]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - crates/hir_ty/src/diagnostics/match_check/usefulness.rs
Merge #8717
[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     pub(crate) eprint_panic_context: &'a dyn Fn(),
299 }
300
301 impl<'a> MatchCheckCtx<'a> {
302     pub(super) fn is_uninhabited(&self, _ty: &Ty) -> bool {
303         // FIXME(iDawer) implement exhaustive_patterns feature. More info in:
304         // Tracking issue for RFC 1872: exhaustive_patterns feature https://github.com/rust-lang/rust/issues/51085
305         false
306     }
307
308     /// Returns whether the given type is an enum from another crate declared `#[non_exhaustive]`.
309     pub(super) fn is_foreign_non_exhaustive_enum(&self, enum_id: hir_def::EnumId) -> bool {
310         let has_non_exhaustive_attr =
311             self.db.attrs(enum_id.into()).by_key("non_exhaustive").exists();
312         let is_local =
313             hir_def::AdtId::from(enum_id).module(self.db.upcast()).krate() == self.module.krate();
314         has_non_exhaustive_attr && !is_local
315     }
316
317     // Rust feature described as "Allows exhaustive pattern matching on types that contain uninhabited types."
318     pub(super) fn feature_exhaustive_patterns(&self) -> bool {
319         // FIXME see MatchCheckCtx::is_uninhabited
320         false
321     }
322
323     pub(super) fn alloc_pat(&self, pat: Pat) -> PatId {
324         self.pattern_arena.borrow_mut().alloc(pat)
325     }
326
327     /// Get type of a pattern. Handles expanded patterns.
328     pub(super) fn type_of(&self, pat: PatId) -> Ty {
329         self.pattern_arena.borrow()[pat].ty.clone()
330     }
331
332     #[track_caller]
333     pub(super) fn bug(&self, info: &str) -> ! {
334         (self.eprint_panic_context)();
335         panic!("bug: {}", info);
336     }
337 }
338
339 #[derive(Copy, Clone)]
340 pub(super) struct PatCtxt<'a> {
341     pub(super) cx: &'a MatchCheckCtx<'a>,
342     /// Type of the current column under investigation.
343     pub(super) ty: &'a Ty,
344     /// Whether the current pattern is the whole pattern as found in a match arm, or if it's a
345     /// subpattern.
346     pub(super) is_top_level: bool,
347 }
348
349 pub(crate) fn expand_pattern(pat: Pat) -> Pat {
350     LiteralExpander.fold_pattern(&pat)
351 }
352
353 struct LiteralExpander;
354
355 impl PatternFolder for LiteralExpander {
356     fn fold_pattern(&mut self, pat: &Pat) -> Pat {
357         match (pat.ty.kind(&Interner), pat.kind.as_ref()) {
358             (_, PatKind::Binding { subpattern: Some(s), .. }) => s.fold_with(self),
359             _ => pat.super_fold_with(self),
360         }
361     }
362 }
363
364 impl Pat {
365     fn _is_wildcard(&self) -> bool {
366         matches!(*self.kind, PatKind::Binding { subpattern: None, .. } | PatKind::Wild)
367     }
368 }
369
370 impl PatIdExt for PatId {
371     fn is_or_pat(self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> bool {
372         matches!(*cx.pattern_arena.borrow()[self].kind, PatKind::Or { .. })
373     }
374
375     /// Recursively expand this pattern into its subpatterns. Only useful for or-patterns.
376     fn expand_or_pat(self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> Vec<Self> {
377         fn expand(pat: PatId, vec: &mut Vec<PatId>, pat_arena: &mut PatternArena) {
378             if let PatKind::Or { pats } = pat_arena[pat].kind.as_ref() {
379                 // FIXME(iDawer): Factor out pattern deep cloning. See discussion:
380                 // https://github.com/rust-analyzer/rust-analyzer/pull/8717#discussion_r633086640
381                 let pats = pats.clone();
382                 for pat in pats {
383                     let pat = pat_arena.alloc(pat.clone());
384                     expand(pat, vec, pat_arena);
385                 }
386             } else {
387                 vec.push(pat)
388             }
389         }
390
391         let mut pat_arena = cx.pattern_arena.borrow_mut();
392         let mut pats = Vec::new();
393         expand(self, &mut pats, &mut pat_arena);
394         pats
395     }
396 }
397
398 /// A row of a matrix. Rows of len 1 are very common, which is why `SmallVec[_; 2]`
399 /// works well.
400 #[derive(Clone)]
401 pub(super) struct PatStack {
402     pats: SmallVec<[PatId; 2]>,
403     /// Cache for the constructor of the head
404     head_ctor: OnceCell<Constructor>,
405 }
406
407 impl PatStack {
408     fn from_pattern(pat: PatId) -> Self {
409         Self::from_vec(smallvec![pat])
410     }
411
412     fn from_vec(vec: SmallVec<[PatId; 2]>) -> Self {
413         PatStack { pats: vec, head_ctor: OnceCell::new() }
414     }
415
416     fn is_empty(&self) -> bool {
417         self.pats.is_empty()
418     }
419
420     fn len(&self) -> usize {
421         self.pats.len()
422     }
423
424     fn head(&self) -> PatId {
425         self.pats[0]
426     }
427
428     #[inline]
429     fn head_ctor(&self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> &Constructor {
430         self.head_ctor.get_or_init(|| Constructor::from_pat(cx, self.head()))
431     }
432
433     // Recursively expand the first pattern into its subpatterns. Only useful if the pattern is an
434     // or-pattern. Panics if `self` is empty.
435     fn expand_or_pat(&self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> impl Iterator<Item = PatStack> + '_ {
436         self.head().expand_or_pat(cx).into_iter().map(move |pat| {
437             let mut new_patstack = PatStack::from_pattern(pat);
438             new_patstack.pats.extend_from_slice(&self.pats[1..]);
439             new_patstack
440         })
441     }
442
443     /// This computes `S(self.head_ctor(), self)`. See top of the file for explanations.
444     ///
445     /// Structure patterns with a partial wild pattern (Foo { a: 42, .. }) have their missing
446     /// fields filled with wild patterns.
447     ///
448     /// This is roughly the inverse of `Constructor::apply`.
449     fn pop_head_constructor(
450         &self,
451         ctor_wild_subpatterns: &Fields,
452         cx: &MatchCheckCtx<'_>,
453     ) -> PatStack {
454         // We pop the head pattern and push the new fields extracted from the arguments of
455         // `self.head()`.
456         let mut new_fields =
457             ctor_wild_subpatterns.replace_with_pattern_arguments(self.head(), cx).into_patterns();
458         new_fields.extend_from_slice(&self.pats[1..]);
459         PatStack::from_vec(new_fields)
460     }
461 }
462
463 impl Default for PatStack {
464     fn default() -> Self {
465         Self::from_vec(smallvec![])
466     }
467 }
468
469 impl PartialEq for PatStack {
470     fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
471         self.pats == other.pats
472     }
473 }
474
475 impl FromIterator<PatId> for PatStack {
476     fn from_iter<T>(iter: T) -> Self
477     where
478         T: IntoIterator<Item = PatId>,
479     {
480         Self::from_vec(iter.into_iter().collect())
481     }
482 }
483
484 /// A 2D matrix.
485 #[derive(Clone)]
486 pub(super) struct Matrix {
487     patterns: Vec<PatStack>,
488 }
489
490 impl Matrix {
491     fn empty() -> Self {
492         Matrix { patterns: vec![] }
493     }
494
495     /// Number of columns of this matrix. `None` is the matrix is empty.
496     pub(super) fn _column_count(&self) -> Option<usize> {
497         self.patterns.get(0).map(|r| r.len())
498     }
499
500     /// Pushes a new row to the matrix. If the row starts with an or-pattern, this recursively
501     /// expands it.
502     fn push(&mut self, row: PatStack, cx: &MatchCheckCtx<'_>) {
503         if !row.is_empty() && row.head().is_or_pat(cx) {
504             for row in row.expand_or_pat(cx) {
505                 self.patterns.push(row);
506             }
507         } else {
508             self.patterns.push(row);
509         }
510     }
511
512     /// Iterate over the first component of each row
513     fn heads(&self) -> impl Iterator<Item = PatId> + '_ {
514         self.patterns.iter().map(|r| r.head())
515     }
516
517     /// Iterate over the first constructor of each row.
518     fn head_ctors<'a>(
519         &'a self,
520         cx: &'a MatchCheckCtx<'_>,
521     ) -> impl Iterator<Item = &'a Constructor> + Clone {
522         self.patterns.iter().map(move |r| r.head_ctor(cx))
523     }
524
525     /// This computes `S(constructor, self)`. See top of the file for explanations.
526     fn specialize_constructor(
527         &self,
528         pcx: PatCtxt<'_>,
529         ctor: &Constructor,
530         ctor_wild_subpatterns: &Fields,
531     ) -> Matrix {
532         let rows = self
533             .patterns
534             .iter()
535             .filter(|r| ctor.is_covered_by(pcx, r.head_ctor(pcx.cx)))
536             .map(|r| r.pop_head_constructor(ctor_wild_subpatterns, pcx.cx));
537         Matrix::from_iter(rows, pcx.cx)
538     }
539
540     fn from_iter(rows: impl IntoIterator<Item = PatStack>, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> Matrix {
541         let mut matrix = Matrix::empty();
542         for x in rows {
543             // Using `push` ensures we correctly expand or-patterns.
544             matrix.push(x, cx);
545         }
546         matrix
547     }
548 }
549
550 /// Given a pattern or a pattern-stack, this struct captures a set of its subpatterns. We use that
551 /// to track reachable sub-patterns arising from or-patterns. In the absence of or-patterns this
552 /// will always be either `Empty` (the whole pattern is unreachable) or `Full` (the whole pattern
553 /// is reachable). When there are or-patterns, some subpatterns may be reachable while others
554 /// aren't. In this case the whole pattern still counts as reachable, but we will lint the
555 /// unreachable subpatterns.
556 ///
557 /// This supports a limited set of operations, so not all possible sets of subpatterns can be
558 /// represented. That's ok, we only want the ones that make sense for our usage.
559 ///
560 /// What we're doing is illustrated by this:
561 /// ```
562 /// match (true, 0) {
563 ///     (true, 0) => {}
564 ///     (_, 1) => {}
565 ///     (true | false, 0 | 1) => {}
566 /// }
567 /// ```
568 /// When we try the alternatives of the `true | false` or-pattern, the last `0` is reachable in the
569 /// `false` alternative but not the `true`. So overall it is reachable. By contrast, the last `1`
570 /// is not reachable in either alternative, so we want to signal this to the user.
571 /// Therefore we take the union of sets of reachable patterns coming from different alternatives in
572 /// order to figure out which subpatterns are overall reachable.
573 ///
574 /// Invariant: we try to construct the smallest representation we can. In particular if
575 /// `self.is_empty()` we ensure that `self` is `Empty`, and same with `Full`. This is not important
576 /// for correctness currently.
577 #[derive(Debug, Clone)]
578 enum SubPatSet {
579     /// The empty set. This means the pattern is unreachable.
580     Empty,
581     /// The set containing the full pattern.
582     Full,
583     /// If the pattern is a pattern with a constructor or a pattern-stack, we store a set for each
584     /// of its subpatterns. Missing entries in the map are implicitly full, because that's the
585     /// common case.
586     Seq { subpats: FxHashMap<usize, SubPatSet> },
587     /// If the pattern is an or-pattern, we store a set for each of its alternatives. Missing
588     /// entries in the map are implicitly empty. Note: we always flatten nested or-patterns.
589     Alt {
590         subpats: FxHashMap<usize, SubPatSet>,
591         /// Counts the total number of alternatives in the pattern
592         alt_count: usize,
593         /// We keep the pattern around to retrieve spans.
594         pat: PatId,
595     },
596 }
597
598 impl SubPatSet {
599     fn full() -> Self {
600         SubPatSet::Full
601     }
602
603     fn empty() -> Self {
604         SubPatSet::Empty
605     }
606
607     fn is_empty(&self) -> bool {
608         match self {
609             SubPatSet::Empty => true,
610             SubPatSet::Full => false,
611             // If any subpattern in a sequence is unreachable, the whole pattern is unreachable.
612             SubPatSet::Seq { subpats } => subpats.values().any(|set| set.is_empty()),
613             // An or-pattern is reachable if any of its alternatives is.
614             SubPatSet::Alt { subpats, .. } => subpats.values().all(|set| set.is_empty()),
615         }
616     }
617
618     fn is_full(&self) -> bool {
619         match self {
620             SubPatSet::Empty => false,
621             SubPatSet::Full => true,
622             // The whole pattern is reachable only when all its alternatives are.
623             SubPatSet::Seq { subpats } => subpats.values().all(|sub_set| sub_set.is_full()),
624             // The whole or-pattern is reachable only when all its alternatives are.
625             SubPatSet::Alt { subpats, alt_count, .. } => {
626                 subpats.len() == *alt_count && subpats.values().all(|set| set.is_full())
627             }
628         }
629     }
630
631     /// Union `self` with `other`, mutating `self`.
632     fn union(&mut self, other: Self) {
633         use SubPatSet::*;
634         // Union with full stays full; union with empty changes nothing.
635         if self.is_full() || other.is_empty() {
636             return;
637         } else if self.is_empty() {
638             *self = other;
639             return;
640         } else if other.is_full() {
641             *self = Full;
642             return;
643         }
644
645         match (&mut *self, other) {
646             (Seq { subpats: s_set }, Seq { subpats: mut o_set }) => {
647                 s_set.retain(|i, s_sub_set| {
648                     // Missing entries count as full.
649                     let o_sub_set = o_set.remove(&i).unwrap_or(Full);
650                     s_sub_set.union(o_sub_set);
651                     // We drop full entries.
652                     !s_sub_set.is_full()
653                 });
654                 // Everything left in `o_set` is missing from `s_set`, i.e. counts as full. Since
655                 // unioning with full returns full, we can drop those entries.
656             }
657             (Alt { subpats: s_set, .. }, Alt { subpats: mut o_set, .. }) => {
658                 s_set.retain(|i, s_sub_set| {
659                     // Missing entries count as empty.
660                     let o_sub_set = o_set.remove(&i).unwrap_or(Empty);
661                     s_sub_set.union(o_sub_set);
662                     // We drop empty entries.
663                     !s_sub_set.is_empty()
664                 });
665                 // Everything left in `o_set` is missing from `s_set`, i.e. counts as empty. Since
666                 // unioning with empty changes nothing, we can take those entries as is.
667                 s_set.extend(o_set);
668             }
669             _ => panic!("bug"),
670         }
671
672         if self.is_full() {
673             *self = Full;
674         }
675     }
676
677     /// Returns a list of the unreachable subpatterns. If `self` is empty (i.e. the
678     /// whole pattern is unreachable) we return `None`.
679     fn list_unreachable_subpatterns(&self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> Option<Vec<PatId>> {
680         /// Panics if `set.is_empty()`.
681         fn fill_subpats(
682             set: &SubPatSet,
683             unreachable_pats: &mut Vec<PatId>,
684             cx: &MatchCheckCtx<'_>,
685         ) {
686             match set {
687                 SubPatSet::Empty => panic!("bug"),
688                 SubPatSet::Full => {}
689                 SubPatSet::Seq { subpats } => {
690                     for (_, sub_set) in subpats {
691                         fill_subpats(sub_set, unreachable_pats, cx);
692                     }
693                 }
694                 SubPatSet::Alt { subpats, pat, alt_count, .. } => {
695                     let expanded = pat.expand_or_pat(cx);
696                     for i in 0..*alt_count {
697                         let sub_set = subpats.get(&i).unwrap_or(&SubPatSet::Empty);
698                         if sub_set.is_empty() {
699                             // Found a unreachable subpattern.
700                             unreachable_pats.push(expanded[i]);
701                         } else {
702                             fill_subpats(sub_set, unreachable_pats, cx);
703                         }
704                     }
705                 }
706             }
707         }
708
709         if self.is_empty() {
710             return None;
711         }
712         if self.is_full() {
713             // No subpatterns are unreachable.
714             return Some(Vec::new());
715         }
716         let mut unreachable_pats = Vec::new();
717         fill_subpats(self, &mut unreachable_pats, cx);
718         Some(unreachable_pats)
719     }
720
721     /// When `self` refers to a patstack that was obtained from specialization, after running
722     /// `unspecialize` it will refer to the original patstack before specialization.
723     fn unspecialize(self, arity: usize) -> Self {
724         use SubPatSet::*;
725         match self {
726             Full => Full,
727             Empty => Empty,
728             Seq { subpats } => {
729                 // We gather the first `arity` subpatterns together and shift the remaining ones.
730                 let mut new_subpats = FxHashMap::default();
731                 let mut new_subpats_first_col = FxHashMap::default();
732                 for (i, sub_set) in subpats {
733                     if i < arity {
734                         // The first `arity` indices are now part of the pattern in the first
735                         // column.
736                         new_subpats_first_col.insert(i, sub_set);
737                     } else {
738                         // Indices after `arity` are simply shifted
739                         new_subpats.insert(i - arity + 1, sub_set);
740                     }
741                 }
742                 // If `new_subpats_first_col` has no entries it counts as full, so we can omit it.
743                 if !new_subpats_first_col.is_empty() {
744                     new_subpats.insert(0, Seq { subpats: new_subpats_first_col });
745                 }
746                 Seq { subpats: new_subpats }
747             }
748             Alt { .. } => panic!("bug"), // `self` is a patstack
749         }
750     }
751
752     /// When `self` refers to a patstack that was obtained from splitting an or-pattern, after
753     /// running `unspecialize` it will refer to the original patstack before splitting.
754     ///
755     /// For example:
756     /// ```
757     /// match Some(true) {
758     ///     Some(true) => {}
759     ///     None | Some(true | false) => {}
760     /// }
761     /// ```
762     /// Here `None` would return the full set and `Some(true | false)` would return the set
763     /// containing `false`. After `unsplit_or_pat`, we want the set to contain `None` and `false`.
764     /// This is what this function does.
765     fn unsplit_or_pat(mut self, alt_id: usize, alt_count: usize, pat: PatId) -> Self {
766         use SubPatSet::*;
767         if self.is_empty() {
768             return Empty;
769         }
770
771         // Subpatterns coming from inside the or-pattern alternative itself, e.g. in `None | Some(0
772         // | 1)`.
773         let set_first_col = match &mut self {
774             Full => Full,
775             Seq { subpats } => subpats.remove(&0).unwrap_or(Full),
776             Empty => unreachable!(),
777             Alt { .. } => panic!("bug"), // `self` is a patstack
778         };
779         let mut subpats_first_col = FxHashMap::default();
780         subpats_first_col.insert(alt_id, set_first_col);
781         let set_first_col = Alt { subpats: subpats_first_col, pat, alt_count };
782
783         let mut subpats = match self {
784             Full => FxHashMap::default(),
785             Seq { subpats } => subpats,
786             Empty => unreachable!(),
787             Alt { .. } => panic!("bug"), // `self` is a patstack
788         };
789         subpats.insert(0, set_first_col);
790         Seq { subpats }
791     }
792 }
793
794 /// This carries the results of computing usefulness, as described at the top of the file. When
795 /// checking usefulness of a match branch, we use the `NoWitnesses` variant, which also keeps track
796 /// of potential unreachable sub-patterns (in the presence of or-patterns). When checking
797 /// exhaustiveness of a whole match, we use the `WithWitnesses` variant, which carries a list of
798 /// witnesses of non-exhaustiveness when there are any.
799 /// Which variant to use is dictated by `WitnessPreference`.
800 #[derive(Clone, Debug)]
801 enum Usefulness {
802     /// Carries a set of subpatterns that have been found to be reachable. If empty, this indicates
803     /// the whole pattern is unreachable. If not, this indicates that the pattern is reachable but
804     /// that some sub-patterns may be unreachable (due to or-patterns). In the absence of
805     /// or-patterns this will always be either `Empty` (the whole pattern is unreachable) or `Full`
806     /// (the whole pattern is reachable).
807     NoWitnesses(SubPatSet),
808     /// Carries a list of witnesses of non-exhaustiveness. If empty, indicates that the whole
809     /// pattern is unreachable.
810     WithWitnesses(Vec<Witness>),
811 }
812
813 impl Usefulness {
814     fn new_useful(preference: WitnessPreference) -> Self {
815         match preference {
816             ConstructWitness => WithWitnesses(vec![Witness(vec![])]),
817             LeaveOutWitness => NoWitnesses(SubPatSet::full()),
818         }
819     }
820     fn new_not_useful(preference: WitnessPreference) -> Self {
821         match preference {
822             ConstructWitness => WithWitnesses(vec![]),
823             LeaveOutWitness => NoWitnesses(SubPatSet::empty()),
824         }
825     }
826
827     /// Combine usefulnesses from two branches. This is an associative operation.
828     fn extend(&mut self, other: Self) {
829         match (&mut *self, other) {
830             (WithWitnesses(_), WithWitnesses(o)) if o.is_empty() => {}
831             (WithWitnesses(s), WithWitnesses(o)) if s.is_empty() => *self = WithWitnesses(o),
832             (WithWitnesses(s), WithWitnesses(o)) => s.extend(o),
833             (NoWitnesses(s), NoWitnesses(o)) => s.union(o),
834             _ => unreachable!(),
835         }
836     }
837
838     /// When trying several branches and each returns a `Usefulness`, we need to combine the
839     /// results together.
840     fn merge(pref: WitnessPreference, usefulnesses: impl Iterator<Item = Self>) -> Self {
841         let mut ret = Self::new_not_useful(pref);
842         for u in usefulnesses {
843             ret.extend(u);
844             if let NoWitnesses(subpats) = &ret {
845                 if subpats.is_full() {
846                     // Once we reach the full set, more unions won't change the result.
847                     return ret;
848                 }
849             }
850         }
851         ret
852     }
853
854     /// After calculating the usefulness for a branch of an or-pattern, call this to make this
855     /// usefulness mergeable with those from the other branches.
856     fn unsplit_or_pat(self, alt_id: usize, alt_count: usize, pat: PatId) -> Self {
857         match self {
858             NoWitnesses(subpats) => NoWitnesses(subpats.unsplit_or_pat(alt_id, alt_count, pat)),
859             WithWitnesses(_) => panic!("bug"),
860         }
861     }
862
863     /// After calculating usefulness after a specialization, call this to recontruct a usefulness
864     /// that makes sense for the matrix pre-specialization. This new usefulness can then be merged
865     /// with the results of specializing with the other constructors.
866     fn apply_constructor(
867         self,
868         pcx: PatCtxt<'_>,
869         matrix: &Matrix,
870         ctor: &Constructor,
871         ctor_wild_subpatterns: &Fields,
872     ) -> Self {
873         match self {
874             WithWitnesses(witnesses) if witnesses.is_empty() => WithWitnesses(witnesses),
875             WithWitnesses(witnesses) => {
876                 let new_witnesses = if matches!(ctor, Constructor::Missing) {
877                     let mut split_wildcard = SplitWildcard::new(pcx);
878                     split_wildcard.split(pcx, matrix.head_ctors(pcx.cx));
879                     // Construct for each missing constructor a "wild" version of this
880                     // constructor, that matches everything that can be built with
881                     // it. For example, if `ctor` is a `Constructor::Variant` for
882                     // `Option::Some`, we get the pattern `Some(_)`.
883                     let new_patterns: Vec<_> = split_wildcard
884                         .iter_missing(pcx)
885                         .map(|missing_ctor| {
886                             Fields::wildcards(pcx, missing_ctor).apply(pcx, missing_ctor)
887                         })
888                         .collect();
889                     witnesses
890                         .into_iter()
891                         .flat_map(|witness| {
892                             new_patterns.iter().map(move |pat| {
893                                 let mut witness = witness.clone();
894                                 witness.0.push(pat.clone());
895                                 witness
896                             })
897                         })
898                         .collect()
899                 } else {
900                     witnesses
901                         .into_iter()
902                         .map(|witness| witness.apply_constructor(pcx, &ctor, ctor_wild_subpatterns))
903                         .collect()
904                 };
905                 WithWitnesses(new_witnesses)
906             }
907             NoWitnesses(subpats) => NoWitnesses(subpats.unspecialize(ctor_wild_subpatterns.len())),
908         }
909     }
910 }
911
912 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
913 enum WitnessPreference {
914     ConstructWitness,
915     LeaveOutWitness,
916 }
917
918 /// A witness of non-exhaustiveness for error reporting, represented
919 /// as a list of patterns (in reverse order of construction) with
920 /// wildcards inside to represent elements that can take any inhabitant
921 /// of the type as a value.
922 ///
923 /// A witness against a list of patterns should have the same types
924 /// and length as the pattern matched against. Because Rust `match`
925 /// is always against a single pattern, at the end the witness will
926 /// have length 1, but in the middle of the algorithm, it can contain
927 /// multiple patterns.
928 ///
929 /// For example, if we are constructing a witness for the match against
930 ///
931 /// ```
932 /// struct Pair(Option<(u32, u32)>, bool);
933 ///
934 /// match (p: Pair) {
935 ///    Pair(None, _) => {}
936 ///    Pair(_, false) => {}
937 /// }
938 /// ```
939 ///
940 /// We'll perform the following steps:
941 /// 1. Start with an empty witness
942 ///     `Witness(vec![])`
943 /// 2. Push a witness `true` against the `false`
944 ///     `Witness(vec![true])`
945 /// 3. Push a witness `Some(_)` against the `None`
946 ///     `Witness(vec![true, Some(_)])`
947 /// 4. Apply the `Pair` constructor to the witnesses
948 ///     `Witness(vec![Pair(Some(_), true)])`
949 ///
950 /// The final `Pair(Some(_), true)` is then the resulting witness.
951 #[derive(Clone, Debug)]
952 pub(crate) struct Witness(Vec<Pat>);
953
954 impl Witness {
955     /// Asserts that the witness contains a single pattern, and returns it.
956     fn single_pattern(self) -> Pat {
957         assert_eq!(self.0.len(), 1);
958         self.0.into_iter().next().unwrap()
959     }
960
961     /// Constructs a partial witness for a pattern given a list of
962     /// patterns expanded by the specialization step.
963     ///
964     /// When a pattern P is discovered to be useful, this function is used bottom-up
965     /// to reconstruct a complete witness, e.g., a pattern P' that covers a subset
966     /// of values, V, where each value in that set is not covered by any previously
967     /// used patterns and is covered by the pattern P'. Examples:
968     ///
969     /// left_ty: tuple of 3 elements
970     /// pats: [10, 20, _]           => (10, 20, _)
971     ///
972     /// left_ty: struct X { a: (bool, &'static str), b: usize}
973     /// pats: [(false, "foo"), 42]  => X { a: (false, "foo"), b: 42 }
974     fn apply_constructor(
975         mut self,
976         pcx: PatCtxt<'_>,
977         ctor: &Constructor,
978         ctor_wild_subpatterns: &Fields,
979     ) -> Self {
980         let pat = {
981             let len = self.0.len();
982             let arity = ctor_wild_subpatterns.len();
983             let pats = self.0.drain((len - arity)..).rev();
984             ctor_wild_subpatterns.replace_fields(pcx.cx, pats).apply(pcx, ctor)
985         };
986
987         self.0.push(pat);
988
989         self
990     }
991 }
992
993 /// Algorithm from <http://moscova.inria.fr/~maranget/papers/warn/index.html>.
994 /// The algorithm from the paper has been modified to correctly handle empty
995 /// types. The changes are:
996 ///   (0) We don't exit early if the pattern matrix has zero rows. We just
997 ///       continue to recurse over columns.
998 ///   (1) all_constructors will only return constructors that are statically
999 ///       possible. E.g., it will only return `Ok` for `Result<T, !>`.
1000 ///
1001 /// This finds whether a (row) vector `v` of patterns is 'useful' in relation
1002 /// to a set of such vectors `m` - this is defined as there being a set of
1003 /// inputs that will match `v` but not any of the sets in `m`.
1004 ///
1005 /// All the patterns at each column of the `matrix ++ v` matrix must have the same type.
1006 ///
1007 /// This is used both for reachability checking (if a pattern isn't useful in
1008 /// relation to preceding patterns, it is not reachable) and exhaustiveness
1009 /// checking (if a wildcard pattern is useful in relation to a matrix, the
1010 /// matrix isn't exhaustive).
1011 ///
1012 /// `is_under_guard` is used to inform if the pattern has a guard. If it
1013 /// has one it must not be inserted into the matrix. This shouldn't be
1014 /// relied on for soundness.
1015 fn is_useful(
1016     cx: &MatchCheckCtx<'_>,
1017     matrix: &Matrix,
1018     v: &PatStack,
1019     witness_preference: WitnessPreference,
1020     is_under_guard: bool,
1021     is_top_level: bool,
1022 ) -> Usefulness {
1023     let Matrix { patterns: rows, .. } = matrix;
1024
1025     // The base case. We are pattern-matching on () and the return value is
1026     // based on whether our matrix has a row or not.
1027     // NOTE: This could potentially be optimized by checking rows.is_empty()
1028     // first and then, if v is non-empty, the return value is based on whether
1029     // the type of the tuple we're checking is inhabited or not.
1030     if v.is_empty() {
1031         let ret = if rows.is_empty() {
1032             Usefulness::new_useful(witness_preference)
1033         } else {
1034             Usefulness::new_not_useful(witness_preference)
1035         };
1036         return ret;
1037     }
1038
1039     assert!(rows.iter().all(|r| r.len() == v.len()));
1040
1041     // FIXME(Nadrieril): Hack to work around type normalization issues (see rust-lang/rust#72476).
1042     let ty = matrix.heads().next().map_or(cx.type_of(v.head()), |r| cx.type_of(r));
1043     let pcx = PatCtxt { cx, ty: &ty, is_top_level };
1044
1045     // If the first pattern is an or-pattern, expand it.
1046     let ret = if v.head().is_or_pat(cx) {
1047         //expanding or-pattern
1048         let v_head = v.head();
1049         let vs: Vec<_> = v.expand_or_pat(cx).collect();
1050         let alt_count = vs.len();
1051         // We try each or-pattern branch in turn.
1052         let mut matrix = matrix.clone();
1053         let usefulnesses = vs.into_iter().enumerate().map(|(i, v)| {
1054             let usefulness = is_useful(cx, &matrix, &v, witness_preference, is_under_guard, false);
1055             // If pattern has a guard don't add it to the matrix.
1056             if !is_under_guard {
1057                 // We push the already-seen patterns into the matrix in order to detect redundant
1058                 // branches like `Some(_) | Some(0)`.
1059                 matrix.push(v, cx);
1060             }
1061             usefulness.unsplit_or_pat(i, alt_count, v_head)
1062         });
1063         Usefulness::merge(witness_preference, usefulnesses)
1064     } else {
1065         let v_ctor = v.head_ctor(cx);
1066         // if let Constructor::IntRange(ctor_range) = v_ctor {
1067         //     // Lint on likely incorrect range patterns (#63987)
1068         //     ctor_range.lint_overlapping_range_endpoints(
1069         //         pcx,
1070         //         matrix.head_ctors_and_spans(cx),
1071         //         matrix.column_count().unwrap_or(0),
1072         //         hir_id,
1073         //     )
1074         // }
1075
1076         // We split the head constructor of `v`.
1077         let split_ctors = v_ctor.split(pcx, matrix.head_ctors(cx));
1078         // For each constructor, we compute whether there's a value that starts with it that would
1079         // witness the usefulness of `v`.
1080         let start_matrix = matrix;
1081         let usefulnesses = split_ctors.into_iter().map(|ctor| {
1082             // debug!("specialize({:?})", ctor);
1083             // We cache the result of `Fields::wildcards` because it is used a lot.
1084             let ctor_wild_subpatterns = Fields::wildcards(pcx, &ctor);
1085             let spec_matrix =
1086                 start_matrix.specialize_constructor(pcx, &ctor, &ctor_wild_subpatterns);
1087             let v = v.pop_head_constructor(&ctor_wild_subpatterns, cx);
1088             let usefulness =
1089                 is_useful(cx, &spec_matrix, &v, witness_preference, is_under_guard, false);
1090             usefulness.apply_constructor(pcx, start_matrix, &ctor, &ctor_wild_subpatterns)
1091         });
1092         Usefulness::merge(witness_preference, usefulnesses)
1093     };
1094
1095     ret
1096 }
1097
1098 /// The arm of a match expression.
1099 #[derive(Clone, Copy)]
1100 pub(crate) struct MatchArm {
1101     pub(crate) pat: PatId,
1102     pub(crate) has_guard: bool,
1103 }
1104
1105 /// Indicates whether or not a given arm is reachable.
1106 #[derive(Clone, Debug)]
1107 pub(crate) enum Reachability {
1108     /// The arm is reachable. This additionally carries a set of or-pattern branches that have been
1109     /// found to be unreachable despite the overall arm being reachable. Used only in the presence
1110     /// of or-patterns, otherwise it stays empty.
1111     Reachable(Vec<PatId>),
1112     /// The arm is unreachable.
1113     Unreachable,
1114 }
1115
1116 /// The output of checking a match for exhaustiveness and arm reachability.
1117 pub(crate) struct UsefulnessReport {
1118     /// For each arm of the input, whether that arm is reachable after the arms above it.
1119     pub(crate) _arm_usefulness: Vec<(MatchArm, Reachability)>,
1120     /// If the match is exhaustive, this is empty. If not, this contains witnesses for the lack of
1121     /// exhaustiveness.
1122     pub(crate) non_exhaustiveness_witnesses: Vec<Pat>,
1123 }
1124
1125 /// The entrypoint for the usefulness algorithm. Computes whether a match is exhaustive and which
1126 /// of its arms are reachable.
1127 ///
1128 /// Note: the input patterns must have been lowered through
1129 /// `check_match::MatchVisitor::lower_pattern`.
1130 pub(crate) fn compute_match_usefulness(
1131     cx: &MatchCheckCtx<'_>,
1132     arms: &[MatchArm],
1133 ) -> UsefulnessReport {
1134     let mut matrix = Matrix::empty();
1135     let arm_usefulness: Vec<_> = arms
1136         .iter()
1137         .copied()
1138         .map(|arm| {
1139             let v = PatStack::from_pattern(arm.pat);
1140             let usefulness = is_useful(cx, &matrix, &v, LeaveOutWitness, arm.has_guard, true);
1141             if !arm.has_guard {
1142                 matrix.push(v, cx);
1143             }
1144             let reachability = match usefulness {
1145                 NoWitnesses(subpats) if subpats.is_empty() => Reachability::Unreachable,
1146                 NoWitnesses(subpats) => {
1147                     Reachability::Reachable(subpats.list_unreachable_subpatterns(cx).unwrap())
1148                 }
1149                 WithWitnesses(..) => panic!("bug"),
1150             };
1151             (arm, reachability)
1152         })
1153         .collect();
1154
1155     let wild_pattern =
1156         cx.pattern_arena.borrow_mut().alloc(Pat::wildcard_from_ty(cx.infer[cx.match_expr].clone()));
1157     let v = PatStack::from_pattern(wild_pattern);
1158     let usefulness = is_useful(cx, &matrix, &v, ConstructWitness, false, true);
1159     let non_exhaustiveness_witnesses = match usefulness {
1160         WithWitnesses(pats) => pats.into_iter().map(Witness::single_pattern).collect(),
1161         NoWitnesses(_) => panic!("bug"),
1162     };
1163     UsefulnessReport { _arm_usefulness: arm_usefulness, non_exhaustiveness_witnesses }
1164 }
1165
1166 pub(crate) type PatternArena = Arena<Pat>;
1167
1168 mod helper {
1169     use super::MatchCheckCtx;
1170
1171     pub(super) trait PatIdExt: Sized {
1172         // fn is_wildcard(self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> bool;
1173         fn is_or_pat(self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> bool;
1174         fn expand_or_pat(self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> Vec<Self>;
1175     }
1176
1177     // Copy-pasted from rust/compiler/rustc_data_structures/src/captures.rs
1178     /// "Signaling" trait used in impl trait to tag lifetimes that you may
1179     /// need to capture but don't really need for other reasons.
1180     /// Basically a workaround; see [this comment] for details.
1181     ///
1182     /// [this comment]: https://github.com/rust-lang/rust/issues/34511#issuecomment-373423999
1183     // FIXME(eddyb) false positive, the lifetime parameter is "phantom" but needed.
1184     #[allow(unused_lifetimes)]
1185     pub(crate) trait Captures<'a> {}
1186
1187     impl<'a, T: ?Sized> Captures<'a> for T {}
1188 }