]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - crates/hir_ty/src/diagnostics/match_check/deconstruct_pat.rs
Merge #10447
[rust.git] / crates / hir_ty / src / diagnostics / match_check / deconstruct_pat.rs
1 //! [`super::usefulness`] explains most of what is happening in this file. As explained there,
2 //! values and patterns are made from constructors applied to fields. This file defines a
3 //! `Constructor` enum, a `Fields` struct, and various operations to manipulate them and convert
4 //! them from/to patterns.
5 //!
6 //! There's one idea that is not detailed in [`super::usefulness`] because the details are not
7 //! needed there: _constructor splitting_.
8 //!
9 //! # Constructor splitting
10 //!
11 //! The idea is as follows: given a constructor `c` and a matrix, we want to specialize in turn
12 //! with all the value constructors that are covered by `c`, and compute usefulness for each.
13 //! Instead of listing all those constructors (which is intractable), we group those value
14 //! constructors together as much as possible. Example:
15 //!
16 //! ```
17 //! match (0, false) {
18 //!     (0 ..=100, true) => {} // `p_1`
19 //!     (50..=150, false) => {} // `p_2`
20 //!     (0 ..=200, _) => {} // `q`
21 //! }
22 //! ```
23 //!
24 //! The naive approach would try all numbers in the range `0..=200`. But we can be a lot more
25 //! clever: `0` and `1` for example will match the exact same rows, and return equivalent
26 //! witnesses. In fact all of `0..50` would. We can thus restrict our exploration to 4
27 //! constructors: `0..50`, `50..=100`, `101..=150` and `151..=200`. That is enough and infinitely
28 //! more tractable.
29 //!
30 //! We capture this idea in a function `split(p_1 ... p_n, c)` which returns a list of constructors
31 //! `c'` covered by `c`. Given such a `c'`, we require that all value ctors `c''` covered by `c'`
32 //! return an equivalent set of witnesses after specializing and computing usefulness.
33 //! In the example above, witnesses for specializing by `c''` covered by `0..50` will only differ
34 //! in their first element.
35 //!
36 //! We usually also ask that the `c'` together cover all of the original `c`. However we allow
37 //! skipping some constructors as long as it doesn't change whether the resulting list of witnesses
38 //! is empty of not. We use this in the wildcard `_` case.
39 //!
40 //! Splitting is implemented in the [`Constructor::split`] function. We don't do splitting for
41 //! or-patterns; instead we just try the alternatives one-by-one. For details on splitting
42 //! wildcards, see [`SplitWildcard`]; for integer ranges, see [`SplitIntRange`].
43
44 use std::{
45     cmp::{max, min},
46     iter::once,
47     ops::RangeInclusive,
48 };
49
50 use hir_def::{EnumVariantId, HasModule, LocalFieldId, VariantId};
51 use smallvec::{smallvec, SmallVec};
52 use stdx::never;
53
54 use crate::{AdtId, Interner, Scalar, Ty, TyExt, TyKind};
55
56 use super::{
57     usefulness::{MatchCheckCtx, PatCtxt},
58     FieldPat, Pat, PatId, PatKind,
59 };
60
61 use self::Constructor::*;
62
63 /// [Constructor] uses this in umimplemented variants.
64 /// It allows porting match expressions from upstream algorithm without losing semantics.
65 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq)]
66 pub(super) enum Void {}
67
68 /// An inclusive interval, used for precise integer exhaustiveness checking.
69 /// `IntRange`s always store a contiguous range. This means that values are
70 /// encoded such that `0` encodes the minimum value for the integer,
71 /// regardless of the signedness.
72 /// For example, the pattern `-128..=127i8` is encoded as `0..=255`.
73 /// This makes comparisons and arithmetic on interval endpoints much more
74 /// straightforward. See `signed_bias` for details.
75 ///
76 /// `IntRange` is never used to encode an empty range or a "range" that wraps
77 /// around the (offset) space: i.e., `range.lo <= range.hi`.
78 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq)]
79 pub(super) struct IntRange {
80     range: RangeInclusive<u128>,
81 }
82
83 impl IntRange {
84     #[inline]
85     fn is_integral(ty: &Ty) -> bool {
86         matches!(
87             ty.kind(&Interner),
88             TyKind::Scalar(Scalar::Char | Scalar::Int(_) | Scalar::Uint(_) | Scalar::Bool)
89         )
90     }
91
92     fn is_singleton(&self) -> bool {
93         self.range.start() == self.range.end()
94     }
95
96     fn boundaries(&self) -> (u128, u128) {
97         (*self.range.start(), *self.range.end())
98     }
99
100     #[inline]
101     fn from_bool(value: bool) -> IntRange {
102         let val = value as u128;
103         IntRange { range: val..=val }
104     }
105
106     #[inline]
107     fn from_range(lo: u128, hi: u128, scalar_ty: Scalar) -> IntRange {
108         match scalar_ty {
109             Scalar::Bool => IntRange { range: lo..=hi },
110             _ => unimplemented!(),
111         }
112     }
113
114     fn is_subrange(&self, other: &Self) -> bool {
115         other.range.start() <= self.range.start() && self.range.end() <= other.range.end()
116     }
117
118     fn intersection(&self, other: &Self) -> Option<Self> {
119         let (lo, hi) = self.boundaries();
120         let (other_lo, other_hi) = other.boundaries();
121         if lo <= other_hi && other_lo <= hi {
122             Some(IntRange { range: max(lo, other_lo)..=min(hi, other_hi) })
123         } else {
124             None
125         }
126     }
127
128     /// See `Constructor::is_covered_by`
129     fn is_covered_by(&self, other: &Self) -> bool {
130         if self.intersection(other).is_some() {
131             // Constructor splitting should ensure that all intersections we encounter are actually
132             // inclusions.
133             assert!(self.is_subrange(other));
134             true
135         } else {
136             false
137         }
138     }
139 }
140
141 /// Represents a border between 2 integers. Because the intervals spanning borders must be able to
142 /// cover every integer, we need to be able to represent 2^128 + 1 such borders.
143 #[derive(Debug, Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)]
144 enum IntBorder {
145     JustBefore(u128),
146     AfterMax,
147 }
148
149 /// A range of integers that is partitioned into disjoint subranges. This does constructor
150 /// splitting for integer ranges as explained at the top of the file.
151 ///
152 /// This is fed multiple ranges, and returns an output that covers the input, but is split so that
153 /// the only intersections between an output range and a seen range are inclusions. No output range
154 /// straddles the boundary of one of the inputs.
155 ///
156 /// The following input:
157 /// ```
158 ///   |-------------------------| // `self`
159 /// |------|  |----------|   |----|
160 ///    |-------| |-------|
161 /// ```
162 /// would be iterated over as follows:
163 /// ```
164 ///   ||---|--||-|---|---|---|--|
165 /// ```
166 #[derive(Debug, Clone)]
167 struct SplitIntRange {
168     /// The range we are splitting
169     range: IntRange,
170     /// The borders of ranges we have seen. They are all contained within `range`. This is kept
171     /// sorted.
172     borders: Vec<IntBorder>,
173 }
174
175 impl SplitIntRange {
176     fn new(range: IntRange) -> Self {
177         SplitIntRange { range, borders: Vec::new() }
178     }
179
180     /// Internal use
181     fn to_borders(r: IntRange) -> [IntBorder; 2] {
182         use IntBorder::*;
183         let (lo, hi) = r.boundaries();
184         let lo = JustBefore(lo);
185         let hi = match hi.checked_add(1) {
186             Some(m) => JustBefore(m),
187             None => AfterMax,
188         };
189         [lo, hi]
190     }
191
192     /// Add ranges relative to which we split.
193     fn split(&mut self, ranges: impl Iterator<Item = IntRange>) {
194         let this_range = &self.range;
195         let included_ranges = ranges.filter_map(|r| this_range.intersection(&r));
196         let included_borders = included_ranges.flat_map(|r| {
197             let borders = Self::to_borders(r);
198             once(borders[0]).chain(once(borders[1]))
199         });
200         self.borders.extend(included_borders);
201         self.borders.sort_unstable();
202     }
203
204     /// Iterate over the contained ranges.
205     fn iter(&self) -> impl Iterator<Item = IntRange> + '_ {
206         use IntBorder::*;
207
208         let self_range = Self::to_borders(self.range.clone());
209         // Start with the start of the range.
210         let mut prev_border = self_range[0];
211         self.borders
212             .iter()
213             .copied()
214             // End with the end of the range.
215             .chain(once(self_range[1]))
216             // List pairs of adjacent borders.
217             .map(move |border| {
218                 let ret = (prev_border, border);
219                 prev_border = border;
220                 ret
221             })
222             // Skip duplicates.
223             .filter(|(prev_border, border)| prev_border != border)
224             // Finally, convert to ranges.
225             .map(|(prev_border, border)| {
226                 let range = match (prev_border, border) {
227                     (JustBefore(n), JustBefore(m)) if n < m => n..=(m - 1),
228                     (JustBefore(n), AfterMax) => n..=u128::MAX,
229                     _ => unreachable!(), // Ruled out by the sorting and filtering we did
230                 };
231                 IntRange { range }
232             })
233     }
234 }
235
236 /// A constructor for array and slice patterns.
237 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq)]
238 pub(super) struct Slice {
239     _unimplemented: Void,
240 }
241
242 impl Slice {
243     /// See `Constructor::is_covered_by`
244     fn is_covered_by(self, _other: Self) -> bool {
245         unimplemented!() // never called as Slice contains Void
246     }
247 }
248
249 /// A value can be decomposed into a constructor applied to some fields. This struct represents
250 /// the constructor. See also `Fields`.
251 ///
252 /// `pat_constructor` retrieves the constructor corresponding to a pattern.
253 /// `specialize_constructor` returns the list of fields corresponding to a pattern, given a
254 /// constructor. `Constructor::apply` reconstructs the pattern from a pair of `Constructor` and
255 /// `Fields`.
256 #[allow(dead_code)]
257 #[derive(Clone, Debug, PartialEq)]
258 pub(super) enum Constructor {
259     /// The constructor for patterns that have a single constructor, like tuples, struct patterns
260     /// and fixed-length arrays.
261     Single,
262     /// Enum variants.
263     Variant(EnumVariantId),
264     /// Ranges of integer literal values (`2`, `2..=5` or `2..5`).
265     IntRange(IntRange),
266     /// Ranges of floating-point literal values (`2.0..=5.2`).
267     FloatRange(Void),
268     /// String literals. Strings are not quite the same as `&[u8]` so we treat them separately.
269     Str(Void),
270     /// Array and slice patterns.
271     Slice(Slice),
272     /// Constants that must not be matched structurally. They are treated as black
273     /// boxes for the purposes of exhaustiveness: we must not inspect them, and they
274     /// don't count towards making a match exhaustive.
275     Opaque,
276     /// Fake extra constructor for enums that aren't allowed to be matched exhaustively. Also used
277     /// for those types for which we cannot list constructors explicitly, like `f64` and `str`.
278     NonExhaustive,
279     /// Stands for constructors that are not seen in the matrix, as explained in the documentation
280     /// for [`SplitWildcard`].
281     Missing,
282     /// Wildcard pattern.
283     Wildcard,
284 }
285
286 impl Constructor {
287     pub(super) fn is_wildcard(&self) -> bool {
288         matches!(self, Wildcard)
289     }
290
291     fn as_int_range(&self) -> Option<&IntRange> {
292         match self {
293             IntRange(range) => Some(range),
294             _ => None,
295         }
296     }
297
298     fn as_slice(&self) -> Option<Slice> {
299         match self {
300             Slice(slice) => Some(*slice),
301             _ => None,
302         }
303     }
304
305     fn variant_id_for_adt(&self, adt: hir_def::AdtId) -> VariantId {
306         match *self {
307             Variant(id) => id.into(),
308             Single => {
309                 assert!(!matches!(adt, hir_def::AdtId::EnumId(_)));
310                 match adt {
311                     hir_def::AdtId::EnumId(_) => unreachable!(),
312                     hir_def::AdtId::StructId(id) => id.into(),
313                     hir_def::AdtId::UnionId(id) => id.into(),
314                 }
315             }
316             _ => panic!("bad constructor {:?} for adt {:?}", self, adt),
317         }
318     }
319
320     /// Determines the constructor that the given pattern can be specialized to.
321     pub(super) fn from_pat(cx: &MatchCheckCtx<'_>, pat: PatId) -> Self {
322         match cx.pattern_arena.borrow()[pat].kind.as_ref() {
323             PatKind::Binding { .. } | PatKind::Wild => Wildcard,
324             PatKind::Leaf { .. } | PatKind::Deref { .. } => Single,
325             &PatKind::Variant { enum_variant, .. } => Variant(enum_variant),
326             &PatKind::LiteralBool { value } => IntRange(IntRange::from_bool(value)),
327             PatKind::Or { .. } => {
328                 never!("Or-pattern should have been expanded earlier on.");
329                 Wildcard
330             }
331         }
332     }
333
334     /// Some constructors (namely `Wildcard`, `IntRange` and `Slice`) actually stand for a set of actual
335     /// constructors (like variants, integers or fixed-sized slices). When specializing for these
336     /// constructors, we want to be specialising for the actual underlying constructors.
337     /// Naively, we would simply return the list of constructors they correspond to. We instead are
338     /// more clever: if there are constructors that we know will behave the same wrt the current
339     /// matrix, we keep them grouped. For example, all slices of a sufficiently large length
340     /// will either be all useful or all non-useful with a given matrix.
341     ///
342     /// See the branches for details on how the splitting is done.
343     ///
344     /// This function may discard some irrelevant constructors if this preserves behavior and
345     /// diagnostics. Eg. for the `_` case, we ignore the constructors already present in the
346     /// matrix, unless all of them are.
347     pub(super) fn split<'a>(
348         &self,
349         pcx: PatCtxt<'_>,
350         ctors: impl Iterator<Item = &'a Constructor> + Clone,
351     ) -> SmallVec<[Self; 1]> {
352         match self {
353             Wildcard => {
354                 let mut split_wildcard = SplitWildcard::new(pcx);
355                 split_wildcard.split(pcx, ctors);
356                 split_wildcard.into_ctors(pcx)
357             }
358             // Fast-track if the range is trivial. In particular, we don't do the overlapping
359             // ranges check.
360             IntRange(ctor_range) if !ctor_range.is_singleton() => {
361                 let mut split_range = SplitIntRange::new(ctor_range.clone());
362                 let int_ranges = ctors.filter_map(|ctor| ctor.as_int_range());
363                 split_range.split(int_ranges.cloned());
364                 split_range.iter().map(IntRange).collect()
365             }
366             Slice(_) => unimplemented!(),
367             // Any other constructor can be used unchanged.
368             _ => smallvec![self.clone()],
369         }
370     }
371
372     /// Returns whether `self` is covered by `other`, i.e. whether `self` is a subset of `other`.
373     /// For the simple cases, this is simply checking for equality. For the "grouped" constructors,
374     /// this checks for inclusion.
375     // We inline because this has a single call site in `Matrix::specialize_constructor`.
376     #[inline]
377     pub(super) fn is_covered_by(&self, _pcx: PatCtxt<'_>, other: &Self) -> bool {
378         // This must be kept in sync with `is_covered_by_any`.
379         match (self, other) {
380             // Wildcards cover anything
381             (_, Wildcard) => true,
382             // The missing ctors are not covered by anything in the matrix except wildcards.
383             (Missing | Wildcard, _) => false,
384
385             (Single, Single) => true,
386             (Variant(self_id), Variant(other_id)) => self_id == other_id,
387
388             (IntRange(self_range), IntRange(other_range)) => self_range.is_covered_by(other_range),
389             (FloatRange(..), FloatRange(..)) => {
390                 unimplemented!()
391             }
392             (Str(..), Str(..)) => {
393                 unimplemented!()
394             }
395             (Slice(self_slice), Slice(other_slice)) => self_slice.is_covered_by(*other_slice),
396
397             // We are trying to inspect an opaque constant. Thus we skip the row.
398             (Opaque, _) | (_, Opaque) => false,
399             // Only a wildcard pattern can match the special extra constructor.
400             (NonExhaustive, _) => false,
401
402             _ => {
403                 never!("trying to compare incompatible constructors {:?} and {:?}", self, other);
404                 // Continue with 'whatever is covered' supposed to result in false no-error diagnostic.
405                 true
406             }
407         }
408     }
409
410     /// Faster version of `is_covered_by` when applied to many constructors. `used_ctors` is
411     /// assumed to be built from `matrix.head_ctors()` with wildcards filtered out, and `self` is
412     /// assumed to have been split from a wildcard.
413     fn is_covered_by_any(&self, _pcx: PatCtxt<'_>, used_ctors: &[Constructor]) -> bool {
414         if used_ctors.is_empty() {
415             return false;
416         }
417
418         // This must be kept in sync with `is_covered_by`.
419         match self {
420             // If `self` is `Single`, `used_ctors` cannot contain anything else than `Single`s.
421             Single => !used_ctors.is_empty(),
422             Variant(_) => used_ctors.iter().any(|c| c == self),
423             IntRange(range) => used_ctors
424                 .iter()
425                 .filter_map(|c| c.as_int_range())
426                 .any(|other| range.is_covered_by(other)),
427             Slice(slice) => used_ctors
428                 .iter()
429                 .filter_map(|c| c.as_slice())
430                 .any(|other| slice.is_covered_by(other)),
431             // This constructor is never covered by anything else
432             NonExhaustive => false,
433             Str(..) | FloatRange(..) | Opaque | Missing | Wildcard => {
434                 never!("found unexpected ctor in all_ctors: {:?}", self);
435                 true
436             }
437         }
438     }
439 }
440
441 /// A wildcard constructor that we split relative to the constructors in the matrix, as explained
442 /// at the top of the file.
443 ///
444 /// A constructor that is not present in the matrix rows will only be covered by the rows that have
445 /// wildcards. Thus we can group all of those constructors together; we call them "missing
446 /// constructors". Splitting a wildcard would therefore list all present constructors individually
447 /// (or grouped if they are integers or slices), and then all missing constructors together as a
448 /// group.
449 ///
450 /// However we can go further: since any constructor will match the wildcard rows, and having more
451 /// rows can only reduce the amount of usefulness witnesses, we can skip the present constructors
452 /// and only try the missing ones.
453 /// This will not preserve the whole list of witnesses, but will preserve whether the list is empty
454 /// or not. In fact this is quite natural from the point of view of diagnostics too. This is done
455 /// in `to_ctors`: in some cases we only return `Missing`.
456 #[derive(Debug)]
457 pub(super) struct SplitWildcard {
458     /// Constructors seen in the matrix.
459     matrix_ctors: Vec<Constructor>,
460     /// All the constructors for this type
461     all_ctors: SmallVec<[Constructor; 1]>,
462 }
463
464 impl SplitWildcard {
465     pub(super) fn new(pcx: PatCtxt<'_>) -> Self {
466         let cx = pcx.cx;
467         let make_range = |start, end, scalar| IntRange(IntRange::from_range(start, end, scalar));
468
469         // Unhandled types are treated as non-exhaustive. Being explicit here instead of falling
470         // to catchall arm to ease further implementation.
471         let unhandled = || smallvec![NonExhaustive];
472
473         // This determines the set of all possible constructors for the type `pcx.ty`. For numbers,
474         // arrays and slices we use ranges and variable-length slices when appropriate.
475         //
476         // If the `exhaustive_patterns` feature is enabled, we make sure to omit constructors that
477         // are statically impossible. E.g., for `Option<!>`, we do not include `Some(_)` in the
478         // returned list of constructors.
479         // Invariant: this is empty if and only if the type is uninhabited (as determined by
480         // `cx.is_uninhabited()`).
481         let all_ctors = match pcx.ty.kind(&Interner) {
482             TyKind::Scalar(Scalar::Bool) => smallvec![make_range(0, 1, Scalar::Bool)],
483             // TyKind::Array(..) if ... => unhandled(),
484             TyKind::Array(..) | TyKind::Slice(..) => unhandled(),
485             &TyKind::Adt(AdtId(hir_def::AdtId::EnumId(enum_id)), ref _substs) => {
486                 let enum_data = cx.db.enum_data(enum_id);
487
488                 // If the enum is declared as `#[non_exhaustive]`, we treat it as if it had an
489                 // additional "unknown" constructor.
490                 // There is no point in enumerating all possible variants, because the user can't
491                 // actually match against them all themselves. So we always return only the fictitious
492                 // constructor.
493                 // E.g., in an example like:
494                 //
495                 // ```
496                 //     let err: io::ErrorKind = ...;
497                 //     match err {
498                 //         io::ErrorKind::NotFound => {},
499                 //     }
500                 // ```
501                 //
502                 // we don't want to show every possible IO error, but instead have only `_` as the
503                 // witness.
504                 let is_declared_nonexhaustive = cx.is_foreign_non_exhaustive_enum(enum_id);
505
506                 // If `exhaustive_patterns` is disabled and our scrutinee is an empty enum, we treat it
507                 // as though it had an "unknown" constructor to avoid exposing its emptiness. The
508                 // exception is if the pattern is at the top level, because we want empty matches to be
509                 // considered exhaustive.
510                 let is_secretly_empty = enum_data.variants.is_empty()
511                     && !cx.feature_exhaustive_patterns()
512                     && !pcx.is_top_level;
513
514                 if is_secretly_empty || is_declared_nonexhaustive {
515                     smallvec![NonExhaustive]
516                 } else if cx.feature_exhaustive_patterns() {
517                     unimplemented!() // see MatchCheckCtx.feature_exhaustive_patterns()
518                 } else {
519                     enum_data
520                         .variants
521                         .iter()
522                         .map(|(local_id, ..)| Variant(EnumVariantId { parent: enum_id, local_id }))
523                         .collect()
524                 }
525             }
526             TyKind::Scalar(Scalar::Char) => unhandled(),
527             TyKind::Scalar(Scalar::Int(..) | Scalar::Uint(..)) => unhandled(),
528             TyKind::Never if !cx.feature_exhaustive_patterns() && !pcx.is_top_level => {
529                 smallvec![NonExhaustive]
530             }
531             TyKind::Never => SmallVec::new(),
532             _ if cx.is_uninhabited(pcx.ty) => SmallVec::new(),
533             TyKind::Adt(..) | TyKind::Tuple(..) | TyKind::Ref(..) => smallvec![Single],
534             // This type is one for which we cannot list constructors, like `str` or `f64`.
535             _ => smallvec![NonExhaustive],
536         };
537         SplitWildcard { matrix_ctors: Vec::new(), all_ctors }
538     }
539
540     /// Pass a set of constructors relative to which to split this one. Don't call twice, it won't
541     /// do what you want.
542     pub(super) fn split<'a>(
543         &mut self,
544         pcx: PatCtxt<'_>,
545         ctors: impl Iterator<Item = &'a Constructor> + Clone,
546     ) {
547         // Since `all_ctors` never contains wildcards, this won't recurse further.
548         self.all_ctors =
549             self.all_ctors.iter().flat_map(|ctor| ctor.split(pcx, ctors.clone())).collect();
550         self.matrix_ctors = ctors.filter(|c| !c.is_wildcard()).cloned().collect();
551     }
552
553     /// Whether there are any value constructors for this type that are not present in the matrix.
554     fn any_missing(&self, pcx: PatCtxt<'_>) -> bool {
555         self.iter_missing(pcx).next().is_some()
556     }
557
558     /// Iterate over the constructors for this type that are not present in the matrix.
559     pub(super) fn iter_missing<'a>(
560         &'a self,
561         pcx: PatCtxt<'a>,
562     ) -> impl Iterator<Item = &'a Constructor> {
563         self.all_ctors.iter().filter(move |ctor| !ctor.is_covered_by_any(pcx, &self.matrix_ctors))
564     }
565
566     /// Return the set of constructors resulting from splitting the wildcard. As explained at the
567     /// top of the file, if any constructors are missing we can ignore the present ones.
568     fn into_ctors(self, pcx: PatCtxt<'_>) -> SmallVec<[Constructor; 1]> {
569         if self.any_missing(pcx) {
570             // Some constructors are missing, thus we can specialize with the special `Missing`
571             // constructor, which stands for those constructors that are not seen in the matrix,
572             // and matches the same rows as any of them (namely the wildcard rows). See the top of
573             // the file for details.
574             // However, when all constructors are missing we can also specialize with the full
575             // `Wildcard` constructor. The difference will depend on what we want in diagnostics.
576
577             // If some constructors are missing, we typically want to report those constructors,
578             // e.g.:
579             // ```
580             //     enum Direction { N, S, E, W }
581             //     let Direction::N = ...;
582             // ```
583             // we can report 3 witnesses: `S`, `E`, and `W`.
584             //
585             // However, if the user didn't actually specify a constructor
586             // in this arm, e.g., in
587             // ```
588             //     let x: (Direction, Direction, bool) = ...;
589             //     let (_, _, false) = x;
590             // ```
591             // we don't want to show all 16 possible witnesses `(<direction-1>, <direction-2>,
592             // true)` - we are satisfied with `(_, _, true)`. So if all constructors are missing we
593             // prefer to report just a wildcard `_`.
594             //
595             // The exception is: if we are at the top-level, for example in an empty match, we
596             // sometimes prefer reporting the list of constructors instead of just `_`.
597             let report_when_all_missing = pcx.is_top_level && !IntRange::is_integral(pcx.ty);
598             let ctor = if !self.matrix_ctors.is_empty() || report_when_all_missing {
599                 Missing
600             } else {
601                 Wildcard
602             };
603             return smallvec![ctor];
604         }
605
606         // All the constructors are present in the matrix, so we just go through them all.
607         self.all_ctors
608     }
609 }
610
611 /// A value can be decomposed into a constructor applied to some fields. This struct represents
612 /// those fields, generalized to allow patterns in each field. See also `Constructor`.
613 /// This is constructed from a constructor using [`Fields::wildcards()`].
614 ///
615 /// If a private or `non_exhaustive` field is uninhabited, the code mustn't observe that it is
616 /// uninhabited. For that, we filter these fields out of the matrix. This is handled automatically
617 /// in `Fields`. This filtering is uncommon in practice, because uninhabited fields are rarely used,
618 /// so we avoid it when possible to preserve performance.
619 #[derive(Debug, Clone)]
620 pub(super) enum Fields {
621     /// Lists of patterns that don't contain any filtered fields.
622     /// `Slice` and `Vec` behave the same; the difference is only to avoid allocating and
623     /// triple-dereferences when possible. Frankly this is premature optimization, I (Nadrieril)
624     /// have not measured if it really made a difference.
625     Vec(SmallVec<[PatId; 2]>),
626 }
627
628 impl Fields {
629     /// Internal use. Use `Fields::wildcards()` instead.
630     /// Must not be used if the pattern is a field of a struct/tuple/variant.
631     fn from_single_pattern(pat: PatId) -> Self {
632         Fields::Vec(smallvec![pat])
633     }
634
635     /// Convenience; internal use.
636     fn wildcards_from_tys(cx: &MatchCheckCtx<'_>, tys: impl IntoIterator<Item = Ty>) -> Self {
637         let wilds = tys.into_iter().map(Pat::wildcard_from_ty);
638         let pats = wilds.map(|pat| cx.alloc_pat(pat)).collect();
639         Fields::Vec(pats)
640     }
641
642     /// Creates a new list of wildcard fields for a given constructor.
643     pub(crate) fn wildcards(pcx: PatCtxt<'_>, constructor: &Constructor) -> Self {
644         let ty = pcx.ty;
645         let cx = pcx.cx;
646         let wildcard_from_ty = |ty: &Ty| cx.alloc_pat(Pat::wildcard_from_ty(ty.clone()));
647
648         let ret = match constructor {
649             Single | Variant(_) => match ty.kind(&Interner) {
650                 TyKind::Tuple(_, substs) => {
651                     let tys = substs.iter(&Interner).map(|ty| ty.assert_ty_ref(&Interner));
652                     Fields::wildcards_from_tys(cx, tys.cloned())
653                 }
654                 TyKind::Ref(.., rty) => Fields::from_single_pattern(wildcard_from_ty(rty)),
655                 &TyKind::Adt(AdtId(adt), ref substs) => {
656                     if adt_is_box(adt, cx) {
657                         // Use T as the sub pattern type of Box<T>.
658                         let subst_ty = substs.at(&Interner, 0).assert_ty_ref(&Interner);
659                         Fields::from_single_pattern(wildcard_from_ty(subst_ty))
660                     } else {
661                         let variant_id = constructor.variant_id_for_adt(adt);
662                         let adt_is_local =
663                             variant_id.module(cx.db.upcast()).krate() == cx.module.krate();
664                         // Whether we must not match the fields of this variant exhaustively.
665                         let is_non_exhaustive =
666                             is_field_list_non_exhaustive(variant_id, cx) && !adt_is_local;
667
668                         cov_mark::hit!(match_check_wildcard_expanded_to_substitutions);
669                         let field_ty_data = cx.db.field_types(variant_id);
670                         let field_tys = || {
671                             field_ty_data
672                                 .iter()
673                                 .map(|(_, binders)| binders.clone().substitute(&Interner, substs))
674                         };
675
676                         // In the following cases, we don't need to filter out any fields. This is
677                         // the vast majority of real cases, since uninhabited fields are uncommon.
678                         let has_no_hidden_fields = (matches!(adt, hir_def::AdtId::EnumId(_))
679                             && !is_non_exhaustive)
680                             || !field_tys().any(|ty| cx.is_uninhabited(&ty));
681
682                         if has_no_hidden_fields {
683                             Fields::wildcards_from_tys(cx, field_tys())
684                         } else {
685                             //FIXME(iDawer): see MatchCheckCtx::is_uninhabited, has_no_hidden_fields is always true
686                             unimplemented!("exhaustive_patterns feature")
687                         }
688                     }
689                 }
690                 ty_kind => {
691                     never!("Unexpected type for `Single` constructor: {:?}", ty_kind);
692                     Fields::from_single_pattern(wildcard_from_ty(ty))
693                 }
694             },
695             Slice(..) => {
696                 unimplemented!()
697             }
698             Str(..) | FloatRange(..) | IntRange(..) | NonExhaustive | Opaque | Missing
699             | Wildcard => Fields::Vec(Default::default()),
700         };
701         ret
702     }
703
704     /// Apply a constructor to a list of patterns, yielding a new pattern. `self`
705     /// must have as many elements as this constructor's arity.
706     ///
707     /// This is roughly the inverse of `specialize_constructor`.
708     ///
709     /// Examples:
710     /// `ctor`: `Constructor::Single`
711     /// `ty`: `Foo(u32, u32, u32)`
712     /// `self`: `[10, 20, _]`
713     /// returns `Foo(10, 20, _)`
714     ///
715     /// `ctor`: `Constructor::Variant(Option::Some)`
716     /// `ty`: `Option<bool>`
717     /// `self`: `[false]`
718     /// returns `Some(false)`
719     pub(super) fn apply(self, pcx: PatCtxt<'_>, ctor: &Constructor) -> Pat {
720         let subpatterns_and_indices = self.patterns_and_indices();
721         let mut subpatterns =
722             subpatterns_and_indices.iter().map(|&(_, p)| pcx.cx.pattern_arena.borrow()[p].clone());
723         // FIXME(iDawer) witnesses are not yet used
724         const UNHANDLED: PatKind = PatKind::Wild;
725
726         let pat = match ctor {
727             Single | Variant(_) => match pcx.ty.kind(&Interner) {
728                 TyKind::Adt(..) | TyKind::Tuple(..) => {
729                     // We want the real indices here.
730                     let subpatterns = subpatterns_and_indices
731                         .iter()
732                         .map(|&(field, pat)| FieldPat {
733                             field,
734                             pattern: pcx.cx.pattern_arena.borrow()[pat].clone(),
735                         })
736                         .collect();
737
738                     if let Some((hir_def::AdtId::EnumId(_), substs)) = pcx.ty.as_adt() {
739                         let enum_variant = match ctor {
740                             &Variant(id) => id,
741                             _ => unreachable!(),
742                         };
743                         PatKind::Variant { substs: substs.clone(), enum_variant, subpatterns }
744                     } else {
745                         PatKind::Leaf { subpatterns }
746                     }
747                 }
748                 // Note: given the expansion of `&str` patterns done in `expand_pattern`, we should
749                 // be careful to reconstruct the correct constant pattern here. However a string
750                 // literal pattern will never be reported as a non-exhaustiveness witness, so we
751                 // can ignore this issue.
752                 TyKind::Ref(..) => PatKind::Deref { subpattern: subpatterns.next().unwrap() },
753                 TyKind::Slice(..) | TyKind::Array(..) => {
754                     never!("bad slice pattern {:?} {:?}", ctor, pcx.ty);
755                     PatKind::Wild
756                 }
757                 _ => PatKind::Wild,
758             },
759             Constructor::Slice(_) => UNHANDLED,
760             Str(_) => UNHANDLED,
761             FloatRange(..) => UNHANDLED,
762             Constructor::IntRange(_) => UNHANDLED,
763             NonExhaustive => PatKind::Wild,
764             Wildcard => return Pat::wildcard_from_ty(pcx.ty.clone()),
765             Opaque => {
766                 never!("we should not try to apply an opaque constructor");
767                 PatKind::Wild
768             }
769             Missing => {
770                 never!(
771                     "trying to apply the `Missing` constructor; \
772                     this should have been done in `apply_constructors`",
773                 );
774                 PatKind::Wild
775             }
776         };
777
778         Pat { ty: pcx.ty.clone(), kind: Box::new(pat) }
779     }
780
781     /// Returns the number of patterns. This is the same as the arity of the constructor used to
782     /// construct `self`.
783     pub(super) fn len(&self) -> usize {
784         match self {
785             Fields::Vec(pats) => pats.len(),
786         }
787     }
788
789     /// Returns the list of patterns along with the corresponding field indices.
790     fn patterns_and_indices(&self) -> SmallVec<[(LocalFieldId, PatId); 2]> {
791         match self {
792             Fields::Vec(pats) => pats
793                 .iter()
794                 .copied()
795                 .enumerate()
796                 .map(|(i, p)| (LocalFieldId::from_raw((i as u32).into()), p))
797                 .collect(),
798         }
799     }
800
801     pub(super) fn into_patterns(self) -> SmallVec<[PatId; 2]> {
802         match self {
803             Fields::Vec(pats) => pats,
804         }
805     }
806
807     /// Overrides some of the fields with the provided patterns. Exactly like
808     /// `replace_fields_indexed`, except that it takes `FieldPat`s as input.
809     fn replace_with_fieldpats(
810         &self,
811         new_pats: impl IntoIterator<Item = (LocalFieldId, PatId)>,
812     ) -> Self {
813         self.replace_fields_indexed(
814             new_pats.into_iter().map(|(field, pat)| (u32::from(field.into_raw()) as usize, pat)),
815         )
816     }
817
818     /// Overrides some of the fields with the provided patterns. This is used when a pattern
819     /// defines some fields but not all, for example `Foo { field1: Some(_), .. }`: here we start
820     /// with a `Fields` that is just one wildcard per field of the `Foo` struct, and override the
821     /// entry corresponding to `field1` with the pattern `Some(_)`. This is also used for slice
822     /// patterns for the same reason.
823     fn replace_fields_indexed(&self, new_pats: impl IntoIterator<Item = (usize, PatId)>) -> Self {
824         let mut fields = self.clone();
825
826         match &mut fields {
827             Fields::Vec(pats) => {
828                 for (i, pat) in new_pats {
829                     if let Some(p) = pats.get_mut(i) {
830                         *p = pat;
831                     }
832                 }
833             }
834         }
835         fields
836     }
837
838     /// Replaces contained fields with the given list of patterns. There must be `len()` patterns
839     /// in `pats`.
840     pub(super) fn replace_fields(
841         &self,
842         cx: &MatchCheckCtx<'_>,
843         pats: impl IntoIterator<Item = Pat>,
844     ) -> Self {
845         let pats = pats.into_iter().map(|pat| cx.alloc_pat(pat)).collect();
846
847         match self {
848             Fields::Vec(_) => Fields::Vec(pats),
849         }
850     }
851
852     /// Replaces contained fields with the arguments of the given pattern. Only use on a pattern
853     /// that is compatible with the constructor used to build `self`.
854     /// This is meant to be used on the result of `Fields::wildcards()`. The idea is that
855     /// `wildcards` constructs a list of fields where all entries are wildcards, and the pattern
856     /// provided to this function fills some of the fields with non-wildcards.
857     /// In the following example `Fields::wildcards` would return `[_, _, _, _]`. If we call
858     /// `replace_with_pattern_arguments` on it with the pattern, the result will be `[Some(0), _,
859     /// _, _]`.
860     /// ```rust
861     /// let x: [Option<u8>; 4] = foo();
862     /// match x {
863     ///     [Some(0), ..] => {}
864     /// }
865     /// ```
866     /// This is guaranteed to preserve the number of patterns in `self`.
867     pub(super) fn replace_with_pattern_arguments(
868         &self,
869         pat: PatId,
870         cx: &MatchCheckCtx<'_>,
871     ) -> Self {
872         // FIXME(iDawer): Factor out pattern deep cloning. See discussion:
873         // https://github.com/rust-analyzer/rust-analyzer/pull/8717#discussion_r633086640
874         let mut arena = cx.pattern_arena.borrow_mut();
875         match arena[pat].kind.as_ref() {
876             PatKind::Deref { subpattern } => {
877                 assert_eq!(self.len(), 1);
878                 let subpattern = subpattern.clone();
879                 Fields::from_single_pattern(arena.alloc(subpattern))
880             }
881             PatKind::Leaf { subpatterns } | PatKind::Variant { subpatterns, .. } => {
882                 let subpatterns = subpatterns.clone();
883                 let subpatterns = subpatterns
884                     .iter()
885                     .map(|field_pat| (field_pat.field, arena.alloc(field_pat.pattern.clone())));
886                 self.replace_with_fieldpats(subpatterns)
887             }
888
889             PatKind::Wild
890             | PatKind::Binding { .. }
891             | PatKind::LiteralBool { .. }
892             | PatKind::Or { .. } => self.clone(),
893         }
894     }
895 }
896
897 fn is_field_list_non_exhaustive(variant_id: VariantId, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> bool {
898     let attr_def_id = match variant_id {
899         VariantId::EnumVariantId(id) => id.into(),
900         VariantId::StructId(id) => id.into(),
901         VariantId::UnionId(id) => id.into(),
902     };
903     cx.db.attrs(attr_def_id).by_key("non_exhaustive").exists()
904 }
905
906 fn adt_is_box(adt: hir_def::AdtId, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> bool {
907     use hir_def::lang_item::LangItemTarget;
908     match cx.db.lang_item(cx.module.krate(), "owned_box".into()) {
909         Some(LangItemTarget::StructId(box_id)) => adt == box_id.into(),
910         _ => false,
911     }
912 }