                         associated_ty_id: to_assoc_type_id(res_assoc_ty),
663                         substitution: trait_ref.substitution.clone(),
664                     }),
665                     ty: ty.clone(),
666                 };
667                 self.push_obligation(trait_ref.cast(Interner));
668                 self.push_obligation(alias_eq.cast(Interner));
669                 ty
670             }
671             None => self.err_ty(),
672         }
673     }
674
675     fn resolve_variant(&mut self, path: Option<&Path>, value_ns: bool) -> (Ty, Option<VariantId>) {
676         let path = match path {
677             Some(path) => path,
678             None => return (self.err_ty(), None),
679         };
680         let resolver = &self.resolver;
681         let ctx = crate::lower::TyLoweringContext::new(self.db, &self.resolver);
682         // FIXME: this should resolve assoc items as well, see this example:
683         // https://play.rust-lang.org/?gist=087992e9e22495446c01c0d4e2d69521
684         let (resolution, unresolved) = if value_ns {
685             match resolver.resolve_path_in_value_ns(self.db.upcast(), path.mod_path()) {
686                 Some(ResolveValueResult::ValueNs(value)) => match value {
687                     ValueNs::EnumVariantId(var) => {
688                         let substs = ctx.substs_from_path(path, var.into(), true);
689                         let ty = self.db.ty(var.parent.into());
690                         let ty = self.insert_type_vars(ty.substitute(Interner, &substs));
691                         return (ty, Some(var.into()));
692                     }
693                     ValueNs::StructId(strukt) => {
694                         let substs = ctx.substs_from_path(path, strukt.into(), true);
695                         let ty = self.db.ty(strukt.into());
696                         let ty = self.insert_type_vars(ty.substitute(Interner, &substs));
697                         return (ty, Some(strukt.into()));
698                     }
699                     _ => return (self.err_ty(), None),
700                 },
701                 Some(ResolveValueResult::Partial(typens, unresolved)) => (typens, Some(unresolved)),
702                 None => return (self.err_ty(), None),
703             }
704         } else {
705             match resolver.resolve_path_in_type_ns(self.db.upcast(), path.mod_path()) {
706                 Some(it) => it,
707                 None => return (self.err_ty(), None),
708             }
709         };
710         return match resolution {
711             TypeNs::AdtId(AdtId::StructId(strukt)) => {
712                 let substs = ctx.substs_from_path(path, strukt.into(), true);
713                 let ty = self.db.ty(strukt.into());
714                 let ty = self.insert_type_vars(ty.substitute(Interner, &substs));
715                 forbid_unresolved_segments((ty, Some(strukt.into())), unresolved)
716             }
717             TypeNs::AdtId(AdtId::UnionId(u)) => {
718                 let substs = ctx.substs_from_path(path, u.into(), true);
719                 let ty = self.db.ty(u.into());
720                 let ty = self.insert_type_vars(ty.substitute(Interner, &substs));
721                 forbid_unresolved_segments((ty, Some(u.into())), unresolved)
722             }
723             TypeNs::EnumVariantId(var) => {
724                 let substs = ctx.substs_from_path(path, var.into(), true);
725                 let ty = self.db.ty(var.parent.into());
726                 let ty = self.insert_type_vars(ty.substitute(Interner, &substs));
727                 forbid_unresolved_segments((ty, Some(var.into())), unresolved)
728             }
729             TypeNs::SelfType(impl_id) => {
730                 let generics = crate::utils::generics(self.db.upcast(), impl_id.into());
731                 let substs = generics.placeholder_subst(self.db);
732                 let ty = self.db.impl_self_ty(impl_id).substitute(Interner, &substs);
733                 self.resolve_variant_on_alias(ty, unresolved, path)
734             }
735             TypeNs::TypeAliasId(it) => {
736                 let ty = TyBuilder::def_ty(self.db, it.into())
737                     .fill_with_inference_vars(&mut self.table)
738                     .build();
739                 self.resolve_variant_on_alias(ty, unresolved, path)
740             }
741             TypeNs::AdtSelfType(_) => {
742                 // FIXME this could happen in array size expressions, once we're checking them
743                 (self.err_ty(), None)
744             }
745             TypeNs::GenericParam(_) => {
746                 // FIXME potentially resolve assoc type
747                 (self.err_ty(), None)
748             }
749             TypeNs::AdtId(AdtId::EnumId(_)) | TypeNs::BuiltinType(_) | TypeNs::TraitId(_) => {
750                 // FIXME diagnostic
751                 (self.err_ty(), None)
752             }
753         };
754
755         fn forbid_unresolved_segments(
756             result: (Ty, Option<VariantId>),
757             unresolved: Option<usize>,
758         ) -> (Ty, Option<VariantId>) {
759             if unresolved.is_none() {
760                 result
761             } else {
762                 // FIXME diagnostic
763                 (TyKind::Error.intern(Interner), None)
764             }
765         }
766     }
767
768     fn resolve_variant_on_alias(
769         &mut self,
770         ty: Ty,
771         unresolved: Option<usize>,
772         path: &Path,
773     ) -> (Ty, Option<VariantId>) {
774         let remaining = unresolved.map(|x| path.segments().skip(x).len()).filter(|x| x > &0);
775         match remaining {
776             None => {
777                 let variant = ty.as_adt().and_then(|(adt_id, _)| match adt_id {
778                     AdtId::StructId(s) => Some(VariantId::StructId(s)),
779                     AdtId::UnionId(u) => Some(VariantId::UnionId(u)),
780                     AdtId::EnumId(_) => {
781                         // FIXME Error E0071, expected struct, variant or union type, found enum `Foo`
782                         None
783                     }
784                 });
785                 (ty, variant)
786             }
787             Some(1) => {
788                 let segment = path.mod_path().segments().last().unwrap();
789                 // this could be an enum variant or associated type
790                 if let Some((AdtId::EnumId(enum_id), _)) = ty.as_adt() {
791                     let enum_data = self.db.enum_data(enum_id);
792                     if let Some(local_id) = enum_data.variant(segment) {
793                         let variant = EnumVariantId { parent: enum_id, local_id };
794                         return (ty, Some(variant.into()));
795                     }
796                 }
797                 // FIXME potentially resolve assoc type
798                 (self.err_ty(), None)
799             }
800             Some(_) => {
801                 // FIXME diagnostic
802                 (self.err_ty(), None)
803             }
804         }
805     }
806
807     fn resolve_lang_item(&self, name: Name) -> Option<LangItemTarget> {
808         let krate = self.resolver.krate();
809         self.db.lang_item(krate, name.to_smol_str())
810     }
811
812     fn resolve_into_iter_item(&self) -> Option<TypeAliasId> {
813         let path = path![core::iter::IntoIterator];
814         let trait_ = self.resolver.resolve_known_trait(self.db.upcast(), &path)?;
815         self.db.trait_data(trait_).associated_type_by_name(&name![Item])
816     }
817
818     fn resolve_ops_try_ok(&self) -> Option<TypeAliasId> {
819         // FIXME resolve via lang_item once try v2 is stable
820         let path = path![core::ops::Try];
821         let trait_ = self.resolver.resolve_known_trait(self.db.upcast(), &path)?;
822         let trait_data = self.db.trait_data(trait_);
823         trait_data
824             // FIXME remove once try v2 is stable
825             .associated_type_by_name(&name![Ok])
826             .or_else(|| trait_data.associated_type_by_name(&name![Output]))
827     }
828
829     fn resolve_ops_neg_output(&self) -> Option<TypeAliasId> {
830         let trait_ = self.resolve_lang_item(name![neg])?.as_trait()?;
831         self.db.trait_data(trait_).associated_type_by_name(&name![Output])
832     }
833
834     fn resolve_ops_not_output(&self) -> Option<TypeAliasId> {
835         let trait_ = self.resolve_lang_item(name![not])?.as_trait()?;
836         self.db.trait_data(trait_).associated_type_by_name(&name![Output])
837     }
838
839     fn resolve_future_future_output(&self) -> Option<TypeAliasId> {
840         let trait_ = self.resolve_lang_item(name![future_trait])?.as_trait()?;
841         self.db.trait_data(trait_).associated_type_by_name(&name![Output])
842     }
843
844     fn resolve_boxed_box(&self) -> Option<AdtId> {
845         let struct_ = self.resolve_lang_item(name![owned_box])?.as_struct()?;
846         Some(struct_.into())
847     }
848
849     fn resolve_range_full(&self) -> Option<AdtId> {
850         let path = path![core::ops::RangeFull];
851         let struct_ = self.resolver.resolve_known_struct(self.db.upcast(), &path)?;
852         Some(struct_.into())
853     }
854
855     fn resolve_range(&self) -> Option<AdtId> {
856         let path = path![core::ops::Range];
857         let struct_ = self.resolver.resolve_known_struct(self.db.upcast(), &path)?;
858         Some(struct_.into())
859     }
860
861     fn resolve_range_inclusive(&self) -> Option<AdtId> {
862         let path = path![core::ops::RangeInclusive];
863         let struct_ = self.resolver.resolve_known_struct(self.db.upcast(), &path)?;
864         Some(struct_.into())
865     }
866
867     fn resolve_range_from(&self) -> Option<AdtId> {
868         let path = path![core::ops::RangeFrom];
869         let struct_ = self.resolver.resolve_known_struct(self.db.upcast(), &path)?;
870         Some(struct_.into())
871     }
872
873     fn resolve_range_to(&self) -> Option<AdtId> {
874         let path = path![core::ops::RangeTo];
875         let struct_ = self.resolver.resolve_known_struct(self.db.upcast(), &path)?;
876         Some(struct_.into())
877     }
878
879     fn resolve_range_to_inclusive(&self) -> Option<AdtId> {
880         let path = path![core::ops::RangeToInclusive];
881         let struct_ = self.resolver.resolve_known_struct(self.db.upcast(), &path)?;
882         Some(struct_.into())
883     }
884
885     fn resolve_ops_index(&self) -> Option<TraitId> {
886         self.resolve_lang_item(name![index])?.as_trait()
887     }
888
889     fn resolve_ops_index_output(&self) -> Option<TypeAliasId> {
890         let trait_ = self.resolve_ops_index()?;
891         self.db.trait_data(trait_).associated_type_by_name(&name![Output])
892     }
893 }
894
895 /// When inferring an expression, we propagate downward whatever type hint we
896 /// are able in the form of an `Expectation`.
897 #[derive(Clone, PartialEq, Eq, Debug)]
898 pub(crate) enum Expectation {
899     None,
900     HasType(Ty),
901     // Castable(Ty), // rustc has this, we currently just don't propagate an expectation for casts
902     RValueLikeUnsized(Ty),
903 }
904
905 impl Expectation {
906     /// The expectation that the type of the expression needs to equal the given
907     /// type.
908     fn has_type(ty: Ty) -> Self {
909         if ty.is_unknown() {
910             // FIXME: get rid of this?
911             Expectation::None
912         } else {
913             Expectation::HasType(ty)
914         }
915     }
916
917     fn from_option(ty: Option<Ty>) -> Self {
918         ty.map_or(Expectation::None, Expectation::HasType)
919     }
920
921     /// The following explanation is copied straight from rustc:
922     /// Provides an expectation for an rvalue expression given an *optional*
923     /// hint, which is not required for type safety (the resulting type might
924     /// be checked higher up, as is the case with `&expr` and `box expr`), but
925     /// is useful in determining the concrete type.
926     ///
927     /// The primary use case is where the expected type is a fat pointer,
928     /// like `&[isize]`. For example, consider the following statement:
929     ///
930     ///    let x: &[isize] = &[1, 2, 3];
931     ///
932     /// In this case, the expected type for the `&[1, 2, 3]` expression is
933     /// `&[isize]`. If however we were to say that `[1, 2, 3]` has the
934     /// expectation `ExpectHasType([isize])`, that would be too strong --
935     /// `[1, 2, 3]` does not have the type `[isize]` but rather `[isize; 3]`.
936     /// It is only the `&[1, 2, 3]` expression as a whole that can be coerced
937     /// to the type `&[isize]`. Therefore, we propagate this more limited hint,
938     /// which still is useful, because it informs integer literals and the like.
939     /// See the test case `test/ui/coerce-expect-unsized.rs` and #20169
940     /// for examples of where this comes up,.
941     fn rvalue_hint(table: &mut unify::InferenceTable, ty: Ty) -> Self {
942         // FIXME: do struct_tail_without_normalization
943         match table.resolve_ty_shallow(&ty).kind(Interner) {
944             TyKind::Slice(_) | TyKind::Str | TyKind::Dyn(_) => Expectation::RValueLikeUnsized(ty),
945             _ => Expectation::has_type(ty),
946         }
947     }
948
949     /// This expresses no expectation on the type.
950     fn none() -> Self {
951         Expectation::None
952     }
953
954     fn resolve(&self, table: &mut unify::InferenceTable) -> Expectation {
955         match self {
956             Expectation::None => Expectation::None,
957             Expectation::HasType(t) => Expectation::HasType(table.resolve_ty_shallow(t)),
958             Expectation::RValueLikeUnsized(t) => {
959                 Expectation::RValueLikeUnsized(table.resolve_ty_shallow(t))
960             }
961         }
962     }
963
964     fn to_option(&self, table: &mut unify::InferenceTable) -> Option<Ty> {
965         match self.resolve(table) {
966             Expectation::None => None,
967             Expectation::HasType(t) |
968             // Expectation::Castable(t) |
969             Expectation::RValueLikeUnsized(t) => Some(t),
970         }
971     }
972
973     fn only_has_type(&self, table: &mut unify::InferenceTable) -> Option<Ty> {
974         match self {
975             Expectation::HasType(t) => Some(table.resolve_ty_shallow(t)),
976             // Expectation::Castable(_) |
977             Expectation::RValueLikeUnsized(_) | Expectation::None => None,
978         }
979     }
980
981     /// Comment copied from rustc:
982     /// Disregard "castable to" expectations because they
983     /// can lead us astray. Consider for example `if cond
984     /// {22} else {c} as u8` -- if we propagate the
985     /// "castable to u8" constraint to 22, it will pick the
986     /// type 22u8, which is overly constrained (c might not
987     /// be a u8). In effect, the problem is that the
988     /// "castable to" expectation is not the tightest thing
989     /// we can say, so we want to drop it in this case.
990     /// The tightest thing we can say is "must unify with
991     /// else branch". Note that in the case of a "has type"
992     /// constraint, this limitation does not hold.
993     ///
994     /// If the expected type is just a type variable, then don't use
995     /// an expected type. Otherwise, we might write parts of the type
996     /// when checking the 'then' block which are incompatible with the
997     /// 'else' branch.
998     fn adjust_for_branches(&self, table: &mut unify::InferenceTable) -> Expectation {
999         match self {
1000             Expectation::HasType(ety) => {
1001                 let ety = table.resolve_ty_shallow(ety);
1002                 if !ety.is_ty_var() {
1003                     Expectation::HasType(ety)
1004                 } else {
1005                     Expectation::None
1006                 }
1007             }
1008             Expectation::RValueLikeUnsized(ety) => Expectation::RValueLikeUnsized(ety.clone()),
1009             _ => Expectation::None,
1010         }
1011     }
1012 }
1013
1014 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)]
1015 enum Diverges {
1016     Maybe,
1017     Always,
1018 }
1019
1020 impl Diverges {
1021     fn is_always(self) -> bool {
1022         self == Diverges::Always
1023     }
1024 }
1025
1026 impl std::ops::BitAnd for Diverges {
1027     type Output = Self;
1028     fn bitand(self, other: Self) -> Self {
1029         std::cmp::min(self, other)
1030     }
1031 }
1032
1033 impl std::ops::BitOr for Diverges {
1034     type Output = Self;
1035     fn bitor(self, other: Self) -> Self {
1036         std::cmp::max(self, other)
1037     }
1038 }
1039
1040 impl std::ops::BitAndAssign for Diverges {
1041     fn bitand_assign(&mut self, other: Self) {
1042         *self = *self & other;
1043     }
1044 }
1045
1046 impl std::ops::BitOrAssign for Diverges {
1047     fn bitor_assign(&mut self, other: Self) {
1048         *self = *self | other;
1049     }
1050 }