]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - crates/hir_ty/src/diagnostics/match_check/usefulness.rs
Merge #9987
[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) panic_context: &'a dyn Fn() -> String,
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         panic!("bug: {}\n{}", info, (self.panic_context)());
335     }
336 }
337
338 #[derive(Copy, Clone)]
339 pub(super) struct PatCtxt<'a> {
340     pub(super) cx: &'a MatchCheckCtx<'a>,
341     /// Type of the current column under investigation.
342     pub(super) ty: &'a Ty,
343     /// Whether the current pattern is the whole pattern as found in a match arm, or if it's a
344     /// subpattern.
345     pub(super) is_top_level: bool,
346 }
347
348 pub(crate) fn expand_pattern(pat: Pat) -> Pat {
349     LiteralExpander.fold_pattern(&pat)
350 }
351
352 struct LiteralExpander;
353
354 impl PatternFolder for LiteralExpander {
355     fn fold_pattern(&mut self, pat: &Pat) -> Pat {
356         match (pat.ty.kind(&Interner), pat.kind.as_ref()) {
357             (_, PatKind::Binding { subpattern: Some(s), .. }) => s.fold_with(self),
358             _ => pat.super_fold_with(self),
359         }
360     }
361 }
362
363 impl Pat {
364     fn _is_wildcard(&self) -> bool {
365         matches!(*self.kind, PatKind::Binding { subpattern: None, .. } | PatKind::Wild)
366     }
367 }
368
369 impl PatIdExt for PatId {
370     fn is_or_pat(self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> bool {
371         matches!(*cx.pattern_arena.borrow()[self].kind, PatKind::Or { .. })
372     }
373
374     /// Recursively expand this pattern into its subpatterns. Only useful for or-patterns.
375     fn expand_or_pat(self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> Vec<Self> {
376         fn expand(pat: PatId, vec: &mut Vec<PatId>, pat_arena: &mut PatternArena) {
377             if let PatKind::Or { pats } = pat_arena[pat].kind.as_ref() {
378                 // FIXME(iDawer): Factor out pattern deep cloning. See discussion:
379                 // https://github.com/rust-analyzer/rust-analyzer/pull/8717#discussion_r633086640
380                 let pats = pats.clone();
381                 for pat in pats {
382                     let pat = pat_arena.alloc(pat.clone());
383                     expand(pat, vec, pat_arena);
384                 }
385             } else {
386                 vec.push(pat)
387             }
388         }
389
390         let mut pat_arena = cx.pattern_arena.borrow_mut();
391         let mut pats = Vec::new();
392         expand(self, &mut pats, &mut pat_arena);
393         pats
394     }
395 }
396
397 /// A row of a matrix. Rows of len 1 are very common, which is why `SmallVec[_; 2]`
398 /// works well.
399 #[derive(Clone)]
400 pub(super) struct PatStack {
401     pats: SmallVec<[PatId; 2]>,
402     /// Cache for the constructor of the head
403     head_ctor: OnceCell<Constructor>,
404 }
405
406 impl PatStack {
407     fn from_pattern(pat: PatId) -> Self {
408         Self::from_vec(smallvec![pat])
409     }
410
411     fn from_vec(vec: SmallVec<[PatId; 2]>) -> Self {
412         PatStack { pats: vec, head_ctor: OnceCell::new() }
413     }
414
415     fn is_empty(&self) -> bool {
416         self.pats.is_empty()
417     }
418
419     fn len(&self) -> usize {
420         self.pats.len()
421     }
422
423     fn head(&self) -> PatId {
424         self.pats[0]
425     }
426
427     #[inline]
428     fn head_ctor(&self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> &Constructor {
429         self.head_ctor.get_or_init(|| Constructor::from_pat(cx, self.head()))
430     }
431
432     // Recursively expand the first pattern into its subpatterns. Only useful if the pattern is an
433     // or-pattern. Panics if `self` is empty.
434     fn expand_or_pat(&self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> impl Iterator<Item = PatStack> + '_ {
435         self.head().expand_or_pat(cx).into_iter().map(move |pat| {
436             let mut new_patstack = PatStack::from_pattern(pat);
437             new_patstack.pats.extend_from_slice(&self.pats[1..]);
438             new_patstack
439         })
440     }
441
442     /// This computes `S(self.head_ctor(), self)`. See top of the file for explanations.
443     ///
444     /// Structure patterns with a partial wild pattern (Foo { a: 42, .. }) have their missing
445     /// fields filled with wild patterns.
446     ///
447     /// This is roughly the inverse of `Constructor::apply`.
448     fn pop_head_constructor(
449         &self,
450         ctor_wild_subpatterns: &Fields,
451         cx: &MatchCheckCtx<'_>,
452     ) -> PatStack {
453         // We pop the head pattern and push the new fields extracted from the arguments of
454         // `self.head()`.
455         let mut new_fields =
456             ctor_wild_subpatterns.replace_with_pattern_arguments(self.head(), cx).into_patterns();
457         new_fields.extend_from_slice(&self.pats[1..]);
458         PatStack::from_vec(new_fields)
459     }
460 }
461
462 impl Default for PatStack {
463     fn default() -> Self {
464         Self::from_vec(smallvec![])
465     }
466 }
467
468 impl PartialEq for PatStack {
469     fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
470         self.pats == other.pats
471     }
472 }
473
474 impl FromIterator<PatId> for PatStack {
475     fn from_iter<T>(iter: T) -> Self
476     where
477         T: IntoIterator<Item = PatId>,
478     {
479         Self::from_vec(iter.into_iter().collect())
480     }
481 }
482
483 /// A 2D matrix.
484 #[derive(Clone)]
485 pub(super) struct Matrix {
486     patterns: Vec<PatStack>,
487 }
488
489 impl Matrix {
490     fn empty() -> Self {
491         Matrix { patterns: vec![] }
492     }
493
494     /// Number of columns of this matrix. `None` is the matrix is empty.
495     pub(super) fn _column_count(&self) -> Option<usize> {
496         self.patterns.get(0).map(|r| r.len())
497     }
498
499     /// Pushes a new row to the matrix. If the row starts with an or-pattern, this recursively
500     /// expands it.
501     fn push(&mut self, row: PatStack, cx: &MatchCheckCtx<'_>) {
502         if !row.is_empty() && row.head().is_or_pat(cx) {
503             for row in row.expand_or_pat(cx) {
504                 self.patterns.push(row);
505             }
506         } else {
507             self.patterns.push(row);
508         }
509     }
510
511     /// Iterate over the first component of each row
512     fn heads(&self) -> impl Iterator<Item = PatId> + '_ {
513         self.patterns.iter().map(|r| r.head())
514     }
515
516     /// Iterate over the first constructor of each row.
517     fn head_ctors<'a>(
518         &'a self,
519         cx: &'a MatchCheckCtx<'_>,
520     ) -> impl Iterator<Item = &'a Constructor> + Clone {
521         self.patterns.iter().map(move |r| r.head_ctor(cx))
522     }
523
524     /// This computes `S(constructor, self)`. See top of the file for explanations.
525     fn specialize_constructor(
526         &self,
527         pcx: PatCtxt<'_>,
528         ctor: &Constructor,
529         ctor_wild_subpatterns: &Fields,
530     ) -> Matrix {
531         let rows = self
532             .patterns
533             .iter()
534             .filter(|r| ctor.is_covered_by(pcx, r.head_ctor(pcx.cx)))
535             .map(|r| r.pop_head_constructor(ctor_wild_subpatterns, pcx.cx));
536         Matrix::from_iter(rows, pcx.cx)
537     }
538
539     fn from_iter(rows: impl IntoIterator<Item = PatStack>, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> Matrix {
540         let mut matrix = Matrix::empty();
541         for x in rows {
542             // Using `push` ensures we correctly expand or-patterns.
543             matrix.push(x, cx);
544         }
545         matrix
546     }
547 }
548
549 /// Given a pattern or a pattern-stack, this struct captures a set of its subpatterns. We use that
550 /// to track reachable sub-patterns arising from or-patterns. In the absence of or-patterns this
551 /// will always be either `Empty` (the whole pattern is unreachable) or `Full` (the whole pattern
552 /// is reachable). When there are or-patterns, some subpatterns may be reachable while others
553 /// aren't. In this case the whole pattern still counts as reachable, but we will lint the
554 /// unreachable subpatterns.
555 ///
556 /// This supports a limited set of operations, so not all possible sets of subpatterns can be
557 /// represented. That's ok, we only want the ones that make sense for our usage.
558 ///
559 /// What we're doing is illustrated by this:
560 /// ```
561 /// match (true, 0) {
562 ///     (true, 0) => {}
563 ///     (_, 1) => {}
564 ///     (true | false, 0 | 1) => {}
565 /// }
566 /// ```
567 /// When we try the alternatives of the `true | false` or-pattern, the last `0` is reachable in the
568 /// `false` alternative but not the `true`. So overall it is reachable. By contrast, the last `1`
569 /// is not reachable in either alternative, so we want to signal this to the user.
570 /// Therefore we take the union of sets of reachable patterns coming from different alternatives in
571 /// order to figure out which subpatterns are overall reachable.
572 ///
573 /// Invariant: we try to construct the smallest representation we can. In particular if
574 /// `self.is_empty()` we ensure that `self` is `Empty`, and same with `Full`. This is not important
575 /// for correctness currently.
576 #[derive(Debug, Clone)]
577 enum SubPatSet {
578     /// The empty set. This means the pattern is unreachable.
579     Empty,
580     /// The set containing the full pattern.
581     Full,
582     /// If the pattern is a pattern with a constructor or a pattern-stack, we store a set for each
583     /// of its subpatterns. Missing entries in the map are implicitly full, because that's the
584     /// common case.
585     Seq { subpats: FxHashMap<usize, SubPatSet> },
586     /// If the pattern is an or-pattern, we store a set for each of its alternatives. Missing
587     /// entries in the map are implicitly empty. Note: we always flatten nested or-patterns.
588     Alt {
589         subpats: FxHashMap<usize, SubPatSet>,
590         /// Counts the total number of alternatives in the pattern
591         alt_count: usize,
592         /// We keep the pattern around to retrieve spans.
593         pat: PatId,
594     },
595 }
596
597 impl SubPatSet {
598     fn full() -> Self {
599         SubPatSet::Full
600     }
601
602     fn empty() -> Self {
603         SubPatSet::Empty
604     }
605
606     fn is_empty(&self) -> bool {
607         match self {
608             SubPatSet::Empty => true,
609             SubPatSet::Full => false,
610             // If any subpattern in a sequence is unreachable, the whole pattern is unreachable.
611             SubPatSet::Seq { subpats } => subpats.values().any(|set| set.is_empty()),
612             // An or-pattern is reachable if any of its alternatives is.
613             SubPatSet::Alt { subpats, .. } => subpats.values().all(|set| set.is_empty()),
614         }
615     }
616
617     fn is_full(&self) -> bool {
618         match self {
619             SubPatSet::Empty => false,
620             SubPatSet::Full => true,
621             // The whole pattern is reachable only when all its alternatives are.
622             SubPatSet::Seq { subpats } => subpats.values().all(|sub_set| sub_set.is_full()),
623             // The whole or-pattern is reachable only when all its alternatives are.
624             SubPatSet::Alt { subpats, alt_count, .. } => {
625                 subpats.len() == *alt_count && subpats.values().all(|set| set.is_full())
626             }
627         }
628     }
629
630     /// Union `self` with `other`, mutating `self`.
631     fn union(&mut self, other: Self) {
632         use SubPatSet::*;
633         // Union with full stays full; union with empty changes nothing.
634         if self.is_full() || other.is_empty() {
635             return;
636         } else if self.is_empty() {
637             *self = other;
638             return;
639         } else if other.is_full() {
640             *self = Full;
641             return;
642         }
643
644         match (&mut *self, other) {
645             (Seq { subpats: s_set }, Seq { subpats: mut o_set }) => {
646                 s_set.retain(|i, s_sub_set| {
647                     // Missing entries count as full.
648                     let o_sub_set = o_set.remove(i).unwrap_or(Full);
649                     s_sub_set.union(o_sub_set);
650                     // We drop full entries.
651                     !s_sub_set.is_full()
652                 });
653                 // Everything left in `o_set` is missing from `s_set`, i.e. counts as full. Since
654                 // unioning with full returns full, we can drop those entries.
655             }
656             (Alt { subpats: s_set, .. }, Alt { subpats: mut o_set, .. }) => {
657                 s_set.retain(|i, s_sub_set| {
658                     // Missing entries count as empty.
659                     let o_sub_set = o_set.remove(i).unwrap_or(Empty);
660                     s_sub_set.union(o_sub_set);
661                     // We drop empty entries.
662                     !s_sub_set.is_empty()
663                 });
664                 // Everything left in `o_set` is missing from `s_set`, i.e. counts as empty. Since
665                 // unioning with empty changes nothing, we can take those entries as is.
666                 s_set.extend(o_set);
667             }
668             _ => panic!("bug"),
669         }
670
671         if self.is_full() {
672             *self = Full;
673         }
674     }
675
676     /// Returns a list of the unreachable subpatterns. If `self` is empty (i.e. the
677     /// whole pattern is unreachable) we return `None`.
678     fn list_unreachable_subpatterns(&self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> Option<Vec<PatId>> {
679         /// Panics if `set.is_empty()`.
680         fn fill_subpats(
681             set: &SubPatSet,
682             unreachable_pats: &mut Vec<PatId>,
683             cx: &MatchCheckCtx<'_>,
684         ) {
685             match set {
686                 SubPatSet::Empty => panic!("bug"),
687                 SubPatSet::Full => {}
688                 SubPatSet::Seq { subpats } => {
689                     for (_, sub_set) in subpats {
690                         fill_subpats(sub_set, unreachable_pats, cx);
691                     }
692                 }
693                 SubPatSet::Alt { subpats, pat, alt_count, .. } => {
694                     let expanded = pat.expand_or_pat(cx);
695                     for i in 0..*alt_count {
696                         let sub_set = subpats.get(&i).unwrap_or(&SubPatSet::Empty);
697                         if sub_set.is_empty() {
698                             // Found an unreachable subpattern.
699                             unreachable_pats.push(expanded[i]);
700                         } else {
701                             fill_subpats(sub_set, unreachable_pats, cx);
702                         }
703                     }
704                 }
705             }
706         }
707
708         if self.is_empty() {
709             return None;
710         }
711         if self.is_full() {
712             // No subpatterns are unreachable.
713             return Some(Vec::new());
714         }
715         let mut unreachable_pats = Vec::new();
716         fill_subpats(self, &mut unreachable_pats, cx);
717         Some(unreachable_pats)
718     }
719
720     /// When `self` refers to a patstack that was obtained from specialization, after running
721     /// `unspecialize` it will refer to the original patstack before specialization.
722     fn unspecialize(self, arity: usize) -> Self {
723         use SubPatSet::*;
724         match self {
725             Full => Full,
726             Empty => Empty,
727             Seq { subpats } => {
728                 // We gather the first `arity` subpatterns together and shift the remaining ones.
729                 let mut new_subpats = FxHashMap::default();
730                 let mut new_subpats_first_col = FxHashMap::default();
731                 for (i, sub_set) in subpats {
732                     if i < arity {
733                         // The first `arity` indices are now part of the pattern in the first
734                         // column.
735                         new_subpats_first_col.insert(i, sub_set);
736                     } else {
737                         // Indices after `arity` are simply shifted
738                         new_subpats.insert(i - arity + 1, sub_set);
739                     }
740                 }
741                 // If `new_subpats_first_col` has no entries it counts as full, so we can omit it.
742                 if !new_subpats_first_col.is_empty() {
743                     new_subpats.insert(0, Seq { subpats: new_subpats_first_col });
744                 }
745                 Seq { subpats: new_subpats }
746             }
747             Alt { .. } => panic!("bug"), // `self` is a patstack
748         }
749     }
750
751     /// When `self` refers to a patstack that was obtained from splitting an or-pattern, after
752     /// running `unspecialize` it will refer to the original patstack before splitting.
753     ///
754     /// For example:
755     /// ```
756     /// match Some(true) {
757     ///     Some(true) => {}
758     ///     None | Some(true | false) => {}
759     /// }
760     /// ```
761     /// Here `None` would return the full set and `Some(true | false)` would return the set
762     /// containing `false`. After `unsplit_or_pat`, we want the set to contain `None` and `false`.
763     /// This is what this function does.
764     fn unsplit_or_pat(mut self, alt_id: usize, alt_count: usize, pat: PatId) -> Self {
765         use SubPatSet::*;
766         if self.is_empty() {
767             return Empty;
768         }
769
770         // Subpatterns coming from inside the or-pattern alternative itself, e.g. in `None | Some(0
771         // | 1)`.
772         let set_first_col = match &mut self {
773             Full => Full,
774             Seq { subpats } => subpats.remove(&0).unwrap_or(Full),
775             Empty => unreachable!(),
776             Alt { .. } => panic!("bug"), // `self` is a patstack
777         };
778         let mut subpats_first_col = FxHashMap::default();
779         subpats_first_col.insert(alt_id, set_first_col);
780         let set_first_col = Alt { subpats: subpats_first_col, pat, alt_count };
781
782         let mut subpats = match self {
783             Full => FxHashMap::default(),
784             Seq { subpats } => subpats,
785             Empty => unreachable!(),
786             Alt { .. } => panic!("bug"), // `self` is a patstack
787         };
788         subpats.insert(0, set_first_col);
789         Seq { subpats }
790     }
791 }
792
793 /// This carries the results of computing usefulness, as described at the top of the file. When
794 /// checking usefulness of a match branch, we use the `NoWitnesses` variant, which also keeps track
795 /// of potential unreachable sub-patterns (in the presence of or-patterns). When checking
796 /// exhaustiveness of a whole match, we use the `WithWitnesses` variant, which carries a list of
797 /// witnesses of non-exhaustiveness when there are any.
798 /// Which variant to use is dictated by `WitnessPreference`.
799 #[derive(Clone, Debug)]
800 enum Usefulness {
801     /// Carries a set of subpatterns that have been found to be reachable. If empty, this indicates
802     /// the whole pattern is unreachable. If not, this indicates that the pattern is reachable but
803     /// that some sub-patterns may be unreachable (due to or-patterns). In the absence of
804     /// or-patterns this will always be either `Empty` (the whole pattern is unreachable) or `Full`
805     /// (the whole pattern is reachable).
806     NoWitnesses(SubPatSet),
807     /// Carries a list of witnesses of non-exhaustiveness. If empty, indicates that the whole
808     /// pattern is unreachable.
809     WithWitnesses(Vec<Witness>),
810 }
811
812 impl Usefulness {
813     fn new_useful(preference: WitnessPreference) -> Self {
814         match preference {
815             ConstructWitness => WithWitnesses(vec![Witness(vec![])]),
816             LeaveOutWitness => NoWitnesses(SubPatSet::full()),
817         }
818     }
819     fn new_not_useful(preference: WitnessPreference) -> Self {
820         match preference {
821             ConstructWitness => WithWitnesses(vec![]),
822             LeaveOutWitness => NoWitnesses(SubPatSet::empty()),
823         }
824     }
825
826     /// Combine usefulnesses from two branches. This is an associative operation.
827     fn extend(&mut self, other: Self) {
828         match (&mut *self, other) {
829             (WithWitnesses(_), WithWitnesses(o)) if o.is_empty() => {}
830             (WithWitnesses(s), WithWitnesses(o)) if s.is_empty() => *self = WithWitnesses(o),
831             (WithWitnesses(s), WithWitnesses(o)) => s.extend(o),
832             (NoWitnesses(s), NoWitnesses(o)) => s.union(o),
833             _ => unreachable!(),
834         }
835     }
836
837     /// When trying several branches and each returns a `Usefulness`, we need to combine the
838     /// results together.
839     fn merge(pref: WitnessPreference, usefulnesses: impl Iterator<Item = Self>) -> Self {
840         let mut ret = Self::new_not_useful(pref);
841         for u in usefulnesses {
842             ret.extend(u);
843             if let NoWitnesses(subpats) = &ret {
844                 if subpats.is_full() {
845                     // Once we reach the full set, more unions won't change the result.
846                     return ret;
847                 }
848             }
849         }
850         ret
851     }
852
853     /// After calculating the usefulness for a branch of an or-pattern, call this to make this
854     /// usefulness mergeable with those from the other branches.
855     fn unsplit_or_pat(self, alt_id: usize, alt_count: usize, pat: PatId) -> Self {
856         match self {
857             NoWitnesses(subpats) => NoWitnesses(subpats.unsplit_or_pat(alt_id, alt_count, pat)),
858             WithWitnesses(_) => panic!("bug"),
859         }
860     }
861
862     /// After calculating usefulness after a specialization, call this to recontruct a usefulness
863     /// that makes sense for the matrix pre-specialization. This new usefulness can then be merged
864     /// with the results of specializing with the other constructors.
865     fn apply_constructor(
866         self,
867         pcx: PatCtxt<'_>,
868         matrix: &Matrix,
869         ctor: &Constructor,
870         ctor_wild_subpatterns: &Fields,
871     ) -> Self {
872         match self {
873             WithWitnesses(witnesses) if witnesses.is_empty() => WithWitnesses(witnesses),
874             WithWitnesses(witnesses) => {
875                 let new_witnesses = if matches!(ctor, Constructor::Missing) {
876                     let mut split_wildcard = SplitWildcard::new(pcx);
877                     split_wildcard.split(pcx, matrix.head_ctors(pcx.cx));
878                     // Construct for each missing constructor a "wild" version of this
879                     // constructor, that matches everything that can be built with
880                     // it. For example, if `ctor` is a `Constructor::Variant` for
881                     // `Option::Some`, we get the pattern `Some(_)`.
882                     let new_patterns: Vec<_> = split_wildcard
883                         .iter_missing(pcx)
884                         .map(|missing_ctor| {
885                             Fields::wildcards(pcx, missing_ctor).apply(pcx, missing_ctor)
886                         })
887                         .collect();
888                     witnesses
889                         .into_iter()
890                         .flat_map(|witness| {
891                             new_patterns.iter().map(move |pat| {
892                                 let mut witness = witness.clone();
893                                 witness.0.push(pat.clone());
894                                 witness
895                             })
896                         })
897                         .collect()
898                 } else {
899                     witnesses
900                         .into_iter()
901                         .map(|witness| witness.apply_constructor(pcx, ctor, ctor_wild_subpatterns))
902                         .collect()
903                 };
904                 WithWitnesses(new_witnesses)
905             }
906             NoWitnesses(subpats) => NoWitnesses(subpats.unspecialize(ctor_wild_subpatterns.len())),
907         }
908     }
909 }
910
911 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
912 enum WitnessPreference {
913     ConstructWitness,
914     LeaveOutWitness,
915 }
916
917 /// A witness of non-exhaustiveness for error reporting, represented
918 /// as a list of patterns (in reverse order of construction) with
919 /// wildcards inside to represent elements that can take any inhabitant
920 /// of the type as a value.
921 ///
922 /// A witness against a list of patterns should have the same types
923 /// and length as the pattern matched against. Because Rust `match`
924 /// is always against a single pattern, at the end the witness will
925 /// have length 1, but in the middle of the algorithm, it can contain
926 /// multiple patterns.
927 ///
928 /// For example, if we are constructing a witness for the match against
929 ///
930 /// ```
931 /// struct Pair(Option<(u32, u32)>, bool);
932 ///
933 /// match (p: Pair) {
934 ///    Pair(None, _) => {}
935 ///    Pair(_, false) => {}
936 /// }
937 /// ```
938 ///
939 /// We'll perform the following steps:
940 /// 1. Start with an empty witness
941 ///     `Witness(vec![])`
942 /// 2. Push a witness `true` against the `false`
943 ///     `Witness(vec![true])`
944 /// 3. Push a witness `Some(_)` against the `None`
945 ///     `Witness(vec![true, Some(_)])`
946 /// 4. Apply the `Pair` constructor to the witnesses
947 ///     `Witness(vec![Pair(Some(_), true)])`
948 ///
949 /// The final `Pair(Some(_), true)` is then the resulting witness.
950 #[derive(Clone, Debug)]
951 pub(crate) struct Witness(Vec<Pat>);
952
953 impl Witness {
954     /// Asserts that the witness contains a single pattern, and returns it.
955     fn single_pattern(self) -> Pat {
956         assert_eq!(self.0.len(), 1);
957         self.0.into_iter().next().unwrap()
958     }
959
960     /// Constructs a partial witness for a pattern given a list of
961     /// patterns expanded by the specialization step.
962     ///
963     /// When a pattern P is discovered to be useful, this function is used bottom-up
964     /// to reconstruct a complete witness, e.g., a pattern P' that covers a subset
965     /// of values, V, where each value in that set is not covered by any previously
966     /// used patterns and is covered by the pattern P'. Examples:
967     ///
968     /// left_ty: tuple of 3 elements
969     /// pats: [10, 20, _]           => (10, 20, _)
970     ///
971     /// left_ty: struct X { a: (bool, &'static str), b: usize}
972     /// pats: [(false, "foo"), 42]  => X { a: (false, "foo"), b: 42 }
973     fn apply_constructor(
974         mut self,
975         pcx: PatCtxt<'_>,
976         ctor: &Constructor,
977         ctor_wild_subpatterns: &Fields,
978     ) -> Self {
979         let pat = {
980             let len = self.0.len();
981             let arity = ctor_wild_subpatterns.len();
982             let pats = self.0.drain((len - arity)..).rev();
983             ctor_wild_subpatterns.replace_fields(pcx.cx, pats).apply(pcx, ctor)
984         };
985
986         self.0.push(pat);
987
988         self
989     }
990 }
991
992 /// Algorithm from <http://moscova.inria.fr/~maranget/papers/warn/index.html>.
993 /// The algorithm from the paper has been modified to correctly handle empty
994 /// types. The changes are:
995 ///   (0) We don't exit early if the pattern matrix has zero rows. We just
996 ///       continue to recurse over columns.
997 ///   (1) all_constructors will only return constructors that are statically
998 ///       possible. E.g., it will only return `Ok` for `Result<T, !>`.
999 ///
1000 /// This finds whether a (row) vector `v` of patterns is 'useful' in relation
1001 /// to a set of such vectors `m` - this is defined as there being a set of
1002 /// inputs that will match `v` but not any of the sets in `m`.
1003 ///
1004 /// All the patterns at each column of the `matrix ++ v` matrix must have the same type.
1005 ///
1006 /// This is used both for reachability checking (if a pattern isn't useful in
1007 /// relation to preceding patterns, it is not reachable) and exhaustiveness
1008 /// checking (if a wildcard pattern is useful in relation to a matrix, the
1009 /// matrix isn't exhaustive).
1010 ///
1011 /// `is_under_guard` is used to inform if the pattern has a guard. If it
1012 /// has one it must not be inserted into the matrix. This shouldn't be
1013 /// relied on for soundness.
1014 fn is_useful(
1015     cx: &MatchCheckCtx<'_>,
1016     matrix: &Matrix,
1017     v: &PatStack,
1018     witness_preference: WitnessPreference,
1019     is_under_guard: bool,
1020     is_top_level: bool,
1021 ) -> Usefulness {
1022     let Matrix { patterns: rows, .. } = matrix;
1023
1024     // The base case. We are pattern-matching on () and the return value is
1025     // based on whether our matrix has a row or not.
1026     // NOTE: This could potentially be optimized by checking rows.is_empty()
1027     // first and then, if v is non-empty, the return value is based on whether
1028     // the type of the tuple we're checking is inhabited or not.
1029     if v.is_empty() {
1030         let ret = if rows.is_empty() {
1031             Usefulness::new_useful(witness_preference)
1032         } else {
1033             Usefulness::new_not_useful(witness_preference)
1034         };
1035         return ret;
1036     }
1037
1038     assert!(rows.iter().all(|r| r.len() == v.len()));
1039
1040     // FIXME(Nadrieril): Hack to work around type normalization issues (see rust-lang/rust#72476).
1041     let ty = matrix.heads().next().map_or(cx.type_of(v.head()), |r| cx.type_of(r));
1042     let pcx = PatCtxt { cx, ty: &ty, is_top_level };
1043
1044     // If the first pattern is an or-pattern, expand it.
1045     let ret = if v.head().is_or_pat(cx) {
1046         //expanding or-pattern
1047         let v_head = v.head();
1048         let vs: Vec<_> = v.expand_or_pat(cx).collect();
1049         let alt_count = vs.len();
1050         // We try each or-pattern branch in turn.
1051         let mut matrix = matrix.clone();
1052         let usefulnesses = vs.into_iter().enumerate().map(|(i, v)| {
1053             let usefulness = is_useful(cx, &matrix, &v, witness_preference, is_under_guard, false);
1054             // If pattern has a guard don't add it to the matrix.
1055             if !is_under_guard {
1056                 // We push the already-seen patterns into the matrix in order to detect redundant
1057                 // branches like `Some(_) | Some(0)`.
1058                 matrix.push(v, cx);
1059             }
1060             usefulness.unsplit_or_pat(i, alt_count, v_head)
1061         });
1062         Usefulness::merge(witness_preference, usefulnesses)
1063     } else {
1064         let v_ctor = v.head_ctor(cx);
1065         // if let Constructor::IntRange(ctor_range) = v_ctor {
1066         //     // Lint on likely incorrect range patterns (#63987)
1067         //     ctor_range.lint_overlapping_range_endpoints(
1068         //         pcx,
1069         //         matrix.head_ctors_and_spans(cx),
1070         //         matrix.column_count().unwrap_or(0),
1071         //         hir_id,
1072         //     )
1073         // }
1074
1075         // We split the head constructor of `v`.
1076         let split_ctors = v_ctor.split(pcx, matrix.head_ctors(cx));
1077         // For each constructor, we compute whether there's a value that starts with it that would
1078         // witness the usefulness of `v`.
1079         let start_matrix = matrix;
1080         let usefulnesses = split_ctors.into_iter().map(|ctor| {
1081             // debug!("specialize({:?})", ctor);
1082             // We cache the result of `Fields::wildcards` because it is used a lot.
1083             let ctor_wild_subpatterns = Fields::wildcards(pcx, &ctor);
1084             let spec_matrix =
1085                 start_matrix.specialize_constructor(pcx, &ctor, &ctor_wild_subpatterns);
1086             let v = v.pop_head_constructor(&ctor_wild_subpatterns, cx);
1087             let usefulness =
1088                 is_useful(cx, &spec_matrix, &v, witness_preference, is_under_guard, false);
1089             usefulness.apply_constructor(pcx, start_matrix, &ctor, &ctor_wild_subpatterns)
1090         });
1091         Usefulness::merge(witness_preference, usefulnesses)
1092     };
1093
1094     ret
1095 }
1096
1097 /// The arm of a match expression.
1098 #[derive(Clone, Copy)]
1099 pub(crate) struct MatchArm {
1100     pub(crate) pat: PatId,
1101     pub(crate) has_guard: bool,
1102 }
1103
1104 /// Indicates whether or not a given arm is reachable.
1105 #[derive(Clone, Debug)]
1106 pub(crate) enum Reachability {
1107     /// The arm is reachable. This additionally carries a set of or-pattern branches that have been
1108     /// found to be unreachable despite the overall arm being reachable. Used only in the presence
1109     /// of or-patterns, otherwise it stays empty.
1110     Reachable(Vec<PatId>),
1111     /// The arm is unreachable.
1112     Unreachable,
1113 }
1114
1115 /// The output of checking a match for exhaustiveness and arm reachability.
1116 pub(crate) struct UsefulnessReport {
1117     /// For each arm of the input, whether that arm is reachable after the arms above it.
1118     pub(crate) _arm_usefulness: Vec<(MatchArm, Reachability)>,
1119     /// If the match is exhaustive, this is empty. If not, this contains witnesses for the lack of
1120     /// exhaustiveness.
1121     pub(crate) non_exhaustiveness_witnesses: Vec<Pat>,
1122 }
1123
1124 /// The entrypoint for the usefulness algorithm. Computes whether a match is exhaustive and which
1125 /// of its arms are reachable.
1126 ///
1127 /// Note: the input patterns must have been lowered through
1128 /// `check_match::MatchVisitor::lower_pattern`.
1129 pub(crate) fn compute_match_usefulness(
1130     cx: &MatchCheckCtx<'_>,
1131     arms: &[MatchArm],
1132 ) -> UsefulnessReport {
1133     let mut matrix = Matrix::empty();
1134     let arm_usefulness: Vec<_> = arms
1135         .iter()
1136         .copied()
1137         .map(|arm| {
1138             let v = PatStack::from_pattern(arm.pat);
1139             let usefulness = is_useful(cx, &matrix, &v, LeaveOutWitness, arm.has_guard, true);
1140             if !arm.has_guard {
1141                 matrix.push(v, cx);
1142             }
1143             let reachability = match usefulness {
1144                 NoWitnesses(subpats) if subpats.is_empty() => Reachability::Unreachable,
1145                 NoWitnesses(subpats) => {
1146                     Reachability::Reachable(subpats.list_unreachable_subpatterns(cx).unwrap())
1147                 }
1148                 WithWitnesses(..) => panic!("bug"),
1149             };
1150             (arm, reachability)
1151         })
1152         .collect();
1153
1154     let wild_pattern =
1155         cx.pattern_arena.borrow_mut().alloc(Pat::wildcard_from_ty(cx.infer[cx.match_expr].clone()));
1156     let v = PatStack::from_pattern(wild_pattern);
1157     let usefulness = is_useful(cx, &matrix, &v, ConstructWitness, false, true);
1158     let non_exhaustiveness_witnesses = match usefulness {
1159         WithWitnesses(pats) => pats.into_iter().map(Witness::single_pattern).collect(),
1160         NoWitnesses(_) => panic!("bug"),
1161     };
1162     UsefulnessReport { _arm_usefulness: arm_usefulness, non_exhaustiveness_witnesses }
1163 }
1164
1165 pub(crate) type PatternArena = Arena<Pat>;
1166
1167 mod helper {
1168     use super::MatchCheckCtx;
1169
1170     pub(super) trait PatIdExt: Sized {
1171         // fn is_wildcard(self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> bool;
1172         fn is_or_pat(self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> bool;
1173         fn expand_or_pat(self, cx: &MatchCheckCtx<'_>) -> Vec<Self>;
1174     }
1175
1176     // Copy-pasted from rust/compiler/rustc_data_structures/src/captures.rs
1177     /// "Signaling" trait used in impl trait to tag lifetimes that you may
1178     /// need to capture but don't really need for other reasons.
1179     /// Basically a workaround; see [this comment] for details.
1180     ///
1181     /// [this comment]: https://github.com/rust-lang/rust/issues/34511#issuecomment-373423999
1182     // FIXME(eddyb) false positive, the lifetime parameter is "phantom" but needed.
1183     #[allow(unused_lifetimes)]
1184     pub(crate) trait Captures<'a> {}
1185
1186     impl<'a, T: ?Sized> Captures<'a> for T {}
1187 }