crates/hir_def/src/nameres.rs

   1 //! This module implements import-resolution/macro expansion algorithm.
   2 //!
   3 //! The result of this module is `DefMap`: a data structure which contains:
   4 //!
   5 //!   * a tree of modules for the crate
   6 //!   * for each module, a set of items visible in the module (directly declared
   7 //!     or imported)
   8 //!
   9 //! Note that `DefMap` contains fully macro expanded code.
  10 //!
  11 //! Computing `DefMap` can be partitioned into several logically
  12 //! independent "phases". The phases are mutually recursive though, there's no
  13 //! strict ordering.
  14 //!
  15 //! ## Collecting RawItems
  16 //!
  17 //! This happens in the `raw` module, which parses a single source file into a
  18 //! set of top-level items. Nested imports are desugared to flat imports in this
  19 //! phase. Macro calls are represented as a triple of (Path, Option<Name>,
  20 //! TokenTree).
  21 //!
  22 //! ## Collecting Modules
  23 //!
  24 //! This happens in the `collector` module. In this phase, we recursively walk
  25 //! tree of modules, collect raw items from submodules, populate module scopes
  26 //! with defined items (so, we assign item ids in this phase) and record the set
  27 //! of unresolved imports and macros.
  28 //!
  29 //! While we walk tree of modules, we also record macro_rules definitions and
  30 //! expand calls to macro_rules defined macros.
  31 //!
  32 //! ## Resolving Imports
  33 //!
  34 //! We maintain a list of currently unresolved imports. On every iteration, we
  35 //! try to resolve some imports from this list. If the import is resolved, we
  36 //! record it, by adding an item to current module scope and, if necessary, by
  37 //! recursively populating glob imports.
  38 //!
  39 //! ## Resolving Macros
  40 //!
  41 //! macro_rules from the same crate use a global mutable namespace. We expand
  42 //! them immediately, when we collect modules.
  43 //!
  44 //! Macros from other crates (including proc-macros) can be used with
  45 //! `foo::bar!` syntax. We handle them similarly to imports. There's a list of
  46 //! unexpanded macros. On every iteration, we try to resolve each macro call
  47 //! path and, upon success, we run macro expansion and "collect module" phase on
  48 //! the result
  49
  50 pub mod diagnostics;
  51 mod collector;
  52 mod mod_resolution;
  53 mod path_resolution;
  54 mod proc_macro;
  55
  56 #[cfg(test)]
  57 mod tests;
  58
  59 use std::sync::Arc;
  60
  61 use base_db::{CrateId, Edition, FileId};
  62 use hir_expand::{name::Name, InFile, MacroDefId};
  63 use la_arena::Arena;
  64 use profile::Count;
  65 use rustc_hash::FxHashMap;
  66 use stdx::format_to;
  67 use syntax::ast;
  68
  69 use crate::{
  70     db::DefDatabase,
  71     item_scope::{BuiltinShadowMode, ItemScope},
  72     nameres::{diagnostics::DefDiagnostic, path_resolution::ResolveMode},
  73     path::ModPath,
  74     per_ns::PerNs,
  75     visibility::Visibility,
  76     AstId, BlockId, BlockLoc, LocalModuleId, ModuleDefId, ModuleId,
  77 };
  78
  79 use self::proc_macro::ProcMacroDef;
  80
  81 /// Contains the results of (early) name resolution.
  82 ///
  83 /// A `DefMap` stores the module tree and the definitions that are in scope in every module after
  84 /// item-level macros have been expanded.
  85 ///
  86 /// Every crate has a primary `DefMap` whose root is the crate's main file (`main.rs`/`lib.rs`),
  87 /// computed by the `crate_def_map` query. Additionally, every block expression introduces the
  88 /// opportunity to write arbitrary item and module hierarchies, and thus gets its own `DefMap` that
  89 /// is computed by the `block_def_map` query.
  90 #[derive(Debug, PartialEq, Eq)]
  91 pub struct DefMap {
  92     _c: Count<Self>,
  93     block: Option<BlockInfo>,
  94     root: LocalModuleId,
  95     modules: Arena<ModuleData>,
  96     krate: CrateId,
  97     /// The prelude module for this crate. This either comes from an import
  98     /// marked with the `prelude_import` attribute, or (in the normal case) from
  99     /// a dependency (`std` or `core`).
 100     prelude: Option<ModuleId>,
 101     extern_prelude: FxHashMap<Name, ModuleDefId>,
 102
 103     /// Side table with additional proc. macro info, for use by name resolution in downstream
 104     /// crates.
 105     ///
 106     /// (the primary purpose is to resolve derive helpers and fetch a proc-macros name)
 107     exported_proc_macros: FxHashMap<MacroDefId, ProcMacroDef>,
 108
 109     edition: Edition,
 110     diagnostics: Vec<DefDiagnostic>,
 111 }
 112
 113 /// For `DefMap`s computed for a block expression, this stores its location in the parent map.
 114 #[derive(Debug, PartialEq, Eq, Clone, Copy)]
 115 struct BlockInfo {
 116     /// The `BlockId` this `DefMap` was created from.
 117     block: BlockId,
 118     /// The containing module.
 119     parent: ModuleId,
 120 }
 121
 122 impl std::ops::Index<LocalModuleId> for DefMap {
 123     type Output = ModuleData;
 124     fn index(&self, id: LocalModuleId) -> &ModuleData {
 125         &self.modules[id]
 126     }
 127 }
 128
 129 #[derive(Debug, PartialEq, Eq, Clone, Copy, Hash)]
 130 pub enum ModuleOrigin {
 131     CrateRoot {
 132         definition: FileId,
 133     },
 134     /// Note that non-inline modules, by definition, live inside non-macro file.
 135     File {
 136         is_mod_rs: bool,
 137         declaration: AstId<ast::Module>,
 138         definition: FileId,
 139     },
 140     Inline {
 141         definition: AstId<ast::Module>,
 142     },
 143     /// Pseudo-module introduced by a block scope (contains only inner items).
 144     BlockExpr {
 145         block: AstId<ast::BlockExpr>,
 146     },
 147 }
 148
 149 impl ModuleOrigin {
 150     fn declaration(&self) -> Option<AstId<ast::Module>> {
 151         match self {
 152             ModuleOrigin::File { declaration: module, .. }
 153             | ModuleOrigin::Inline { definition: module, .. } => Some(*module),
 154             ModuleOrigin::CrateRoot { .. } | ModuleOrigin::BlockExpr { .. } => None,
 155         }
 156     }
 157
 158     pub fn file_id(&self) -> Option<FileId> {
 159         match self {
 160             ModuleOrigin::File { definition, .. } | ModuleOrigin::CrateRoot { definition } => {
 161                 Some(*definition)
 162             }
 163             _ => None,
 164         }
 165     }
 166
 167     pub fn is_inline(&self) -> bool {
 168         match self {
 169             ModuleOrigin::Inline { .. } | ModuleOrigin::BlockExpr { .. } => true,
 170             ModuleOrigin::CrateRoot { .. } | ModuleOrigin::File { .. } => false,
 171         }
 172     }
 173
 174     /// Returns a node which defines this module.
 175     /// That is, a file or a `mod foo {}` with items.
 176     fn definition_source(&self, db: &dyn DefDatabase) -> InFile<ModuleSource> {
 177         match self {
 178             ModuleOrigin::File { definition, .. } | ModuleOrigin::CrateRoot { definition } => {
 179                 let file_id = *definition;
 180                 let sf = db.parse(file_id).tree();
 181                 InFile::new(file_id.into(), ModuleSource::SourceFile(sf))
 182             }
 183             ModuleOrigin::Inline { definition } => InFile::new(
 184                 definition.file_id,
 185                 ModuleSource::Module(definition.to_node(db.upcast())),
 186             ),
 187             ModuleOrigin::BlockExpr { block } => {
 188                 InFile::new(block.file_id, ModuleSource::BlockExpr(block.to_node(db.upcast())))
 189             }
 190         }
 191     }
 192 }
 193
 194 #[derive(Debug, PartialEq, Eq)]
 195 pub struct ModuleData {
 196     /// Where does this module come from?
 197     pub origin: ModuleOrigin,
 198     /// Declared visibility of this module.
 199     pub visibility: Visibility,
 200
 201     pub parent: Option<LocalModuleId>,
 202     pub children: FxHashMap<Name, LocalModuleId>,
 203     pub scope: ItemScope,
 204 }
 205
 206 impl DefMap {
 207     pub(crate) fn crate_def_map_query(db: &dyn DefDatabase, krate: CrateId) -> Arc<DefMap> {
 208         let _p = profile::span("crate_def_map_query").detail(|| {
 209             db.crate_graph()[krate].display_name.as_deref().unwrap_or_default().to_string()
 210         });
 211
 212         let crate_graph = db.crate_graph();
 213
 214         let edition = crate_graph[krate].edition;
 215         let origin = ModuleOrigin::CrateRoot { definition: crate_graph[krate].root_file_id };
 216         let def_map = DefMap::empty(krate, edition, origin);
 217         let def_map = collector::collect_defs(db, def_map, None);
 218
 219         Arc::new(def_map)
 220     }
 221
 222     pub(crate) fn block_def_map_query(
 223         db: &dyn DefDatabase,
 224         block_id: BlockId,
 225     ) -> Option<Arc<DefMap>> {
 226         let block: BlockLoc = db.lookup_intern_block(block_id);
 227
 228         let item_tree = db.file_item_tree(block.ast_id.file_id);
 229         if item_tree.inner_items_of_block(block.ast_id.value).is_empty() {
 230             return None;
 231         }
 232
 233         let block_info = BlockInfo { block: block_id, parent: block.module };
 234
 235         let parent_map = block.module.def_map(db);
 236         let mut def_map = DefMap::empty(
 237             block.module.krate,
 238             parent_map.edition,
 239             ModuleOrigin::BlockExpr { block: block.ast_id },
 240         );
 241         def_map.block = Some(block_info);
 242
 243         let def_map = collector::collect_defs(db, def_map, Some(block.ast_id));
 244         Some(Arc::new(def_map))
 245     }
 246
 247     fn empty(krate: CrateId, edition: Edition, root_module_origin: ModuleOrigin) -> DefMap {
 248         let mut modules: Arena<ModuleData> = Arena::default();
 249
 250         let local_id = LocalModuleId::from_raw(la_arena::RawIdx::from(0));
 251         // NB: we use `None` as block here, which would be wrong for implicit
 252         // modules declared by blocks with items. At the moment, we don't use
 253         // this visibility for anything outside IDE, so that's probably OK.
 254         let visibility = Visibility::Module(ModuleId { krate, local_id, block: None });
 255         let root = modules.alloc(ModuleData::new(root_module_origin, visibility));
 256         assert_eq!(local_id, root);
 257
 258         DefMap {
 259             _c: Count::new(),
 260             block: None,
 261             krate,
 262             edition,
 263             extern_prelude: FxHashMap::default(),
 264             exported_proc_macros: FxHashMap::default(),
 265             prelude: None,
 266             root,
 267             modules,
 268             diagnostics: Vec::new(),
 269         }
 270     }
 271
 272     pub fn modules_for_file(&self, file_id: FileId) -> impl Iterator<Item = LocalModuleId> + '_ {
 273         self.modules
 274             .iter()
 275             .filter(move |(_id, data)| data.origin.file_id() == Some(file_id))
 276             .map(|(id, _data)| id)
 277     }
 278
 279     pub fn modules(&self) -> impl Iterator<Item = (LocalModuleId, &ModuleData)> + '_ {
 280         self.modules.iter()
 281     }
 282     pub fn exported_proc_macros(&self) -> impl Iterator<Item = (MacroDefId, Name)> + '_ {
 283         self.exported_proc_macros.iter().map(|(id, def)| (*id, def.name.clone()))
 284     }
 285     pub fn root(&self) -> LocalModuleId {
 286         self.root
 287     }
 288
 289     pub(crate) fn krate(&self) -> CrateId {
 290         self.krate
 291     }
 292
 293     pub(crate) fn block_id(&self) -> Option<BlockId> {
 294         self.block.as_ref().map(|block| block.block)
 295     }
 296
 297     pub(crate) fn prelude(&self) -> Option<ModuleId> {
 298         self.prelude
 299     }
 300
 301     pub(crate) fn extern_prelude(&self) -> impl Iterator<Item = (&Name, &ModuleDefId)> + '_ {
 302         self.extern_prelude.iter()
 303     }
 304
 305     pub fn module_id(&self, local_id: LocalModuleId) -> ModuleId {
 306         let block = self.block.as_ref().map(|b| b.block);
 307         ModuleId { krate: self.krate, local_id, block }
 308     }
 309
 310     pub(crate) fn crate_root(&self, db: &dyn DefDatabase) -> ModuleId {
 311         self.with_ancestor_maps(db, self.root, &mut |def_map, _module| {
 312             if def_map.block.is_none() {
 313                 Some(def_map.module_id(def_map.root))
 314             } else {
 315                 None
 316             }
 317         })
 318         .expect("DefMap chain without root")
 319     }
 320
 321     pub(crate) fn resolve_path(
 322         &self,
 323         db: &dyn DefDatabase,
 324         original_module: LocalModuleId,
 325         path: &ModPath,
 326         shadow: BuiltinShadowMode,
 327     ) -> (PerNs, Option<usize>) {
 328         let res =
 329             self.resolve_path_fp_with_macro(db, ResolveMode::Other, original_module, path, shadow);
 330         (res.resolved_def, res.segment_index)
 331     }
 332
 333     pub(crate) fn resolve_path_locally(
 334         &self,
 335         db: &dyn DefDatabase,
 336         original_module: LocalModuleId,
 337         path: &ModPath,
 338         shadow: BuiltinShadowMode,
 339     ) -> (PerNs, Option<usize>) {
 340         let res = self.resolve_path_fp_with_macro_single(
 341             db,
 342             ResolveMode::Other,
 343             original_module,
 344             path,
 345             shadow,
 346         );
 347         (res.resolved_def, res.segment_index)
 348     }
 349
 350     /// Ascends the `DefMap` hierarchy and calls `f` with every `DefMap` and containing module.
 351     ///
 352     /// If `f` returns `Some(val)`, iteration is stopped and `Some(val)` is returned. If `f` returns
 353     /// `None`, iteration continues.
 354     pub fn with_ancestor_maps<T>(
 355         &self,
 356         db: &dyn DefDatabase,
 357         local_mod: LocalModuleId,
 358         f: &mut dyn FnMut(&DefMap, LocalModuleId) -> Option<T>,
 359     ) -> Option<T> {
 360         if let Some(it) = f(self, local_mod) {
 361             return Some(it);
 362         }
 363         let mut block = self.block;
 364         while let Some(block_info) = block {
 365             let parent = block_info.parent.def_map(db);
 366             if let Some(it) = f(&parent, block_info.parent.local_id) {
 367                 return Some(it);
 368             }
 369             block = parent.block;
 370         }
 371
 372         None
 373     }
 374
 375     /// If this `DefMap` is for a block expression, returns the module containing the block (which
 376     /// might again be a block, or a module inside a block).
 377     pub fn parent(&self) -> Option<ModuleId> {
 378         Some(self.block?.parent)
 379     }
 380
 381     /// Returns the module containing `local_mod`, either the parent `mod`, or the module containing
 382     /// the block, if `self` corresponds to a block expression.
 383     pub fn containing_module(&self, local_mod: LocalModuleId) -> Option<ModuleId> {
 384         match &self[local_mod].parent {
 385             Some(parent) => Some(self.module_id(*parent)),
 386             None => self.block.as_ref().map(|block| block.parent),
 387         }
 388     }
 389
 390     // FIXME: this can use some more human-readable format (ideally, an IR
 391     // even), as this should be a great debugging aid.
 392     pub fn dump(&self, db: &dyn DefDatabase) -> String {
 393         let mut buf = String::new();
 394         let mut arc;
 395         let mut current_map = self;
 396         while let Some(block) = &current_map.block {
 397             go(&mut buf, current_map, "block scope", current_map.root);
 398             buf.push('\n');
 399             arc = block.parent.def_map(db);
 400             current_map = &*arc;
 401         }
 402         go(&mut buf, current_map, "crate", current_map.root);
 403         return buf;
 404
 405         fn go(buf: &mut String, map: &DefMap, path: &str, module: LocalModuleId) {
 406             format_to!(buf, "{}\n", path);
 407
 408             map.modules[module].scope.dump(buf);
 409
 410             for (name, child) in map.modules[module].children.iter() {
 411                 let path = format!("{}::{}", path, name);
 412                 buf.push('\n');
 413                 go(buf, map, &path, *child);
 414             }
 415         }
 416     }
 417
 418     pub fn dump_block_scopes(&self, db: &dyn DefDatabase) -> String {
 419         let mut buf = String::new();
 420         let mut arc;
 421         let mut current_map = self;
 422         while let Some(block) = &current_map.block {
 423             format_to!(buf, "{:?} in {:?}\n", block.block, block.parent);
 424             arc = block.parent.def_map(db);
 425             current_map = &*arc;
 426         }
 427
 428         format_to!(buf, "crate scope\n");
 429         buf
 430     }
 431
 432     fn shrink_to_fit(&mut self) {
 433         // Exhaustive match to require handling new fields.
 434         let Self {
 435             _c: _,
 436             exported_proc_macros,
 437             extern_prelude,
 438             diagnostics,
 439             modules,
 440             block: _,
 441             edition: _,
 442             krate: _,
 443             prelude: _,
 444             root: _,
 445         } = self;
 446
 447         extern_prelude.shrink_to_fit();
 448         exported_proc_macros.shrink_to_fit();
 449         diagnostics.shrink_to_fit();
 450         modules.shrink_to_fit();
 451         for (_, module) in modules.iter_mut() {
 452             module.children.shrink_to_fit();
 453             module.scope.shrink_to_fit();
 454         }
 455     }
 456
 457     /// Get a reference to the def map's diagnostics.
 458     pub fn diagnostics(&self) -> &[DefDiagnostic] {
 459         self.diagnostics.as_slice()
 460     }
 461 }
 462
 463 impl ModuleData {
 464     pub(crate) fn new(origin: ModuleOrigin, visibility: Visibility) -> Self {
 465         ModuleData {
 466             origin,
 467             visibility,
 468             parent: None,
 469             children: FxHashMap::default(),
 470             scope: ItemScope::default(),
 471         }
 472     }
 473
 474     /// Returns a node which defines this module. That is, a file or a `mod foo {}` with items.
 475     pub fn definition_source(&self, db: &dyn DefDatabase) -> InFile<ModuleSource> {
 476         self.origin.definition_source(db)
 477     }
 478
 479     /// Returns a node which declares this module, either a `mod foo;` or a `mod foo {}`.
 480     /// `None` for the crate root or block.
 481     pub fn declaration_source(&self, db: &dyn DefDatabase) -> Option<InFile<ast::Module>> {
 482         let decl = self.origin.declaration()?;
 483         let value = decl.to_node(db.upcast());
 484         Some(InFile { file_id: decl.file_id, value })
 485     }
 486 }
 487
 488 #[derive(Debug, Clone, PartialEq, Eq)]
 489 pub enum ModuleSource {
 490     SourceFile(ast::SourceFile),
 491     Module(ast::Module),
 492     BlockExpr(ast::BlockExpr),
 493 }