]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc/middle/liveness.rs
Auto merge of #61203 - memoryruins:bare_trait_objects, r=Centril
[rust.git] / src / librustc / middle / liveness.rs
1 //! A classic liveness analysis based on dataflow over the AST. Computes,
2 //! for each local variable in a function, whether that variable is live
3 //! at a given point. Program execution points are identified by their
4 //! IDs.
5 //!
6 //! # Basic idea
7 //!
8 //! The basic model is that each local variable is assigned an index. We
9 //! represent sets of local variables using a vector indexed by this
10 //! index. The value in the vector is either 0, indicating the variable
11 //! is dead, or the ID of an expression that uses the variable.
12 //!
13 //! We conceptually walk over the AST in reverse execution order. If we
14 //! find a use of a variable, we add it to the set of live variables. If
15 //! we find an assignment to a variable, we remove it from the set of live
16 //! variables. When we have to merge two flows, we take the union of
17 //! those two flows -- if the variable is live on both paths, we simply
18 //! pick one ID. In the event of loops, we continue doing this until a
19 //! fixed point is reached.
20 //!
21 //! ## Checking initialization
22 //!
23 //! At the function entry point, all variables must be dead. If this is
24 //! not the case, we can report an error using the ID found in the set of
25 //! live variables, which identifies a use of the variable which is not
26 //! dominated by an assignment.
27 //!
28 //! ## Checking moves
29 //!
30 //! After each explicit move, the variable must be dead.
31 //!
32 //! ## Computing last uses
33 //!
34 //! Any use of the variable where the variable is dead afterwards is a
35 //! last use.
36 //!
37 //! # Implementation details
38 //!
39 //! The actual implementation contains two (nested) walks over the AST.
40 //! The outer walk has the job of building up the ir_maps instance for the
41 //! enclosing function. On the way down the tree, it identifies those AST
42 //! nodes and variable IDs that will be needed for the liveness analysis
43 //! and assigns them contiguous IDs. The liveness ID for an AST node is
44 //! called a `live_node` (it's a newtype'd `u32`) and the ID for a variable
45 //! is called a `variable` (another newtype'd `u32`).
46 //!
47 //! On the way back up the tree, as we are about to exit from a function
48 //! declaration we allocate a `liveness` instance. Now that we know
49 //! precisely how many nodes and variables we need, we can allocate all
50 //! the various arrays that we will need to precisely the right size. We then
51 //! perform the actual propagation on the `liveness` instance.
52 //!
53 //! This propagation is encoded in the various `propagate_through_*()`
54 //! methods. It effectively does a reverse walk of the AST; whenever we
55 //! reach a loop node, we iterate until a fixed point is reached.
56 //!
57 //! ## The `RWU` struct
58 //!
59 //! At each live node `N`, we track three pieces of information for each
60 //! variable `V` (these are encapsulated in the `RWU` struct):
61 //!
62 //! - `reader`: the `LiveNode` ID of some node which will read the value
63 //!    that `V` holds on entry to `N`. Formally: a node `M` such
64 //!    that there exists a path `P` from `N` to `M` where `P` does not
65 //!    write `V`. If the `reader` is `invalid_node()`, then the current
66 //!    value will never be read (the variable is dead, essentially).
67 //!
68 //! - `writer`: the `LiveNode` ID of some node which will write the
69 //!    variable `V` and which is reachable from `N`. Formally: a node `M`
70 //!    such that there exists a path `P` from `N` to `M` and `M` writes
71 //!    `V`. If the `writer` is `invalid_node()`, then there is no writer
72 //!    of `V` that follows `N`.
73 //!
74 //! - `used`: a boolean value indicating whether `V` is *used*. We
75 //!   distinguish a *read* from a *use* in that a *use* is some read that
76 //!   is not just used to generate a new value. For example, `x += 1` is
77 //!   a read but not a use. This is used to generate better warnings.
78 //!
79 //! ## Special Variables
80 //!
81 //! We generate various special variables for various, well, special purposes.
82 //! These are described in the `specials` struct:
83 //!
84 //! - `exit_ln`: a live node that is generated to represent every 'exit' from
85 //!   the function, whether it be by explicit return, panic, or other means.
86 //!
87 //! - `fallthrough_ln`: a live node that represents a fallthrough
88 //!
89 //! - `clean_exit_var`: a synthetic variable that is only 'read' from the
90 //!   fallthrough node. It is only live if the function could converge
91 //!   via means other than an explicit `return` expression. That is, it is
92 //!   only dead if the end of the function's block can never be reached.
93 //!   It is the responsibility of typeck to ensure that there are no
94 //!   `return` expressions in a function declared as diverging.
95
96 use self::LoopKind::*;
97 use self::LiveNodeKind::*;
98 use self::VarKind::*;
99
100 use crate::hir::def::*;
101 use crate::hir::Node;
102 use crate::ty::{self, TyCtxt};
103 use crate::ty::query::Providers;
104 use crate::lint;
105 use crate::util::nodemap::{HirIdMap, HirIdSet};
106
107 use errors::Applicability;
108 use std::collections::{BTreeMap, VecDeque};
109 use std::{fmt, u32};
110 use std::io::prelude::*;
111 use std::io;
112 use std::rc::Rc;
113 use syntax::ast::{self, NodeId};
114 use syntax::ptr::P;
115 use syntax::symbol::{kw, sym};
116 use syntax_pos::Span;
117
118 use crate::hir;
119 use crate::hir::{Expr, HirId};
120 use crate::hir::def_id::DefId;
121 use crate::hir::intravisit::{self, Visitor, FnKind, NestedVisitorMap};
122
123 /// For use with `propagate_through_loop`.
124 enum LoopKind<'a> {
125     /// An endless `loop` loop.
126     LoopLoop,
127     /// A `while` loop, with the given expression as condition.
128     WhileLoop(&'a Expr),
129 }
130
131 #[derive(Copy, Clone, PartialEq)]
132 struct Variable(u32);
133
134 #[derive(Copy, Clone, PartialEq)]
135 struct LiveNode(u32);
136
137 impl Variable {
138     fn get(&self) -> usize { self.0 as usize }
139 }
140
141 impl LiveNode {
142     fn get(&self) -> usize { self.0 as usize }
143 }
144
145 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Debug)]
146 enum LiveNodeKind {
147     UpvarNode(Span),
148     ExprNode(Span),
149     VarDefNode(Span),
150     ExitNode
151 }
152
153 fn live_node_kind_to_string(lnk: LiveNodeKind, tcx: TyCtxt<'_, '_, '_>) -> String {
154     let cm = tcx.sess.source_map();
155     match lnk {
156         UpvarNode(s) => {
157             format!("Upvar node [{}]", cm.span_to_string(s))
158         }
159         ExprNode(s) => {
160             format!("Expr node [{}]", cm.span_to_string(s))
161         }
162         VarDefNode(s) => {
163             format!("Var def node [{}]", cm.span_to_string(s))
164         }
165         ExitNode => "Exit node".to_owned(),
166     }
167 }
168
169 impl<'a, 'tcx> Visitor<'tcx> for IrMaps<'a, 'tcx> {
170     fn nested_visit_map<'this>(&'this mut self) -> NestedVisitorMap<'this, 'tcx> {
171         NestedVisitorMap::OnlyBodies(&self.tcx.hir())
172     }
173
174     fn visit_fn(&mut self, fk: FnKind<'tcx>, fd: &'tcx hir::FnDecl,
175                 b: hir::BodyId, s: Span, id: HirId) {
176         visit_fn(self, fk, fd, b, s, id);
177     }
178
179     fn visit_local(&mut self, l: &'tcx hir::Local) { visit_local(self, l); }
180     fn visit_expr(&mut self, ex: &'tcx Expr) { visit_expr(self, ex); }
181     fn visit_arm(&mut self, a: &'tcx hir::Arm) { visit_arm(self, a); }
182 }
183
184 fn check_mod_liveness<'tcx>(tcx: TyCtxt<'_, 'tcx, 'tcx>, module_def_id: DefId) {
185     tcx.hir().visit_item_likes_in_module(module_def_id, &mut IrMaps::new(tcx).as_deep_visitor());
186 }
187
188 pub fn provide(providers: &mut Providers<'_>) {
189     *providers = Providers {
190         check_mod_liveness,
191         ..*providers
192     };
193 }
194
195 impl fmt::Debug for LiveNode {
196     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
197         write!(f, "ln({})", self.get())
198     }
199 }
200
201 impl fmt::Debug for Variable {
202     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
203         write!(f, "v({})", self.get())
204     }
205 }
206
207 // ______________________________________________________________________
208 // Creating ir_maps
209 //
210 // This is the first pass and the one that drives the main
211 // computation.  It walks up and down the IR once.  On the way down,
212 // we count for each function the number of variables as well as
213 // liveness nodes.  A liveness node is basically an expression or
214 // capture clause that does something of interest: either it has
215 // interesting control flow or it uses/defines a local variable.
216 //
217 // On the way back up, at each function node we create liveness sets
218 // (we now know precisely how big to make our various vectors and so
219 // forth) and then do the data-flow propagation to compute the set
220 // of live variables at each program point.
221 //
222 // Finally, we run back over the IR one last time and, using the
223 // computed liveness, check various safety conditions.  For example,
224 // there must be no live nodes at the definition site for a variable
225 // unless it has an initializer.  Similarly, each non-mutable local
226 // variable must not be assigned if there is some successor
227 // assignment.  And so forth.
228
229 impl LiveNode {
230     fn is_valid(&self) -> bool {
231         self.0 != u32::MAX
232     }
233 }
234
235 fn invalid_node() -> LiveNode { LiveNode(u32::MAX) }
236
237 struct CaptureInfo {
238     ln: LiveNode,
239     var_hid: HirId
240 }
241
242 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
243 struct LocalInfo {
244     id: HirId,
245     name: ast::Name,
246     is_shorthand: bool,
247 }
248
249 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
250 enum VarKind {
251     Arg(HirId, ast::Name),
252     Local(LocalInfo),
253     CleanExit
254 }
255
256 struct IrMaps<'a, 'tcx: 'a> {
257     tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
258     num_live_nodes: usize,
259     num_vars: usize,
260     live_node_map: HirIdMap<LiveNode>,
261     variable_map: HirIdMap<Variable>,
262     capture_info_map: HirIdMap<Rc<Vec<CaptureInfo>>>,
263     var_kinds: Vec<VarKind>,
264     lnks: Vec<LiveNodeKind>,
265 }
266
267 impl<'a, 'tcx> IrMaps<'a, 'tcx> {
268     fn new(tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>) -> IrMaps<'a, 'tcx> {
269         IrMaps {
270             tcx,
271             num_live_nodes: 0,
272             num_vars: 0,
273             live_node_map: HirIdMap::default(),
274             variable_map: HirIdMap::default(),
275             capture_info_map: Default::default(),
276             var_kinds: Vec::new(),
277             lnks: Vec::new(),
278         }
279     }
280
281     fn add_live_node(&mut self, lnk: LiveNodeKind) -> LiveNode {
282         let ln = LiveNode(self.num_live_nodes as u32);
283         self.lnks.push(lnk);
284         self.num_live_nodes += 1;
285
286         debug!("{:?} is of kind {}", ln,
287                live_node_kind_to_string(lnk, self.tcx));
288
289         ln
290     }
291
292     fn add_live_node_for_node(&mut self, hir_id: HirId, lnk: LiveNodeKind) {
293         let ln = self.add_live_node(lnk);
294         self.live_node_map.insert(hir_id, ln);
295
296         debug!("{:?} is node {:?}", ln, hir_id);
297     }
298
299     fn add_variable(&mut self, vk: VarKind) -> Variable {
300         let v = Variable(self.num_vars as u32);
301         self.var_kinds.push(vk);
302         self.num_vars += 1;
303
304         match vk {
305             Local(LocalInfo { id: node_id, .. }) | Arg(node_id, _) => {
306                 self.variable_map.insert(node_id, v);
307             },
308             CleanExit => {}
309         }
310
311         debug!("{:?} is {:?}", v, vk);
312
313         v
314     }
315
316     fn variable(&self, hir_id: HirId, span: Span) -> Variable {
317         match self.variable_map.get(&hir_id) {
318             Some(&var) => var,
319             None => {
320                 span_bug!(span, "no variable registered for id {:?}", hir_id);
321             }
322         }
323     }
324
325     fn variable_name(&self, var: Variable) -> String {
326         match self.var_kinds[var.get()] {
327             Local(LocalInfo { name, .. }) | Arg(_, name) => {
328                 name.to_string()
329             },
330             CleanExit => "<clean-exit>".to_owned()
331         }
332     }
333
334     fn variable_is_shorthand(&self, var: Variable) -> bool {
335         match self.var_kinds[var.get()] {
336             Local(LocalInfo { is_shorthand, .. }) => is_shorthand,
337             Arg(..) | CleanExit => false
338         }
339     }
340
341     fn set_captures(&mut self, hir_id: HirId, cs: Vec<CaptureInfo>) {
342         self.capture_info_map.insert(hir_id, Rc::new(cs));
343     }
344
345     fn lnk(&self, ln: LiveNode) -> LiveNodeKind {
346         self.lnks[ln.get()]
347     }
348 }
349
350 fn visit_fn<'a, 'tcx: 'a>(ir: &mut IrMaps<'a, 'tcx>,
351                           fk: FnKind<'tcx>,
352                           decl: &'tcx hir::FnDecl,
353                           body_id: hir::BodyId,
354                           sp: Span,
355                           id: hir::HirId) {
356     debug!("visit_fn");
357
358     // swap in a new set of IR maps for this function body:
359     let mut fn_maps = IrMaps::new(ir.tcx);
360
361     // Don't run unused pass for #[derive()]
362     if let FnKind::Method(..) = fk {
363         let parent = ir.tcx.hir().get_parent_item(id);
364         if let Some(Node::Item(i)) = ir.tcx.hir().find_by_hir_id(parent) {
365             if i.attrs.iter().any(|a| a.check_name(sym::automatically_derived)) {
366                 return;
367             }
368         }
369     }
370
371     debug!("creating fn_maps: {:?}", &fn_maps as *const IrMaps<'_, '_>);
372
373     let body = ir.tcx.hir().body(body_id);
374
375     for arg in &body.arguments {
376         let is_shorthand = match arg.pat.node {
377             crate::hir::PatKind::Struct(..) => true,
378             _ => false,
379         };
380         arg.pat.each_binding(|_bm, hir_id, _x, ident| {
381             debug!("adding argument {:?}", hir_id);
382             let var = if is_shorthand {
383                 Local(LocalInfo {
384                     id: hir_id,
385                     name: ident.name,
386                     is_shorthand: true,
387                 })
388             } else {
389                 Arg(hir_id, ident.name)
390             };
391             fn_maps.add_variable(var);
392         })
393     };
394
395     // gather up the various local variables, significant expressions,
396     // and so forth:
397     intravisit::walk_fn(&mut fn_maps, fk, decl, body_id, sp, id);
398
399     // compute liveness
400     let mut lsets = Liveness::new(&mut fn_maps, body_id);
401     let entry_ln = lsets.compute(&body.value);
402
403     // check for various error conditions
404     lsets.visit_body(body);
405     lsets.warn_about_unused_args(body, entry_ln);
406 }
407
408 fn add_from_pat<'a, 'tcx>(ir: &mut IrMaps<'a, 'tcx>, pat: &P<hir::Pat>) {
409     // For struct patterns, take note of which fields used shorthand
410     // (`x` rather than `x: x`).
411     let mut shorthand_field_ids = HirIdSet::default();
412     let mut pats = VecDeque::new();
413     pats.push_back(pat);
414     while let Some(pat) = pats.pop_front() {
415         use crate::hir::PatKind::*;
416         match pat.node {
417             Binding(_, _, _, ref inner_pat) => {
418                 pats.extend(inner_pat.iter());
419             }
420             Struct(_, ref fields, _) => {
421                 for field in fields {
422                     if field.node.is_shorthand {
423                         shorthand_field_ids.insert(field.node.pat.hir_id);
424                     }
425                 }
426             }
427             Ref(ref inner_pat, _) |
428             Box(ref inner_pat) => {
429                 pats.push_back(inner_pat);
430             }
431             TupleStruct(_, ref inner_pats, _) |
432             Tuple(ref inner_pats, _) => {
433                 pats.extend(inner_pats.iter());
434             }
435             Slice(ref pre_pats, ref inner_pat, ref post_pats) => {
436                 pats.extend(pre_pats.iter());
437                 pats.extend(inner_pat.iter());
438                 pats.extend(post_pats.iter());
439             }
440             _ => {}
441         }
442     }
443
444     pat.each_binding(|_bm, hir_id, _sp, ident| {
445         ir.add_live_node_for_node(hir_id, VarDefNode(ident.span));
446         ir.add_variable(Local(LocalInfo {
447             id: hir_id,
448             name: ident.name,
449             is_shorthand: shorthand_field_ids.contains(&hir_id)
450         }));
451     });
452 }
453
454 fn visit_local<'a, 'tcx>(ir: &mut IrMaps<'a, 'tcx>, local: &'tcx hir::Local) {
455     add_from_pat(ir, &local.pat);
456     intravisit::walk_local(ir, local);
457 }
458
459 fn visit_arm<'a, 'tcx>(ir: &mut IrMaps<'a, 'tcx>, arm: &'tcx hir::Arm) {
460     for pat in &arm.pats {
461         add_from_pat(ir, pat);
462     }
463     intravisit::walk_arm(ir, arm);
464 }
465
466 fn visit_expr<'a, 'tcx>(ir: &mut IrMaps<'a, 'tcx>, expr: &'tcx Expr) {
467     match expr.node {
468       // live nodes required for uses or definitions of variables:
469       hir::ExprKind::Path(hir::QPath::Resolved(_, ref path)) => {
470         debug!("expr {}: path that leads to {:?}", expr.hir_id, path.res);
471         if let Res::Local(..) = path.res {
472             ir.add_live_node_for_node(expr.hir_id, ExprNode(expr.span));
473         }
474         intravisit::walk_expr(ir, expr);
475       }
476       hir::ExprKind::Closure(..) => {
477         // Interesting control flow (for loops can contain labeled
478         // breaks or continues)
479         ir.add_live_node_for_node(expr.hir_id, ExprNode(expr.span));
480
481         // Make a live_node for each captured variable, with the span
482         // being the location that the variable is used.  This results
483         // in better error messages than just pointing at the closure
484         // construction site.
485         let mut call_caps = Vec::new();
486         let closure_def_id = ir.tcx.hir().local_def_id_from_hir_id(expr.hir_id);
487         if let Some(upvars) = ir.tcx.upvars(closure_def_id) {
488             call_caps.extend(upvars.iter().filter_map(|upvar| {
489                 if let Res::Local(rv) = upvar.res {
490                     let upvar_ln = ir.add_live_node(UpvarNode(upvar.span));
491                     Some(CaptureInfo { ln: upvar_ln, var_hid: rv })
492                 } else {
493                     None
494                 }
495             }));
496         }
497         ir.set_captures(expr.hir_id, call_caps);
498
499         intravisit::walk_expr(ir, expr);
500       }
501
502       // live nodes required for interesting control flow:
503       hir::ExprKind::Match(..) |
504       hir::ExprKind::While(..) |
505       hir::ExprKind::Loop(..) => {
506         ir.add_live_node_for_node(expr.hir_id, ExprNode(expr.span));
507         intravisit::walk_expr(ir, expr);
508       }
509       hir::ExprKind::Binary(op, ..) if op.node.is_lazy() => {
510         ir.add_live_node_for_node(expr.hir_id, ExprNode(expr.span));
511         intravisit::walk_expr(ir, expr);
512       }
513
514       // otherwise, live nodes are not required:
515       hir::ExprKind::Index(..) |
516       hir::ExprKind::Field(..) |
517       hir::ExprKind::Array(..) |
518       hir::ExprKind::Call(..) |
519       hir::ExprKind::MethodCall(..) |
520       hir::ExprKind::Tup(..) |
521       hir::ExprKind::Binary(..) |
522       hir::ExprKind::AddrOf(..) |
523       hir::ExprKind::Cast(..) |
524       hir::ExprKind::DropTemps(..) |
525       hir::ExprKind::Unary(..) |
526       hir::ExprKind::Break(..) |
527       hir::ExprKind::Continue(_) |
528       hir::ExprKind::Lit(_) |
529       hir::ExprKind::Ret(..) |
530       hir::ExprKind::Block(..) |
531       hir::ExprKind::Assign(..) |
532       hir::ExprKind::AssignOp(..) |
533       hir::ExprKind::Struct(..) |
534       hir::ExprKind::Repeat(..) |
535       hir::ExprKind::InlineAsm(..) |
536       hir::ExprKind::Box(..) |
537       hir::ExprKind::Yield(..) |
538       hir::ExprKind::Type(..) |
539       hir::ExprKind::Err |
540       hir::ExprKind::Path(hir::QPath::TypeRelative(..)) => {
541           intravisit::walk_expr(ir, expr);
542       }
543     }
544 }
545
546 // ______________________________________________________________________
547 // Computing liveness sets
548 //
549 // Actually we compute just a bit more than just liveness, but we use
550 // the same basic propagation framework in all cases.
551
552 #[derive(Clone, Copy)]
553 struct RWU {
554     reader: LiveNode,
555     writer: LiveNode,
556     used: bool
557 }
558
559 /// Conceptually, this is like a `Vec<RWU>`. But the number of `RWU`s can get
560 /// very large, so it uses a more compact representation that takes advantage
561 /// of the fact that when the number of `RWU`s is large, most of them have an
562 /// invalid reader and an invalid writer.
563 struct RWUTable {
564     /// Each entry in `packed_rwus` is either INV_INV_FALSE, INV_INV_TRUE, or
565     /// an index into `unpacked_rwus`. In the common cases, this compacts the
566     /// 65 bits of data into 32; in the uncommon cases, it expands the 65 bits
567     /// in 96.
568     ///
569     /// More compact representations are possible -- e.g., use only 2 bits per
570     /// packed `RWU` and make the secondary table a HashMap that maps from
571     /// indices to `RWU`s -- but this one strikes a good balance between size
572     /// and speed.
573     packed_rwus: Vec<u32>,
574     unpacked_rwus: Vec<RWU>,
575 }
576
577 // A constant representing `RWU { reader: invalid_node(); writer: invalid_node(); used: false }`.
578 const INV_INV_FALSE: u32 = u32::MAX;
579
580 // A constant representing `RWU { reader: invalid_node(); writer: invalid_node(); used: true }`.
581 const INV_INV_TRUE: u32 = u32::MAX - 1;
582
583 impl RWUTable {
584     fn new(num_rwus: usize) -> RWUTable {
585         Self {
586             packed_rwus: vec![INV_INV_FALSE; num_rwus],
587             unpacked_rwus: vec![],
588         }
589     }
590
591     fn get(&self, idx: usize) -> RWU {
592         let packed_rwu = self.packed_rwus[idx];
593         match packed_rwu {
594             INV_INV_FALSE => RWU { reader: invalid_node(), writer: invalid_node(), used: false },
595             INV_INV_TRUE => RWU { reader: invalid_node(), writer: invalid_node(), used: true },
596             _ => self.unpacked_rwus[packed_rwu as usize],
597         }
598     }
599
600     fn get_reader(&self, idx: usize) -> LiveNode {
601         let packed_rwu = self.packed_rwus[idx];
602         match packed_rwu {
603             INV_INV_FALSE | INV_INV_TRUE => invalid_node(),
604             _ => self.unpacked_rwus[packed_rwu as usize].reader,
605         }
606     }
607
608     fn get_writer(&self, idx: usize) -> LiveNode {
609         let packed_rwu = self.packed_rwus[idx];
610         match packed_rwu {
611             INV_INV_FALSE | INV_INV_TRUE => invalid_node(),
612             _ => self.unpacked_rwus[packed_rwu as usize].writer,
613         }
614     }
615
616     fn get_used(&self, idx: usize) -> bool {
617         let packed_rwu = self.packed_rwus[idx];
618         match packed_rwu {
619             INV_INV_FALSE => false,
620             INV_INV_TRUE => true,
621             _ => self.unpacked_rwus[packed_rwu as usize].used,
622         }
623     }
624
625     #[inline]
626     fn copy_packed(&mut self, dst_idx: usize, src_idx: usize) {
627         self.packed_rwus[dst_idx] = self.packed_rwus[src_idx];
628     }
629
630     fn assign_unpacked(&mut self, idx: usize, rwu: RWU) {
631         if rwu.reader == invalid_node() && rwu.writer == invalid_node() {
632             // When we overwrite an indexing entry in `self.packed_rwus` with
633             // `INV_INV_{TRUE,FALSE}` we don't remove the corresponding entry
634             // from `self.unpacked_rwus`; it's not worth the effort, and we
635             // can't have entries shifting around anyway.
636             self.packed_rwus[idx] = if rwu.used {
637                 INV_INV_TRUE
638             } else {
639                 INV_INV_FALSE
640             }
641         } else {
642             // Add a new RWU to `unpacked_rwus` and make `packed_rwus[idx]`
643             // point to it.
644             self.packed_rwus[idx] = self.unpacked_rwus.len() as u32;
645             self.unpacked_rwus.push(rwu);
646         }
647     }
648
649     fn assign_inv_inv(&mut self, idx: usize) {
650         self.packed_rwus[idx] = if self.get_used(idx) {
651             INV_INV_TRUE
652         } else {
653             INV_INV_FALSE
654         };
655     }
656 }
657
658 #[derive(Copy, Clone)]
659 struct Specials {
660     exit_ln: LiveNode,
661     fallthrough_ln: LiveNode,
662     clean_exit_var: Variable
663 }
664
665 const ACC_READ: u32 = 1;
666 const ACC_WRITE: u32 = 2;
667 const ACC_USE: u32 = 4;
668
669 struct Liveness<'a, 'tcx: 'a> {
670     ir: &'a mut IrMaps<'a, 'tcx>,
671     tables: &'a ty::TypeckTables<'tcx>,
672     s: Specials,
673     successors: Vec<LiveNode>,
674     rwu_table: RWUTable,
675
676     // mappings from loop node ID to LiveNode
677     // ("break" label should map to loop node ID,
678     // it probably doesn't now)
679     break_ln: HirIdMap<LiveNode>,
680     cont_ln: HirIdMap<LiveNode>,
681 }
682
683 impl<'a, 'tcx> Liveness<'a, 'tcx> {
684     fn new(ir: &'a mut IrMaps<'a, 'tcx>, body: hir::BodyId) -> Liveness<'a, 'tcx> {
685         // Special nodes and variables:
686         // - exit_ln represents the end of the fn, either by return or panic
687         // - implicit_ret_var is a pseudo-variable that represents
688         //   an implicit return
689         let specials = Specials {
690             exit_ln: ir.add_live_node(ExitNode),
691             fallthrough_ln: ir.add_live_node(ExitNode),
692             clean_exit_var: ir.add_variable(CleanExit)
693         };
694
695         let tables = ir.tcx.body_tables(body);
696
697         let num_live_nodes = ir.num_live_nodes;
698         let num_vars = ir.num_vars;
699
700         Liveness {
701             ir,
702             tables,
703             s: specials,
704             successors: vec![invalid_node(); num_live_nodes],
705             rwu_table: RWUTable::new(num_live_nodes * num_vars),
706             break_ln: Default::default(),
707             cont_ln: Default::default(),
708         }
709     }
710
711     fn live_node(&self, hir_id: HirId, span: Span) -> LiveNode {
712         match self.ir.live_node_map.get(&hir_id) {
713           Some(&ln) => ln,
714           None => {
715             // This must be a mismatch between the ir_map construction
716             // above and the propagation code below; the two sets of
717             // code have to agree about which AST nodes are worth
718             // creating liveness nodes for.
719             span_bug!(
720                 span,
721                 "no live node registered for node {:?}",
722                 hir_id);
723           }
724         }
725     }
726
727     fn variable(&self, hir_id: HirId, span: Span) -> Variable {
728         self.ir.variable(hir_id, span)
729     }
730
731     fn pat_bindings<F>(&mut self, pat: &hir::Pat, mut f: F) where
732         F: FnMut(&mut Liveness<'a, 'tcx>, LiveNode, Variable, Span, HirId),
733     {
734         pat.each_binding(|_bm, hir_id, sp, n| {
735             let ln = self.live_node(hir_id, sp);
736             let var = self.variable(hir_id, n.span);
737             f(self, ln, var, n.span, hir_id);
738         })
739     }
740
741     fn arm_pats_bindings<F>(&mut self, pat: Option<&hir::Pat>, f: F) where
742         F: FnMut(&mut Liveness<'a, 'tcx>, LiveNode, Variable, Span, HirId),
743     {
744         if let Some(pat) = pat {
745             self.pat_bindings(pat, f);
746         }
747     }
748
749     fn define_bindings_in_pat(&mut self, pat: &hir::Pat, succ: LiveNode)
750                               -> LiveNode {
751         self.define_bindings_in_arm_pats(Some(pat), succ)
752     }
753
754     fn define_bindings_in_arm_pats(&mut self, pat: Option<&hir::Pat>, succ: LiveNode)
755                                    -> LiveNode {
756         let mut succ = succ;
757         self.arm_pats_bindings(pat, |this, ln, var, _sp, _id| {
758             this.init_from_succ(ln, succ);
759             this.define(ln, var);
760             succ = ln;
761         });
762         succ
763     }
764
765     fn idx(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> usize {
766         ln.get() * self.ir.num_vars + var.get()
767     }
768
769     fn live_on_entry(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> Option<LiveNodeKind> {
770         assert!(ln.is_valid());
771         let reader = self.rwu_table.get_reader(self.idx(ln, var));
772         if reader.is_valid() { Some(self.ir.lnk(reader)) } else { None }
773     }
774
775     // Is this variable live on entry to any of its successor nodes?
776     fn live_on_exit(&self, ln: LiveNode, var: Variable)
777                     -> Option<LiveNodeKind> {
778         let successor = self.successors[ln.get()];
779         self.live_on_entry(successor, var)
780     }
781
782     fn used_on_entry(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> bool {
783         assert!(ln.is_valid());
784         self.rwu_table.get_used(self.idx(ln, var))
785     }
786
787     fn assigned_on_entry(&self, ln: LiveNode, var: Variable)
788                          -> Option<LiveNodeKind> {
789         assert!(ln.is_valid());
790         let writer = self.rwu_table.get_writer(self.idx(ln, var));
791         if writer.is_valid() { Some(self.ir.lnk(writer)) } else { None }
792     }
793
794     fn assigned_on_exit(&self, ln: LiveNode, var: Variable)
795                         -> Option<LiveNodeKind> {
796         let successor = self.successors[ln.get()];
797         self.assigned_on_entry(successor, var)
798     }
799
800     fn indices2<F>(&mut self, ln: LiveNode, succ_ln: LiveNode, mut op: F) where
801         F: FnMut(&mut Liveness<'a, 'tcx>, usize, usize),
802     {
803         let node_base_idx = self.idx(ln, Variable(0));
804         let succ_base_idx = self.idx(succ_ln, Variable(0));
805         for var_idx in 0..self.ir.num_vars {
806             op(self, node_base_idx + var_idx, succ_base_idx + var_idx);
807         }
808     }
809
810     fn write_vars<F>(&self,
811                      wr: &mut dyn Write,
812                      ln: LiveNode,
813                      mut test: F)
814                      -> io::Result<()> where
815         F: FnMut(usize) -> LiveNode,
816     {
817         let node_base_idx = self.idx(ln, Variable(0));
818         for var_idx in 0..self.ir.num_vars {
819             let idx = node_base_idx + var_idx;
820             if test(idx).is_valid() {
821                 write!(wr, " {:?}", Variable(var_idx as u32))?;
822             }
823         }
824         Ok(())
825     }
826
827
828     #[allow(unused_must_use)]
829     fn ln_str(&self, ln: LiveNode) -> String {
830         let mut wr = Vec::new();
831         {
832             let wr = &mut wr as &mut dyn Write;
833             write!(wr, "[ln({:?}) of kind {:?} reads", ln.get(), self.ir.lnk(ln));
834             self.write_vars(wr, ln, |idx| self.rwu_table.get_reader(idx));
835             write!(wr, "  writes");
836             self.write_vars(wr, ln, |idx| self.rwu_table.get_writer(idx));
837             write!(wr, "  precedes {:?}]", self.successors[ln.get()]);
838         }
839         String::from_utf8(wr).unwrap()
840     }
841
842     fn init_empty(&mut self, ln: LiveNode, succ_ln: LiveNode) {
843         self.successors[ln.get()] = succ_ln;
844
845         // It is not necessary to initialize the RWUs here because they are all
846         // set to INV_INV_FALSE when they are created, and the sets only grow
847         // during iterations.
848     }
849
850     fn init_from_succ(&mut self, ln: LiveNode, succ_ln: LiveNode) {
851         // more efficient version of init_empty() / merge_from_succ()
852         self.successors[ln.get()] = succ_ln;
853
854         self.indices2(ln, succ_ln, |this, idx, succ_idx| {
855             this.rwu_table.copy_packed(idx, succ_idx);
856         });
857         debug!("init_from_succ(ln={}, succ={})",
858                self.ln_str(ln), self.ln_str(succ_ln));
859     }
860
861     fn merge_from_succ(&mut self,
862                        ln: LiveNode,
863                        succ_ln: LiveNode,
864                        first_merge: bool)
865                        -> bool {
866         if ln == succ_ln { return false; }
867
868         let mut changed = false;
869         self.indices2(ln, succ_ln, |this, idx, succ_idx| {
870             let mut rwu = this.rwu_table.get(idx);
871             let succ_rwu = this.rwu_table.get(succ_idx);
872             if succ_rwu.reader.is_valid() && !rwu.reader.is_valid() {
873                 rwu.reader = succ_rwu.reader;
874                 changed = true
875             }
876
877             if succ_rwu.writer.is_valid() && !rwu.writer.is_valid() {
878                 rwu.writer = succ_rwu.writer;
879                 changed = true
880             }
881
882             if succ_rwu.used && !rwu.used {
883                 rwu.used = true;
884                 changed = true;
885             }
886
887             if changed {
888                 this.rwu_table.assign_unpacked(idx, rwu);
889             }
890         });
891
892         debug!("merge_from_succ(ln={:?}, succ={}, first_merge={}, changed={})",
893                ln, self.ln_str(succ_ln), first_merge, changed);
894         return changed;
895     }
896
897     // Indicates that a local variable was *defined*; we know that no
898     // uses of the variable can precede the definition (resolve checks
899     // this) so we just clear out all the data.
900     fn define(&mut self, writer: LiveNode, var: Variable) {
901         let idx = self.idx(writer, var);
902         self.rwu_table.assign_inv_inv(idx);
903
904         debug!("{:?} defines {:?} (idx={}): {}", writer, var,
905                idx, self.ln_str(writer));
906     }
907
908     // Either read, write, or both depending on the acc bitset
909     fn acc(&mut self, ln: LiveNode, var: Variable, acc: u32) {
910         debug!("{:?} accesses[{:x}] {:?}: {}",
911                ln, acc, var, self.ln_str(ln));
912
913         let idx = self.idx(ln, var);
914         let mut rwu = self.rwu_table.get(idx);
915
916         if (acc & ACC_WRITE) != 0 {
917             rwu.reader = invalid_node();
918             rwu.writer = ln;
919         }
920
921         // Important: if we both read/write, must do read second
922         // or else the write will override.
923         if (acc & ACC_READ) != 0 {
924             rwu.reader = ln;
925         }
926
927         if (acc & ACC_USE) != 0 {
928             rwu.used = true;
929         }
930
931         self.rwu_table.assign_unpacked(idx, rwu);
932     }
933
934     fn compute(&mut self, body: &hir::Expr) -> LiveNode {
935         debug!("compute: using id for body, {}",
936                self.ir.tcx.hir().hir_to_pretty_string(body.hir_id));
937
938         // the fallthrough exit is only for those cases where we do not
939         // explicitly return:
940         let s = self.s;
941         self.init_from_succ(s.fallthrough_ln, s.exit_ln);
942         self.acc(s.fallthrough_ln, s.clean_exit_var, ACC_READ);
943
944         let entry_ln = self.propagate_through_expr(body, s.fallthrough_ln);
945
946         // hack to skip the loop unless debug! is enabled:
947         debug!("^^ liveness computation results for body {} (entry={:?})", {
948                    for ln_idx in 0..self.ir.num_live_nodes {
949                         debug!("{:?}", self.ln_str(LiveNode(ln_idx as u32)));
950                    }
951                    body.hir_id
952                },
953                entry_ln);
954
955         entry_ln
956     }
957
958     fn propagate_through_block(&mut self, blk: &hir::Block, succ: LiveNode)
959                                -> LiveNode {
960         if blk.targeted_by_break {
961             self.break_ln.insert(blk.hir_id, succ);
962         }
963         let succ = self.propagate_through_opt_expr(blk.expr.as_ref().map(|e| &**e), succ);
964         blk.stmts.iter().rev().fold(succ, |succ, stmt| {
965             self.propagate_through_stmt(stmt, succ)
966         })
967     }
968
969     fn propagate_through_stmt(&mut self, stmt: &hir::Stmt, succ: LiveNode)
970                               -> LiveNode {
971         match stmt.node {
972             hir::StmtKind::Local(ref local) => {
973                 // Note: we mark the variable as defined regardless of whether
974                 // there is an initializer.  Initially I had thought to only mark
975                 // the live variable as defined if it was initialized, and then we
976                 // could check for uninit variables just by scanning what is live
977                 // at the start of the function. But that doesn't work so well for
978                 // immutable variables defined in a loop:
979                 //     loop { let x; x = 5; }
980                 // because the "assignment" loops back around and generates an error.
981                 //
982                 // So now we just check that variables defined w/o an
983                 // initializer are not live at the point of their
984                 // initialization, which is mildly more complex than checking
985                 // once at the func header but otherwise equivalent.
986
987                 let succ = self.propagate_through_opt_expr(local.init.as_ref().map(|e| &**e), succ);
988                 self.define_bindings_in_pat(&local.pat, succ)
989             }
990             hir::StmtKind::Item(..) => succ,
991             hir::StmtKind::Expr(ref expr) | hir::StmtKind::Semi(ref expr) => {
992                 self.propagate_through_expr(&expr, succ)
993             }
994         }
995     }
996
997     fn propagate_through_exprs(&mut self, exprs: &[Expr], succ: LiveNode)
998                                -> LiveNode {
999         exprs.iter().rev().fold(succ, |succ, expr| {
1000             self.propagate_through_expr(&expr, succ)
1001         })
1002     }
1003
1004     fn propagate_through_opt_expr(&mut self,
1005                                   opt_expr: Option<&Expr>,
1006                                   succ: LiveNode)
1007                                   -> LiveNode {
1008         opt_expr.map_or(succ, |expr| self.propagate_through_expr(expr, succ))
1009     }
1010
1011     fn propagate_through_expr(&mut self, expr: &Expr, succ: LiveNode)
1012                               -> LiveNode {
1013         debug!("propagate_through_expr: {}", self.ir.tcx.hir().hir_to_pretty_string(expr.hir_id));
1014
1015         match expr.node {
1016             // Interesting cases with control flow or which gen/kill
1017             hir::ExprKind::Path(hir::QPath::Resolved(_, ref path)) => {
1018                 self.access_path(expr.hir_id, path, succ, ACC_READ | ACC_USE)
1019             }
1020
1021             hir::ExprKind::Field(ref e, _) => {
1022                 self.propagate_through_expr(&e, succ)
1023             }
1024
1025             hir::ExprKind::Closure(..) => {
1026                 debug!("{} is an ExprKind::Closure",
1027                        self.ir.tcx.hir().hir_to_pretty_string(expr.hir_id));
1028
1029                 // the construction of a closure itself is not important,
1030                 // but we have to consider the closed over variables.
1031                 let caps = self.ir.capture_info_map.get(&expr.hir_id).cloned().unwrap_or_else(||
1032                     span_bug!(expr.span, "no registered caps"));
1033
1034                 caps.iter().rev().fold(succ, |succ, cap| {
1035                     self.init_from_succ(cap.ln, succ);
1036                     let var = self.variable(cap.var_hid, expr.span);
1037                     self.acc(cap.ln, var, ACC_READ | ACC_USE);
1038                     cap.ln
1039                 })
1040             }
1041
1042             hir::ExprKind::While(ref cond, ref blk, _) => {
1043                 self.propagate_through_loop(expr, WhileLoop(&cond), &blk, succ)
1044             }
1045
1046             // Note that labels have been resolved, so we don't need to look
1047             // at the label ident
1048             hir::ExprKind::Loop(ref blk, _, _) => {
1049                 self.propagate_through_loop(expr, LoopLoop, &blk, succ)
1050             }
1051
1052             hir::ExprKind::Match(ref e, ref arms, _) => {
1053                 //
1054                 //      (e)
1055                 //       |
1056                 //       v
1057                 //     (expr)
1058                 //     / | \
1059                 //    |  |  |
1060                 //    v  v  v
1061                 //   (..arms..)
1062                 //    |  |  |
1063                 //    v  v  v
1064                 //   (  succ  )
1065                 //
1066                 //
1067                 let ln = self.live_node(expr.hir_id, expr.span);
1068                 self.init_empty(ln, succ);
1069                 let mut first_merge = true;
1070                 for arm in arms {
1071                     let body_succ = self.propagate_through_expr(&arm.body, succ);
1072
1073                     let guard_succ = self.propagate_through_opt_expr(
1074                         arm.guard.as_ref().map(|hir::Guard::If(e)| &**e),
1075                         body_succ
1076                     );
1077                     // only consider the first pattern; any later patterns must have
1078                     // the same bindings, and we also consider the first pattern to be
1079                     // the "authoritative" set of ids
1080                     let arm_succ =
1081                         self.define_bindings_in_arm_pats(arm.pats.first().map(|p| &**p),
1082                                                          guard_succ);
1083                     self.merge_from_succ(ln, arm_succ, first_merge);
1084                     first_merge = false;
1085                 };
1086                 self.propagate_through_expr(&e, ln)
1087             }
1088
1089             hir::ExprKind::Ret(ref o_e) => {
1090                 // ignore succ and subst exit_ln:
1091                 let exit_ln = self.s.exit_ln;
1092                 self.propagate_through_opt_expr(o_e.as_ref().map(|e| &**e), exit_ln)
1093             }
1094
1095             hir::ExprKind::Break(label, ref opt_expr) => {
1096                 // Find which label this break jumps to
1097                 let target = match label.target_id {
1098                     Ok(hir_id) => self.break_ln.get(&hir_id),
1099                     Err(err) => span_bug!(expr.span, "loop scope error: {}", err),
1100                 }.cloned();
1101
1102                 // Now that we know the label we're going to,
1103                 // look it up in the break loop nodes table
1104
1105                 match target {
1106                     Some(b) => self.propagate_through_opt_expr(opt_expr.as_ref().map(|e| &**e), b),
1107                     None => span_bug!(expr.span, "break to unknown label")
1108                 }
1109             }
1110
1111             hir::ExprKind::Continue(label) => {
1112                 // Find which label this expr continues to
1113                 let sc = label.target_id.unwrap_or_else(|err|
1114                     span_bug!(expr.span, "loop scope error: {}", err));
1115
1116                 // Now that we know the label we're going to,
1117                 // look it up in the continue loop nodes table
1118                 self.cont_ln.get(&sc).cloned().unwrap_or_else(||
1119                     span_bug!(expr.span, "continue to unknown label"))
1120             }
1121
1122             hir::ExprKind::Assign(ref l, ref r) => {
1123                 // see comment on places in
1124                 // propagate_through_place_components()
1125                 let succ = self.write_place(&l, succ, ACC_WRITE);
1126                 let succ = self.propagate_through_place_components(&l, succ);
1127                 self.propagate_through_expr(&r, succ)
1128             }
1129
1130             hir::ExprKind::AssignOp(_, ref l, ref r) => {
1131                 // an overloaded assign op is like a method call
1132                 if self.tables.is_method_call(expr) {
1133                     let succ = self.propagate_through_expr(&l, succ);
1134                     self.propagate_through_expr(&r, succ)
1135                 } else {
1136                     // see comment on places in
1137                     // propagate_through_place_components()
1138                     let succ = self.write_place(&l, succ, ACC_WRITE|ACC_READ);
1139                     let succ = self.propagate_through_expr(&r, succ);
1140                     self.propagate_through_place_components(&l, succ)
1141                 }
1142             }
1143
1144             // Uninteresting cases: just propagate in rev exec order
1145
1146             hir::ExprKind::Array(ref exprs) => {
1147                 self.propagate_through_exprs(exprs, succ)
1148             }
1149
1150             hir::ExprKind::Struct(_, ref fields, ref with_expr) => {
1151                 let succ = self.propagate_through_opt_expr(with_expr.as_ref().map(|e| &**e), succ);
1152                 fields.iter().rev().fold(succ, |succ, field| {
1153                     self.propagate_through_expr(&field.expr, succ)
1154                 })
1155             }
1156
1157             hir::ExprKind::Call(ref f, ref args) => {
1158                 let m = self.ir.tcx.hir().get_module_parent_by_hir_id(expr.hir_id);
1159                 let succ = if self.ir.tcx.is_ty_uninhabited_from(m, self.tables.expr_ty(expr)) {
1160                     self.s.exit_ln
1161                 } else {
1162                     succ
1163                 };
1164                 let succ = self.propagate_through_exprs(args, succ);
1165                 self.propagate_through_expr(&f, succ)
1166             }
1167
1168             hir::ExprKind::MethodCall(.., ref args) => {
1169                 let m = self.ir.tcx.hir().get_module_parent_by_hir_id(expr.hir_id);
1170                 let succ = if self.ir.tcx.is_ty_uninhabited_from(m, self.tables.expr_ty(expr)) {
1171                     self.s.exit_ln
1172                 } else {
1173                     succ
1174                 };
1175
1176                 self.propagate_through_exprs(args, succ)
1177             }
1178
1179             hir::ExprKind::Tup(ref exprs) => {
1180                 self.propagate_through_exprs(exprs, succ)
1181             }
1182
1183             hir::ExprKind::Binary(op, ref l, ref r) if op.node.is_lazy() => {
1184                 let r_succ = self.propagate_through_expr(&r, succ);
1185
1186                 let ln = self.live_node(expr.hir_id, expr.span);
1187                 self.init_from_succ(ln, succ);
1188                 self.merge_from_succ(ln, r_succ, false);
1189
1190                 self.propagate_through_expr(&l, ln)
1191             }
1192
1193             hir::ExprKind::Index(ref l, ref r) |
1194             hir::ExprKind::Binary(_, ref l, ref r) => {
1195                 let r_succ = self.propagate_through_expr(&r, succ);
1196                 self.propagate_through_expr(&l, r_succ)
1197             }
1198
1199             hir::ExprKind::Box(ref e) |
1200             hir::ExprKind::AddrOf(_, ref e) |
1201             hir::ExprKind::Cast(ref e, _) |
1202             hir::ExprKind::Type(ref e, _) |
1203             hir::ExprKind::DropTemps(ref e) |
1204             hir::ExprKind::Unary(_, ref e) |
1205             hir::ExprKind::Yield(ref e) |
1206             hir::ExprKind::Repeat(ref e, _) => {
1207                 self.propagate_through_expr(&e, succ)
1208             }
1209
1210             hir::ExprKind::InlineAsm(ref ia, ref outputs, ref inputs) => {
1211                 let succ = ia.outputs.iter().zip(outputs).rev().fold(succ, |succ, (o, output)| {
1212                 // see comment on places
1213                 // in propagate_through_place_components()
1214                 if o.is_indirect {
1215                     self.propagate_through_expr(output, succ)
1216                 } else {
1217                     let acc = if o.is_rw { ACC_WRITE|ACC_READ } else { ACC_WRITE };
1218                     let succ = self.write_place(output, succ, acc);
1219                     self.propagate_through_place_components(output, succ)
1220                 }});
1221
1222                 // Inputs are executed first. Propagate last because of rev order
1223                 self.propagate_through_exprs(inputs, succ)
1224             }
1225
1226             hir::ExprKind::Lit(..) | hir::ExprKind::Err |
1227             hir::ExprKind::Path(hir::QPath::TypeRelative(..)) => {
1228                 succ
1229             }
1230
1231             // Note that labels have been resolved, so we don't need to look
1232             // at the label ident
1233             hir::ExprKind::Block(ref blk, _) => {
1234                 self.propagate_through_block(&blk, succ)
1235             }
1236         }
1237     }
1238
1239     fn propagate_through_place_components(&mut self,
1240                                           expr: &Expr,
1241                                           succ: LiveNode)
1242                                           -> LiveNode {
1243         // # Places
1244         //
1245         // In general, the full flow graph structure for an
1246         // assignment/move/etc can be handled in one of two ways,
1247         // depending on whether what is being assigned is a "tracked
1248         // value" or not. A tracked value is basically a local
1249         // variable or argument.
1250         //
1251         // The two kinds of graphs are:
1252         //
1253         //    Tracked place          Untracked place
1254         // ----------------------++-----------------------
1255         //                       ||
1256         //         |             ||           |
1257         //         v             ||           v
1258         //     (rvalue)          ||       (rvalue)
1259         //         |             ||           |
1260         //         v             ||           v
1261         // (write of place)     ||   (place components)
1262         //         |             ||           |
1263         //         v             ||           v
1264         //      (succ)           ||        (succ)
1265         //                       ||
1266         // ----------------------++-----------------------
1267         //
1268         // I will cover the two cases in turn:
1269         //
1270         // # Tracked places
1271         //
1272         // A tracked place is a local variable/argument `x`.  In
1273         // these cases, the link_node where the write occurs is linked
1274         // to node id of `x`.  The `write_place()` routine generates
1275         // the contents of this node.  There are no subcomponents to
1276         // consider.
1277         //
1278         // # Non-tracked places
1279         //
1280         // These are places like `x[5]` or `x.f`.  In that case, we
1281         // basically ignore the value which is written to but generate
1282         // reads for the components---`x` in these two examples.  The
1283         // components reads are generated by
1284         // `propagate_through_place_components()` (this fn).
1285         //
1286         // # Illegal places
1287         //
1288         // It is still possible to observe assignments to non-places;
1289         // these errors are detected in the later pass borrowck.  We
1290         // just ignore such cases and treat them as reads.
1291
1292         match expr.node {
1293             hir::ExprKind::Path(_) => succ,
1294             hir::ExprKind::Field(ref e, _) => self.propagate_through_expr(&e, succ),
1295             _ => self.propagate_through_expr(expr, succ)
1296         }
1297     }
1298
1299     // see comment on propagate_through_place()
1300     fn write_place(&mut self, expr: &Expr, succ: LiveNode, acc: u32) -> LiveNode {
1301         match expr.node {
1302             hir::ExprKind::Path(hir::QPath::Resolved(_, ref path)) => {
1303                 self.access_path(expr.hir_id, path, succ, acc)
1304             }
1305
1306             // We do not track other places, so just propagate through
1307             // to their subcomponents.  Also, it may happen that
1308             // non-places occur here, because those are detected in the
1309             // later pass borrowck.
1310             _ => succ
1311         }
1312     }
1313
1314     fn access_var(&mut self, hir_id: HirId, nid: NodeId, succ: LiveNode, acc: u32, span: Span)
1315                   -> LiveNode {
1316         let ln = self.live_node(hir_id, span);
1317         if acc != 0 {
1318             self.init_from_succ(ln, succ);
1319             let var_hid = self.ir.tcx.hir().node_to_hir_id(nid);
1320             let var = self.variable(var_hid, span);
1321             self.acc(ln, var, acc);
1322         }
1323         ln
1324     }
1325
1326     fn access_path(&mut self, hir_id: HirId, path: &hir::Path, succ: LiveNode, acc: u32)
1327                    -> LiveNode {
1328         match path.res {
1329             Res::Local(hid) => {
1330               let nid = self.ir.tcx.hir().hir_to_node_id(hid);
1331               self.access_var(hir_id, nid, succ, acc, path.span)
1332             }
1333             _ => succ
1334         }
1335     }
1336
1337     fn propagate_through_loop(&mut self,
1338                               expr: &Expr,
1339                               kind: LoopKind<'_>,
1340                               body: &hir::Block,
1341                               succ: LiveNode)
1342                               -> LiveNode {
1343         /*
1344
1345         We model control flow like this:
1346
1347               (cond) <--+
1348                 |       |
1349                 v       |
1350           +-- (expr)    |
1351           |     |       |
1352           |     v       |
1353           |   (body) ---+
1354           |
1355           |
1356           v
1357         (succ)
1358
1359         */
1360
1361
1362         // first iteration:
1363         let mut first_merge = true;
1364         let ln = self.live_node(expr.hir_id, expr.span);
1365         self.init_empty(ln, succ);
1366         match kind {
1367             LoopLoop => {}
1368             _ => {
1369                 // If this is not a `loop` loop, then it's possible we bypass
1370                 // the body altogether. Otherwise, the only way is via a `break`
1371                 // in the loop body.
1372                 self.merge_from_succ(ln, succ, first_merge);
1373                 first_merge = false;
1374             }
1375         }
1376         debug!("propagate_through_loop: using id for loop body {} {}",
1377                expr.hir_id, self.ir.tcx.hir().hir_to_pretty_string(body.hir_id));
1378
1379         self.break_ln.insert(expr.hir_id, succ);
1380
1381         let cond_ln = match kind {
1382             LoopLoop => ln,
1383             WhileLoop(ref cond) => self.propagate_through_expr(&cond, ln),
1384         };
1385
1386         self.cont_ln.insert(expr.hir_id, cond_ln);
1387
1388         let body_ln = self.propagate_through_block(body, cond_ln);
1389
1390         // repeat until fixed point is reached:
1391         while self.merge_from_succ(ln, body_ln, first_merge) {
1392             first_merge = false;
1393
1394             let new_cond_ln = match kind {
1395                 LoopLoop => ln,
1396                 WhileLoop(ref cond) => {
1397                     self.propagate_through_expr(&cond, ln)
1398                 }
1399             };
1400             assert_eq!(cond_ln, new_cond_ln);
1401             assert_eq!(body_ln, self.propagate_through_block(body, cond_ln));
1402         }
1403
1404         cond_ln
1405     }
1406 }
1407
1408 // _______________________________________________________________________
1409 // Checking for error conditions
1410
1411 impl<'a, 'tcx> Visitor<'tcx> for Liveness<'a, 'tcx> {
1412     fn nested_visit_map<'this>(&'this mut self) -> NestedVisitorMap<'this, 'tcx> {
1413         NestedVisitorMap::None
1414     }
1415
1416     fn visit_local(&mut self, l: &'tcx hir::Local) {
1417         check_local(self, l);
1418     }
1419     fn visit_expr(&mut self, ex: &'tcx Expr) {
1420         check_expr(self, ex);
1421     }
1422     fn visit_arm(&mut self, a: &'tcx hir::Arm) {
1423         check_arm(self, a);
1424     }
1425 }
1426
1427 fn check_local<'a, 'tcx>(this: &mut Liveness<'a, 'tcx>, local: &'tcx hir::Local) {
1428     match local.init {
1429         Some(_) => {
1430             this.warn_about_unused_or_dead_vars_in_pat(&local.pat);
1431         },
1432         None => {
1433             this.pat_bindings(&local.pat, |this, ln, var, sp, id| {
1434                 let span = local.pat.simple_ident().map_or(sp, |ident| ident.span);
1435                 this.warn_about_unused(vec![span], id, ln, var);
1436             })
1437         }
1438     }
1439
1440     intravisit::walk_local(this, local);
1441 }
1442
1443 fn check_arm<'a, 'tcx>(this: &mut Liveness<'a, 'tcx>, arm: &'tcx hir::Arm) {
1444     // Only consider the variable from the first pattern; any later patterns must have
1445     // the same bindings, and we also consider the first pattern to be the "authoritative" set of
1446     // ids. However, we should take the spans of variables with the same name from the later
1447     // patterns so the suggestions to prefix with underscores will apply to those too.
1448     let mut vars: BTreeMap<String, (LiveNode, Variable, HirId, Vec<Span>)> = Default::default();
1449
1450     for pat in &arm.pats {
1451         this.arm_pats_bindings(Some(&*pat), |this, ln, var, sp, id| {
1452             let name = this.ir.variable_name(var);
1453             vars.entry(name)
1454                 .and_modify(|(.., spans)| {
1455                     spans.push(sp);
1456                 })
1457                 .or_insert_with(|| {
1458                     (ln, var, id, vec![sp])
1459                 });
1460         });
1461     }
1462
1463     for (_, (ln, var, id, spans)) in vars {
1464         this.warn_about_unused(spans, id, ln, var);
1465     }
1466
1467     intravisit::walk_arm(this, arm);
1468 }
1469
1470 fn check_expr<'a, 'tcx>(this: &mut Liveness<'a, 'tcx>, expr: &'tcx Expr) {
1471     match expr.node {
1472         hir::ExprKind::Assign(ref l, _) => {
1473             this.check_place(&l);
1474
1475             intravisit::walk_expr(this, expr);
1476         }
1477
1478         hir::ExprKind::AssignOp(_, ref l, _) => {
1479             if !this.tables.is_method_call(expr) {
1480                 this.check_place(&l);
1481             }
1482
1483             intravisit::walk_expr(this, expr);
1484         }
1485
1486         hir::ExprKind::InlineAsm(ref ia, ref outputs, ref inputs) => {
1487             for input in inputs {
1488                 this.visit_expr(input);
1489             }
1490
1491             // Output operands must be places
1492             for (o, output) in ia.outputs.iter().zip(outputs) {
1493                 if !o.is_indirect {
1494                     this.check_place(output);
1495                 }
1496                 this.visit_expr(output);
1497             }
1498
1499             intravisit::walk_expr(this, expr);
1500         }
1501
1502         // no correctness conditions related to liveness
1503         hir::ExprKind::Call(..) | hir::ExprKind::MethodCall(..) |
1504         hir::ExprKind::Match(..) | hir::ExprKind::While(..) | hir::ExprKind::Loop(..) |
1505         hir::ExprKind::Index(..) | hir::ExprKind::Field(..) |
1506         hir::ExprKind::Array(..) | hir::ExprKind::Tup(..) | hir::ExprKind::Binary(..) |
1507         hir::ExprKind::Cast(..) | hir::ExprKind::DropTemps(..) | hir::ExprKind::Unary(..) |
1508         hir::ExprKind::Ret(..) | hir::ExprKind::Break(..) | hir::ExprKind::Continue(..) |
1509         hir::ExprKind::Lit(_) | hir::ExprKind::Block(..) | hir::ExprKind::AddrOf(..) |
1510         hir::ExprKind::Struct(..) | hir::ExprKind::Repeat(..) |
1511         hir::ExprKind::Closure(..) | hir::ExprKind::Path(_) | hir::ExprKind::Yield(..) |
1512         hir::ExprKind::Box(..) | hir::ExprKind::Type(..) | hir::ExprKind::Err => {
1513             intravisit::walk_expr(this, expr);
1514         }
1515     }
1516 }
1517
1518 impl<'a, 'tcx> Liveness<'a, 'tcx> {
1519     fn check_place(&mut self, expr: &'tcx Expr) {
1520         match expr.node {
1521             hir::ExprKind::Path(hir::QPath::Resolved(_, ref path)) => {
1522                 if let Res::Local(var_hid) = path.res {
1523                     // Assignment to an immutable variable or argument: only legal
1524                     // if there is no later assignment. If this local is actually
1525                     // mutable, then check for a reassignment to flag the mutability
1526                     // as being used.
1527                     let ln = self.live_node(expr.hir_id, expr.span);
1528                     let var = self.variable(var_hid, expr.span);
1529                     self.warn_about_dead_assign(expr.span, expr.hir_id, ln, var);
1530                 }
1531             }
1532             _ => {
1533                 // For other kinds of places, no checks are required,
1534                 // and any embedded expressions are actually rvalues
1535                 intravisit::walk_expr(self, expr);
1536             }
1537         }
1538     }
1539
1540     fn should_warn(&self, var: Variable) -> Option<String> {
1541         let name = self.ir.variable_name(var);
1542         if name.is_empty() || name.as_bytes()[0] == b'_' {
1543             None
1544         } else {
1545             Some(name)
1546         }
1547     }
1548
1549     fn warn_about_unused_args(&self, body: &hir::Body, entry_ln: LiveNode) {
1550         for arg in &body.arguments {
1551             arg.pat.each_binding(|_bm, hir_id, _, ident| {
1552                 let sp = ident.span;
1553                 let var = self.variable(hir_id, sp);
1554                 // Ignore unused self.
1555                 if ident.name != kw::SelfLower {
1556                     if !self.warn_about_unused(vec![sp], hir_id, entry_ln, var) {
1557                         if self.live_on_entry(entry_ln, var).is_none() {
1558                             self.report_dead_assign(hir_id, sp, var, true);
1559                         }
1560                     }
1561                 }
1562             })
1563         }
1564     }
1565
1566     fn warn_about_unused_or_dead_vars_in_pat(&mut self, pat: &hir::Pat) {
1567         self.pat_bindings(pat, |this, ln, var, sp, id| {
1568             if !this.warn_about_unused(vec![sp], id, ln, var) {
1569                 this.warn_about_dead_assign(sp, id, ln, var);
1570             }
1571         })
1572     }
1573
1574     fn warn_about_unused(&self,
1575                          spans: Vec<Span>,
1576                          hir_id: HirId,
1577                          ln: LiveNode,
1578                          var: Variable)
1579                          -> bool {
1580         if !self.used_on_entry(ln, var) {
1581             let r = self.should_warn(var);
1582             if let Some(name) = r {
1583                 // annoying: for parameters in funcs like `fn(x: i32)
1584                 // {ret}`, there is only one node, so asking about
1585                 // assigned_on_exit() is not meaningful.
1586                 let is_assigned = if ln == self.s.exit_ln {
1587                     false
1588                 } else {
1589                     self.assigned_on_exit(ln, var).is_some()
1590                 };
1591
1592                 if is_assigned {
1593                     self.ir.tcx.lint_hir_note(
1594                         lint::builtin::UNUSED_VARIABLES,
1595                         hir_id,
1596                         spans.clone(),
1597                         &format!("variable `{}` is assigned to, but never used", name),
1598                         &format!("consider using `_{}` instead", name),
1599                     );
1600                 } else if name != "self" {
1601                     let mut err = self.ir.tcx.struct_span_lint_hir(
1602                         lint::builtin::UNUSED_VARIABLES,
1603                         hir_id,
1604                         spans.clone(),
1605                         &format!("unused variable: `{}`", name),
1606                     );
1607
1608                     if self.ir.variable_is_shorthand(var) {
1609                         if let Node::Binding(pat) = self.ir.tcx.hir().get_by_hir_id(hir_id) {
1610                             // Handle `ref` and `ref mut`.
1611                             let spans = spans.iter()
1612                                 .map(|_span| (pat.span, format!("{}: _", name)))
1613                                 .collect();
1614
1615                             err.multipart_suggestion(
1616                                 "try ignoring the field",
1617                                 spans,
1618                                 Applicability::MachineApplicable,
1619                             );
1620                         }
1621                     } else {
1622                         err.multipart_suggestion(
1623                             "consider prefixing with an underscore",
1624                             spans.iter().map(|span| (*span, format!("_{}", name))).collect(),
1625                             Applicability::MachineApplicable,
1626                         );
1627                     }
1628
1629                     err.emit()
1630                 }
1631             }
1632             true
1633         } else {
1634             false
1635         }
1636     }
1637
1638     fn warn_about_dead_assign(&self, sp: Span, hir_id: HirId, ln: LiveNode, var: Variable) {
1639         if self.live_on_exit(ln, var).is_none() {
1640             self.report_dead_assign(hir_id, sp, var, false);
1641         }
1642     }
1643
1644     fn report_dead_assign(&self, hir_id: HirId, sp: Span, var: Variable, is_argument: bool) {
1645         if let Some(name) = self.should_warn(var) {
1646             if is_argument {
1647                 self.ir.tcx.struct_span_lint_hir(lint::builtin::UNUSED_ASSIGNMENTS, hir_id, sp,
1648                 &format!("value passed to `{}` is never read", name))
1649                 .help("maybe it is overwritten before being read?")
1650                 .emit();
1651             } else {
1652                 self.ir.tcx.struct_span_lint_hir(lint::builtin::UNUSED_ASSIGNMENTS, hir_id, sp,
1653                 &format!("value assigned to `{}` is never read", name))
1654                 .help("maybe it is overwritten before being read?")
1655                 .emit();
1656             }
1657         }
1658     }
1659 }