]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc_mir/borrow_check/nll/region_infer/mod.rs
Rollup merge of #67055 - lqd:const_qualif, r=oli-obk
[rust.git] / src / librustc_mir / borrow_check / nll / region_infer / mod.rs
1 use std::rc::Rc;
2
3 use rustc::hir::def_id::DefId;
4 use rustc::infer::canonical::QueryOutlivesConstraint;
5 use rustc::infer::opaque_types;
6 use rustc::infer::region_constraints::{GenericKind, VarInfos, VerifyBound};
7 use rustc::infer::{InferCtxt, NLLRegionVariableOrigin, RegionVariableOrigin};
8 use rustc::mir::{
9     Body, ClosureOutlivesRequirement, ClosureOutlivesSubject, ClosureRegionRequirements,
10     ConstraintCategory, Local, Location,
11 };
12 use rustc::ty::{self, subst::SubstsRef, RegionVid, Ty, TyCtxt, TypeFoldable};
13 use rustc::util::common::ErrorReported;
14 use rustc_data_structures::binary_search_util;
15 use rustc_index::bit_set::BitSet;
16 use rustc_data_structures::fx::{FxHashMap, FxHashSet};
17 use rustc_data_structures::graph::WithSuccessors;
18 use rustc_data_structures::graph::scc::Sccs;
19 use rustc_data_structures::graph::vec_graph::VecGraph;
20 use rustc_index::vec::IndexVec;
21 use rustc_errors::{Diagnostic, DiagnosticBuilder};
22 use syntax_pos::Span;
23 use syntax_pos::symbol::Symbol;
24
25 use crate::borrow_check::{
26     nll::{
27         constraints::{
28             graph::NormalConstraintGraph,
29             ConstraintSccIndex,
30             OutlivesConstraint,
31             OutlivesConstraintSet,
32         },
33         member_constraints::{MemberConstraintSet, NllMemberConstraintIndex},
34         region_infer::values::{
35             PlaceholderIndices, RegionElement, ToElementIndex
36         },
37         type_check::{free_region_relations::UniversalRegionRelations, Locations},
38     },
39     diagnostics::{
40         OutlivesSuggestionBuilder, RegionErrorNamingCtx,
41     },
42     Upvar,
43 };
44
45 use self::values::{LivenessValues, RegionValueElements, RegionValues};
46 use super::universal_regions::UniversalRegions;
47 use super::ToRegionVid;
48
49 mod dump_mir;
50 mod graphviz;
51
52 pub mod values;
53
54 pub struct RegionInferenceContext<'tcx> {
55     /// Contains the definition for every region variable. Region
56     /// variables are identified by their index (`RegionVid`). The
57     /// definition contains information about where the region came
58     /// from as well as its final inferred value.
59     pub(in crate::borrow_check) definitions: IndexVec<RegionVid, RegionDefinition<'tcx>>,
60
61     /// The liveness constraints added to each region. For most
62     /// regions, these start out empty and steadily grow, though for
63     /// each universally quantified region R they start out containing
64     /// the entire CFG and `end(R)`.
65     pub(in crate::borrow_check) liveness_constraints: LivenessValues<RegionVid>,
66
67     /// The outlives constraints computed by the type-check.
68     pub(in crate::borrow_check) constraints: Rc<OutlivesConstraintSet>,
69
70     /// The constraint-set, but in graph form, making it easy to traverse
71     /// the constraints adjacent to a particular region. Used to construct
72     /// the SCC (see `constraint_sccs`) and for error reporting.
73     pub(in crate::borrow_check) constraint_graph: Rc<NormalConstraintGraph>,
74
75     /// The SCC computed from `constraints` and the constraint
76     /// graph. We have an edge from SCC A to SCC B if `A: B`. Used to
77     /// compute the values of each region.
78     pub(in crate::borrow_check) constraint_sccs: Rc<Sccs<RegionVid, ConstraintSccIndex>>,
79
80     /// Reverse of the SCC constraint graph -- i.e., an edge `A -> B`
81     /// exists if `B: A`. Computed lazilly.
82     pub(in crate::borrow_check) rev_constraint_graph:
83         Option<Rc<VecGraph<ConstraintSccIndex>>>,
84
85     /// The "R0 member of [R1..Rn]" constraints, indexed by SCC.
86     pub(in crate::borrow_check) member_constraints:
87         Rc<MemberConstraintSet<'tcx, ConstraintSccIndex>>,
88
89     /// Records the member constraints that we applied to each scc.
90     /// This is useful for error reporting. Once constraint
91     /// propagation is done, this vector is sorted according to
92     /// `member_region_scc`.
93     pub(in crate::borrow_check) member_constraints_applied: Vec<AppliedMemberConstraint>,
94
95     /// Map closure bounds to a `Span` that should be used for error reporting.
96     pub(in crate::borrow_check) closure_bounds_mapping:
97         FxHashMap<Location, FxHashMap<(RegionVid, RegionVid), (ConstraintCategory, Span)>>,
98
99     /// Contains the minimum universe of any variable within the same
100     /// SCC. We will ensure that no SCC contains values that are not
101     /// visible from this index.
102     pub(in crate::borrow_check) scc_universes:
103         IndexVec<ConstraintSccIndex, ty::UniverseIndex>,
104
105     /// Contains a "representative" from each SCC. This will be the
106     /// minimal RegionVid belonging to that universe. It is used as a
107     /// kind of hacky way to manage checking outlives relationships,
108     /// since we can 'canonicalize' each region to the representative
109     /// of its SCC and be sure that -- if they have the same repr --
110     /// they *must* be equal (though not having the same repr does not
111     /// mean they are unequal).
112     pub(in crate::borrow_check) scc_representatives:
113         IndexVec<ConstraintSccIndex, ty::RegionVid>,
114
115     /// The final inferred values of the region variables; we compute
116     /// one value per SCC. To get the value for any given *region*,
117     /// you first find which scc it is a part of.
118     pub(in crate::borrow_check) scc_values: RegionValues<ConstraintSccIndex>,
119
120     /// Type constraints that we check after solving.
121     pub(in crate::borrow_check) type_tests: Vec<TypeTest<'tcx>>,
122
123     /// Information about the universally quantified regions in scope
124     /// on this function.
125     pub (in crate::borrow_check) universal_regions: Rc<UniversalRegions<'tcx>>,
126
127     /// Information about how the universally quantified regions in
128     /// scope on this function relate to one another.
129     pub(in crate::borrow_check) universal_region_relations:
130         Rc<UniversalRegionRelations<'tcx>>,
131 }
132
133 /// Each time that `apply_member_constraint` is successful, it appends
134 /// one of these structs to the `member_constraints_applied` field.
135 /// This is used in error reporting to trace out what happened.
136 ///
137 /// The way that `apply_member_constraint` works is that it effectively
138 /// adds a new lower bound to the SCC it is analyzing: so you wind up
139 /// with `'R: 'O` where `'R` is the pick-region and `'O` is the
140 /// minimal viable option.
141 #[derive(Copy, Clone, Debug, Eq, PartialEq, Ord, PartialOrd)]
142 pub(crate) struct AppliedMemberConstraint {
143     /// The SCC that was affected. (The "member region".)
144     ///
145     /// The vector if `AppliedMemberConstraint` elements is kept sorted
146     /// by this field.
147     pub(in crate::borrow_check) member_region_scc: ConstraintSccIndex,
148
149     /// The "best option" that `apply_member_constraint` found -- this was
150     /// added as an "ad-hoc" lower-bound to `member_region_scc`.
151     pub(in crate::borrow_check) min_choice: ty::RegionVid,
152
153     /// The "member constraint index" -- we can find out details about
154     /// the constraint from
155     /// `set.member_constraints[member_constraint_index]`.
156     pub(in crate::borrow_check) member_constraint_index: NllMemberConstraintIndex,
157 }
158
159 pub(crate) struct RegionDefinition<'tcx> {
160     /// What kind of variable is this -- a free region? existential
161     /// variable? etc. (See the `NLLRegionVariableOrigin` for more
162     /// info.)
163     pub(in crate::borrow_check) origin: NLLRegionVariableOrigin,
164
165     /// Which universe is this region variable defined in? This is
166     /// most often `ty::UniverseIndex::ROOT`, but when we encounter
167     /// forall-quantifiers like `for<'a> { 'a = 'b }`, we would create
168     /// the variable for `'a` in a fresh universe that extends ROOT.
169     pub(in crate::borrow_check) universe: ty::UniverseIndex,
170
171     /// If this is 'static or an early-bound region, then this is
172     /// `Some(X)` where `X` is the name of the region.
173     pub(in crate::borrow_check) external_name: Option<ty::Region<'tcx>>,
174 }
175
176 /// N.B., the variants in `Cause` are intentionally ordered. Lower
177 /// values are preferred when it comes to error messages. Do not
178 /// reorder willy nilly.
179 #[derive(Copy, Clone, Debug, PartialOrd, Ord, PartialEq, Eq)]
180 pub(crate) enum Cause {
181     /// point inserted because Local was live at the given Location
182     LiveVar(Local, Location),
183
184     /// point inserted because Local was dropped at the given Location
185     DropVar(Local, Location),
186 }
187
188 /// A "type test" corresponds to an outlives constraint between a type
189 /// and a lifetime, like `T: 'x` or `<T as Foo>::Bar: 'x`. They are
190 /// translated from the `Verify` region constraints in the ordinary
191 /// inference context.
192 ///
193 /// These sorts of constraints are handled differently than ordinary
194 /// constraints, at least at present. During type checking, the
195 /// `InferCtxt::process_registered_region_obligations` method will
196 /// attempt to convert a type test like `T: 'x` into an ordinary
197 /// outlives constraint when possible (for example, `&'a T: 'b` will
198 /// be converted into `'a: 'b` and registered as a `Constraint`).
199 ///
200 /// In some cases, however, there are outlives relationships that are
201 /// not converted into a region constraint, but rather into one of
202 /// these "type tests". The distinction is that a type test does not
203 /// influence the inference result, but instead just examines the
204 /// values that we ultimately inferred for each region variable and
205 /// checks that they meet certain extra criteria. If not, an error
206 /// can be issued.
207 ///
208 /// One reason for this is that these type tests typically boil down
209 /// to a check like `'a: 'x` where `'a` is a universally quantified
210 /// region -- and therefore not one whose value is really meant to be
211 /// *inferred*, precisely (this is not always the case: one can have a
212 /// type test like `<Foo as Trait<'?0>>::Bar: 'x`, where `'?0` is an
213 /// inference variable). Another reason is that these type tests can
214 /// involve *disjunction* -- that is, they can be satisfied in more
215 /// than one way.
216 ///
217 /// For more information about this translation, see
218 /// `InferCtxt::process_registered_region_obligations` and
219 /// `InferCtxt::type_must_outlive` in `rustc::infer::outlives`.
220 #[derive(Clone, Debug)]
221 pub struct TypeTest<'tcx> {
222     /// The type `T` that must outlive the region.
223     pub generic_kind: GenericKind<'tcx>,
224
225     /// The region `'x` that the type must outlive.
226     pub lower_bound: RegionVid,
227
228     /// Where did this constraint arise and why?
229     pub locations: Locations,
230
231     /// A test which, if met by the region `'x`, proves that this type
232     /// constraint is satisfied.
233     pub verify_bound: VerifyBound<'tcx>,
234 }
235
236 impl<'tcx> RegionInferenceContext<'tcx> {
237     /// Creates a new region inference context with a total of
238     /// `num_region_variables` valid inference variables; the first N
239     /// of those will be constant regions representing the free
240     /// regions defined in `universal_regions`.
241     ///
242     /// The `outlives_constraints` and `type_tests` are an initial set
243     /// of constraints produced by the MIR type check.
244     pub(crate) fn new(
245         var_infos: VarInfos,
246         universal_regions: Rc<UniversalRegions<'tcx>>,
247         placeholder_indices: Rc<PlaceholderIndices>,
248         universal_region_relations: Rc<UniversalRegionRelations<'tcx>>,
249         outlives_constraints: OutlivesConstraintSet,
250         member_constraints_in: MemberConstraintSet<'tcx, RegionVid>,
251         closure_bounds_mapping: FxHashMap<
252             Location,
253             FxHashMap<(RegionVid, RegionVid), (ConstraintCategory, Span)>,
254         >,
255         type_tests: Vec<TypeTest<'tcx>>,
256         liveness_constraints: LivenessValues<RegionVid>,
257         elements: &Rc<RegionValueElements>,
258     ) -> Self {
259         // Create a RegionDefinition for each inference variable.
260         let definitions: IndexVec<_, _> = var_infos
261             .into_iter()
262             .map(|info| RegionDefinition::new(info.universe, info.origin))
263             .collect();
264
265         let constraints = Rc::new(outlives_constraints); // freeze constraints
266         let constraint_graph = Rc::new(constraints.graph(definitions.len()));
267         let fr_static = universal_regions.fr_static;
268         let constraint_sccs = Rc::new(constraints.compute_sccs(&constraint_graph, fr_static));
269
270         let mut scc_values =
271             RegionValues::new(elements, universal_regions.len(), &placeholder_indices);
272
273         for region in liveness_constraints.rows() {
274             let scc = constraint_sccs.scc(region);
275             scc_values.merge_liveness(scc, region, &liveness_constraints);
276         }
277
278         let scc_universes = Self::compute_scc_universes(&constraint_sccs, &definitions);
279
280         let scc_representatives = Self::compute_scc_representatives(&constraint_sccs, &definitions);
281
282         let member_constraints =
283             Rc::new(member_constraints_in.into_mapped(|r| constraint_sccs.scc(r)));
284
285         let mut result = Self {
286             definitions,
287             liveness_constraints,
288             constraints,
289             constraint_graph,
290             constraint_sccs,
291             rev_constraint_graph: None,
292             member_constraints,
293             member_constraints_applied: Vec::new(),
294             closure_bounds_mapping,
295             scc_universes,
296             scc_representatives,
297             scc_values,
298             type_tests,
299             universal_regions,
300             universal_region_relations,
301         };
302
303         result.init_free_and_bound_regions();
304
305         result
306     }
307
308     /// Each SCC is the combination of many region variables which
309     /// have been equated. Therefore, we can associate a universe with
310     /// each SCC which is minimum of all the universes of its
311     /// constituent regions -- this is because whatever value the SCC
312     /// takes on must be a value that each of the regions within the
313     /// SCC could have as well. This implies that the SCC must have
314     /// the minimum, or narrowest, universe.
315     fn compute_scc_universes(
316         constraints_scc: &Sccs<RegionVid, ConstraintSccIndex>,
317         definitions: &IndexVec<RegionVid, RegionDefinition<'tcx>>,
318     ) -> IndexVec<ConstraintSccIndex, ty::UniverseIndex> {
319         let num_sccs = constraints_scc.num_sccs();
320         let mut scc_universes = IndexVec::from_elem_n(ty::UniverseIndex::MAX, num_sccs);
321
322         for (region_vid, region_definition) in definitions.iter_enumerated() {
323             let scc = constraints_scc.scc(region_vid);
324             let scc_universe = &mut scc_universes[scc];
325             *scc_universe = ::std::cmp::min(*scc_universe, region_definition.universe);
326         }
327
328         debug!("compute_scc_universes: scc_universe = {:#?}", scc_universes);
329
330         scc_universes
331     }
332
333     /// For each SCC, we compute a unique `RegionVid` (in fact, the
334     /// minimal one that belongs to the SCC). See
335     /// `scc_representatives` field of `RegionInferenceContext` for
336     /// more details.
337     fn compute_scc_representatives(
338         constraints_scc: &Sccs<RegionVid, ConstraintSccIndex>,
339         definitions: &IndexVec<RegionVid, RegionDefinition<'tcx>>,
340     ) -> IndexVec<ConstraintSccIndex, ty::RegionVid> {
341         let num_sccs = constraints_scc.num_sccs();
342         let next_region_vid = definitions.next_index();
343         let mut scc_representatives = IndexVec::from_elem_n(next_region_vid, num_sccs);
344
345         for region_vid in definitions.indices() {
346             let scc = constraints_scc.scc(region_vid);
347             let prev_min = scc_representatives[scc];
348             scc_representatives[scc] = region_vid.min(prev_min);
349         }
350
351         scc_representatives
352     }
353
354     /// Initializes the region variables for each universally
355     /// quantified region (lifetime parameter). The first N variables
356     /// always correspond to the regions appearing in the function
357     /// signature (both named and anonymous) and where-clauses. This
358     /// function iterates over those regions and initializes them with
359     /// minimum values.
360     ///
361     /// For example:
362     ///
363     ///     fn foo<'a, 'b>(..) where 'a: 'b
364     ///
365     /// would initialize two variables like so:
366     ///
367     ///     R0 = { CFG, R0 } // 'a
368     ///     R1 = { CFG, R0, R1 } // 'b
369     ///
370     /// Here, R0 represents `'a`, and it contains (a) the entire CFG
371     /// and (b) any universally quantified regions that it outlives,
372     /// which in this case is just itself. R1 (`'b`) in contrast also
373     /// outlives `'a` and hence contains R0 and R1.
374     fn init_free_and_bound_regions(&mut self) {
375         // Update the names (if any)
376         for (external_name, variable) in self.universal_regions.named_universal_regions() {
377             debug!(
378                 "init_universal_regions: region {:?} has external name {:?}",
379                 variable, external_name
380             );
381             self.definitions[variable].external_name = Some(external_name);
382         }
383
384         for variable in self.definitions.indices() {
385             let scc = self.constraint_sccs.scc(variable);
386
387             match self.definitions[variable].origin {
388                 NLLRegionVariableOrigin::FreeRegion => {
389                     // For each free, universally quantified region X:
390
391                     // Add all nodes in the CFG to liveness constraints
392                     self.liveness_constraints.add_all_points(variable);
393                     self.scc_values.add_all_points(scc);
394
395                     // Add `end(X)` into the set for X.
396                     self.scc_values.add_element(scc, variable);
397                 }
398
399                 NLLRegionVariableOrigin::Placeholder(placeholder) => {
400                     // Each placeholder region is only visible from
401                     // its universe `ui` and its extensions. So we
402                     // can't just add it into `scc` unless the
403                     // universe of the scc can name this region.
404                     let scc_universe = self.scc_universes[scc];
405                     if scc_universe.can_name(placeholder.universe) {
406                         self.scc_values.add_element(scc, placeholder);
407                     } else {
408                         debug!(
409                             "init_free_and_bound_regions: placeholder {:?} is \
410                              not compatible with universe {:?} of its SCC {:?}",
411                             placeholder, scc_universe, scc,
412                         );
413                         self.add_incompatible_universe(scc);
414                     }
415                 }
416
417                 NLLRegionVariableOrigin::Existential { .. } => {
418                     // For existential, regions, nothing to do.
419                 }
420             }
421         }
422     }
423
424     /// Returns an iterator over all the region indices.
425     pub fn regions(&self) -> impl Iterator<Item = RegionVid> {
426         self.definitions.indices()
427     }
428
429     /// Given a universal region in scope on the MIR, returns the
430     /// corresponding index.
431     ///
432     /// (Panics if `r` is not a registered universal region.)
433     pub fn to_region_vid(&self, r: ty::Region<'tcx>) -> RegionVid {
434         self.universal_regions.to_region_vid(r)
435     }
436
437     /// Adds annotations for `#[rustc_regions]`; see `UniversalRegions::annotate`.
438     crate fn annotate(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, err: &mut DiagnosticBuilder<'_>) {
439         self.universal_regions.annotate(tcx, err)
440     }
441
442     /// Returns `true` if the region `r` contains the point `p`.
443     ///
444     /// Panics if called before `solve()` executes,
445     crate fn region_contains(&self, r: impl ToRegionVid, p: impl ToElementIndex) -> bool {
446         let scc = self.constraint_sccs.scc(r.to_region_vid());
447         self.scc_values.contains(scc, p)
448     }
449
450     /// Returns access to the value of `r` for debugging purposes.
451     crate fn region_value_str(&self, r: RegionVid) -> String {
452         let scc = self.constraint_sccs.scc(r.to_region_vid());
453         self.scc_values.region_value_str(scc)
454     }
455
456     /// Returns access to the value of `r` for debugging purposes.
457     crate fn region_universe(&self, r: RegionVid) -> ty::UniverseIndex {
458         let scc = self.constraint_sccs.scc(r.to_region_vid());
459         self.scc_universes[scc]
460     }
461
462     /// Once region solving has completed, this function will return
463     /// the member constraints that were applied to the value of a given
464     /// region `r`. See `AppliedMemberConstraint`.
465     pub(in crate::borrow_check) fn applied_member_constraints(
466         &self, r: impl ToRegionVid
467     ) -> &[AppliedMemberConstraint] {
468         let scc = self.constraint_sccs.scc(r.to_region_vid());
469         binary_search_util::binary_search_slice(
470             &self.member_constraints_applied,
471             |applied| applied.member_region_scc,
472             &scc,
473         )
474     }
475
476     /// Performs region inference and report errors if we see any
477     /// unsatisfiable constraints. If this is a closure, returns the
478     /// region requirements to propagate to our creator, if any.
479     pub(super) fn solve(
480         &mut self,
481         infcx: &InferCtxt<'_, 'tcx>,
482         body: &Body<'tcx>,
483         local_names: &IndexVec<Local, Option<Symbol>>,
484         upvars: &[Upvar],
485         mir_def_id: DefId,
486         errors_buffer: &mut Vec<Diagnostic>,
487     ) -> Option<ClosureRegionRequirements<'tcx>> {
488         self.propagate_constraints(body);
489
490         // If this is a closure, we can propagate unsatisfied
491         // `outlives_requirements` to our creator, so create a vector
492         // to store those. Otherwise, we'll pass in `None` to the
493         // functions below, which will trigger them to report errors
494         // eagerly.
495         let mut outlives_requirements =
496             if infcx.tcx.is_closure(mir_def_id) { Some(vec![]) } else { None };
497
498         self.check_type_tests(
499             infcx,
500             body,
501             mir_def_id,
502             outlives_requirements.as_mut(),
503             errors_buffer,
504         );
505
506         // If we produce any errors, we keep track of the names of all regions, so that we can use
507         // the same error names in any suggestions we produce. Note that we need names to be unique
508         // across different errors for the same MIR def so that we can make suggestions that fix
509         // multiple problems.
510         let mut region_naming = RegionErrorNamingCtx::new();
511
512         self.check_universal_regions(
513             infcx,
514             body,
515             local_names,
516             upvars,
517             mir_def_id,
518             outlives_requirements.as_mut(),
519             errors_buffer,
520             &mut region_naming,
521         );
522
523         self.check_member_constraints(infcx, mir_def_id, errors_buffer);
524
525         let outlives_requirements = outlives_requirements.unwrap_or(vec![]);
526
527         if outlives_requirements.is_empty() {
528             None
529         } else {
530             let num_external_vids = self.universal_regions.num_global_and_external_regions();
531             Some(ClosureRegionRequirements { num_external_vids, outlives_requirements })
532         }
533     }
534
535     /// Propagate the region constraints: this will grow the values
536     /// for each region variable until all the constraints are
537     /// satisfied. Note that some values may grow **too** large to be
538     /// feasible, but we check this later.
539     fn propagate_constraints(&mut self, _body: &Body<'tcx>) {
540         debug!("propagate_constraints()");
541
542         debug!("propagate_constraints: constraints={:#?}", {
543             let mut constraints: Vec<_> = self.constraints.outlives().iter().collect();
544             constraints.sort();
545             constraints
546                 .into_iter()
547                 .map(|c| (c, self.constraint_sccs.scc(c.sup), self.constraint_sccs.scc(c.sub)))
548                 .collect::<Vec<_>>()
549         });
550
551         // To propagate constraints, we walk the DAG induced by the
552         // SCC. For each SCC, we visit its successors and compute
553         // their values, then we union all those values to get our
554         // own.
555         let visited = &mut BitSet::new_empty(self.constraint_sccs.num_sccs());
556         for scc_index in self.constraint_sccs.all_sccs() {
557             self.propagate_constraint_sccs_if_new(scc_index, visited);
558         }
559
560         // Sort the applied member constraints so we can binary search
561         // through them later.
562         self.member_constraints_applied.sort_by_key(|applied| applied.member_region_scc);
563     }
564
565     /// Computes the value of the SCC `scc_a` if it has not already
566     /// been computed. The `visited` parameter is a bitset
567     #[inline]
568     fn propagate_constraint_sccs_if_new(
569         &mut self,
570         scc_a: ConstraintSccIndex,
571         visited: &mut BitSet<ConstraintSccIndex>,
572     ) {
573         if visited.insert(scc_a) {
574             self.propagate_constraint_sccs_new(scc_a, visited);
575         }
576     }
577
578     /// Computes the value of the SCC `scc_a`, which has not yet been
579     /// computed. This works by first computing all successors of the
580     /// SCC (if they haven't been computed already) and then unioning
581     /// together their elements.
582     fn propagate_constraint_sccs_new(
583         &mut self,
584         scc_a: ConstraintSccIndex,
585         visited: &mut BitSet<ConstraintSccIndex>,
586     ) {
587         let constraint_sccs = self.constraint_sccs.clone();
588
589         // Walk each SCC `B` such that `A: B`...
590         for &scc_b in constraint_sccs.successors(scc_a) {
591             debug!("propagate_constraint_sccs: scc_a = {:?} scc_b = {:?}", scc_a, scc_b);
592
593             // ...compute the value of `B`...
594             self.propagate_constraint_sccs_if_new(scc_b, visited);
595
596             // ...and add elements from `B` into `A`. One complication
597             // arises because of universes: If `B` contains something
598             // that `A` cannot name, then `A` can only contain `B` if
599             // it outlives static.
600             if self.universe_compatible(scc_b, scc_a) {
601                 // `A` can name everything that is in `B`, so just
602                 // merge the bits.
603                 self.scc_values.add_region(scc_a, scc_b);
604             } else {
605                 self.add_incompatible_universe(scc_a);
606             }
607         }
608
609         // Now take member constraints into account.
610         let member_constraints = self.member_constraints.clone();
611         for m_c_i in member_constraints.indices(scc_a) {
612             self.apply_member_constraint(
613                 scc_a,
614                 m_c_i,
615                 member_constraints.choice_regions(m_c_i),
616             );
617         }
618
619         debug!(
620             "propagate_constraint_sccs: scc_a = {:?} has value {:?}",
621             scc_a,
622             self.scc_values.region_value_str(scc_a),
623         );
624     }
625
626     /// Invoked for each `R0 member of [R1..Rn]` constraint.
627     ///
628     /// `scc` is the SCC containing R0, and `choice_regions` are the
629     /// `R1..Rn` regions -- they are always known to be universal
630     /// regions (and if that's not true, we just don't attempt to
631     /// enforce the constraint).
632     ///
633     /// The current value of `scc` at the time the method is invoked
634     /// is considered a *lower bound*.  If possible, we will modify
635     /// the constraint to set it equal to one of the option regions.
636     /// If we make any changes, returns true, else false.
637     fn apply_member_constraint(
638         &mut self,
639         scc: ConstraintSccIndex,
640         member_constraint_index: NllMemberConstraintIndex,
641         choice_regions: &[ty::RegionVid],
642     ) -> bool {
643         debug!("apply_member_constraint(scc={:?}, choice_regions={:#?})", scc, choice_regions,);
644
645         if let Some(uh_oh) =
646             choice_regions.iter().find(|&&r| !self.universal_regions.is_universal_region(r))
647         {
648             // FIXME(#61773): This case can only occur with
649             // `impl_trait_in_bindings`, I believe, and we are just
650             // opting not to handle it for now. See #61773 for
651             // details.
652             bug!(
653                 "member constraint for `{:?}` has an option region `{:?}` \
654                  that is not a universal region",
655                 self.member_constraints[member_constraint_index].opaque_type_def_id,
656                 uh_oh,
657             );
658         }
659
660         // Create a mutable vector of the options. We'll try to winnow
661         // them down.
662         let mut choice_regions: Vec<ty::RegionVid> = choice_regions.to_vec();
663
664         // The 'member region' in a member constraint is part of the
665         // hidden type, which must be in the root universe. Therefore,
666         // it cannot have any placeholders in its value.
667         assert!(self.scc_universes[scc] == ty::UniverseIndex::ROOT);
668         debug_assert!(
669             self.scc_values.placeholders_contained_in(scc).next().is_none(),
670             "scc {:?} in a member constraint has placeholder value: {:?}",
671             scc,
672             self.scc_values.region_value_str(scc),
673         );
674
675         // The existing value for `scc` is a lower-bound. This will
676         // consist of some set `{P} + {LB}` of points `{P}` and
677         // lower-bound free regions `{LB}`. As each choice region `O`
678         // is a free region, it will outlive the points. But we can
679         // only consider the option `O` if `O: LB`.
680         choice_regions.retain(|&o_r| {
681             self.scc_values
682                 .universal_regions_outlived_by(scc)
683                 .all(|lb| self.universal_region_relations.outlives(o_r, lb))
684         });
685         debug!("apply_member_constraint: after lb, choice_regions={:?}", choice_regions);
686
687         // Now find all the *upper bounds* -- that is, each UB is a
688         // free region that must outlive the member region `R0` (`UB:
689         // R0`). Therefore, we need only keep an option `O` if `UB: O`
690         // for all UB.
691         if choice_regions.len() > 1 {
692             let universal_region_relations = self.universal_region_relations.clone();
693             let rev_constraint_graph = self.rev_constraint_graph();
694             for ub in self.upper_bounds(scc, &rev_constraint_graph) {
695                 debug!("apply_member_constraint: ub={:?}", ub);
696                 choice_regions.retain(|&o_r| universal_region_relations.outlives(ub, o_r));
697             }
698             debug!("apply_member_constraint: after ub, choice_regions={:?}", choice_regions);
699         }
700
701         // If we ruled everything out, we're done.
702         if choice_regions.is_empty() {
703             return false;
704         }
705
706         // Otherwise, we need to find the minimum remaining choice, if
707         // any, and take that.
708         debug!("apply_member_constraint: choice_regions remaining are {:#?}", choice_regions);
709         let min = |r1: ty::RegionVid, r2: ty::RegionVid| -> Option<ty::RegionVid> {
710             let r1_outlives_r2 = self.universal_region_relations.outlives(r1, r2);
711             let r2_outlives_r1 = self.universal_region_relations.outlives(r2, r1);
712             if r1_outlives_r2 && r2_outlives_r1 {
713                 Some(r1.min(r2))
714             } else if r1_outlives_r2 {
715                 Some(r2)
716             } else if r2_outlives_r1 {
717                 Some(r1)
718             } else {
719                 None
720             }
721         };
722         let mut min_choice = choice_regions[0];
723         for &other_option in &choice_regions[1..] {
724             debug!(
725                 "apply_member_constraint: min_choice={:?} other_option={:?}",
726                 min_choice, other_option,
727             );
728             match min(min_choice, other_option) {
729                 Some(m) => min_choice = m,
730                 None => {
731                     debug!(
732                         "apply_member_constraint: {:?} and {:?} are incomparable; no min choice",
733                         min_choice, other_option,
734                     );
735                     return false;
736                 }
737             }
738         }
739
740         let min_choice_scc = self.constraint_sccs.scc(min_choice);
741         debug!(
742             "apply_member_constraint: min_choice={:?} best_choice_scc={:?}",
743             min_choice,
744             min_choice_scc,
745         );
746         if self.scc_values.add_region(scc, min_choice_scc) {
747             self.member_constraints_applied.push(AppliedMemberConstraint {
748                 member_region_scc: scc,
749                 min_choice,
750                 member_constraint_index,
751             });
752
753             true
754         } else {
755             false
756         }
757     }
758
759     /// Compute and return the reverse SCC-based constraint graph (lazilly).
760     fn upper_bounds(
761         &'a mut self,
762         scc0: ConstraintSccIndex,
763         rev_constraint_graph: &'a VecGraph<ConstraintSccIndex>,
764     ) -> impl Iterator<Item = RegionVid> + 'a {
765         let scc_values = &self.scc_values;
766         let mut duplicates = FxHashSet::default();
767         rev_constraint_graph
768             .depth_first_search(scc0)
769             .skip(1)
770             .flat_map(move |scc1| scc_values.universal_regions_outlived_by(scc1))
771             .filter(move |&r| duplicates.insert(r))
772     }
773
774     /// Compute and return the reverse SCC-based constraint graph (lazilly).
775     fn rev_constraint_graph(
776         &mut self,
777     ) -> Rc<VecGraph<ConstraintSccIndex>> {
778         if let Some(g) = &self.rev_constraint_graph {
779             return g.clone();
780         }
781
782         let rev_graph = Rc::new(self.constraint_sccs.reverse());
783         self.rev_constraint_graph = Some(rev_graph.clone());
784         rev_graph
785     }
786
787     /// Returns `true` if all the elements in the value of `scc_b` are nameable
788     /// in `scc_a`. Used during constraint propagation, and only once
789     /// the value of `scc_b` has been computed.
790     fn universe_compatible(&self, scc_b: ConstraintSccIndex, scc_a: ConstraintSccIndex) -> bool {
791         let universe_a = self.scc_universes[scc_a];
792
793         // Quick check: if scc_b's declared universe is a subset of
794         // scc_a's declared univese (typically, both are ROOT), then
795         // it cannot contain any problematic universe elements.
796         if universe_a.can_name(self.scc_universes[scc_b]) {
797             return true;
798         }
799
800         // Otherwise, we have to iterate over the universe elements in
801         // B's value, and check whether all of them are nameable
802         // from universe_a
803         self.scc_values.placeholders_contained_in(scc_b).all(|p| universe_a.can_name(p.universe))
804     }
805
806     /// Extend `scc` so that it can outlive some placeholder region
807     /// from a universe it can't name; at present, the only way for
808     /// this to be true is if `scc` outlives `'static`. This is
809     /// actually stricter than necessary: ideally, we'd support bounds
810     /// like `for<'a: 'b`>` that might then allow us to approximate
811     /// `'a` with `'b` and not `'static`. But it will have to do for
812     /// now.
813     fn add_incompatible_universe(&mut self, scc: ConstraintSccIndex) {
814         debug!("add_incompatible_universe(scc={:?})", scc);
815
816         let fr_static = self.universal_regions.fr_static;
817         self.scc_values.add_all_points(scc);
818         self.scc_values.add_element(scc, fr_static);
819     }
820
821     /// Once regions have been propagated, this method is used to see
822     /// whether the "type tests" produced by typeck were satisfied;
823     /// type tests encode type-outlives relationships like `T:
824     /// 'a`. See `TypeTest` for more details.
825     fn check_type_tests(
826         &self,
827         infcx: &InferCtxt<'_, 'tcx>,
828         body: &Body<'tcx>,
829         mir_def_id: DefId,
830         mut propagated_outlives_requirements: Option<&mut Vec<ClosureOutlivesRequirement<'tcx>>>,
831         errors_buffer: &mut Vec<Diagnostic>,
832     ) {
833         let tcx = infcx.tcx;
834
835         // Sometimes we register equivalent type-tests that would
836         // result in basically the exact same error being reported to
837         // the user. Avoid that.
838         let mut deduplicate_errors = FxHashSet::default();
839
840         for type_test in &self.type_tests {
841             debug!("check_type_test: {:?}", type_test);
842
843             let generic_ty = type_test.generic_kind.to_ty(tcx);
844             if self.eval_verify_bound(
845                 tcx,
846                 body,
847                 generic_ty,
848                 type_test.lower_bound,
849                 &type_test.verify_bound,
850             ) {
851                 continue;
852             }
853
854             if let Some(propagated_outlives_requirements) = &mut propagated_outlives_requirements {
855                 if self.try_promote_type_test(
856                     infcx,
857                     body,
858                     type_test,
859                     propagated_outlives_requirements,
860                 ) {
861                     continue;
862                 }
863             }
864
865             // Type-test failed. Report the error.
866
867             // Try to convert the lower-bound region into something named we can print for the user.
868             let lower_bound_region = self.to_error_region(type_test.lower_bound);
869
870             // Skip duplicate-ish errors.
871             let type_test_span = type_test.locations.span(body);
872             let erased_generic_kind = tcx.erase_regions(&type_test.generic_kind);
873             if !deduplicate_errors.insert((
874                 erased_generic_kind,
875                 lower_bound_region,
876                 type_test.locations,
877             )) {
878                 continue;
879             } else {
880                 debug!(
881                     "check_type_test: reporting error for erased_generic_kind={:?}, \
882                      lower_bound_region={:?}, \
883                      type_test.locations={:?}",
884                     erased_generic_kind, lower_bound_region, type_test.locations,
885                 );
886             }
887
888             if let Some(lower_bound_region) = lower_bound_region {
889                 let region_scope_tree = &tcx.region_scope_tree(mir_def_id);
890                 infcx
891                     .construct_generic_bound_failure(
892                         region_scope_tree,
893                         type_test_span,
894                         None,
895                         type_test.generic_kind,
896                         lower_bound_region,
897                     )
898                     .buffer(errors_buffer);
899             } else {
900                 // FIXME. We should handle this case better. It
901                 // indicates that we have e.g., some region variable
902                 // whose value is like `'a+'b` where `'a` and `'b` are
903                 // distinct unrelated univesal regions that are not
904                 // known to outlive one another. It'd be nice to have
905                 // some examples where this arises to decide how best
906                 // to report it; we could probably handle it by
907                 // iterating over the universal regions and reporting
908                 // an error that multiple bounds are required.
909                 tcx.sess
910                     .struct_span_err(
911                         type_test_span,
912                         &format!("`{}` does not live long enough", type_test.generic_kind,),
913                     )
914                     .buffer(errors_buffer);
915             }
916         }
917     }
918
919     /// Converts a region inference variable into a `ty::Region` that
920     /// we can use for error reporting. If `r` is universally bound,
921     /// then we use the name that we have on record for it. If `r` is
922     /// existentially bound, then we check its inferred value and try
923     /// to find a good name from that. Returns `None` if we can't find
924     /// one (e.g., this is just some random part of the CFG).
925     pub fn to_error_region(&self, r: RegionVid) -> Option<ty::Region<'tcx>> {
926         self.to_error_region_vid(r).and_then(|r| self.definitions[r].external_name)
927     }
928
929     /// Returns the [RegionVid] corresponding to the region returned by
930     /// `to_error_region`.
931     pub fn to_error_region_vid(&self, r: RegionVid) -> Option<RegionVid> {
932         if self.universal_regions.is_universal_region(r) {
933             Some(r)
934         } else {
935             let r_scc = self.constraint_sccs.scc(r);
936             let upper_bound = self.universal_upper_bound(r);
937             if self.scc_values.contains(r_scc, upper_bound) {
938                 self.to_error_region_vid(upper_bound)
939             } else {
940                 None
941             }
942         }
943     }
944
945     /// Invoked when we have some type-test (e.g., `T: 'X`) that we cannot
946     /// prove to be satisfied. If this is a closure, we will attempt to
947     /// "promote" this type-test into our `ClosureRegionRequirements` and
948     /// hence pass it up the creator. To do this, we have to phrase the
949     /// type-test in terms of external free regions, as local free
950     /// regions are not nameable by the closure's creator.
951     ///
952     /// Promotion works as follows: we first check that the type `T`
953     /// contains only regions that the creator knows about. If this is
954     /// true, then -- as a consequence -- we know that all regions in
955     /// the type `T` are free regions that outlive the closure body. If
956     /// false, then promotion fails.
957     ///
958     /// Once we've promoted T, we have to "promote" `'X` to some region
959     /// that is "external" to the closure. Generally speaking, a region
960     /// may be the union of some points in the closure body as well as
961     /// various free lifetimes. We can ignore the points in the closure
962     /// body: if the type T can be expressed in terms of external regions,
963     /// we know it outlives the points in the closure body. That
964     /// just leaves the free regions.
965     ///
966     /// The idea then is to lower the `T: 'X` constraint into multiple
967     /// bounds -- e.g., if `'X` is the union of two free lifetimes,
968     /// `'1` and `'2`, then we would create `T: '1` and `T: '2`.
969     fn try_promote_type_test(
970         &self,
971         infcx: &InferCtxt<'_, 'tcx>,
972         body: &Body<'tcx>,
973         type_test: &TypeTest<'tcx>,
974         propagated_outlives_requirements: &mut Vec<ClosureOutlivesRequirement<'tcx>>,
975     ) -> bool {
976         let tcx = infcx.tcx;
977
978         let TypeTest { generic_kind, lower_bound, locations, verify_bound: _ } = type_test;
979
980         let generic_ty = generic_kind.to_ty(tcx);
981         let subject = match self.try_promote_type_test_subject(infcx, generic_ty) {
982             Some(s) => s,
983             None => return false,
984         };
985
986         // For each region outlived by lower_bound find a non-local,
987         // universal region (it may be the same region) and add it to
988         // `ClosureOutlivesRequirement`.
989         let r_scc = self.constraint_sccs.scc(*lower_bound);
990         for ur in self.scc_values.universal_regions_outlived_by(r_scc) {
991             // Check whether we can already prove that the "subject" outlives `ur`.
992             // If so, we don't have to propagate this requirement to our caller.
993             //
994             // To continue the example from the function, if we are trying to promote
995             // a requirement that `T: 'X`, and we know that `'X = '1 + '2` (i.e., the union
996             // `'1` and `'2`), then in this loop `ur` will be `'1` (and `'2`). So here
997             // we check whether `T: '1` is something we *can* prove. If so, no need
998             // to propagate that requirement.
999             //
1000             // This is needed because -- particularly in the case
1001             // where `ur` is a local bound -- we are sometimes in a
1002             // position to prove things that our caller cannot.  See
1003             // #53570 for an example.
1004             if self.eval_verify_bound(tcx, body, generic_ty, ur, &type_test.verify_bound) {
1005                 continue;
1006             }
1007
1008             debug!("try_promote_type_test: ur={:?}", ur);
1009
1010             let non_local_ub = self.universal_region_relations.non_local_upper_bounds(&ur);
1011             debug!("try_promote_type_test: non_local_ub={:?}", non_local_ub);
1012
1013             // This is slightly too conservative. To show T: '1, given `'2: '1`
1014             // and `'3: '1` we only need to prove that T: '2 *or* T: '3, but to
1015             // avoid potential non-determinism we approximate this by requiring
1016             // T: '1 and T: '2.
1017             for &upper_bound in non_local_ub {
1018                 debug_assert!(self.universal_regions.is_universal_region(upper_bound));
1019                 debug_assert!(!self.universal_regions.is_local_free_region(upper_bound));
1020
1021                 let requirement = ClosureOutlivesRequirement {
1022                     subject,
1023                     outlived_free_region: upper_bound,
1024                     blame_span: locations.span(body),
1025                     category: ConstraintCategory::Boring,
1026                 };
1027                 debug!("try_promote_type_test: pushing {:#?}", requirement);
1028                 propagated_outlives_requirements.push(requirement);
1029             }
1030         }
1031         true
1032     }
1033
1034     /// When we promote a type test `T: 'r`, we have to convert the
1035     /// type `T` into something we can store in a query result (so
1036     /// something allocated for `'tcx`). This is problematic if `ty`
1037     /// contains regions. During the course of NLL region checking, we
1038     /// will have replaced all of those regions with fresh inference
1039     /// variables. To create a test subject, we want to replace those
1040     /// inference variables with some region from the closure
1041     /// signature -- this is not always possible, so this is a
1042     /// fallible process. Presuming we do find a suitable region, we
1043     /// will represent it with a `ReClosureBound`, which is a
1044     /// `RegionKind` variant that can be allocated in the gcx.
1045     fn try_promote_type_test_subject(
1046         &self,
1047         infcx: &InferCtxt<'_, 'tcx>,
1048         ty: Ty<'tcx>,
1049     ) -> Option<ClosureOutlivesSubject<'tcx>> {
1050         let tcx = infcx.tcx;
1051
1052         debug!("try_promote_type_test_subject(ty = {:?})", ty);
1053
1054         let ty = tcx.fold_regions(&ty, &mut false, |r, _depth| {
1055             let region_vid = self.to_region_vid(r);
1056
1057             // The challenge if this. We have some region variable `r`
1058             // whose value is a set of CFG points and universal
1059             // regions. We want to find if that set is *equivalent* to
1060             // any of the named regions found in the closure.
1061             //
1062             // To do so, we compute the
1063             // `non_local_universal_upper_bound`. This will be a
1064             // non-local, universal region that is greater than `r`.
1065             // However, it might not be *contained* within `r`, so
1066             // then we further check whether this bound is contained
1067             // in `r`. If so, we can say that `r` is equivalent to the
1068             // bound.
1069             //
1070             // Let's work through a few examples. For these, imagine
1071             // that we have 3 non-local regions (I'll denote them as
1072             // `'static`, `'a`, and `'b`, though of course in the code
1073             // they would be represented with indices) where:
1074             //
1075             // - `'static: 'a`
1076             // - `'static: 'b`
1077             //
1078             // First, let's assume that `r` is some existential
1079             // variable with an inferred value `{'a, 'static}` (plus
1080             // some CFG nodes). In this case, the non-local upper
1081             // bound is `'static`, since that outlives `'a`. `'static`
1082             // is also a member of `r` and hence we consider `r`
1083             // equivalent to `'static` (and replace it with
1084             // `'static`).
1085             //
1086             // Now let's consider the inferred value `{'a, 'b}`. This
1087             // means `r` is effectively `'a | 'b`. I'm not sure if
1088             // this can come about, actually, but assuming it did, we
1089             // would get a non-local upper bound of `'static`. Since
1090             // `'static` is not contained in `r`, we would fail to
1091             // find an equivalent.
1092             let upper_bound = self.non_local_universal_upper_bound(region_vid);
1093             if self.region_contains(region_vid, upper_bound) {
1094                 tcx.mk_region(ty::ReClosureBound(upper_bound))
1095             } else {
1096                 // In the case of a failure, use a `ReVar`
1097                 // result. This will cause the `lift` later on to
1098                 // fail.
1099                 r
1100             }
1101         });
1102         debug!("try_promote_type_test_subject: folded ty = {:?}", ty);
1103
1104         // `has_local_value` will only be true if we failed to promote some region.
1105         if ty.has_local_value() {
1106             return None;
1107         }
1108
1109         Some(ClosureOutlivesSubject::Ty(ty))
1110     }
1111
1112     /// Given some universal or existential region `r`, finds a
1113     /// non-local, universal region `r+` that outlives `r` at entry to (and
1114     /// exit from) the closure. In the worst case, this will be
1115     /// `'static`.
1116     ///
1117     /// This is used for two purposes. First, if we are propagated
1118     /// some requirement `T: r`, we can use this method to enlarge `r`
1119     /// to something we can encode for our creator (which only knows
1120     /// about non-local, universal regions). It is also used when
1121     /// encoding `T` as part of `try_promote_type_test_subject` (see
1122     /// that fn for details).
1123     ///
1124     /// This is based on the result `'y` of `universal_upper_bound`,
1125     /// except that it converts further takes the non-local upper
1126     /// bound of `'y`, so that the final result is non-local.
1127     fn non_local_universal_upper_bound(&self, r: RegionVid) -> RegionVid {
1128         debug!("non_local_universal_upper_bound(r={:?}={})", r, self.region_value_str(r));
1129
1130         let lub = self.universal_upper_bound(r);
1131
1132         // Grow further to get smallest universal region known to
1133         // creator.
1134         let non_local_lub = self.universal_region_relations.non_local_upper_bound(lub);
1135
1136         debug!("non_local_universal_upper_bound: non_local_lub={:?}", non_local_lub);
1137
1138         non_local_lub
1139     }
1140
1141     /// Returns a universally quantified region that outlives the
1142     /// value of `r` (`r` may be existentially or universally
1143     /// quantified).
1144     ///
1145     /// Since `r` is (potentially) an existential region, it has some
1146     /// value which may include (a) any number of points in the CFG
1147     /// and (b) any number of `end('x)` elements of universally
1148     /// quantified regions. To convert this into a single universal
1149     /// region we do as follows:
1150     ///
1151     /// - Ignore the CFG points in `'r`. All universally quantified regions
1152     ///   include the CFG anyhow.
1153     /// - For each `end('x)` element in `'r`, compute the mutual LUB, yielding
1154     ///   a result `'y`.
1155     fn universal_upper_bound(&self, r: RegionVid) -> RegionVid {
1156         debug!("universal_upper_bound(r={:?}={})", r, self.region_value_str(r));
1157
1158         // Find the smallest universal region that contains all other
1159         // universal regions within `region`.
1160         let mut lub = self.universal_regions.fr_fn_body;
1161         let r_scc = self.constraint_sccs.scc(r);
1162         for ur in self.scc_values.universal_regions_outlived_by(r_scc) {
1163             lub = self.universal_region_relations.postdom_upper_bound(lub, ur);
1164         }
1165
1166         debug!("universal_upper_bound: r={:?} lub={:?}", r, lub);
1167
1168         lub
1169     }
1170
1171     /// Tests if `test` is true when applied to `lower_bound` at
1172     /// `point`.
1173     fn eval_verify_bound(
1174         &self,
1175         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1176         body: &Body<'tcx>,
1177         generic_ty: Ty<'tcx>,
1178         lower_bound: RegionVid,
1179         verify_bound: &VerifyBound<'tcx>,
1180     ) -> bool {
1181         debug!("eval_verify_bound(lower_bound={:?}, verify_bound={:?})", lower_bound, verify_bound);
1182
1183         match verify_bound {
1184             VerifyBound::IfEq(test_ty, verify_bound1) => {
1185                 self.eval_if_eq(tcx, body, generic_ty, lower_bound, test_ty, verify_bound1)
1186             }
1187
1188             VerifyBound::OutlivedBy(r) => {
1189                 let r_vid = self.to_region_vid(r);
1190                 self.eval_outlives(r_vid, lower_bound)
1191             }
1192
1193             VerifyBound::AnyBound(verify_bounds) => verify_bounds.iter().any(|verify_bound| {
1194                 self.eval_verify_bound(tcx, body, generic_ty, lower_bound, verify_bound)
1195             }),
1196
1197             VerifyBound::AllBounds(verify_bounds) => verify_bounds.iter().all(|verify_bound| {
1198                 self.eval_verify_bound(tcx, body, generic_ty, lower_bound, verify_bound)
1199             }),
1200         }
1201     }
1202
1203     fn eval_if_eq(
1204         &self,
1205         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1206         body: &Body<'tcx>,
1207         generic_ty: Ty<'tcx>,
1208         lower_bound: RegionVid,
1209         test_ty: Ty<'tcx>,
1210         verify_bound: &VerifyBound<'tcx>,
1211     ) -> bool {
1212         let generic_ty_normalized = self.normalize_to_scc_representatives(tcx, generic_ty);
1213         let test_ty_normalized = self.normalize_to_scc_representatives(tcx, test_ty);
1214         if generic_ty_normalized == test_ty_normalized {
1215             self.eval_verify_bound(tcx, body, generic_ty, lower_bound, verify_bound)
1216         } else {
1217             false
1218         }
1219     }
1220
1221     /// This is a conservative normalization procedure. It takes every
1222     /// free region in `value` and replaces it with the
1223     /// "representative" of its SCC (see `scc_representatives` field).
1224     /// We are guaranteed that if two values normalize to the same
1225     /// thing, then they are equal; this is a conservative check in
1226     /// that they could still be equal even if they normalize to
1227     /// different results. (For example, there might be two regions
1228     /// with the same value that are not in the same SCC).
1229     ///
1230     /// N.B., this is not an ideal approach and I would like to revisit
1231     /// it. However, it works pretty well in practice. In particular,
1232     /// this is needed to deal with projection outlives bounds like
1233     ///
1234     ///     <T as Foo<'0>>::Item: '1
1235     ///
1236     /// In particular, this routine winds up being important when
1237     /// there are bounds like `where <T as Foo<'a>>::Item: 'b` in the
1238     /// environment. In this case, if we can show that `'0 == 'a`,
1239     /// and that `'b: '1`, then we know that the clause is
1240     /// satisfied. In such cases, particularly due to limitations of
1241     /// the trait solver =), we usually wind up with a where-clause like
1242     /// `T: Foo<'a>` in scope, which thus forces `'0 == 'a` to be added as
1243     /// a constraint, and thus ensures that they are in the same SCC.
1244     ///
1245     /// So why can't we do a more correct routine? Well, we could
1246     /// *almost* use the `relate_tys` code, but the way it is
1247     /// currently setup it creates inference variables to deal with
1248     /// higher-ranked things and so forth, and right now the inference
1249     /// context is not permitted to make more inference variables. So
1250     /// we use this kind of hacky solution.
1251     fn normalize_to_scc_representatives<T>(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>, value: T) -> T
1252     where
1253         T: TypeFoldable<'tcx>,
1254     {
1255         tcx.fold_regions(&value, &mut false, |r, _db| {
1256             let vid = self.to_region_vid(r);
1257             let scc = self.constraint_sccs.scc(vid);
1258             let repr = self.scc_representatives[scc];
1259             tcx.mk_region(ty::ReVar(repr))
1260         })
1261     }
1262
1263     // Evaluate whether `sup_region == sub_region`.
1264     fn eval_equal(&self, r1: RegionVid, r2: RegionVid) -> bool {
1265         self.eval_outlives(r1, r2) && self.eval_outlives(r2, r1)
1266     }
1267
1268     // Evaluate whether `sup_region: sub_region`.
1269     fn eval_outlives(&self, sup_region: RegionVid, sub_region: RegionVid) -> bool {
1270         debug!("eval_outlives({:?}: {:?})", sup_region, sub_region);
1271
1272         debug!(
1273             "eval_outlives: sup_region's value = {:?} universal={:?}",
1274             self.region_value_str(sup_region),
1275             self.universal_regions.is_universal_region(sup_region),
1276         );
1277         debug!(
1278             "eval_outlives: sub_region's value = {:?} universal={:?}",
1279             self.region_value_str(sub_region),
1280             self.universal_regions.is_universal_region(sub_region),
1281         );
1282
1283         let sub_region_scc = self.constraint_sccs.scc(sub_region);
1284         let sup_region_scc = self.constraint_sccs.scc(sup_region);
1285
1286         // Both the `sub_region` and `sup_region` consist of the union
1287         // of some number of universal regions (along with the union
1288         // of various points in the CFG; ignore those points for
1289         // now). Therefore, the sup-region outlives the sub-region if,
1290         // for each universal region R1 in the sub-region, there
1291         // exists some region R2 in the sup-region that outlives R1.
1292         let universal_outlives =
1293             self.scc_values.universal_regions_outlived_by(sub_region_scc).all(|r1| {
1294                 self.scc_values
1295                     .universal_regions_outlived_by(sup_region_scc)
1296                     .any(|r2| self.universal_region_relations.outlives(r2, r1))
1297             });
1298
1299         if !universal_outlives {
1300             return false;
1301         }
1302
1303         // Now we have to compare all the points in the sub region and make
1304         // sure they exist in the sup region.
1305
1306         if self.universal_regions.is_universal_region(sup_region) {
1307             // Micro-opt: universal regions contain all points.
1308             return true;
1309         }
1310
1311         self.scc_values.contains_points(sup_region_scc, sub_region_scc)
1312     }
1313
1314     /// Once regions have been propagated, this method is used to see
1315     /// whether any of the constraints were too strong. In particular,
1316     /// we want to check for a case where a universally quantified
1317     /// region exceeded its bounds. Consider:
1318     ///
1319     ///     fn foo<'a, 'b>(x: &'a u32) -> &'b u32 { x }
1320     ///
1321     /// In this case, returning `x` requires `&'a u32 <: &'b u32`
1322     /// and hence we establish (transitively) a constraint that
1323     /// `'a: 'b`. The `propagate_constraints` code above will
1324     /// therefore add `end('a)` into the region for `'b` -- but we
1325     /// have no evidence that `'b` outlives `'a`, so we want to report
1326     /// an error.
1327     ///
1328     /// If `propagated_outlives_requirements` is `Some`, then we will
1329     /// push unsatisfied obligations into there. Otherwise, we'll
1330     /// report them as errors.
1331     fn check_universal_regions(
1332         &self,
1333         infcx: &InferCtxt<'_, 'tcx>,
1334         body: &Body<'tcx>,
1335         local_names: &IndexVec<Local, Option<Symbol>>,
1336         upvars: &[Upvar],
1337         mir_def_id: DefId,
1338         mut propagated_outlives_requirements: Option<&mut Vec<ClosureOutlivesRequirement<'tcx>>>,
1339         errors_buffer: &mut Vec<Diagnostic>,
1340         region_naming: &mut RegionErrorNamingCtx,
1341     ) {
1342         let mut outlives_suggestion = OutlivesSuggestionBuilder::new(mir_def_id, local_names);
1343
1344         for (fr, fr_definition) in self.definitions.iter_enumerated() {
1345             match fr_definition.origin {
1346                 NLLRegionVariableOrigin::FreeRegion => {
1347                     // Go through each of the universal regions `fr` and check that
1348                     // they did not grow too large, accumulating any requirements
1349                     // for our caller into the `outlives_requirements` vector.
1350                     self.check_universal_region(
1351                         infcx,
1352                         body,
1353                         local_names,
1354                         upvars,
1355                         mir_def_id,
1356                         fr,
1357                         &mut propagated_outlives_requirements,
1358                         &mut outlives_suggestion,
1359                         errors_buffer,
1360                         region_naming,
1361                     );
1362                 }
1363
1364                 NLLRegionVariableOrigin::Placeholder(placeholder) => {
1365                     self.check_bound_universal_region(infcx, body, mir_def_id, fr, placeholder);
1366                 }
1367
1368                 NLLRegionVariableOrigin::Existential { .. } => {
1369                     // nothing to check here
1370                 }
1371             }
1372         }
1373
1374         // Emit outlives suggestions
1375         outlives_suggestion.add_suggestion(body, self, infcx, errors_buffer, region_naming);
1376     }
1377
1378     /// Checks the final value for the free region `fr` to see if it
1379     /// grew too large. In particular, examine what `end(X)` points
1380     /// wound up in `fr`'s final value; for each `end(X)` where `X !=
1381     /// fr`, we want to check that `fr: X`. If not, that's either an
1382     /// error, or something we have to propagate to our creator.
1383     ///
1384     /// Things that are to be propagated are accumulated into the
1385     /// `outlives_requirements` vector.
1386     fn check_universal_region(
1387         &self,
1388         infcx: &InferCtxt<'_, 'tcx>,
1389         body: &Body<'tcx>,
1390         local_names: &IndexVec<Local, Option<Symbol>>,
1391         upvars: &[Upvar],
1392         mir_def_id: DefId,
1393         longer_fr: RegionVid,
1394         propagated_outlives_requirements: &mut Option<&mut Vec<ClosureOutlivesRequirement<'tcx>>>,
1395         outlives_suggestion: &mut OutlivesSuggestionBuilder<'_>,
1396         errors_buffer: &mut Vec<Diagnostic>,
1397         region_naming: &mut RegionErrorNamingCtx,
1398     ) {
1399         debug!("check_universal_region(fr={:?})", longer_fr);
1400
1401         let longer_fr_scc = self.constraint_sccs.scc(longer_fr);
1402
1403         // Because this free region must be in the ROOT universe, we
1404         // know it cannot contain any bound universes.
1405         assert!(self.scc_universes[longer_fr_scc] == ty::UniverseIndex::ROOT);
1406         debug_assert!(self.scc_values.placeholders_contained_in(longer_fr_scc).next().is_none());
1407
1408         // Only check all of the relations for the main representative of each
1409         // SCC, otherwise just check that we outlive said representative. This
1410         // reduces the number of redundant relations propagated out of
1411         // closures.
1412         // Note that the representative will be a universal region if there is
1413         // one in this SCC, so we will always check the representative here.
1414         let representative = self.scc_representatives[longer_fr_scc];
1415         if representative != longer_fr {
1416             self.check_universal_region_relation(
1417                 longer_fr,
1418                 representative,
1419                 infcx,
1420                 body,
1421                 local_names,
1422                 upvars,
1423                 mir_def_id,
1424                 propagated_outlives_requirements,
1425                 outlives_suggestion,
1426                 errors_buffer,
1427                 region_naming,
1428             );
1429             return;
1430         }
1431
1432         // Find every region `o` such that `fr: o`
1433         // (because `fr` includes `end(o)`).
1434         for shorter_fr in self.scc_values.universal_regions_outlived_by(longer_fr_scc) {
1435             if let Some(ErrorReported) = self.check_universal_region_relation(
1436                 longer_fr,
1437                 shorter_fr,
1438                 infcx,
1439                 body,
1440                 local_names,
1441                 upvars,
1442                 mir_def_id,
1443                 propagated_outlives_requirements,
1444                 outlives_suggestion,
1445                 errors_buffer,
1446                 region_naming,
1447             ) {
1448                 // continuing to iterate just reports more errors than necessary
1449                 //
1450                 // FIXME It would also allow us to report more Outlives Suggestions, though, so
1451                 // it's not clear that that's a bad thing. Somebody should try commenting out this
1452                 // line and see it is actually a regression.
1453                 return;
1454             }
1455         }
1456     }
1457
1458     fn check_universal_region_relation(
1459         &self,
1460         longer_fr: RegionVid,
1461         shorter_fr: RegionVid,
1462         infcx: &InferCtxt<'_, 'tcx>,
1463         body: &Body<'tcx>,
1464         local_names: &IndexVec<Local, Option<Symbol>>,
1465         upvars: &[Upvar],
1466         mir_def_id: DefId,
1467         propagated_outlives_requirements: &mut Option<&mut Vec<ClosureOutlivesRequirement<'tcx>>>,
1468         outlives_suggestion: &mut OutlivesSuggestionBuilder<'_>,
1469         errors_buffer: &mut Vec<Diagnostic>,
1470         region_naming: &mut RegionErrorNamingCtx,
1471     ) -> Option<ErrorReported> {
1472         // If it is known that `fr: o`, carry on.
1473         if self.universal_region_relations.outlives(longer_fr, shorter_fr) {
1474             return None;
1475         }
1476
1477         debug!(
1478             "check_universal_region_relation: fr={:?} does not outlive shorter_fr={:?}",
1479             longer_fr, shorter_fr,
1480         );
1481
1482         if let Some(propagated_outlives_requirements) = propagated_outlives_requirements {
1483             // Shrink `longer_fr` until we find a non-local region (if we do).
1484             // We'll call it `fr-` -- it's ever so slightly smaller than
1485             // `longer_fr`.
1486
1487             if let Some(fr_minus) = self.universal_region_relations.non_local_lower_bound(longer_fr)
1488             {
1489                 debug!("check_universal_region: fr_minus={:?}", fr_minus);
1490
1491                 let blame_span_category =
1492                     self.find_outlives_blame_span(body, longer_fr,
1493                                                   NLLRegionVariableOrigin::FreeRegion,shorter_fr);
1494
1495                 // Grow `shorter_fr` until we find some non-local regions. (We
1496                 // always will.)  We'll call them `shorter_fr+` -- they're ever
1497                 // so slightly larger than `shorter_fr`.
1498                 let shorter_fr_plus =
1499                     self.universal_region_relations.non_local_upper_bounds(&shorter_fr);
1500                 debug!("check_universal_region: shorter_fr_plus={:?}", shorter_fr_plus);
1501                 for &&fr in &shorter_fr_plus {
1502                     // Push the constraint `fr-: shorter_fr+`
1503                     propagated_outlives_requirements.push(ClosureOutlivesRequirement {
1504                         subject: ClosureOutlivesSubject::Region(fr_minus),
1505                         outlived_free_region: fr,
1506                         blame_span: blame_span_category.1,
1507                         category: blame_span_category.0,
1508                     });
1509                 }
1510                 return None;
1511             }
1512         }
1513
1514         // If we are not in a context where we can't propagate errors, or we
1515         // could not shrink `fr` to something smaller, then just report an
1516         // error.
1517         //
1518         // Note: in this case, we use the unapproximated regions to report the
1519         // error. This gives better error messages in some cases.
1520         let db = self.report_error(
1521             body,
1522             local_names,
1523             upvars,
1524             infcx,
1525             mir_def_id,
1526             longer_fr,
1527             NLLRegionVariableOrigin::FreeRegion,
1528             shorter_fr,
1529             outlives_suggestion,
1530             region_naming,
1531         );
1532
1533         db.buffer(errors_buffer);
1534
1535         Some(ErrorReported)
1536     }
1537
1538     fn check_bound_universal_region(
1539         &self,
1540         infcx: &InferCtxt<'_, 'tcx>,
1541         body: &Body<'tcx>,
1542         _mir_def_id: DefId,
1543         longer_fr: RegionVid,
1544         placeholder: ty::PlaceholderRegion,
1545     ) {
1546         debug!("check_bound_universal_region(fr={:?}, placeholder={:?})", longer_fr, placeholder,);
1547
1548         let longer_fr_scc = self.constraint_sccs.scc(longer_fr);
1549         debug!("check_bound_universal_region: longer_fr_scc={:?}", longer_fr_scc,);
1550
1551         // If we have some bound universal region `'a`, then the only
1552         // elements it can contain is itself -- we don't know anything
1553         // else about it!
1554         let error_element = match {
1555             self.scc_values.elements_contained_in(longer_fr_scc).find(|element| match element {
1556                 RegionElement::Location(_) => true,
1557                 RegionElement::RootUniversalRegion(_) => true,
1558                 RegionElement::PlaceholderRegion(placeholder1) => placeholder != *placeholder1,
1559             })
1560         } {
1561             Some(v) => v,
1562             None => return,
1563         };
1564         debug!("check_bound_universal_region: error_element = {:?}", error_element);
1565
1566         // Find the region that introduced this `error_element`.
1567         let error_region = match error_element {
1568             RegionElement::Location(l) => self.find_sub_region_live_at(longer_fr, l),
1569             RegionElement::RootUniversalRegion(r) => r,
1570             RegionElement::PlaceholderRegion(error_placeholder) => self
1571                 .definitions
1572                 .iter_enumerated()
1573                 .filter_map(|(r, definition)| match definition.origin {
1574                     NLLRegionVariableOrigin::Placeholder(p) if p == error_placeholder => Some(r),
1575                     _ => None,
1576                 })
1577                 .next()
1578                 .unwrap(),
1579         };
1580
1581         // Find the code to blame for the fact that `longer_fr` outlives `error_fr`.
1582         let (_, span) = self.find_outlives_blame_span(
1583             body, longer_fr, NLLRegionVariableOrigin::Placeholder(placeholder), error_region
1584         );
1585
1586         // Obviously, this error message is far from satisfactory.
1587         // At present, though, it only appears in unit tests --
1588         // the AST-based checker uses a more conservative check,
1589         // so to even see this error, one must pass in a special
1590         // flag.
1591         let mut diag = infcx.tcx.sess.struct_span_err(span, "higher-ranked subtype error");
1592         diag.emit();
1593     }
1594
1595     fn check_member_constraints(
1596         &self,
1597         infcx: &InferCtxt<'_, 'tcx>,
1598         mir_def_id: DefId,
1599         errors_buffer: &mut Vec<Diagnostic>,
1600     ) {
1601         let member_constraints = self.member_constraints.clone();
1602         for m_c_i in member_constraints.all_indices() {
1603             debug!("check_member_constraint(m_c_i={:?})", m_c_i);
1604             let m_c = &member_constraints[m_c_i];
1605             let member_region_vid = m_c.member_region_vid;
1606             debug!(
1607                 "check_member_constraint: member_region_vid={:?} with value {}",
1608                 member_region_vid,
1609                 self.region_value_str(member_region_vid),
1610             );
1611             let choice_regions = member_constraints.choice_regions(m_c_i);
1612             debug!("check_member_constraint: choice_regions={:?}", choice_regions);
1613
1614             // Did the member region wind up equal to any of the option regions?
1615             if let Some(o) = choice_regions.iter().find(|&&o_r| {
1616                 self.eval_equal(o_r, m_c.member_region_vid)
1617             }) {
1618                 debug!("check_member_constraint: evaluated as equal to {:?}", o);
1619                 continue;
1620             }
1621
1622             // If not, report an error.
1623             let region_scope_tree = &infcx.tcx.region_scope_tree(mir_def_id);
1624             let member_region = infcx.tcx.mk_region(ty::ReVar(member_region_vid));
1625             opaque_types::unexpected_hidden_region_diagnostic(
1626                 infcx.tcx,
1627                 Some(region_scope_tree),
1628                 m_c.opaque_type_def_id,
1629                 m_c.hidden_ty,
1630                 member_region,
1631             )
1632             .buffer(errors_buffer);
1633         }
1634     }
1635 }
1636
1637 impl<'tcx> RegionDefinition<'tcx> {
1638     fn new(universe: ty::UniverseIndex, rv_origin: RegionVariableOrigin) -> Self {
1639         // Create a new region definition. Note that, for free
1640         // regions, the `external_name` field gets updated later in
1641         // `init_universal_regions`.
1642
1643         let origin = match rv_origin {
1644             RegionVariableOrigin::NLL(origin) => origin,
1645             _ => NLLRegionVariableOrigin::Existential { from_forall: false },
1646         };
1647
1648         Self { origin, universe, external_name: None }
1649     }
1650 }
1651
1652 pub trait ClosureRegionRequirementsExt<'tcx> {
1653     fn apply_requirements(
1654         &self,
1655         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1656         closure_def_id: DefId,
1657         closure_substs: SubstsRef<'tcx>,
1658     ) -> Vec<QueryOutlivesConstraint<'tcx>>;
1659
1660     fn subst_closure_mapping<T>(
1661         &self,
1662         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1663         closure_mapping: &IndexVec<RegionVid, ty::Region<'tcx>>,
1664         value: &T,
1665     ) -> T
1666     where
1667         T: TypeFoldable<'tcx>;
1668 }
1669
1670 impl<'tcx> ClosureRegionRequirementsExt<'tcx> for ClosureRegionRequirements<'tcx> {
1671     /// Given an instance T of the closure type, this method
1672     /// instantiates the "extra" requirements that we computed for the
1673     /// closure into the inference context. This has the effect of
1674     /// adding new outlives obligations to existing variables.
1675     ///
1676     /// As described on `ClosureRegionRequirements`, the extra
1677     /// requirements are expressed in terms of regionvids that index
1678     /// into the free regions that appear on the closure type. So, to
1679     /// do this, we first copy those regions out from the type T into
1680     /// a vector. Then we can just index into that vector to extract
1681     /// out the corresponding region from T and apply the
1682     /// requirements.
1683     fn apply_requirements(
1684         &self,
1685         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1686         closure_def_id: DefId,
1687         closure_substs: SubstsRef<'tcx>,
1688     ) -> Vec<QueryOutlivesConstraint<'tcx>> {
1689         debug!(
1690             "apply_requirements(closure_def_id={:?}, closure_substs={:?})",
1691             closure_def_id, closure_substs
1692         );
1693
1694         // Extract the values of the free regions in `closure_substs`
1695         // into a vector.  These are the regions that we will be
1696         // relating to one another.
1697         let closure_mapping = &UniversalRegions::closure_mapping(
1698             tcx,
1699             closure_substs,
1700             self.num_external_vids,
1701             tcx.closure_base_def_id(closure_def_id),
1702         );
1703         debug!("apply_requirements: closure_mapping={:?}", closure_mapping);
1704
1705         // Create the predicates.
1706         self.outlives_requirements
1707             .iter()
1708             .map(|outlives_requirement| {
1709                 let outlived_region = closure_mapping[outlives_requirement.outlived_free_region];
1710
1711                 match outlives_requirement.subject {
1712                     ClosureOutlivesSubject::Region(region) => {
1713                         let region = closure_mapping[region];
1714                         debug!(
1715                             "apply_requirements: region={:?} \
1716                              outlived_region={:?} \
1717                              outlives_requirement={:?}",
1718                             region, outlived_region, outlives_requirement,
1719                         );
1720                         ty::Binder::dummy(ty::OutlivesPredicate(region.into(), outlived_region))
1721                     }
1722
1723                     ClosureOutlivesSubject::Ty(ty) => {
1724                         let ty = self.subst_closure_mapping(tcx, closure_mapping, &ty);
1725                         debug!(
1726                             "apply_requirements: ty={:?} \
1727                              outlived_region={:?} \
1728                              outlives_requirement={:?}",
1729                             ty, outlived_region, outlives_requirement,
1730                         );
1731                         ty::Binder::dummy(ty::OutlivesPredicate(ty.into(), outlived_region))
1732                     }
1733                 }
1734             })
1735             .collect()
1736     }
1737
1738     fn subst_closure_mapping<T>(
1739         &self,
1740         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1741         closure_mapping: &IndexVec<RegionVid, ty::Region<'tcx>>,
1742         value: &T,
1743     ) -> T
1744     where
1745         T: TypeFoldable<'tcx>,
1746     {
1747         tcx.fold_regions(value, &mut false, |r, _depth| {
1748             if let ty::ReClosureBound(vid) = r {
1749                 closure_mapping[*vid]
1750             } else {
1751                 bug!("subst_closure_mapping: encountered non-closure bound free region {:?}", r)
1752             }
1753         })
1754     }
1755 }