enumset_derive/src/lib.rs

   1 #![recursion_limit="256"]
   2
   3 extern crate proc_macro;
   4
   5 use darling::*;
   6 use proc_macro::TokenStream;
   7 use proc_macro2::{TokenStream as SynTokenStream, Literal, Span};
   8 use std::collections::HashSet;
   9 use syn::{*, Result, Error};
  10 use syn::spanned::Spanned;
  11 use quote::*;
  12
  13 /// Helper function for emitting compile errors.
  14 fn error<T>(span: Span, message: &str) -> Result<T> {
  15     Err(Error::new(span, message))
  16 }
  17
  18 /// Decodes the custom attributes for our custom derive.
  19 #[derive(FromDeriveInput, Default)]
  20 #[darling(attributes(enumset), default)]
  21 struct EnumsetAttrs {
  22     no_ops: bool,
  23     no_super_impls: bool,
  24     serialize_as_list: bool,
  25     serialize_deny_unknown: bool,
  26     #[darling(default)]
  27     serialize_repr: Option<String>,
  28     #[darling(default)]
  29     crate_name: Option<String>,
  30 }
  31
  32 /// An variant in the enum set type.
  33 struct EnumSetValue {
  34     /// The name of the variant.
  35     name: Ident,
  36     /// The discriminant of the variant.
  37     variant_repr: u32,
  38 }
  39
  40 /// Stores information about the enum set type.
  41 #[allow(dead_code)]
  42 struct EnumSetInfo {
  43     /// The name of the enum.
  44     name: Ident,
  45     /// The crate name to use.
  46     crate_name: Option<Ident>,
  47     /// The numeric type to serialize the enum as.
  48     explicit_serde_repr: Option<Ident>,
  49     /// Whether the underlying repr of the enum supports negative values.
  50     has_signed_repr: bool,
  51     /// Whether the underlying repr of the enum supports values higher than 2^32.
  52     has_large_repr: bool,
  53     /// A list of variants in the enum.
  54     variants: Vec<EnumSetValue>,
  55
  56     /// The highest encountered variant discriminant.
  57     max_discrim: u32,
  58     /// The current variant discriminant. Used to track, e.g. `A=10,B,C`.
  59     cur_discrim: u32,
  60     /// A list of variant names that are already in use.
  61     used_variant_names: HashSet<String>,
  62     /// A list of variant discriminants that are already in use.
  63     used_discriminants: HashSet<u32>,
  64
  65     /// Avoid generating operator overloads on the enum type.
  66     no_ops: bool,
  67     /// Avoid generating implementations for `Clone`, `Copy`, `Eq`, and `PartialEq`.
  68     no_super_impls: bool,
  69     /// Serialize the enum as a list.
  70     serialize_as_list: bool,
  71     /// Disallow unknown bits while deserializing the enum.
  72     serialize_deny_unknown: bool,
  73 }
  74 impl EnumSetInfo {
  75     fn new(input: &DeriveInput, attrs: EnumsetAttrs) -> EnumSetInfo {
  76         EnumSetInfo {
  77             name: input.ident.clone(),
  78             crate_name: attrs.crate_name.map(|x| Ident::new(&x, Span::call_site())),
  79             explicit_serde_repr: attrs.serialize_repr.map(|x| Ident::new(&x, Span::call_site())),
  80             has_signed_repr: false,
  81             has_large_repr: false,
  82             variants: Vec::new(),
  83             max_discrim: 0,
  84             cur_discrim: 0,
  85             used_variant_names: HashSet::new(),
  86             used_discriminants: HashSet::new(),
  87             no_ops: attrs.no_ops,
  88             no_super_impls: attrs.no_super_impls,
  89             serialize_as_list: attrs.serialize_as_list,
  90             serialize_deny_unknown: attrs.serialize_deny_unknown
  91         }
  92     }
  93
  94     /// Sets an explicit repr for the enumset.
  95     fn push_explicit_repr(&mut self, attr_span: Span, repr: &str) -> Result<()> {
  96         // Check whether the repr is supported, and if so, set some flags for better error
  97         // messages later on.
  98         match repr {
  99             "Rust" | "C" | "u8" | "u16" | "u32" => Ok(()),
 100             "usize" | "u64" | "u128" => {
 101                 self.has_large_repr = true;
 102                 Ok(())
 103             }
 104             "i8" | "i16" | "i32" => {
 105                 self.has_signed_repr = true;
 106                 Ok(())
 107             }
 108             "isize" | "i64" | "i128" => {
 109                 self.has_signed_repr = true;
 110                 self.has_large_repr = true;
 111                 Ok(())
 112             }
 113             _ => error(attr_span, "Unsupported repr.")
 114         }
 115     }
 116     /// Adds a variant to the enumset.
 117     fn push_variant(&mut self, variant: &Variant) -> Result<()> {
 118         if self.used_variant_names.contains(&variant.ident.to_string()) {
 119             error(variant.span(), "Duplicated variant name.")
 120         } else if let Fields::Unit = variant.fields {
 121             // Parse the discriminant.
 122             if let Some((_, expr)) = &variant.discriminant {
 123                 let discriminant_fail_message = format!(
 124                     "Enum set discriminants must be `u32`s.{}",
 125                     if self.has_signed_repr || self.has_large_repr {
 126                         format!(
 127                             " ({} discrimiants are still unsupported with reprs that allow them.)",
 128                             if self.has_large_repr {
 129                                 "larger"
 130                             } else if self.has_signed_repr {
 131                                 "negative"
 132                             } else {
 133                                 "larger or negative"
 134                             }
 135                         )
 136                     } else {
 137                         String::new()
 138                     },
 139                 );
 140                 if let Expr::Lit(ExprLit { lit: Lit::Int(i), .. }) = expr {
 141                     match i.base10_parse() {
 142                         Ok(val) => self.cur_discrim = val,
 143                         Err(_) => error(expr.span(), &discriminant_fail_message)?,
 144                     }
 145                 } else {
 146                     error(variant.span(), &discriminant_fail_message)?;
 147                 }
 148             }
 149
 150             // Validate the discriminant.
 151             let discriminant = self.cur_discrim;
 152             if discriminant >= 128 {
 153                 let message = if self.variants.len() <= 127 {
 154                     "`#[derive(EnumSetType)]` currently only supports discriminants up to 127."
 155                 } else {
 156                     "`#[derive(EnumSetType)]` currently only supports enums up to 128 variants."
 157                 };
 158                 error(variant.span(), message)?;
 159             }
 160             if self.used_discriminants.contains(&discriminant) {
 161                 error(variant.span(), "Duplicated enum discriminant.")?;
 162             }
 163
 164             // Add the variant to the info.
 165             self.cur_discrim += 1;
 166             if discriminant > self.max_discrim {
 167                 self.max_discrim = discriminant;
 168             }
 169             self.variants.push(EnumSetValue {
 170                 name: variant.ident.clone(),
 171                 variant_repr: discriminant,
 172             });
 173             self.used_variant_names.insert(variant.ident.to_string());
 174             self.used_discriminants.insert(discriminant);
 175
 176             Ok(())
 177         } else {
 178             error(variant.span(), "`#[derive(EnumSetType)]` can only be used on fieldless enums.")
 179         }
 180     }
 181     /// Validate the enumset type.
 182     fn validate(&self) -> Result<()> {
 183         // Check if all bits of the bitset can fit in the serialization representation.
 184         if let Some(explicit_serde_repr) = &self.explicit_serde_repr {
 185             let is_overflowed = match explicit_serde_repr.to_string().as_str() {
 186                 "u8" => self.max_discrim >= 8,
 187                 "u16" => self.max_discrim >= 16,
 188                 "u32" => self.max_discrim >= 32,
 189                 "u64" => self.max_discrim >= 64,
 190                 "u128" => self.max_discrim >= 128,
 191                 _ => error(
 192                     Span::call_site(),
 193                     "Only `u8`, `u16`, `u32`, `u64` and `u128` are supported for serde_repr."
 194                 )?,
 195             };
 196             if is_overflowed {
 197                 error(Span::call_site(), "serialize_repr cannot be smaller than bitset.")?;
 198             }
 199         }
 200         Ok(())
 201     }
 202
 203     /// Computes the underlying type used to store the enumset.
 204     fn enumset_repr(&self) -> SynTokenStream {
 205         if self.max_discrim <= 7 {
 206             quote! { u8 }
 207         } else if self.max_discrim <= 15 {
 208             quote! { u16 }
 209         } else if self.max_discrim <= 31 {
 210             quote! { u32 }
 211         } else if self.max_discrim <= 63 {
 212             quote! { u64 }
 213         } else if self.max_discrim <= 127 {
 214             quote! { u128 }
 215         } else {
 216             panic!("max_variant > 127?")
 217         }
 218     }
 219     /// Computes the underlying type used to serialize the enumset.
 220     #[cfg(feature = "serde")]
 221     fn serde_repr(&self) -> SynTokenStream {
 222         if let Some(serde_repr) = &self.explicit_serde_repr {
 223             quote! { #serde_repr }
 224         } else {
 225             self.enumset_repr()
 226         }
 227     }
 228
 229     /// Returns a bitmask of all variants in the set.
 230     fn all_variants(&self) -> u128 {
 231         let mut accum = 0u128;
 232         for variant in &self.variants {
 233             assert!(variant.variant_repr <= 127);
 234             accum |= 1u128 << variant.variant_repr as u128;
 235         }
 236         accum
 237     }
 238 }
 239
 240 /// Generates the actual `EnumSetType` impl.
 241 fn enum_set_type_impl(info: EnumSetInfo) -> SynTokenStream {
 242     let name = &info.name;
 243     let enumset = match &info.crate_name {
 244         Some(crate_name) => quote!(::#crate_name),
 245         None => quote!(::enumset),
 246     };
 247     let typed_enumset = quote!(#enumset::EnumSet<#name>);
 248     let core = quote!(#enumset::__internal::core_export);
 249
 250     let repr = info.enumset_repr();
 251     let all_variants = Literal::u128_unsuffixed(info.all_variants());
 252
 253     let ops = if info.no_ops {
 254         quote! {}
 255     } else {
 256         quote! {
 257             impl <O : Into<#typed_enumset>> #core::ops::Sub<O> for #name {
 258                 type Output = #typed_enumset;
 259                 fn sub(self, other: O) -> Self::Output {
 260                     #enumset::EnumSet::only(self) - other.into()
 261                 }
 262             }
 263             impl <O : Into<#typed_enumset>> #core::ops::BitAnd<O> for #name {
 264                 type Output = #typed_enumset;
 265                 fn bitand(self, other: O) -> Self::Output {
 266                     #enumset::EnumSet::only(self) & other.into()
 267                 }
 268             }
 269             impl <O : Into<#typed_enumset>> #core::ops::BitOr<O> for #name {
 270                 type Output = #typed_enumset;
 271                 fn bitor(self, other: O) -> Self::Output {
 272                     #enumset::EnumSet::only(self) | other.into()
 273                 }
 274             }
 275             impl <O : Into<#typed_enumset>> #core::ops::BitXor<O> for #name {
 276                 type Output = #typed_enumset;
 277                 fn bitxor(self, other: O) -> Self::Output {
 278                     #enumset::EnumSet::only(self) ^ other.into()
 279                 }
 280             }
 281             impl #core::ops::Not for #name {
 282                 type Output = #typed_enumset;
 283                 fn not(self) -> Self::Output {
 284                     !#enumset::EnumSet::only(self)
 285                 }
 286             }
 287             impl #core::cmp::PartialEq<#typed_enumset> for #name {
 288                 fn eq(&self, other: &#typed_enumset) -> bool {
 289                     #enumset::EnumSet::only(*self) == *other
 290                 }
 291             }
 292         }
 293     };
 294
 295
 296     #[cfg(feature = "serde")]
 297     let serde = quote!(#enumset::__internal::serde);
 298
 299     #[cfg(feature = "serde")]
 300     let serde_ops = if info.serialize_as_list {
 301         let expecting_str = format!("a list of {}", name);
 302         quote! {
 303             fn serialize<S: #serde::Serializer>(
 304                 set: #enumset::EnumSet<#name>, ser: S,
 305             ) -> #core::result::Result<S::Ok, S::Error> {
 306                 use #serde::ser::SerializeSeq;
 307                 let mut seq = ser.serialize_seq(#core::prelude::v1::Some(set.len()))?;
 308                 for bit in set {
 309                     seq.serialize_element(&bit)?;
 310                 }
 311                 seq.end()
 312             }
 313             fn deserialize<'de, D: #serde::Deserializer<'de>>(
 314                 de: D,
 315             ) -> #core::result::Result<#enumset::EnumSet<#name>, D::Error> {
 316                 struct Visitor;
 317                 impl <'de> #serde::de::Visitor<'de> for Visitor {
 318                     type Value = #enumset::EnumSet<#name>;
 319                     fn expecting(
 320                         &self, formatter: &mut #core::fmt::Formatter,
 321                     ) -> #core::fmt::Result {
 322                         write!(formatter, #expecting_str)
 323                     }
 324                     fn visit_seq<A>(
 325                         mut self, mut seq: A,
 326                     ) -> #core::result::Result<Self::Value, A::Error> where
 327                         A: #serde::de::SeqAccess<'de>
 328                     {
 329                         let mut accum = #enumset::EnumSet::<#name>::new();
 330                         while let #core::prelude::v1::Some(val) = seq.next_element::<#name>()? {
 331                             accum |= val;
 332                         }
 333                         #core::prelude::v1::Ok(accum)
 334                     }
 335                 }
 336                 de.deserialize_seq(Visitor)
 337             }
 338         }
 339     } else {
 340         let serialize_repr = info.serde_repr();
 341         let check_unknown = if info.serialize_deny_unknown {
 342             quote! {
 343                 if value & !#all_variants != 0 {
 344                     use #serde::de::Error;
 345                     return #core::prelude::v1::Err(
 346                         D::Error::custom("enumset contains unknown bits")
 347                     )
 348                 }
 349             }
 350         } else {
 351             quote! { }
 352         };
 353         quote! {
 354             fn serialize<S: #serde::Serializer>(
 355                 set: #enumset::EnumSet<#name>, ser: S,
 356             ) -> #core::result::Result<S::Ok, S::Error> {
 357                 #serde::Serialize::serialize(&(set.__priv_repr as #serialize_repr), ser)
 358             }
 359             fn deserialize<'de, D: #serde::Deserializer<'de>>(
 360                 de: D,
 361             ) -> #core::result::Result<#enumset::EnumSet<#name>, D::Error> {
 362                 let value = <#serialize_repr as #serde::Deserialize>::deserialize(de)?;
 363                 #check_unknown
 364                 #core::prelude::v1::Ok(#enumset::EnumSet {
 365                     __priv_repr: (value & #all_variants) as #repr,
 366                 })
 367             }
 368         }
 369     };
 370
 371     #[cfg(not(feature = "serde"))]
 372     let serde_ops = quote! { };
 373
 374     let is_uninhabited = info.variants.is_empty();
 375     let is_zst = info.variants.len() == 1;
 376     let into_impl = if is_uninhabited {
 377         quote! {
 378             fn enum_into_u32(self) -> u32 {
 379                 panic!(concat!(stringify!(#name), " is uninhabited."))
 380             }
 381             unsafe fn enum_from_u32(val: u32) -> Self {
 382                 panic!(concat!(stringify!(#name), " is uninhabited."))
 383             }
 384         }
 385     } else if is_zst {
 386         let variant = &info.variants[0].name;
 387         quote! {
 388             fn enum_into_u32(self) -> u32 {
 389                 self as u32
 390             }
 391             unsafe fn enum_from_u32(val: u32) -> Self {
 392                 #name::#variant
 393             }
 394         }
 395     } else {
 396         let variant_name: Vec<_> = info.variants.iter().map(|x| &x.name).collect();
 397         let variant_value: Vec<_> = info.variants.iter().map(|x| x.variant_repr).collect();
 398
 399         let const_field: Vec<_> = ["IS_U8", "IS_U16", "IS_U32", "IS_U64", "IS_U128"]
 400             .iter().map(|x| Ident::new(x, Span::call_site())).collect();
 401         let int_type: Vec<_> = ["u8", "u16", "u32", "u64", "u128"]
 402             .iter().map(|x| Ident::new(x, Span::call_site())).collect();
 403
 404         quote! {
 405             fn enum_into_u32(self) -> u32 {
 406                 self as u32
 407             }
 408             unsafe fn enum_from_u32(val: u32) -> Self {
 409                 // We put these in const fields so the branches they guard aren't generated even
 410                 // on -O0
 411                 #(const #const_field: bool =
 412                     #core::mem::size_of::<#name>() == #core::mem::size_of::<#int_type>();)*
 413                 match val {
 414                     // Every valid variant value has an explicit branch. If they get optimized out,
 415                     // great. If the representation has changed somehow, and they don't, oh well,
 416                     // there's still no UB.
 417                     #(#variant_value => #name::#variant_name,)*
 418                     // Helps hint to the LLVM that this is a transmute. Note that this branch is
 419                     // still unreachable.
 420                     #(x if #const_field => {
 421                         let x = x as #int_type;
 422                         *(&x as *const _ as *const #name)
 423                     })*
 424                     // Default case. Sometimes causes LLVM to generate a table instead of a simple
 425                     // transmute, but, oh well.
 426                     _ => #core::hint::unreachable_unchecked(),
 427                 }
 428             }
 429         }
 430     };
 431
 432     let eq_impl = if is_uninhabited {
 433         quote!(panic!(concat!(stringify!(#name), " is uninhabited.")))
 434     } else {
 435         quote!((*self as u32) == (*other as u32))
 436     };
 437
 438     // used in the enum_set! macro `const fn`s.
 439     let self_as_repr_mask = if is_uninhabited {
 440         quote! { 0 } // impossible anyway
 441     } else {
 442         quote! { 1 << self as #repr }
 443     };
 444
 445     let super_impls = if info.no_super_impls {
 446         quote! {}
 447     } else {
 448         quote! {
 449             impl #core::cmp::PartialEq for #name {
 450                 fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
 451                     #eq_impl
 452                 }
 453             }
 454             impl #core::cmp::Eq for #name { }
 455             impl #core::clone::Clone for #name {
 456                 fn clone(&self) -> Self {
 457                     *self
 458                 }
 459             }
 460             impl #core::marker::Copy for #name { }
 461         }
 462     };
 463
 464     quote! {
 465         unsafe impl #enumset::__internal::EnumSetTypePrivate for #name {
 466             type Repr = #repr;
 467             const ALL_BITS: Self::Repr = #all_variants;
 468             #into_impl
 469             #serde_ops
 470         }
 471
 472         unsafe impl #enumset::EnumSetType for #name { }
 473
 474         #super_impls
 475
 476         impl #name {
 477             /// Creates a new enumset with only this variant.
 478             #[deprecated(note = "This method is an internal implementation detail generated by \
 479                                  the `enumset` crate's procedural macro. It should not be used \
 480                                  directly. Use `EnumSet::only` instead.")]
 481             #[doc(hidden)]
 482             pub const fn __impl_enumset_internal__const_only(self) -> #enumset::EnumSet<#name> {
 483                 #enumset::EnumSet { __priv_repr: #self_as_repr_mask }
 484             }
 485
 486             /// Creates a new enumset with this variant added.
 487             #[deprecated(note = "This method is an internal implementation detail generated by \
 488                                  the `enumset` crate's procedural macro. It should not be used \
 489                                  directly. Use the `|` operator instead.")]
 490             #[doc(hidden)]
 491             pub const fn __impl_enumset_internal__const_merge(
 492                 self, chain: #enumset::EnumSet<#name>,
 493             ) -> #enumset::EnumSet<#name> {
 494                 #enumset::EnumSet { __priv_repr: chain.__priv_repr | #self_as_repr_mask }
 495             }
 496         }
 497
 498         #ops
 499     }
 500 }
 501
 502 /// A wrapper that parses the input enum.
 503 #[proc_macro_derive(EnumSetType, attributes(enumset))]
 504 pub fn derive_enum_set_type(input: TokenStream) -> TokenStream {
 505     let input: DeriveInput = parse_macro_input!(input);
 506     let attrs: EnumsetAttrs = match EnumsetAttrs::from_derive_input(&input) {
 507         Ok(attrs) => attrs,
 508         Err(e) => return e.write_errors().into(),
 509     };
 510     match derive_enum_set_type_0(input, attrs) {
 511         Ok(v) => v,
 512         Err(e) => e.to_compile_error().into(),
 513     }
 514 }
 515 fn derive_enum_set_type_0(input: DeriveInput, attrs: EnumsetAttrs) -> Result<TokenStream> {
 516     if !input.generics.params.is_empty() {
 517         error(
 518             input.generics.span(),
 519             "`#[derive(EnumSetType)]` cannot be used on enums with type parameters.",
 520         )
 521     } else if let Data::Enum(data) = &input.data {
 522         let mut info = EnumSetInfo::new(&input, attrs);
 523         for attr in &input.attrs {
 524             if attr.path.is_ident(&Ident::new("repr", Span::call_site())) {
 525                 let meta: Ident = attr.parse_args()?;
 526                 info.push_explicit_repr(attr.span(), meta.to_string().as_str())?;
 527             }
 528         }
 529         for variant in &data.variants {
 530             info.push_variant(variant)?;
 531         }
 532         info.validate()?;
 533         Ok(enum_set_type_impl(info).into())
 534     } else {
 535         error(input.span(), "`#[derive(EnumSetType)]` may only be used on enums")
 536     }
 537 }