]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - crates/hir_ty/src/diagnostics/match_check/usefulness.rs
Box field detection; test #[non-exhaustive] attribute
[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                 let pats = pats.clone();
373                 for pat in pats {
374                     // FIXME(iDawer): Ugh, I want to go back to references (PatId -> &Pat)
375                     let pat = pat_arena.alloc(pat.clone());
376                     expand(pat, vec, pat_arena);
377                 }
378             } else {
379                 vec.push(pat)
380             }
381         }
382
383         let mut pat_arena = cx.pattern_arena.borrow_mut();
384         let mut pats = Vec::new();
385         expand(self, &mut pats, &mut pat_arena);
386         pats
387     }
388 }
389
390 /// A row of a matrix. Rows of len 1 are very common, which is why `SmallVec[_; 2]`
391 /// works well.
392 #[derive(Clone)]
393 pub(super) struct PatStack {
394     pats: SmallVec<[PatId; 2]>,
395     /// Cache for the constructor of the head
396     head_ctor: OnceCell<Constructor>,
397 }
398
399 impl PatStack {
400     fn from_pattern(pat: PatId) -> Self {
401         Self::from_vec(smallvec![pat])
402     }
403
404     fn from_vec(vec: SmallVec<[PatId; 2]>) -> Self {
405         PatStack { pats: vec, head_ctor: OnceCell::new() }
406     }
407
408     fn is_empty(&self) -> bool {
409         self.pats.is_empty()
410     }
411
412     fn len(&self) -> usize {
413         self.pats.len()
414     }
415
416     fn head(&self) -> PatId {
417         self.pats[0]
418     }
419
420     #[inline]
421     fn head_ctor(&self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> &Constructor {
422         self.head_ctor.get_or_init(|| Constructor::from_pat(cx, self.head()))
423     }
424
425     // Recursively expand the first pattern into its subpatterns. Only useful if the pattern is an
426     // or-pattern. Panics if `self` is empty.
427     fn expand_or_pat(&self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> impl Iterator<Item = PatStack> + '_ {
428         self.head().expand_or_pat(cx).into_iter().map(move |pat| {
429             let mut new_patstack = PatStack::from_pattern(pat);
430             new_patstack.pats.extend_from_slice(&self.pats[1..]);
431             new_patstack
432         })
433     }
434
435     /// This computes `S(self.head_ctor(), self)`. See top of the file for explanations.
436     ///
437     /// Structure patterns with a partial wild pattern (Foo { a: 42, .. }) have their missing
438     /// fields filled with wild patterns.
439     ///
440     /// This is roughly the inverse of `Constructor::apply`.
441     fn pop_head_constructor(
442         &self,
443         ctor_wild_subpatterns: &Fields,
444         cx: &MatchCheckCtx<'_>,
445     ) -> PatStack {
446         // We pop the head pattern and push the new fields extracted from the arguments of
447         // `self.head()`.
448         let mut new_fields =
449             ctor_wild_subpatterns.replace_with_pattern_arguments(self.head(), cx).into_patterns();
450         new_fields.extend_from_slice(&self.pats[1..]);
451         PatStack::from_vec(new_fields)
452     }
453 }
454
455 impl Default for PatStack {
456     fn default() -> Self {
457         Self::from_vec(smallvec![])
458     }
459 }
460
461 impl PartialEq for PatStack {
462     fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
463         self.pats == other.pats
464     }
465 }
466
467 impl FromIterator<PatId> for PatStack {
468     fn from_iter<T>(iter: T) -> Self
469     where
470         T: IntoIterator<Item = PatId>,
471     {
472         Self::from_vec(iter.into_iter().collect())
473     }
474 }
475
476 /// A 2D matrix.
477 #[derive(Clone)]
478 pub(super) struct Matrix {
479     patterns: Vec<PatStack>,
480 }
481
482 impl Matrix {
483     fn empty() -> Self {
484         Matrix { patterns: vec![] }
485     }
486
487     /// Number of columns of this matrix. `None` is the matrix is empty.
488     pub(super) fn _column_count(&self) -> Option<usize> {
489         self.patterns.get(0).map(|r| r.len())
490     }
491
492     /// Pushes a new row to the matrix. If the row starts with an or-pattern, this recursively
493     /// expands it.
494     fn push(&mut self, row: PatStack, cx: &MatchCheckCtx<'_>) {
495         if !row.is_empty() && row.head().is_or_pat(cx) {
496             for row in row.expand_or_pat(cx) {
497                 self.patterns.push(row);
498             }
499         } else {
500             self.patterns.push(row);
501         }
502     }
503
504     /// Iterate over the first component of each row
505     fn heads(&self) -> impl Iterator<Item = PatId> + '_ {
506         self.patterns.iter().map(|r| r.head())
507     }
508
509     /// Iterate over the first constructor of each row.
510     fn head_ctors<'a>(
511         &'a self,
512         cx: &'a MatchCheckCtx<'_>,
513     ) -> impl Iterator<Item = &'a Constructor> + Clone {
514         self.patterns.iter().map(move |r| r.head_ctor(cx))
515     }
516
517     /// This computes `S(constructor, self)`. See top of the file for explanations.
518     fn specialize_constructor(
519         &self,
520         pcx: PatCtxt<'_>,
521         ctor: &Constructor,
522         ctor_wild_subpatterns: &Fields,
523     ) -> Matrix {
524         let rows = self
525             .patterns
526             .iter()
527             .filter(|r| ctor.is_covered_by(pcx, r.head_ctor(pcx.cx)))
528             .map(|r| r.pop_head_constructor(ctor_wild_subpatterns, pcx.cx));
529         Matrix::from_iter(rows, pcx.cx)
530     }
531
532     fn from_iter(rows: impl IntoIterator<Item = PatStack>, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> Matrix {
533         let mut matrix = Matrix::empty();
534         for x in rows {
535             // Using `push` ensures we correctly expand or-patterns.
536             matrix.push(x, cx);
537         }
538         matrix
539     }
540 }
541
542 /// Given a pattern or a pattern-stack, this struct captures a set of its subpatterns. We use that
543 /// to track reachable sub-patterns arising from or-patterns. In the absence of or-patterns this
544 /// will always be either `Empty` (the whole pattern is unreachable) or `Full` (the whole pattern
545 /// is reachable). When there are or-patterns, some subpatterns may be reachable while others
546 /// aren't. In this case the whole pattern still counts as reachable, but we will lint the
547 /// unreachable subpatterns.
548 ///
549 /// This supports a limited set of operations, so not all possible sets of subpatterns can be
550 /// represented. That's ok, we only want the ones that make sense for our usage.
551 ///
552 /// What we're doing is illustrated by this:
553 /// ```
554 /// match (true, 0) {
555 ///     (true, 0) => {}
556 ///     (_, 1) => {}
557 ///     (true | false, 0 | 1) => {}
558 /// }
559 /// ```
560 /// When we try the alternatives of the `true | false` or-pattern, the last `0` is reachable in the
561 /// `false` alternative but not the `true`. So overall it is reachable. By contrast, the last `1`
562 /// is not reachable in either alternative, so we want to signal this to the user.
563 /// Therefore we take the union of sets of reachable patterns coming from different alternatives in
564 /// order to figure out which subpatterns are overall reachable.
565 ///
566 /// Invariant: we try to construct the smallest representation we can. In particular if
567 /// `self.is_empty()` we ensure that `self` is `Empty`, and same with `Full`. This is not important
568 /// for correctness currently.
569 #[derive(Debug, Clone)]
570 enum SubPatSet {
571     /// The empty set. This means the pattern is unreachable.
572     Empty,
573     /// The set containing the full pattern.
574     Full,
575     /// If the pattern is a pattern with a constructor or a pattern-stack, we store a set for each
576     /// of its subpatterns. Missing entries in the map are implicitly full, because that's the
577     /// common case.
578     Seq { subpats: FxHashMap<usize, SubPatSet> },
579     /// If the pattern is an or-pattern, we store a set for each of its alternatives. Missing
580     /// entries in the map are implicitly empty. Note: we always flatten nested or-patterns.
581     Alt {
582         subpats: FxHashMap<usize, SubPatSet>,
583         /// Counts the total number of alternatives in the pattern
584         alt_count: usize,
585         /// We keep the pattern around to retrieve spans.
586         pat: PatId,
587     },
588 }
589
590 impl SubPatSet {
591     fn full() -> Self {
592         SubPatSet::Full
593     }
594
595     fn empty() -> Self {
596         SubPatSet::Empty
597     }
598
599     fn is_empty(&self) -> bool {
600         match self {
601             SubPatSet::Empty => true,
602             SubPatSet::Full => false,
603             // If any subpattern in a sequence is unreachable, the whole pattern is unreachable.
604             SubPatSet::Seq { subpats } => subpats.values().any(|set| set.is_empty()),
605             // An or-pattern is reachable if any of its alternatives is.
606             SubPatSet::Alt { subpats, .. } => subpats.values().all(|set| set.is_empty()),
607         }
608     }
609
610     fn is_full(&self) -> bool {
611         match self {
612             SubPatSet::Empty => false,
613             SubPatSet::Full => true,
614             // The whole pattern is reachable only when all its alternatives are.
615             SubPatSet::Seq { subpats } => subpats.values().all(|sub_set| sub_set.is_full()),
616             // The whole or-pattern is reachable only when all its alternatives are.
617             SubPatSet::Alt { subpats, alt_count, .. } => {
618                 subpats.len() == *alt_count && subpats.values().all(|set| set.is_full())
619             }
620         }
621     }
622
623     /// Union `self` with `other`, mutating `self`.
624     fn union(&mut self, other: Self) {
625         use SubPatSet::*;
626         // Union with full stays full; union with empty changes nothing.
627         if self.is_full() || other.is_empty() {
628             return;
629         } else if self.is_empty() {
630             *self = other;
631             return;
632         } else if other.is_full() {
633             *self = Full;
634             return;
635         }
636
637         match (&mut *self, other) {
638             (Seq { subpats: s_set }, Seq { subpats: mut o_set }) => {
639                 s_set.retain(|i, s_sub_set| {
640                     // Missing entries count as full.
641                     let o_sub_set = o_set.remove(&i).unwrap_or(Full);
642                     s_sub_set.union(o_sub_set);
643                     // We drop full entries.
644                     !s_sub_set.is_full()
645                 });
646                 // Everything left in `o_set` is missing from `s_set`, i.e. counts as full. Since
647                 // unioning with full returns full, we can drop those entries.
648             }
649             (Alt { subpats: s_set, .. }, Alt { subpats: mut o_set, .. }) => {
650                 s_set.retain(|i, s_sub_set| {
651                     // Missing entries count as empty.
652                     let o_sub_set = o_set.remove(&i).unwrap_or(Empty);
653                     s_sub_set.union(o_sub_set);
654                     // We drop empty entries.
655                     !s_sub_set.is_empty()
656                 });
657                 // Everything left in `o_set` is missing from `s_set`, i.e. counts as empty. Since
658                 // unioning with empty changes nothing, we can take those entries as is.
659                 s_set.extend(o_set);
660             }
661             _ => panic!("bug"),
662         }
663
664         if self.is_full() {
665             *self = Full;
666         }
667     }
668
669     /// Returns a list of the unreachable subpatterns. If `self` is empty (i.e. the
670     /// whole pattern is unreachable) we return `None`.
671     fn list_unreachable_subpatterns(&self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> Option<Vec<PatId>> {
672         /// Panics if `set.is_empty()`.
673         fn fill_subpats(
674             set: &SubPatSet,
675             unreachable_pats: &mut Vec<PatId>,
676             cx: &MatchCheckCtx<'_>,
677         ) {
678             match set {
679                 SubPatSet::Empty => panic!("bug"),
680                 SubPatSet::Full => {}
681                 SubPatSet::Seq { subpats } => {
682                     for (_, sub_set) in subpats {
683                         fill_subpats(sub_set, unreachable_pats, cx);
684                     }
685                 }
686                 SubPatSet::Alt { subpats, pat, alt_count, .. } => {
687                     let expanded = pat.expand_or_pat(cx);
688                     for i in 0..*alt_count {
689                         let sub_set = subpats.get(&i).unwrap_or(&SubPatSet::Empty);
690                         if sub_set.is_empty() {
691                             // Found a unreachable subpattern.
692                             unreachable_pats.push(expanded[i]);
693                         } else {
694                             fill_subpats(sub_set, unreachable_pats, cx);
695                         }
696                     }
697                 }
698             }
699         }
700
701         if self.is_empty() {
702             return None;
703         }
704         if self.is_full() {
705             // No subpatterns are unreachable.
706             return Some(Vec::new());
707         }
708         let mut unreachable_pats = Vec::new();
709         fill_subpats(self, &mut unreachable_pats, cx);
710         Some(unreachable_pats)
711     }
712
713     /// When `self` refers to a patstack that was obtained from specialization, after running
714     /// `unspecialize` it will refer to the original patstack before specialization.
715     fn unspecialize(self, arity: usize) -> Self {
716         use SubPatSet::*;
717         match self {
718             Full => Full,
719             Empty => Empty,
720             Seq { subpats } => {
721                 // We gather the first `arity` subpatterns together and shift the remaining ones.
722                 let mut new_subpats = FxHashMap::default();
723                 let mut new_subpats_first_col = FxHashMap::default();
724                 for (i, sub_set) in subpats {
725                     if i < arity {
726                         // The first `arity` indices are now part of the pattern in the first
727                         // column.
728                         new_subpats_first_col.insert(i, sub_set);
729                     } else {
730                         // Indices after `arity` are simply shifted
731                         new_subpats.insert(i - arity + 1, sub_set);
732                     }
733                 }
734                 // If `new_subpats_first_col` has no entries it counts as full, so we can omit it.
735                 if !new_subpats_first_col.is_empty() {
736                     new_subpats.insert(0, Seq { subpats: new_subpats_first_col });
737                 }
738                 Seq { subpats: new_subpats }
739             }
740             Alt { .. } => panic!("bug"),
741         }
742     }
743
744     /// When `self` refers to a patstack that was obtained from splitting an or-pattern, after
745     /// running `unspecialize` it will refer to the original patstack before splitting.
746     ///
747     /// For example:
748     /// ```
749     /// match Some(true) {
750     ///     Some(true) => {}
751     ///     None | Some(true | false) => {}
752     /// }
753     /// ```
754     /// Here `None` would return the full set and `Some(true | false)` would return the set
755     /// containing `false`. After `unsplit_or_pat`, we want the set to contain `None` and `false`.
756     /// This is what this function does.
757     fn unsplit_or_pat(mut self, alt_id: usize, alt_count: usize, pat: PatId) -> Self {
758         use SubPatSet::*;
759         if self.is_empty() {
760             return Empty;
761         }
762
763         // Subpatterns coming from inside the or-pattern alternative itself, e.g. in `None | Some(0
764         // | 1)`.
765         let set_first_col = match &mut self {
766             Full => Full,
767             Seq { subpats } => subpats.remove(&0).unwrap_or(Full),
768             Empty => unreachable!(),
769             Alt { .. } => panic!("bug"), // `self` is a patstack
770         };
771         let mut subpats_first_col = FxHashMap::default();
772         subpats_first_col.insert(alt_id, set_first_col);
773         let set_first_col = Alt { subpats: subpats_first_col, pat, alt_count };
774
775         let mut subpats = match self {
776             Full => FxHashMap::default(),
777             Seq { subpats } => subpats,
778             Empty => unreachable!(),
779             Alt { .. } => panic!("bug"), // `self` is a patstack
780         };
781         subpats.insert(0, set_first_col);
782         Seq { subpats }
783     }
784 }
785
786 /// This carries the results of computing usefulness, as described at the top of the file. When
787 /// checking usefulness of a match branch, we use the `NoWitnesses` variant, which also keeps track
788 /// of potential unreachable sub-patterns (in the presence of or-patterns). When checking
789 /// exhaustiveness of a whole match, we use the `WithWitnesses` variant, which carries a list of
790 /// witnesses of non-exhaustiveness when there are any.
791 /// Which variant to use is dictated by `WitnessPreference`.
792 #[derive(Clone, Debug)]
793 enum Usefulness {
794     /// Carries a set of subpatterns that have been found to be reachable. If empty, this indicates
795     /// the whole pattern is unreachable. If not, this indicates that the pattern is reachable but
796     /// that some sub-patterns may be unreachable (due to or-patterns). In the absence of
797     /// or-patterns this will always be either `Empty` (the whole pattern is unreachable) or `Full`
798     /// (the whole pattern is reachable).
799     NoWitnesses(SubPatSet),
800     /// Carries a list of witnesses of non-exhaustiveness. If empty, indicates that the whole
801     /// pattern is unreachable.
802     WithWitnesses(Vec<Witness>),
803 }
804
805 impl Usefulness {
806     fn new_useful(preference: WitnessPreference) -> Self {
807         match preference {
808             ConstructWitness => WithWitnesses(vec![Witness(vec![])]),
809             LeaveOutWitness => NoWitnesses(SubPatSet::full()),
810         }
811     }
812     fn new_not_useful(preference: WitnessPreference) -> Self {
813         match preference {
814             ConstructWitness => WithWitnesses(vec![]),
815             LeaveOutWitness => NoWitnesses(SubPatSet::empty()),
816         }
817     }
818
819     /// Combine usefulnesses from two branches. This is an associative operation.
820     fn extend(&mut self, other: Self) {
821         match (&mut *self, other) {
822             (WithWitnesses(_), WithWitnesses(o)) if o.is_empty() => {}
823             (WithWitnesses(s), WithWitnesses(o)) if s.is_empty() => *self = WithWitnesses(o),
824             (WithWitnesses(s), WithWitnesses(o)) => s.extend(o),
825             (NoWitnesses(s), NoWitnesses(o)) => s.union(o),
826             _ => unreachable!(),
827         }
828     }
829
830     /// When trying several branches and each returns a `Usefulness`, we need to combine the
831     /// results together.
832     fn merge(pref: WitnessPreference, usefulnesses: impl Iterator<Item = Self>) -> Self {
833         let mut ret = Self::new_not_useful(pref);
834         for u in usefulnesses {
835             ret.extend(u);
836             if let NoWitnesses(subpats) = &ret {
837                 if subpats.is_full() {
838                     // Once we reach the full set, more unions won't change the result.
839                     return ret;
840                 }
841             }
842         }
843         ret
844     }
845
846     /// After calculating the usefulness for a branch of an or-pattern, call this to make this
847     /// usefulness mergeable with those from the other branches.
848     fn unsplit_or_pat(self, alt_id: usize, alt_count: usize, pat: PatId) -> Self {
849         match self {
850             NoWitnesses(subpats) => NoWitnesses(subpats.unsplit_or_pat(alt_id, alt_count, pat)),
851             WithWitnesses(_) => panic!("bug"),
852         }
853     }
854
855     /// After calculating usefulness after a specialization, call this to recontruct a usefulness
856     /// that makes sense for the matrix pre-specialization. This new usefulness can then be merged
857     /// with the results of specializing with the other constructors.
858     fn apply_constructor(
859         self,
860         pcx: PatCtxt<'_>,
861         matrix: &Matrix,
862         ctor: &Constructor,
863         ctor_wild_subpatterns: &Fields,
864     ) -> Self {
865         match self {
866             WithWitnesses(witnesses) if witnesses.is_empty() => WithWitnesses(witnesses),
867             WithWitnesses(witnesses) => {
868                 let new_witnesses = if matches!(ctor, Constructor::Missing) {
869                     let mut split_wildcard = SplitWildcard::new(pcx);
870                     split_wildcard.split(pcx, matrix.head_ctors(pcx.cx));
871                     // Construct for each missing constructor a "wild" version of this
872                     // constructor, that matches everything that can be built with
873                     // it. For example, if `ctor` is a `Constructor::Variant` for
874                     // `Option::Some`, we get the pattern `Some(_)`.
875                     let new_patterns: Vec<_> = split_wildcard
876                         .iter_missing(pcx)
877                         .map(|missing_ctor| {
878                             Fields::wildcards(pcx, missing_ctor).apply(pcx, missing_ctor)
879                         })
880                         .collect();
881                     witnesses
882                         .into_iter()
883                         .flat_map(|witness| {
884                             new_patterns.iter().map(move |pat| {
885                                 let mut witness = witness.clone();
886                                 witness.0.push(pat.clone());
887                                 witness
888                             })
889                         })
890                         .collect()
891                 } else {
892                     witnesses
893                         .into_iter()
894                         .map(|witness| witness.apply_constructor(pcx, &ctor, ctor_wild_subpatterns))
895                         .collect()
896                 };
897                 WithWitnesses(new_witnesses)
898             }
899             NoWitnesses(subpats) => NoWitnesses(subpats.unspecialize(ctor_wild_subpatterns.len())),
900         }
901     }
902 }
903
904 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
905 enum WitnessPreference {
906     ConstructWitness,
907     LeaveOutWitness,
908 }
909
910 /// A witness of non-exhaustiveness for error reporting, represented
911 /// as a list of patterns (in reverse order of construction) with
912 /// wildcards inside to represent elements that can take any inhabitant
913 /// of the type as a value.
914 ///
915 /// A witness against a list of patterns should have the same types
916 /// and length as the pattern matched against. Because Rust `match`
917 /// is always against a single pattern, at the end the witness will
918 /// have length 1, but in the middle of the algorithm, it can contain
919 /// multiple patterns.
920 ///
921 /// For example, if we are constructing a witness for the match against
922 ///
923 /// ```
924 /// struct Pair(Option<(u32, u32)>, bool);
925 ///
926 /// match (p: Pair) {
927 ///    Pair(None, _) => {}
928 ///    Pair(_, false) => {}
929 /// }
930 /// ```
931 ///
932 /// We'll perform the following steps:
933 /// 1. Start with an empty witness
934 ///     `Witness(vec![])`
935 /// 2. Push a witness `true` against the `false`
936 ///     `Witness(vec![true])`
937 /// 3. Push a witness `Some(_)` against the `None`
938 ///     `Witness(vec![true, Some(_)])`
939 /// 4. Apply the `Pair` constructor to the witnesses
940 ///     `Witness(vec![Pair(Some(_), true)])`
941 ///
942 /// The final `Pair(Some(_), true)` is then the resulting witness.
943 #[derive(Clone, Debug)]
944 pub(crate) struct Witness(Vec<Pat>);
945
946 impl Witness {
947     /// Asserts that the witness contains a single pattern, and returns it.
948     fn single_pattern(self) -> Pat {
949         assert_eq!(self.0.len(), 1);
950         self.0.into_iter().next().unwrap()
951     }
952
953     /// Constructs a partial witness for a pattern given a list of
954     /// patterns expanded by the specialization step.
955     ///
956     /// When a pattern P is discovered to be useful, this function is used bottom-up
957     /// to reconstruct a complete witness, e.g., a pattern P' that covers a subset
958     /// of values, V, where each value in that set is not covered by any previously
959     /// used patterns and is covered by the pattern P'. Examples:
960     ///
961     /// left_ty: tuple of 3 elements
962     /// pats: [10, 20, _]           => (10, 20, _)
963     ///
964     /// left_ty: struct X { a: (bool, &'static str), b: usize}
965     /// pats: [(false, "foo"), 42]  => X { a: (false, "foo"), b: 42 }
966     fn apply_constructor(
967         mut self,
968         pcx: PatCtxt<'_>,
969         ctor: &Constructor,
970         ctor_wild_subpatterns: &Fields,
971     ) -> Self {
972         let pat = {
973             let len = self.0.len();
974             let arity = ctor_wild_subpatterns.len();
975             let pats = self.0.drain((len - arity)..).rev();
976             ctor_wild_subpatterns.replace_fields(pcx.cx, pats).apply(pcx, ctor)
977         };
978
979         self.0.push(pat);
980
981         self
982     }
983 }
984
985 /// Algorithm from <http://moscova.inria.fr/~maranget/papers/warn/index.html>.
986 /// The algorithm from the paper has been modified to correctly handle empty
987 /// types. The changes are:
988 ///   (0) We don't exit early if the pattern matrix has zero rows. We just
989 ///       continue to recurse over columns.
990 ///   (1) all_constructors will only return constructors that are statically
991 ///       possible. E.g., it will only return `Ok` for `Result<T, !>`.
992 ///
993 /// This finds whether a (row) vector `v` of patterns is 'useful' in relation
994 /// to a set of such vectors `m` - this is defined as there being a set of
995 /// inputs that will match `v` but not any of the sets in `m`.
996 ///
997 /// All the patterns at each column of the `matrix ++ v` matrix must have the same type.
998 ///
999 /// This is used both for reachability checking (if a pattern isn't useful in
1000 /// relation to preceding patterns, it is not reachable) and exhaustiveness
1001 /// checking (if a wildcard pattern is useful in relation to a matrix, the
1002 /// matrix isn't exhaustive).
1003 ///
1004 /// `is_under_guard` is used to inform if the pattern has a guard. If it
1005 /// has one it must not be inserted into the matrix. This shouldn't be
1006 /// relied on for soundness.
1007 fn is_useful(
1008     cx: &MatchCheckCtx<'_>,
1009     matrix: &Matrix,
1010     v: &PatStack,
1011     witness_preference: WitnessPreference,
1012     is_under_guard: bool,
1013     is_top_level: bool,
1014 ) -> Usefulness {
1015     let Matrix { patterns: rows, .. } = matrix;
1016
1017     // The base case. We are pattern-matching on () and the return value is
1018     // based on whether our matrix has a row or not.
1019     // NOTE: This could potentially be optimized by checking rows.is_empty()
1020     // first and then, if v is non-empty, the return value is based on whether
1021     // the type of the tuple we're checking is inhabited or not.
1022     if v.is_empty() {
1023         let ret = if rows.is_empty() {
1024             Usefulness::new_useful(witness_preference)
1025         } else {
1026             Usefulness::new_not_useful(witness_preference)
1027         };
1028         return ret;
1029     }
1030
1031     assert!(rows.iter().all(|r| r.len() == v.len()));
1032
1033     // FIXME(Nadrieril): Hack to work around type normalization issues (see rust-lang/rust#72476).
1034     let ty = matrix.heads().next().map_or(cx.type_of(v.head()), |r| cx.type_of(r));
1035     let pcx = PatCtxt { cx, ty: &ty, is_top_level };
1036
1037     // If the first pattern is an or-pattern, expand it.
1038     let ret = if v.head().is_or_pat(cx) {
1039         //expanding or-pattern
1040         let v_head = v.head();
1041         let vs: Vec<_> = v.expand_or_pat(cx).collect();
1042         let alt_count = vs.len();
1043         // We try each or-pattern branch in turn.
1044         let mut matrix = matrix.clone();
1045         let usefulnesses = vs.into_iter().enumerate().map(|(i, v)| {
1046             let usefulness = is_useful(cx, &matrix, &v, witness_preference, is_under_guard, false);
1047             // If pattern has a guard don't add it to the matrix.
1048             if !is_under_guard {
1049                 // We push the already-seen patterns into the matrix in order to detect redundant
1050                 // branches like `Some(_) | Some(0)`.
1051                 matrix.push(v, cx);
1052             }
1053             usefulness.unsplit_or_pat(i, alt_count, v_head)
1054         });
1055         Usefulness::merge(witness_preference, usefulnesses)
1056     } else {
1057         let v_ctor = v.head_ctor(cx);
1058         // if let Constructor::IntRange(ctor_range) = v_ctor {
1059         //     // Lint on likely incorrect range patterns (#63987)
1060         //     ctor_range.lint_overlapping_range_endpoints(
1061         //         pcx,
1062         //         matrix.head_ctors_and_spans(cx),
1063         //         matrix.column_count().unwrap_or(0),
1064         //         hir_id,
1065         //     )
1066         // }
1067
1068         // We split the head constructor of `v`.
1069         let split_ctors = v_ctor.split(pcx, matrix.head_ctors(cx));
1070         // For each constructor, we compute whether there's a value that starts with it that would
1071         // witness the usefulness of `v`.
1072         let start_matrix = matrix;
1073         let usefulnesses = split_ctors.into_iter().map(|ctor| {
1074             // debug!("specialize({:?})", ctor);
1075             // We cache the result of `Fields::wildcards` because it is used a lot.
1076             let ctor_wild_subpatterns = Fields::wildcards(pcx, &ctor);
1077             let spec_matrix =
1078                 start_matrix.specialize_constructor(pcx, &ctor, &ctor_wild_subpatterns);
1079             let v = v.pop_head_constructor(&ctor_wild_subpatterns, cx);
1080             let usefulness =
1081                 is_useful(cx, &spec_matrix, &v, witness_preference, is_under_guard, false);
1082             usefulness.apply_constructor(pcx, start_matrix, &ctor, &ctor_wild_subpatterns)
1083         });
1084         Usefulness::merge(witness_preference, usefulnesses)
1085     };
1086
1087     ret
1088 }
1089
1090 /// The arm of a match expression.
1091 #[derive(Clone, Copy)]
1092 pub(crate) struct MatchArm {
1093     pub(crate) pat: PatId,
1094     pub(crate) has_guard: bool,
1095 }
1096
1097 /// Indicates whether or not a given arm is reachable.
1098 #[derive(Clone, Debug)]
1099 pub(crate) enum Reachability {
1100     /// The arm is reachable. This additionally carries a set of or-pattern branches that have been
1101     /// found to be unreachable despite the overall arm being reachable. Used only in the presence
1102     /// of or-patterns, otherwise it stays empty.
1103     Reachable(Vec<PatId>),
1104     /// The arm is unreachable.
1105     Unreachable,
1106 }
1107
1108 /// The output of checking a match for exhaustiveness and arm reachability.
1109 pub(crate) struct UsefulnessReport {
1110     /// For each arm of the input, whether that arm is reachable after the arms above it.
1111     pub(crate) _arm_usefulness: Vec<(MatchArm, Reachability)>,
1112     /// If the match is exhaustive, this is empty. If not, this contains witnesses for the lack of
1113     /// exhaustiveness.
1114     pub(crate) non_exhaustiveness_witnesses: Vec<Pat>,
1115 }
1116
1117 /// The entrypoint for the usefulness algorithm. Computes whether a match is exhaustive and which
1118 /// of its arms are reachable.
1119 ///
1120 /// Note: the input patterns must have been lowered through
1121 /// `check_match::MatchVisitor::lower_pattern`.
1122 pub(crate) fn compute_match_usefulness(
1123     cx: &MatchCheckCtx<'_>,
1124     arms: &[MatchArm],
1125 ) -> UsefulnessReport {
1126     let mut matrix = Matrix::empty();
1127     let arm_usefulness: Vec<_> = arms
1128         .iter()
1129         .copied()
1130         .map(|arm| {
1131             let v = PatStack::from_pattern(arm.pat);
1132             let usefulness = is_useful(cx, &matrix, &v, LeaveOutWitness, arm.has_guard, true);
1133             if !arm.has_guard {
1134                 matrix.push(v, cx);
1135             }
1136             let reachability = match usefulness {
1137                 NoWitnesses(subpats) if subpats.is_empty() => Reachability::Unreachable,
1138                 NoWitnesses(subpats) => {
1139                     Reachability::Reachable(subpats.list_unreachable_subpatterns(cx).unwrap())
1140                 }
1141                 WithWitnesses(..) => panic!("bug"),
1142             };
1143             (arm, reachability)
1144         })
1145         .collect();
1146
1147     let wild_pattern =
1148         cx.pattern_arena.borrow_mut().alloc(Pat::wildcard_from_ty(&cx.infer[cx.match_expr]));
1149     let v = PatStack::from_pattern(wild_pattern);
1150     let usefulness = is_useful(cx, &matrix, &v, ConstructWitness, false, true);
1151     let non_exhaustiveness_witnesses = match usefulness {
1152         WithWitnesses(pats) => pats.into_iter().map(Witness::single_pattern).collect(),
1153         NoWitnesses(_) => panic!("bug"),
1154     };
1155     UsefulnessReport { _arm_usefulness: arm_usefulness, non_exhaustiveness_witnesses }
1156 }
1157
1158 pub(crate) type PatternArena = Arena<Pat>;
1159
1160 mod helper {
1161     use super::MatchCheckCtx;
1162
1163     pub(super) trait PatIdExt: Sized {
1164         // fn is_wildcard(self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> bool;
1165         fn is_or_pat(self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> bool;
1166         fn expand_or_pat(self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> Vec<Self>;
1167     }
1168
1169     // Copy-pasted from rust/compiler/rustc_data_structures/src/captures.rs
1170     /// "Signaling" trait used in impl trait to tag lifetimes that you may
1171     /// need to capture but don't really need for other reasons.
1172     /// Basically a workaround; see [this comment] for details.
1173     ///
1174     /// [this comment]: https://github.com/rust-lang/rust/issues/34511#issuecomment-373423999
1175     // FIXME(eddyb) false positive, the lifetime parameter is "phantom" but needed.
1176     #[allow(unused_lifetimes)]
1177     pub(crate) trait Captures<'a> {}
1178
1179     impl<'a, T: ?Sized> Captures<'a> for T {}
1180 }