src/librustc/middle/traits/specialize/mod.rs

   1 // Copyright 2015 The Rust Project Developers. See the COPYRIGHT
   2 // file at the top-level directory of this distribution and at
   3 // http://rust-lang.org/COPYRIGHT.
   4 //
   5 // Licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE or
   6 // http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
   7 // <LICENSE-MIT or http://opensource.org/licenses/MIT>, at your
   8 // option. This file may not be copied, modified, or distributed
   9 // except according to those terms.
  10
  11 // Logic and data structures related to impl specialization, explained in
  12 // greater detail below.
  13 //
  14 // At the moment, this implementation support only the simple "chain" rule:
  15 // If any two impls overlap, one must be a strict subset of the other.
  16 //
  17 // See traits/README.md for a bit more detail on how specialization
  18 // fits together with the rest of the trait machinery.
  19
  20 use super::{SelectionContext, FulfillmentContext};
  21 use super::util::{fresh_type_vars_for_impl, impl_trait_ref_and_oblig};
  22
  23 use middle::cstore::CrateStore;
  24 use middle::def_id::DefId;
  25 use middle::infer::{self, InferCtxt, TypeOrigin};
  26 use middle::region;
  27 use middle::subst::{Subst, Substs};
  28 use middle::traits::{self, ProjectionMode, ObligationCause, Normalized};
  29 use middle::ty::{self, TyCtxt};
  30 use syntax::codemap::DUMMY_SP;
  31
  32 pub mod specialization_graph;
  33
  34 /// Information pertinent to an overlapping impl error.
  35 pub struct Overlap<'a, 'tcx: 'a> {
  36     pub in_context: InferCtxt<'a, 'tcx>,
  37     pub with_impl: DefId,
  38     pub on_trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
  39 }
  40
  41 /// Given a subst for the requested impl, translate it to a subst
  42 /// appropriate for the actual item definition (whether it be in that impl,
  43 /// a parent impl, or the trait).
  44 /// When we have selected one impl, but are actually using item definitions from
  45 /// a parent impl providing a default, we need a way to translate between the
  46 /// type parameters of the two impls. Here the `source_impl` is the one we've
  47 /// selected, and `source_substs` is a substitution of its generics (and
  48 /// possibly some relevant `FnSpace` variables as well). And `target_node` is
  49 /// the impl/trait we're actually going to get the definition from. The resulting
  50 /// substitution will map from `target_node`'s generics to `source_impl`'s
  51 /// generics as instantiated by `source_subst`.
  52 ///
  53 /// For example, consider the following scenario:
  54 ///
  55 /// ```rust
  56 /// trait Foo { ... }
  57 /// impl<T, U> Foo for (T, U) { ... }  // target impl
  58 /// impl<V> Foo for (V, V) { ... }     // source impl
  59 /// ```
  60 ///
  61 /// Suppose we have selected "source impl" with `V` instantiated with `u32`.
  62 /// This function will produce a substitution with `T` and `U` both mapping to `u32`.
  63 ///
  64 /// Where clauses add some trickiness here, because they can be used to "define"
  65 /// an argument indirectly:
  66 ///
  67 /// ```rust
  68 /// impl<'a, I, T: 'a> Iterator for Cloned<I>
  69 ///    where I: Iterator<Item=&'a T>, T: Clone
  70 /// ```
  71 ///
  72 /// In a case like this, the substitution for `T` is determined indirectly,
  73 /// through associated type projection. We deal with such cases by using
  74 /// *fulfillment* to relate the two impls, requiring that all projections are
  75 /// resolved.
  76 pub fn translate_substs<'a, 'tcx>(infcx: &InferCtxt<'a, 'tcx>,
  77                                   source_impl: DefId,
  78                                   source_substs: &'tcx Substs<'tcx>,
  79                                   target_node: specialization_graph::Node)
  80                                   -> &'tcx Substs<'tcx> {
  81     let source_trait_ref = infcx.tcx
  82                                 .impl_trait_ref(source_impl)
  83                                 .unwrap()
  84                                 .subst(infcx.tcx, &source_substs);
  85
  86     // translate the Self and TyParam parts of the substitution, since those
  87     // vary across impls
  88     let target_substs = match target_node {
  89         specialization_graph::Node::Impl(target_impl) => {
  90             // no need to translate if we're targetting the impl we started with
  91             if source_impl == target_impl {
  92                 return source_substs;
  93             }
  94
  95             fulfill_implication(infcx, source_trait_ref, target_impl).unwrap_or_else(|_| {
  96                 infcx.tcx
  97                      .sess
  98                      .bug("When translating substitutions for specialization, the expected \
  99                            specializaiton failed to hold")
 100             })
 101         }
 102         specialization_graph::Node::Trait(..) => source_trait_ref.substs.clone(),
 103     };
 104
 105     // retain erasure mode
 106     // NB: this must happen before inheriting method generics below
 107     let target_substs = if source_substs.regions.is_erased() {
 108         target_substs.erase_regions()
 109     } else {
 110         target_substs
 111     };
 112
 113     // directly inherent the method generics, since those do not vary across impls
 114     infcx.tcx.mk_substs(target_substs.with_method_from_subst(source_substs))
 115 }
 116
 117 /// Is impl1 a specialization of impl2?
 118 ///
 119 /// Specialization is determined by the sets of types to which the impls apply;
 120 /// impl1 specializes impl2 if it applies to a subset of the types impl2 applies
 121 /// to.
 122 pub fn specializes(tcx: &TyCtxt, impl1_def_id: DefId, impl2_def_id: DefId) -> bool {
 123     // The feature gate should prevent introducing new specializations, but not
 124     // taking advantage of upstream ones.
 125     if !tcx.sess.features.borrow().specialization &&
 126         (impl1_def_id.is_local() || impl2_def_id.is_local()) {
 127         return false;
 128     }
 129
 130     // We determine whether there's a subset relationship by:
 131     //
 132     // - skolemizing impl1,
 133     // - assuming the where clauses for impl1,
 134     // - instantiating impl2 with fresh inference variables,
 135     // - unifying,
 136     // - attempting to prove the where clauses for impl2
 137     //
 138     // The last three steps are encapsulated in `fulfill_implication`.
 139     //
 140     // See RFC 1210 for more details and justification.
 141
 142     // Currently we do not allow e.g. a negative impl to specialize a positive one
 143     if tcx.trait_impl_polarity(impl1_def_id) != tcx.trait_impl_polarity(impl2_def_id) {
 144         return false;
 145     }
 146
 147     let mut infcx = infer::normalizing_infer_ctxt(tcx, &tcx.tables, ProjectionMode::Topmost);
 148
 149     // create a parameter environment corresponding to a (skolemized) instantiation of impl1
 150     let scheme = tcx.lookup_item_type(impl1_def_id);
 151     let predicates = tcx.lookup_predicates(impl1_def_id);
 152     let mut penv = tcx.construct_parameter_environment(DUMMY_SP,
 153                                                        &scheme.generics,
 154                                                        &predicates,
 155                                                        region::DUMMY_CODE_EXTENT);
 156     let impl1_trait_ref = tcx.impl_trait_ref(impl1_def_id)
 157                              .unwrap()
 158                              .subst(tcx, &penv.free_substs);
 159
 160     // Normalize the trait reference, adding any obligations that arise into the impl1 assumptions
 161     let Normalized { value: impl1_trait_ref, obligations: normalization_obligations } = {
 162         let selcx = &mut SelectionContext::new(&infcx);
 163         traits::normalize(selcx, ObligationCause::dummy(), &impl1_trait_ref)
 164     };
 165     penv.caller_bounds.extend(normalization_obligations.into_iter().map(|o| o.predicate));
 166
 167     // Install the parameter environment, taking the predicates of impl1 as assumptions:
 168     infcx.parameter_environment = penv;
 169
 170     // Attempt to prove that impl2 applies, given all of the above.
 171     fulfill_implication(&infcx, impl1_trait_ref, impl2_def_id).is_ok()
 172 }
 173
 174 /// Attempt to fulfill all obligations of `target_impl` after unification with
 175 /// `source_trait_ref`. If successful, returns a substitution for *all* the
 176 /// generics of `target_impl`, including both those needed to unify with
 177 /// `source_trait_ref` and those whose identity is determined via a where
 178 /// clause in the impl.
 179 fn fulfill_implication<'a, 'tcx>(infcx: &InferCtxt<'a, 'tcx>,
 180                                  source_trait_ref: ty::TraitRef<'tcx>,
 181                                  target_impl: DefId)
 182                                  -> Result<Substs<'tcx>, ()> {
 183     infcx.commit_if_ok(|_| {
 184         let selcx = &mut SelectionContext::new(&infcx);
 185         let target_substs = fresh_type_vars_for_impl(&infcx, DUMMY_SP, target_impl);
 186         let (target_trait_ref, obligations) = impl_trait_ref_and_oblig(selcx,
 187                                                                        target_impl,
 188                                                                        &target_substs);
 189
 190         // do the impls unify? If not, no specialization.
 191         if let Err(_) = infer::mk_eq_trait_refs(&infcx,
 192                                                 true,
 193                                                 TypeOrigin::Misc(DUMMY_SP),
 194                                                 source_trait_ref,
 195                                                 target_trait_ref) {
 196             debug!("fulfill_implication: {:?} does not unify with {:?}",
 197                    source_trait_ref,
 198                    target_trait_ref);
 199             return Err(());
 200         }
 201
 202         // attempt to prove all of the predicates for impl2 given those for impl1
 203         // (which are packed up in penv)
 204
 205         let mut fulfill_cx = FulfillmentContext::new();
 206         for oblig in obligations.into_iter() {
 207             fulfill_cx.register_predicate_obligation(&infcx, oblig);
 208         }
 209
 210         if let Err(errors) = infer::drain_fulfillment_cx(&infcx, &mut fulfill_cx, &()) {
 211             // no dice!
 212             debug!("fulfill_implication: for impls on {:?} and {:?}, could not fulfill: {:?} given \
 213                     {:?}",
 214                    source_trait_ref,
 215                    target_trait_ref,
 216                    errors,
 217                    infcx.parameter_environment.caller_bounds);
 218             Err(())
 219         } else {
 220             debug!("fulfill_implication: an impl for {:?} specializes {:?}",
 221                    source_trait_ref,
 222                    target_trait_ref);
 223
 224             // Now resolve the *substitution* we built for the target earlier, replacing
 225             // the inference variables inside with whatever we got from fulfillment.
 226             Ok(infcx.resolve_type_vars_if_possible(&target_substs))
 227         }
 228     })
 229 }