]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - crates/hir_ty/src/diagnostics/match_check/usefulness.rs
Bump chalk
[rust.git] / crates / hir_ty / src / diagnostics / match_check / usefulness.rs
1 //! Based on rust-lang/rust 1.52.0-nightly (25c15cdbe 2021-04-22)
2 //! <https://github.com/rust-lang/rust/blob/25c15cdbe/compiler/rustc_mir_build/src/thir/pattern/usefulness.rs>
3 //!
4 //! -----
5 //!
6 //! This file includes the logic for exhaustiveness and reachability checking for pattern-matching.
7 //! Specifically, given a list of patterns for a type, we can tell whether:
8 //! (a) each pattern is reachable (reachability)
9 //! (b) the patterns cover every possible value for the type (exhaustiveness)
10 //!
11 //! The algorithm implemented here is a modified version of the one described in [this
12 //! paper](http://moscova.inria.fr/~maranget/papers/warn/index.html). We have however generalized
13 //! it to accommodate the variety of patterns that Rust supports. We thus explain our version here,
14 //! without being as rigorous.
15 //!
16 //!
17 //! # Summary
18 //!
19 //! The core of the algorithm is the notion of "usefulness". A pattern `q` is said to be *useful*
20 //! relative to another pattern `p` of the same type if there is a value that is matched by `q` and
21 //! not matched by `p`. This generalizes to many `p`s: `q` is useful w.r.t. a list of patterns
22 //! `p_1 .. p_n` if there is a value that is matched by `q` and by none of the `p_i`. We write
23 //! `usefulness(p_1 .. p_n, q)` for a function that returns a list of such values. The aim of this
24 //! file is to compute it efficiently.
25 //!
26 //! This is enough to compute reachability: a pattern in a `match` expression is reachable iff it
27 //! is useful w.r.t. the patterns above it:
28 //! ```rust
29 //! match x {
30 //!     Some(_) => ...,
31 //!     None => ..., // reachable: `None` is matched by this but not the branch above
32 //!     Some(0) => ..., // unreachable: all the values this matches are already matched by
33 //!                     // `Some(_)` above
34 //! }
35 //! ```
36 //!
37 //! This is also enough to compute exhaustiveness: a match is exhaustive iff the wildcard `_`
38 //! pattern is _not_ useful w.r.t. the patterns in the match. The values returned by `usefulness`
39 //! are used to tell the user which values are missing.
40 //! ```rust
41 //! match x {
42 //!     Some(0) => ...,
43 //!     None => ...,
44 //!     // not exhaustive: `_` is useful because it matches `Some(1)`
45 //! }
46 //! ```
47 //!
48 //! The entrypoint of this file is the [`compute_match_usefulness`] function, which computes
49 //! reachability for each match branch and exhaustiveness for the whole match.
50 //!
51 //!
52 //! # Constructors and fields
53 //!
54 //! Note: we will often abbreviate "constructor" as "ctor".
55 //!
56 //! The idea that powers everything that is done in this file is the following: a (matcheable)
57 //! value is made from a constructor applied to a number of subvalues. Examples of constructors are
58 //! `Some`, `None`, `(,)` (the 2-tuple constructor), `Foo {..}` (the constructor for a struct
59 //! `Foo`), and `2` (the constructor for the number `2`). This is natural when we think of
60 //! pattern-matching, and this is the basis for what follows.
61 //!
62 //! Some of the ctors listed above might feel weird: `None` and `2` don't take any arguments.
63 //! That's ok: those are ctors that take a list of 0 arguments; they are the simplest case of
64 //! ctors. We treat `2` as a ctor because `u64` and other number types behave exactly like a huge
65 //! `enum`, with one variant for each number. This allows us to see any matcheable value as made up
66 //! from a tree of ctors, each having a set number of children. For example: `Foo { bar: None,
67 //! baz: Ok(0) }` is made from 4 different ctors, namely `Foo{..}`, `None`, `Ok` and `0`.
68 //!
69 //! This idea can be extended to patterns: they are also made from constructors applied to fields.
70 //! A pattern for a given type is allowed to use all the ctors for values of that type (which we
71 //! call "value constructors"), but there are also pattern-only ctors. The most important one is
72 //! the wildcard (`_`), and the others are integer ranges (`0..=10`), variable-length slices (`[x,
73 //! ..]`), and or-patterns (`Ok(0) | Err(_)`). Examples of valid patterns are `42`, `Some(_)`, `Foo
74 //! { bar: Some(0) | None, baz: _ }`. Note that a binder in a pattern (e.g. `Some(x)`) matches the
75 //! same values as a wildcard (e.g. `Some(_)`), so we treat both as wildcards.
76 //!
77 //! From this deconstruction we can compute whether a given value matches a given pattern; we
78 //! simply look at ctors one at a time. Given a pattern `p` and a value `v`, we want to compute
79 //! `matches!(v, p)`. It's mostly straightforward: we compare the head ctors and when they match
80 //! we compare their fields recursively. A few representative examples:
81 //!
82 //! - `matches!(v, _) := true`
83 //! - `matches!((v0,  v1), (p0,  p1)) := matches!(v0, p0) && matches!(v1, p1)`
84 //! - `matches!(Foo { bar: v0, baz: v1 }, Foo { bar: p0, baz: p1 }) := matches!(v0, p0) && matches!(v1, p1)`
85 //! - `matches!(Ok(v0), Ok(p0)) := matches!(v0, p0)`
86 //! - `matches!(Ok(v0), Err(p0)) := false` (incompatible variants)
87 //! - `matches!(v, 1..=100) := matches!(v, 1) || ... || matches!(v, 100)`
88 //! - `matches!([v0], [p0, .., p1]) := false` (incompatible lengths)
89 //! - `matches!([v0, v1, v2], [p0, .., p1]) := matches!(v0, p0) && matches!(v2, p1)`
90 //! - `matches!(v, p0 | p1) := matches!(v, p0) || matches!(v, p1)`
91 //!
92 //! Constructors, fields and relevant operations are defined in the [`super::deconstruct_pat`] module.
93 //!
94 //! Note: this constructors/fields distinction may not straightforwardly apply to every Rust type.
95 //! For example a value of type `Rc<u64>` can't be deconstructed that way, and `&str` has an
96 //! infinitude of constructors. There are also subtleties with visibility of fields and
97 //! uninhabitedness and various other things. The constructors idea can be extended to handle most
98 //! of these subtleties though; caveats are documented where relevant throughout the code.
99 //!
100 //! Whether constructors cover each other is computed by [`Constructor::is_covered_by`].
101 //!
102 //!
103 //! # Specialization
104 //!
105 //! Recall that we wish to compute `usefulness(p_1 .. p_n, q)`: given a list of patterns `p_1 ..
106 //! p_n` and a pattern `q`, all of the same type, we want to find a list of values (called
107 //! "witnesses") that are matched by `q` and by none of the `p_i`. We obviously don't just
108 //! enumerate all possible values. From the discussion above we see that we can proceed
109 //! ctor-by-ctor: for each value ctor of the given type, we ask "is there a value that starts with
110 //! this constructor and matches `q` and none of the `p_i`?". As we saw above, there's a lot we can
111 //! say from knowing only the first constructor of our candidate value.
112 //!
113 //! Let's take the following example:
114 //! ```
115 //! match x {
116 //!     Enum::Variant1(_) => {} // `p1`
117 //!     Enum::Variant2(None, 0) => {} // `p2`
118 //!     Enum::Variant2(Some(_), 0) => {} // `q`
119 //! }
120 //! ```
121 //!
122 //! We can easily see that if our candidate value `v` starts with `Variant1` it will not match `q`.
123 //! If `v = Variant2(v0, v1)` however, whether or not it matches `p2` and `q` will depend on `v0`
124 //! and `v1`. In fact, such a `v` will be a witness of usefulness of `q` exactly when the tuple
125 //! `(v0, v1)` is a witness of usefulness of `q'` in the following reduced match:
126 //!
127 //! ```
128 //! match x {
129 //!     (None, 0) => {} // `p2'`
130 //!     (Some(_), 0) => {} // `q'`
131 //! }
132 //! ```
133 //!
134 //! This motivates a new step in computing usefulness, that we call _specialization_.
135 //! Specialization consist of filtering a list of patterns for those that match a constructor, and
136 //! then looking into the constructor's fields. This enables usefulness to be computed recursively.
137 //!
138 //! Instead of acting on a single pattern in each row, we will consider a list of patterns for each
139 //! row, and we call such a list a _pattern-stack_. The idea is that we will specialize the
140 //! leftmost pattern, which amounts to popping the constructor and pushing its fields, which feels
141 //! like a stack. We note a pattern-stack simply with `[p_1 ... p_n]`.
142 //! Here's a sequence of specializations of a list of pattern-stacks, to illustrate what's
143 //! happening:
144 //! ```
145 //! [Enum::Variant1(_)]
146 //! [Enum::Variant2(None, 0)]
147 //! [Enum::Variant2(Some(_), 0)]
148 //! //==>> specialize with `Variant2`
149 //! [None, 0]
150 //! [Some(_), 0]
151 //! //==>> specialize with `Some`
152 //! [_, 0]
153 //! //==>> specialize with `true` (say the type was `bool`)
154 //! [0]
155 //! //==>> specialize with `0`
156 //! []
157 //! ```
158 //!
159 //! The function `specialize(c, p)` takes a value constructor `c` and a pattern `p`, and returns 0
160 //! or more pattern-stacks. If `c` does not match the head constructor of `p`, it returns nothing;
161 //! otherwise if returns the fields of the constructor. This only returns more than one
162 //! pattern-stack if `p` has a pattern-only constructor.
163 //!
164 //! - Specializing for the wrong constructor returns nothing
165 //!
166 //!   `specialize(None, Some(p0)) := []`
167 //!
168 //! - Specializing for the correct constructor returns a single row with the fields
169 //!
170 //!   `specialize(Variant1, Variant1(p0, p1, p2)) := [[p0, p1, p2]]`
171 //!
172 //!   `specialize(Foo{..}, Foo { bar: p0, baz: p1 }) := [[p0, p1]]`
173 //!
174 //! - For or-patterns, we specialize each branch and concatenate the results
175 //!
176 //!   `specialize(c, p0 | p1) := specialize(c, p0) ++ specialize(c, p1)`
177 //!
178 //! - We treat the other pattern constructors as if they were a large or-pattern of all the
179 //!   possibilities:
180 //!
181 //!   `specialize(c, _) := specialize(c, Variant1(_) | Variant2(_, _) | ...)`
182 //!
183 //!   `specialize(c, 1..=100) := specialize(c, 1 | ... | 100)`
184 //!
185 //!   `specialize(c, [p0, .., p1]) := specialize(c, [p0, p1] | [p0, _, p1] | [p0, _, _, p1] | ...)`
186 //!
187 //! - If `c` is a pattern-only constructor, `specialize` is defined on a case-by-case basis. See
188 //!   the discussion about constructor splitting in [`super::deconstruct_pat`].
189 //!
190 //!
191 //! We then extend this function to work with pattern-stacks as input, by acting on the first
192 //! column and keeping the other columns untouched.
193 //!
194 //! Specialization for the whole matrix is done in [`Matrix::specialize_constructor`]. Note that
195 //! or-patterns in the first column are expanded before being stored in the matrix. Specialization
196 //! for a single patstack is done from a combination of [`Constructor::is_covered_by`] and
197 //! [`PatStack::pop_head_constructor`]. The internals of how it's done mostly live in the
198 //! [`Fields`] struct.
199 //!
200 //!
201 //! # Computing usefulness
202 //!
203 //! We now have all we need to compute usefulness. The inputs to usefulness are a list of
204 //! pattern-stacks `p_1 ... p_n` (one per row), and a new pattern_stack `q`. The paper and this
205 //! file calls the list of patstacks a _matrix_. They must all have the same number of columns and
206 //! the patterns in a given column must all have the same type. `usefulness` returns a (possibly
207 //! empty) list of witnesses of usefulness. These witnesses will also be pattern-stacks.
208 //!
209 //! - base case: `n_columns == 0`.
210 //!     Since a pattern-stack functions like a tuple of patterns, an empty one functions like the
211 //!     unit type. Thus `q` is useful iff there are no rows above it, i.e. if `n == 0`.
212 //!
213 //! - inductive case: `n_columns > 0`.
214 //!     We need a way to list the constructors we want to try. We will be more clever in the next
215 //!     section but for now assume we list all value constructors for the type of the first column.
216 //!
217 //!     - for each such ctor `c`:
218 //!
219 //!         - for each `q'` returned by `specialize(c, q)`:
220 //!
221 //!             - we compute `usefulness(specialize(c, p_1) ... specialize(c, p_n), q')`
222 //!
223 //!         - for each witness found, we revert specialization by pushing the constructor `c` on top.
224 //!
225 //!     - We return the concatenation of all the witnesses found, if any.
226 //!
227 //! Example:
228 //! ```
229 //! [Some(true)] // p_1
230 //! [None] // p_2
231 //! [Some(_)] // q
232 //! //==>> try `None`: `specialize(None, q)` returns nothing
233 //! //==>> try `Some`: `specialize(Some, q)` returns a single row
234 //! [true] // p_1'
235 //! [_] // q'
236 //! //==>> try `true`: `specialize(true, q')` returns a single row
237 //! [] // p_1''
238 //! [] // q''
239 //! //==>> base case; `n != 0` so `q''` is not useful.
240 //! //==>> go back up a step
241 //! [true] // p_1'
242 //! [_] // q'
243 //! //==>> try `false`: `specialize(false, q')` returns a single row
244 //! [] // q''
245 //! //==>> base case; `n == 0` so `q''` is useful. We return the single witness `[]`
246 //! witnesses:
247 //! []
248 //! //==>> undo the specialization with `false`
249 //! witnesses:
250 //! [false]
251 //! //==>> undo the specialization with `Some`
252 //! witnesses:
253 //! [Some(false)]
254 //! //==>> we have tried all the constructors. The output is the single witness `[Some(false)]`.
255 //! ```
256 //!
257 //! This computation is done in [`is_useful`]. In practice we don't care about the list of
258 //! witnesses when computing reachability; we only need to know whether any exist. We do keep the
259 //! witnesses when computing exhaustiveness to report them to the user.
260 //!
261 //!
262 //! # Making usefulness tractable: constructor splitting
263 //!
264 //! We're missing one last detail: which constructors do we list? Naively listing all value
265 //! constructors cannot work for types like `u64` or `&str`, so we need to be more clever. The
266 //! first obvious insight is that we only want to list constructors that are covered by the head
267 //! constructor of `q`. If it's a value constructor, we only try that one. If it's a pattern-only
268 //! constructor, we use the final clever idea for this algorithm: _constructor splitting_, where we
269 //! group together constructors that behave the same.
270 //!
271 //! The details are not necessary to understand this file, so we explain them in
272 //! [`super::deconstruct_pat`]. Splitting is done by the [`Constructor::split`] function.
273
274 use std::{cell::RefCell, iter::FromIterator};
275
276 use hir_def::{expr::ExprId, HasModule, ModuleId};
277 use la_arena::Arena;
278 use once_cell::unsync::OnceCell;
279 use rustc_hash::FxHashMap;
280 use smallvec::{smallvec, SmallVec};
281
282 use crate::{db::HirDatabase, InferenceResult, Interner, Ty};
283
284 use super::{
285     deconstruct_pat::{Constructor, Fields, SplitWildcard},
286     Pat, PatId, PatKind, PatternFoldable, PatternFolder,
287 };
288
289 use self::{helper::PatIdExt, Usefulness::*, WitnessPreference::*};
290
291 pub(crate) struct MatchCheckCtx<'a> {
292     pub(crate) module: ModuleId,
293     pub(crate) match_expr: ExprId,
294     pub(crate) infer: &'a InferenceResult,
295     pub(crate) db: &'a dyn HirDatabase,
296     /// Lowered patterns from arms plus generated by the check.
297     pub(crate) pattern_arena: &'a RefCell<PatternArena>,
298 }
299
300 impl<'a> MatchCheckCtx<'a> {
301     pub(super) fn is_uninhabited(&self, _ty: &Ty) -> bool {
302         // FIXME(iDawer) implement exhaustive_patterns feature. More info in:
303         // Tracking issue for RFC 1872: exhaustive_patterns feature https://github.com/rust-lang/rust/issues/51085
304         false
305     }
306
307     /// Returns whether the given type is an enum from another crate declared `#[non_exhaustive]`.
308     pub(super) fn is_foreign_non_exhaustive_enum(&self, enum_id: hir_def::EnumId) -> bool {
309         let has_non_exhaustive_attr =
310             self.db.attrs(enum_id.into()).by_key("non_exhaustive").exists();
311         let is_local =
312             hir_def::AdtId::from(enum_id).module(self.db.upcast()).krate() == self.module.krate();
313         has_non_exhaustive_attr && !is_local
314     }
315
316     // Rust feature described as "Allows exhaustive pattern matching on types that contain uninhabited types."
317     pub(super) fn feature_exhaustive_patterns(&self) -> bool {
318         // FIXME see MatchCheckCtx::is_uninhabited
319         false
320     }
321
322     pub(super) fn alloc_pat(&self, pat: Pat) -> PatId {
323         self.pattern_arena.borrow_mut().alloc(pat)
324     }
325
326     /// Get type of a pattern. Handles expanded patterns.
327     pub(super) fn type_of(&self, pat: PatId) -> Ty {
328         self.pattern_arena.borrow()[pat].ty.clone()
329     }
330 }
331
332 #[derive(Copy, Clone)]
333 pub(super) struct PatCtxt<'a> {
334     pub(super) cx: &'a MatchCheckCtx<'a>,
335     /// Type of the current column under investigation.
336     pub(super) ty: &'a Ty,
337     /// Whether the current pattern is the whole pattern as found in a match arm, or if it's a
338     /// subpattern.
339     pub(super) is_top_level: bool,
340 }
341
342 pub(crate) fn expand_pattern(pat: Pat) -> Pat {
343     LiteralExpander.fold_pattern(&pat)
344 }
345
346 struct LiteralExpander;
347
348 impl PatternFolder for LiteralExpander {
349     fn fold_pattern(&mut self, pat: &Pat) -> Pat {
350         match (pat.ty.kind(Interner), pat.kind.as_ref()) {
351             (_, PatKind::Binding { subpattern: Some(s), .. }) => s.fold_with(self),
352             _ => pat.super_fold_with(self),
353         }
354     }
355 }
356
357 impl Pat {
358     fn _is_wildcard(&self) -> bool {
359         matches!(*self.kind, PatKind::Binding { subpattern: None, .. } | PatKind::Wild)
360     }
361 }
362
363 impl PatIdExt for PatId {
364     fn is_or_pat(self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> bool {
365         matches!(*cx.pattern_arena.borrow()[self].kind, PatKind::Or { .. })
366     }
367
368     /// Recursively expand this pattern into its subpatterns. Only useful for or-patterns.
369     fn expand_or_pat(self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> Vec<Self> {
370         fn expand(pat: PatId, vec: &mut Vec<PatId>, pat_arena: &mut PatternArena) {
371             if let PatKind::Or { pats } = pat_arena[pat].kind.as_ref() {
372                 // FIXME(iDawer): Factor out pattern deep cloning. See discussion:
373                 // https://github.com/rust-analyzer/rust-analyzer/pull/8717#discussion_r633086640
374                 let pats = pats.clone();
375                 for pat in pats {
376                     let pat = pat_arena.alloc(pat.clone());
377                     expand(pat, vec, pat_arena);
378                 }
379             } else {
380                 vec.push(pat)
381             }
382         }
383
384         let mut pat_arena = cx.pattern_arena.borrow_mut();
385         let mut pats = Vec::new();
386         expand(self, &mut pats, &mut pat_arena);
387         pats
388     }
389 }
390
391 /// A row of a matrix. Rows of len 1 are very common, which is why `SmallVec[_; 2]`
392 /// works well.
393 #[derive(Clone)]
394 pub(super) struct PatStack {
395     pats: SmallVec<[PatId; 2]>,
396     /// Cache for the constructor of the head
397     head_ctor: OnceCell<Constructor>,
398 }
399
400 impl PatStack {
401     fn from_pattern(pat: PatId) -> Self {
402         Self::from_vec(smallvec![pat])
403     }
404
405     fn from_vec(vec: SmallVec<[PatId; 2]>) -> Self {
406         PatStack { pats: vec, head_ctor: OnceCell::new() }
407     }
408
409     fn is_empty(&self) -> bool {
410         self.pats.is_empty()
411     }
412
413     fn len(&self) -> usize {
414         self.pats.len()
415     }
416
417     fn head(&self) -> PatId {
418         self.pats[0]
419     }
420
421     #[inline]
422     fn head_ctor(&self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> &Constructor {
423         self.head_ctor.get_or_init(|| Constructor::from_pat(cx, self.head()))
424     }
425
426     // Recursively expand the first pattern into its subpatterns. Only useful if the pattern is an
427     // or-pattern. Panics if `self` is empty.
428     fn expand_or_pat(&self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> impl Iterator<Item = PatStack> + '_ {
429         self.head().expand_or_pat(cx).into_iter().map(move |pat| {
430             let mut new_patstack = PatStack::from_pattern(pat);
431             new_patstack.pats.extend_from_slice(&self.pats[1..]);
432             new_patstack
433         })
434     }
435
436     /// This computes `S(self.head_ctor(), self)`. See top of the file for explanations.
437     ///
438     /// Structure patterns with a partial wild pattern (Foo { a: 42, .. }) have their missing
439     /// fields filled with wild patterns.
440     ///
441     /// This is roughly the inverse of `Constructor::apply`.
442     fn pop_head_constructor(
443         &self,
444         ctor_wild_subpatterns: &Fields,
445         cx: &MatchCheckCtx<'_>,
446     ) -> PatStack {
447         // We pop the head pattern and push the new fields extracted from the arguments of
448         // `self.head()`.
449         let mut new_fields =
450             ctor_wild_subpatterns.replace_with_pattern_arguments(self.head(), cx).into_patterns();
451         new_fields.extend_from_slice(&self.pats[1..]);
452         PatStack::from_vec(new_fields)
453     }
454 }
455
456 impl Default for PatStack {
457     fn default() -> Self {
458         Self::from_vec(smallvec![])
459     }
460 }
461
462 impl PartialEq for PatStack {
463     fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
464         self.pats == other.pats
465     }
466 }
467
468 impl FromIterator<PatId> for PatStack {
469     fn from_iter<T>(iter: T) -> Self
470     where
471         T: IntoIterator<Item = PatId>,
472     {
473         Self::from_vec(iter.into_iter().collect())
474     }
475 }
476
477 /// A 2D matrix.
478 #[derive(Clone)]
479 pub(super) struct Matrix {
480     patterns: Vec<PatStack>,
481 }
482
483 impl Matrix {
484     fn empty() -> Self {
485         Matrix { patterns: vec![] }
486     }
487
488     /// Number of columns of this matrix. `None` is the matrix is empty.
489     pub(super) fn _column_count(&self) -> Option<usize> {
490         self.patterns.get(0).map(|r| r.len())
491     }
492
493     /// Pushes a new row to the matrix. If the row starts with an or-pattern, this recursively
494     /// expands it.
495     fn push(&mut self, row: PatStack, cx: &MatchCheckCtx<'_>) {
496         if !row.is_empty() && row.head().is_or_pat(cx) {
497             for row in row.expand_or_pat(cx) {
498                 self.patterns.push(row);
499             }
500         } else {
501             self.patterns.push(row);
502         }
503     }
504
505     /// Iterate over the first component of each row
506     fn heads(&self) -> impl Iterator<Item = PatId> + '_ {
507         self.patterns.iter().map(|r| r.head())
508     }
509
510     /// Iterate over the first constructor of each row.
511     fn head_ctors<'a>(
512         &'a self,
513         cx: &'a MatchCheckCtx<'_>,
514     ) -> impl Iterator<Item = &'a Constructor> + Clone {
515         self.patterns.iter().map(move |r| r.head_ctor(cx))
516     }
517
518     /// This computes `S(constructor, self)`. See top of the file for explanations.
519     fn specialize_constructor(
520         &self,
521         pcx: PatCtxt<'_>,
522         ctor: &Constructor,
523         ctor_wild_subpatterns: &Fields,
524     ) -> Matrix {
525         let rows = self
526             .patterns
527             .iter()
528             .filter(|r| ctor.is_covered_by(pcx, r.head_ctor(pcx.cx)))
529             .map(|r| r.pop_head_constructor(ctor_wild_subpatterns, pcx.cx));
530         Matrix::from_iter(rows, pcx.cx)
531     }
532
533     fn from_iter(rows: impl IntoIterator<Item = PatStack>, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> Matrix {
534         let mut matrix = Matrix::empty();
535         for x in rows {
536             // Using `push` ensures we correctly expand or-patterns.
537             matrix.push(x, cx);
538         }
539         matrix
540     }
541 }
542
543 /// Given a pattern or a pattern-stack, this struct captures a set of its subpatterns. We use that
544 /// to track reachable sub-patterns arising from or-patterns. In the absence of or-patterns this
545 /// will always be either `Empty` (the whole pattern is unreachable) or `Full` (the whole pattern
546 /// is reachable). When there are or-patterns, some subpatterns may be reachable while others
547 /// aren't. In this case the whole pattern still counts as reachable, but we will lint the
548 /// unreachable subpatterns.
549 ///
550 /// This supports a limited set of operations, so not all possible sets of subpatterns can be
551 /// represented. That's ok, we only want the ones that make sense for our usage.
552 ///
553 /// What we're doing is illustrated by this:
554 /// ```
555 /// match (true, 0) {
556 ///     (true, 0) => {}
557 ///     (_, 1) => {}
558 ///     (true | false, 0 | 1) => {}
559 /// }
560 /// ```
561 /// When we try the alternatives of the `true | false` or-pattern, the last `0` is reachable in the
562 /// `false` alternative but not the `true`. So overall it is reachable. By contrast, the last `1`
563 /// is not reachable in either alternative, so we want to signal this to the user.
564 /// Therefore we take the union of sets of reachable patterns coming from different alternatives in
565 /// order to figure out which subpatterns are overall reachable.
566 ///
567 /// Invariant: we try to construct the smallest representation we can. In particular if
568 /// `self.is_empty()` we ensure that `self` is `Empty`, and same with `Full`. This is not important
569 /// for correctness currently.
570 #[derive(Debug, Clone)]
571 enum SubPatSet {
572     /// The empty set. This means the pattern is unreachable.
573     Empty,
574     /// The set containing the full pattern.
575     Full,
576     /// If the pattern is a pattern with a constructor or a pattern-stack, we store a set for each
577     /// of its subpatterns. Missing entries in the map are implicitly full, because that's the
578     /// common case.
579     Seq { subpats: FxHashMap<usize, SubPatSet> },
580     /// If the pattern is an or-pattern, we store a set for each of its alternatives. Missing
581     /// entries in the map are implicitly empty. Note: we always flatten nested or-patterns.
582     Alt {
583         subpats: FxHashMap<usize, SubPatSet>,
584         /// Counts the total number of alternatives in the pattern
585         alt_count: usize,
586         /// We keep the pattern around to retrieve spans.
587         pat: PatId,
588     },
589 }
590
591 impl SubPatSet {
592     fn full() -> Self {
593         SubPatSet::Full
594     }
595
596     fn empty() -> Self {
597         SubPatSet::Empty
598     }
599
600     fn is_empty(&self) -> bool {
601         match self {
602             SubPatSet::Empty => true,
603             SubPatSet::Full => false,
604             // If any subpattern in a sequence is unreachable, the whole pattern is unreachable.
605             SubPatSet::Seq { subpats } => subpats.values().any(|set| set.is_empty()),
606             // An or-pattern is reachable if any of its alternatives is.
607             SubPatSet::Alt { subpats, .. } => subpats.values().all(|set| set.is_empty()),
608         }
609     }
610
611     fn is_full(&self) -> bool {
612         match self {
613             SubPatSet::Empty => false,
614             SubPatSet::Full => true,
615             // The whole pattern is reachable only when all its alternatives are.
616             SubPatSet::Seq { subpats } => subpats.values().all(|sub_set| sub_set.is_full()),
617             // The whole or-pattern is reachable only when all its alternatives are.
618             SubPatSet::Alt { subpats, alt_count, .. } => {
619                 subpats.len() == *alt_count && subpats.values().all(|set| set.is_full())
620             }
621         }
622     }
623
624     /// Union `self` with `other`, mutating `self`.
625     fn union(&mut self, other: Self) {
626         use SubPatSet::*;
627         // Union with full stays full; union with empty changes nothing.
628         if self.is_full() || other.is_empty() {
629             return;
630         } else if self.is_empty() {
631             *self = other;
632             return;
633         } else if other.is_full() {
634             *self = Full;
635             return;
636         }
637
638         match (&mut *self, other) {
639             (Seq { subpats: s_set }, Seq { subpats: mut o_set }) => {
640                 s_set.retain(|i, s_sub_set| {
641                     // Missing entries count as full.
642                     let o_sub_set = o_set.remove(i).unwrap_or(Full);
643                     s_sub_set.union(o_sub_set);
644                     // We drop full entries.
645                     !s_sub_set.is_full()
646                 });
647                 // Everything left in `o_set` is missing from `s_set`, i.e. counts as full. Since
648                 // unioning with full returns full, we can drop those entries.
649             }
650             (Alt { subpats: s_set, .. }, Alt { subpats: mut o_set, .. }) => {
651                 s_set.retain(|i, s_sub_set| {
652                     // Missing entries count as empty.
653                     let o_sub_set = o_set.remove(i).unwrap_or(Empty);
654                     s_sub_set.union(o_sub_set);
655                     // We drop empty entries.
656                     !s_sub_set.is_empty()
657                 });
658                 // Everything left in `o_set` is missing from `s_set`, i.e. counts as empty. Since
659                 // unioning with empty changes nothing, we can take those entries as is.
660                 s_set.extend(o_set);
661             }
662             _ => panic!("bug"),
663         }
664
665         if self.is_full() {
666             *self = Full;
667         }
668     }
669
670     /// Returns a list of the unreachable subpatterns. If `self` is empty (i.e. the
671     /// whole pattern is unreachable) we return `None`.
672     fn list_unreachable_subpatterns(&self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> Option<Vec<PatId>> {
673         /// Panics if `set.is_empty()`.
674         fn fill_subpats(
675             set: &SubPatSet,
676             unreachable_pats: &mut Vec<PatId>,
677             cx: &MatchCheckCtx<'_>,
678         ) {
679             match set {
680                 SubPatSet::Empty => panic!("bug"),
681                 SubPatSet::Full => {}
682                 SubPatSet::Seq { subpats } => {
683                     for sub_set in subpats.values() {
684                         fill_subpats(sub_set, unreachable_pats, cx);
685                     }
686                 }
687                 SubPatSet::Alt { subpats, pat, alt_count, .. } => {
688                     let expanded = pat.expand_or_pat(cx);
689                     for (i, &expanded) in expanded.iter().enumerate().take(*alt_count) {
690                         let sub_set = subpats.get(&i).unwrap_or(&SubPatSet::Empty);
691                         if sub_set.is_empty() {
692                             // Found an unreachable subpattern.
693                             unreachable_pats.push(expanded);
694                         } else {
695                             fill_subpats(sub_set, unreachable_pats, cx);
696                         }
697                     }
698                 }
699             }
700         }
701
702         if self.is_empty() {
703             return None;
704         }
705         if self.is_full() {
706             // No subpatterns are unreachable.
707             return Some(Vec::new());
708         }
709         let mut unreachable_pats = Vec::new();
710         fill_subpats(self, &mut unreachable_pats, cx);
711         Some(unreachable_pats)
712     }
713
714     /// When `self` refers to a patstack that was obtained from specialization, after running
715     /// `unspecialize` it will refer to the original patstack before specialization.
716     fn unspecialize(self, arity: usize) -> Self {
717         use SubPatSet::*;
718         match self {
719             Full => Full,
720             Empty => Empty,
721             Seq { subpats } => {
722                 // We gather the first `arity` subpatterns together and shift the remaining ones.
723                 let mut new_subpats = FxHashMap::default();
724                 let mut new_subpats_first_col = FxHashMap::default();
725                 for (i, sub_set) in subpats {
726                     if i < arity {
727                         // The first `arity` indices are now part of the pattern in the first
728                         // column.
729                         new_subpats_first_col.insert(i, sub_set);
730                     } else {
731                         // Indices after `arity` are simply shifted
732                         new_subpats.insert(i - arity + 1, sub_set);
733                     }
734                 }
735                 // If `new_subpats_first_col` has no entries it counts as full, so we can omit it.
736                 if !new_subpats_first_col.is_empty() {
737                     new_subpats.insert(0, Seq { subpats: new_subpats_first_col });
738                 }
739                 Seq { subpats: new_subpats }
740             }
741             Alt { .. } => panic!("bug"), // `self` is a patstack
742         }
743     }
744
745     /// When `self` refers to a patstack that was obtained from splitting an or-pattern, after
746     /// running `unspecialize` it will refer to the original patstack before splitting.
747     ///
748     /// For example:
749     /// ```
750     /// match Some(true) {
751     ///     Some(true) => {}
752     ///     None | Some(true | false) => {}
753     /// }
754     /// ```
755     /// Here `None` would return the full set and `Some(true | false)` would return the set
756     /// containing `false`. After `unsplit_or_pat`, we want the set to contain `None` and `false`.
757     /// This is what this function does.
758     fn unsplit_or_pat(mut self, alt_id: usize, alt_count: usize, pat: PatId) -> Self {
759         use SubPatSet::*;
760         if self.is_empty() {
761             return Empty;
762         }
763
764         // Subpatterns coming from inside the or-pattern alternative itself, e.g. in `None | Some(0
765         // | 1)`.
766         let set_first_col = match &mut self {
767             Full => Full,
768             Seq { subpats } => subpats.remove(&0).unwrap_or(Full),
769             Empty => unreachable!(),
770             Alt { .. } => panic!("bug"), // `self` is a patstack
771         };
772         let mut subpats_first_col = FxHashMap::default();
773         subpats_first_col.insert(alt_id, set_first_col);
774         let set_first_col = Alt { subpats: subpats_first_col, pat, alt_count };
775
776         let mut subpats = match self {
777             Full => FxHashMap::default(),
778             Seq { subpats } => subpats,
779             Empty => unreachable!(),
780             Alt { .. } => panic!("bug"), // `self` is a patstack
781         };
782         subpats.insert(0, set_first_col);
783         Seq { subpats }
784     }
785 }
786
787 /// This carries the results of computing usefulness, as described at the top of the file. When
788 /// checking usefulness of a match branch, we use the `NoWitnesses` variant, which also keeps track
789 /// of potential unreachable sub-patterns (in the presence of or-patterns). When checking
790 /// exhaustiveness of a whole match, we use the `WithWitnesses` variant, which carries a list of
791 /// witnesses of non-exhaustiveness when there are any.
792 /// Which variant to use is dictated by `WitnessPreference`.
793 #[derive(Clone, Debug)]
794 enum Usefulness {
795     /// Carries a set of subpatterns that have been found to be reachable. If empty, this indicates
796     /// the whole pattern is unreachable. If not, this indicates that the pattern is reachable but
797     /// that some sub-patterns may be unreachable (due to or-patterns). In the absence of
798     /// or-patterns this will always be either `Empty` (the whole pattern is unreachable) or `Full`
799     /// (the whole pattern is reachable).
800     NoWitnesses(SubPatSet),
801     /// Carries a list of witnesses of non-exhaustiveness. If empty, indicates that the whole
802     /// pattern is unreachable.
803     WithWitnesses(Vec<Witness>),
804 }
805
806 impl Usefulness {
807     fn new_useful(preference: WitnessPreference) -> Self {
808         match preference {
809             ConstructWitness => WithWitnesses(vec![Witness(vec![])]),
810             LeaveOutWitness => NoWitnesses(SubPatSet::full()),
811         }
812     }
813     fn new_not_useful(preference: WitnessPreference) -> Self {
814         match preference {
815             ConstructWitness => WithWitnesses(vec![]),
816             LeaveOutWitness => NoWitnesses(SubPatSet::empty()),
817         }
818     }
819
820     /// Combine usefulnesses from two branches. This is an associative operation.
821     fn extend(&mut self, other: Self) {
822         match (&mut *self, other) {
823             (WithWitnesses(_), WithWitnesses(o)) if o.is_empty() => {}
824             (WithWitnesses(s), WithWitnesses(o)) if s.is_empty() => *self = WithWitnesses(o),
825             (WithWitnesses(s), WithWitnesses(o)) => s.extend(o),
826             (NoWitnesses(s), NoWitnesses(o)) => s.union(o),
827             _ => unreachable!(),
828         }
829     }
830
831     /// When trying several branches and each returns a `Usefulness`, we need to combine the
832     /// results together.
833     fn merge(pref: WitnessPreference, usefulnesses: impl Iterator<Item = Self>) -> Self {
834         let mut ret = Self::new_not_useful(pref);
835         for u in usefulnesses {
836             ret.extend(u);
837             if let NoWitnesses(subpats) = &ret {
838                 if subpats.is_full() {
839                     // Once we reach the full set, more unions won't change the result.
840                     return ret;
841                 }
842             }
843         }
844         ret
845     }
846
847     /// After calculating the usefulness for a branch of an or-pattern, call this to make this
848     /// usefulness mergeable with those from the other branches.
849     fn unsplit_or_pat(self, alt_id: usize, alt_count: usize, pat: PatId) -> Self {
850         match self {
851             NoWitnesses(subpats) => NoWitnesses(subpats.unsplit_or_pat(alt_id, alt_count, pat)),
852             WithWitnesses(_) => panic!("bug"),
853         }
854     }
855
856     /// After calculating usefulness after a specialization, call this to recontruct a usefulness
857     /// that makes sense for the matrix pre-specialization. This new usefulness can then be merged
858     /// with the results of specializing with the other constructors.
859     fn apply_constructor(
860         self,
861         pcx: PatCtxt<'_>,
862         matrix: &Matrix,
863         ctor: &Constructor,
864         ctor_wild_subpatterns: &Fields,
865     ) -> Self {
866         match self {
867             WithWitnesses(witnesses) if witnesses.is_empty() => WithWitnesses(witnesses),
868             WithWitnesses(witnesses) => {
869                 let new_witnesses = if matches!(ctor, Constructor::Missing) {
870                     let mut split_wildcard = SplitWildcard::new(pcx);
871                     split_wildcard.split(pcx, matrix.head_ctors(pcx.cx));
872                     // Construct for each missing constructor a "wild" version of this
873                     // constructor, that matches everything that can be built with
874                     // it. For example, if `ctor` is a `Constructor::Variant` for
875                     // `Option::Some`, we get the pattern `Some(_)`.
876                     let new_patterns: Vec<_> = split_wildcard
877                         .iter_missing(pcx)
878                         .map(|missing_ctor| {
879                             Fields::wildcards(pcx, missing_ctor).apply(pcx, missing_ctor)
880                         })
881                         .collect();
882                     witnesses
883                         .into_iter()
884                         .flat_map(|witness| {
885                             new_patterns.iter().map(move |pat| {
886                                 let mut witness = witness.clone();
887                                 witness.0.push(pat.clone());
888                                 witness
889                             })
890                         })
891                         .collect()
892                 } else {
893                     witnesses
894                         .into_iter()
895                         .map(|witness| witness.apply_constructor(pcx, ctor, ctor_wild_subpatterns))
896                         .collect()
897                 };
898                 WithWitnesses(new_witnesses)
899             }
900             NoWitnesses(subpats) => NoWitnesses(subpats.unspecialize(ctor_wild_subpatterns.len())),
901         }
902     }
903 }
904
905 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
906 enum WitnessPreference {
907     ConstructWitness,
908     LeaveOutWitness,
909 }
910
911 /// A witness of non-exhaustiveness for error reporting, represented
912 /// as a list of patterns (in reverse order of construction) with
913 /// wildcards inside to represent elements that can take any inhabitant
914 /// of the type as a value.
915 ///
916 /// A witness against a list of patterns should have the same types
917 /// and length as the pattern matched against. Because Rust `match`
918 /// is always against a single pattern, at the end the witness will
919 /// have length 1, but in the middle of the algorithm, it can contain
920 /// multiple patterns.
921 ///
922 /// For example, if we are constructing a witness for the match against
923 ///
924 /// ```
925 /// struct Pair(Option<(u32, u32)>, bool);
926 ///
927 /// match (p: Pair) {
928 ///    Pair(None, _) => {}
929 ///    Pair(_, false) => {}
930 /// }
931 /// ```
932 ///
933 /// We'll perform the following steps:
934 /// 1. Start with an empty witness
935 ///     `Witness(vec![])`
936 /// 2. Push a witness `true` against the `false`
937 ///     `Witness(vec![true])`
938 /// 3. Push a witness `Some(_)` against the `None`
939 ///     `Witness(vec![true, Some(_)])`
940 /// 4. Apply the `Pair` constructor to the witnesses
941 ///     `Witness(vec![Pair(Some(_), true)])`
942 ///
943 /// The final `Pair(Some(_), true)` is then the resulting witness.
944 #[derive(Clone, Debug)]
945 pub(crate) struct Witness(Vec<Pat>);
946
947 impl Witness {
948     /// Asserts that the witness contains a single pattern, and returns it.
949     fn single_pattern(self) -> Pat {
950         assert_eq!(self.0.len(), 1);
951         self.0.into_iter().next().unwrap()
952     }
953
954     /// Constructs a partial witness for a pattern given a list of
955     /// patterns expanded by the specialization step.
956     ///
957     /// When a pattern P is discovered to be useful, this function is used bottom-up
958     /// to reconstruct a complete witness, e.g., a pattern P' that covers a subset
959     /// of values, V, where each value in that set is not covered by any previously
960     /// used patterns and is covered by the pattern P'. Examples:
961     ///
962     /// left_ty: tuple of 3 elements
963     /// pats: [10, 20, _]           => (10, 20, _)
964     ///
965     /// left_ty: struct X { a: (bool, &'static str), b: usize}
966     /// pats: [(false, "foo"), 42]  => X { a: (false, "foo"), b: 42 }
967     fn apply_constructor(
968         mut self,
969         pcx: PatCtxt<'_>,
970         ctor: &Constructor,
971         ctor_wild_subpatterns: &Fields,
972     ) -> Self {
973         let pat = {
974             let len = self.0.len();
975             let arity = ctor_wild_subpatterns.len();
976             let pats = self.0.drain((len - arity)..).rev();
977             ctor_wild_subpatterns.replace_fields(pcx.cx, pats).apply(pcx, ctor)
978         };
979
980         self.0.push(pat);
981
982         self
983     }
984 }
985
986 /// Algorithm from <http://moscova.inria.fr/~maranget/papers/warn/index.html>.
987 /// The algorithm from the paper has been modified to correctly handle empty
988 /// types. The changes are:
989 ///   (0) We don't exit early if the pattern matrix has zero rows. We just
990 ///       continue to recurse over columns.
991 ///   (1) all_constructors will only return constructors that are statically
992 ///       possible. E.g., it will only return `Ok` for `Result<T, !>`.
993 ///
994 /// This finds whether a (row) vector `v` of patterns is 'useful' in relation
995 /// to a set of such vectors `m` - this is defined as there being a set of
996 /// inputs that will match `v` but not any of the sets in `m`.
997 ///
998 /// All the patterns at each column of the `matrix ++ v` matrix must have the same type.
999 ///
1000 /// This is used both for reachability checking (if a pattern isn't useful in
1001 /// relation to preceding patterns, it is not reachable) and exhaustiveness
1002 /// checking (if a wildcard pattern is useful in relation to a matrix, the
1003 /// matrix isn't exhaustive).
1004 ///
1005 /// `is_under_guard` is used to inform if the pattern has a guard. If it
1006 /// has one it must not be inserted into the matrix. This shouldn't be
1007 /// relied on for soundness.
1008 fn is_useful(
1009     cx: &MatchCheckCtx<'_>,
1010     matrix: &Matrix,
1011     v: &PatStack,
1012     witness_preference: WitnessPreference,
1013     is_under_guard: bool,
1014     is_top_level: bool,
1015 ) -> Usefulness {
1016     let Matrix { patterns: rows, .. } = matrix;
1017
1018     // The base case. We are pattern-matching on () and the return value is
1019     // based on whether our matrix has a row or not.
1020     // NOTE: This could potentially be optimized by checking rows.is_empty()
1021     // first and then, if v is non-empty, the return value is based on whether
1022     // the type of the tuple we're checking is inhabited or not.
1023     if v.is_empty() {
1024         let ret = if rows.is_empty() {
1025             Usefulness::new_useful(witness_preference)
1026         } else {
1027             Usefulness::new_not_useful(witness_preference)
1028         };
1029         return ret;
1030     }
1031
1032     assert!(rows.iter().all(|r| r.len() == v.len()));
1033
1034     // FIXME(Nadrieril): Hack to work around type normalization issues (see rust-lang/rust#72476).
1035     let ty = matrix.heads().next().map_or(cx.type_of(v.head()), |r| cx.type_of(r));
1036     let pcx = PatCtxt { cx, ty: &ty, is_top_level };
1037
1038     // If the first pattern is an or-pattern, expand it.
1039     let ret = if v.head().is_or_pat(cx) {
1040         //expanding or-pattern
1041         let v_head = v.head();
1042         let vs: Vec<_> = v.expand_or_pat(cx).collect();
1043         let alt_count = vs.len();
1044         // We try each or-pattern branch in turn.
1045         let mut matrix = matrix.clone();
1046         let usefulnesses = vs.into_iter().enumerate().map(|(i, v)| {
1047             let usefulness = is_useful(cx, &matrix, &v, witness_preference, is_under_guard, false);
1048             // If pattern has a guard don't add it to the matrix.
1049             if !is_under_guard {
1050                 // We push the already-seen patterns into the matrix in order to detect redundant
1051                 // branches like `Some(_) | Some(0)`.
1052                 matrix.push(v, cx);
1053             }
1054             usefulness.unsplit_or_pat(i, alt_count, v_head)
1055         });
1056         Usefulness::merge(witness_preference, usefulnesses)
1057     } else {
1058         let v_ctor = v.head_ctor(cx);
1059         // if let Constructor::IntRange(ctor_range) = v_ctor {
1060         //     // Lint on likely incorrect range patterns (#63987)
1061         //     ctor_range.lint_overlapping_range_endpoints(
1062         //         pcx,
1063         //         matrix.head_ctors_and_spans(cx),
1064         //         matrix.column_count().unwrap_or(0),
1065         //         hir_id,
1066         //     )
1067         // }
1068
1069         // We split the head constructor of `v`.
1070         let split_ctors = v_ctor.split(pcx, matrix.head_ctors(cx));
1071         // For each constructor, we compute whether there's a value that starts with it that would
1072         // witness the usefulness of `v`.
1073         let start_matrix = matrix;
1074         let usefulnesses = split_ctors.into_iter().map(|ctor| {
1075             // debug!("specialize({:?})", ctor);
1076             // We cache the result of `Fields::wildcards` because it is used a lot.
1077             let ctor_wild_subpatterns = Fields::wildcards(pcx, &ctor);
1078             let spec_matrix =
1079                 start_matrix.specialize_constructor(pcx, &ctor, &ctor_wild_subpatterns);
1080             let v = v.pop_head_constructor(&ctor_wild_subpatterns, cx);
1081             let usefulness =
1082                 is_useful(cx, &spec_matrix, &v, witness_preference, is_under_guard, false);
1083             usefulness.apply_constructor(pcx, start_matrix, &ctor, &ctor_wild_subpatterns)
1084         });
1085         Usefulness::merge(witness_preference, usefulnesses)
1086     };
1087
1088     ret
1089 }
1090
1091 /// The arm of a match expression.
1092 #[derive(Clone, Copy)]
1093 pub(crate) struct MatchArm {
1094     pub(crate) pat: PatId,
1095     pub(crate) has_guard: bool,
1096 }
1097
1098 /// Indicates whether or not a given arm is reachable.
1099 #[derive(Clone, Debug)]
1100 pub(crate) enum Reachability {
1101     /// The arm is reachable. This additionally carries a set of or-pattern branches that have been
1102     /// found to be unreachable despite the overall arm being reachable. Used only in the presence
1103     /// of or-patterns, otherwise it stays empty.
1104     Reachable(Vec<PatId>),
1105     /// The arm is unreachable.
1106     Unreachable,
1107 }
1108
1109 /// The output of checking a match for exhaustiveness and arm reachability.
1110 pub(crate) struct UsefulnessReport {
1111     /// For each arm of the input, whether that arm is reachable after the arms above it.
1112     pub(crate) _arm_usefulness: Vec<(MatchArm, Reachability)>,
1113     /// If the match is exhaustive, this is empty. If not, this contains witnesses for the lack of
1114     /// exhaustiveness.
1115     pub(crate) non_exhaustiveness_witnesses: Vec<Pat>,
1116 }
1117
1118 /// The entrypoint for the usefulness algorithm. Computes whether a match is exhaustive and which
1119 /// of its arms are reachable.
1120 ///
1121 /// Note: the input patterns must have been lowered through
1122 /// `check_match::MatchVisitor::lower_pattern`.
1123 pub(crate) fn compute_match_usefulness(
1124     cx: &MatchCheckCtx<'_>,
1125     arms: &[MatchArm],
1126 ) -> UsefulnessReport {
1127     let mut matrix = Matrix::empty();
1128     let arm_usefulness = arms
1129         .iter()
1130         .copied()
1131         .map(|arm| {
1132             let v = PatStack::from_pattern(arm.pat);
1133             let usefulness = is_useful(cx, &matrix, &v, LeaveOutWitness, arm.has_guard, true);
1134             if !arm.has_guard {
1135                 matrix.push(v, cx);
1136             }
1137             let reachability = match usefulness {
1138                 NoWitnesses(subpats) if subpats.is_empty() => Reachability::Unreachable,
1139                 NoWitnesses(subpats) => {
1140                     Reachability::Reachable(subpats.list_unreachable_subpatterns(cx).unwrap())
1141                 }
1142                 WithWitnesses(..) => panic!("bug"),
1143             };
1144             (arm, reachability)
1145         })
1146         .collect();
1147
1148     let wild_pattern =
1149         cx.pattern_arena.borrow_mut().alloc(Pat::wildcard_from_ty(cx.infer[cx.match_expr].clone()));
1150     let v = PatStack::from_pattern(wild_pattern);
1151     let usefulness = is_useful(cx, &matrix, &v, ConstructWitness, false, true);
1152     let non_exhaustiveness_witnesses = match usefulness {
1153         WithWitnesses(pats) => pats.into_iter().map(Witness::single_pattern).collect(),
1154         NoWitnesses(_) => panic!("bug"),
1155     };
1156     UsefulnessReport { _arm_usefulness: arm_usefulness, non_exhaustiveness_witnesses }
1157 }
1158
1159 pub(crate) type PatternArena = Arena<Pat>;
1160
1161 mod helper {
1162     use super::MatchCheckCtx;
1163
1164     pub(super) trait PatIdExt: Sized {
1165         // fn is_wildcard(self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> bool;
1166         fn is_or_pat(self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> bool;
1167         fn expand_or_pat(self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> Vec<Self>;
1168     }
1169
1170     // Copy-pasted from rust/compiler/rustc_data_structures/src/captures.rs
1171     /// "Signaling" trait used in impl trait to tag lifetimes that you may
1172     /// need to capture but don't really need for other reasons.
1173     /// Basically a workaround; see [this comment] for details.
1174     ///
1175     /// [this comment]: https://github.com/rust-lang/rust/issues/34511#issuecomment-373423999
1176     // FIXME(eddyb) false positive, the lifetime parameter is "phantom" but needed.
1177     #[allow(unused_lifetimes)]
1178     pub(crate) trait Captures<'a> {}
1179
1180     impl<'a, T: ?Sized> Captures<'a> for T {}
1181 }