]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc_mir/hair/pattern/_match.rs
5db7b6ceb5db56f263f75af4b161fd2131130836
[rust.git] / src / librustc_mir / hair / pattern / _match.rs
1 // Copyright 2012-2016 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 /// This file includes the logic for exhaustiveness and usefulness checking for
12 /// pattern-matching. Specifically, given a list of patterns for a type, we can
13 /// tell whether:
14 /// (a) the patterns cover every possible constructor for the type [exhaustiveness]
15 /// (b) each pattern is necessary [usefulness]
16 ///
17 /// The algorithm implemented here is a modified version of the one described in:
18 /// http://moscova.inria.fr/~maranget/papers/warn/index.html
19 /// However, to save future implementors from reading the original paper, I'm going
20 /// to summarise the algorithm here to hopefully save time and be a little clearer
21 /// (without being so rigorous).
22 ///
23 /// The core of the algorithm revolves about a "usefulness" check. In particular, we
24 /// are trying to compute a predicate `U(P, p_{m + 1})` where `P` is a list of patterns
25 /// of length `m` for a compound (product) type with `n` components (we refer to this as
26 /// a matrix). `U(P, p_{m + 1})` represents whether, given an existing list of patterns
27 /// `p_1 ..= p_m`, adding a new pattern will be "useful" (that is, cover previously-
28 /// uncovered values of the type).
29 ///
30 /// If we have this predicate, then we can easily compute both exhaustiveness of an
31 /// entire set of patterns and the individual usefulness of each one.
32 /// (a) the set of patterns is exhaustive iff `U(P, _)` is false (i.e. adding a wildcard
33 /// match doesn't increase the number of values we're matching)
34 /// (b) a pattern `p_i` is not useful if `U(P[0..=(i-1), p_i)` is false (i.e. adding a
35 /// pattern to those that have come before it doesn't increase the number of values
36 /// we're matching).
37 ///
38 /// For example, say we have the following:
39 /// ```
40 ///     // x: (Option<bool>, Result<()>)
41 ///     match x {
42 ///         (Some(true), _) => {}
43 ///         (None, Err(())) => {}
44 ///         (None, Err(_)) => {}
45 ///     }
46 /// ```
47 /// Here, the matrix `P` is 3 x 2 (rows x columns).
48 /// [
49 ///     [Some(true), _],
50 ///     [None, Err(())],
51 ///     [None, Err(_)],
52 /// ]
53 /// We can tell it's not exhaustive, because `U(P, _)` is true (we're not covering
54 /// `[Some(false), _]`, for instance). In addition, row 3 is not useful, because
55 /// all the values it covers are already covered by row 2.
56 ///
57 /// To compute `U`, we must have two other concepts.
58 ///     1. `S(c, P)` is a "specialized matrix", where `c` is a constructor (like `Some` or
59 ///        `None`). You can think of it as filtering `P` to just the rows whose *first* pattern
60 ///        can cover `c` (and expanding OR-patterns into distinct patterns), and then expanding
61 ///        the constructor into all of its components.
62 ///        The specialization of a row vector is computed by `specialize`.
63 ///
64 ///        It is computed as follows. For each row `p_i` of P, we have four cases:
65 ///             1.1. `p_(i,1) = c(r_1, .., r_a)`. Then `S(c, P)` has a corresponding row:
66 ///                     r_1, .., r_a, p_(i,2), .., p_(i,n)
67 ///             1.2. `p_(i,1) = c'(r_1, .., r_a')` where `c ≠ c'`. Then `S(c, P)` has no
68 ///                  corresponding row.
69 ///             1.3. `p_(i,1) = _`. Then `S(c, P)` has a corresponding row:
70 ///                     _, .., _, p_(i,2), .., p_(i,n)
71 ///             1.4. `p_(i,1) = r_1 | r_2`. Then `S(c, P)` has corresponding rows inlined from:
72 ///                     S(c, (r_1, p_(i,2), .., p_(i,n)))
73 ///                     S(c, (r_2, p_(i,2), .., p_(i,n)))
74 ///
75 ///     2. `D(P)` is a "default matrix". This is used when we know there are missing
76 ///        constructor cases, but there might be existing wildcard patterns, so to check the
77 ///        usefulness of the matrix, we have to check all its *other* components.
78 ///        The default matrix is computed inline in `is_useful`.
79 ///
80 ///         It is computed as follows. For each row `p_i` of P, we have three cases:
81 ///             1.1. `p_(i,1) = c(r_1, .., r_a)`. Then `D(P)` has no corresponding row.
82 ///             1.2. `p_(i,1) = _`. Then `D(P)` has a corresponding row:
83 ///                     p_(i,2), .., p_(i,n)
84 ///             1.3. `p_(i,1) = r_1 | r_2`. Then `D(P)` has corresponding rows inlined from:
85 ///                     D((r_1, p_(i,2), .., p_(i,n)))
86 ///                     D((r_2, p_(i,2), .., p_(i,n)))
87 ///
88 ///     Note that the OR-patterns are not always used directly in Rust, but are used to derive
89 ///     the exhaustive integer matching rules, so they're written here for posterity.
90 ///
91 /// The algorithm for computing `U`
92 /// -------------------------------
93 /// The algorithm is inductive (on the number of columns: i.e. components of tuple patterns).
94 /// That means we're going to check the components from left-to-right, so the algorithm
95 /// operates principally on the first component of the matrix and new pattern `p_{m + 1}`.
96 /// This algorithm is realised in the `is_useful` function.
97 ///
98 /// Base case. (`n = 0`, i.e. an empty tuple pattern)
99 ///     - If `P` already contains an empty pattern (i.e. if the number of patterns `m > 0`),
100 ///       then `U(P, p_{m + 1})` is false.
101 ///     - Otherwise, `P` must be empty, so `U(P, p_{m + 1})` is true.
102 ///
103 /// Inductive step. (`n > 0`, i.e. whether there's at least one column
104 ///                  [which may then be expanded into further columns later])
105 ///     We're going to match on the new pattern, `p_{m + 1}`.
106 ///         - If `p_{m + 1} == c(r_1, .., r_a)`, then we have a constructor pattern.
107 ///           Thus, the usefulness of `p_{m + 1}` can be reduced to whether it is useful when
108 ///           we ignore all the patterns in `P` that involve other constructors. This is where
109 ///           `S(c, P)` comes in:
110 ///           `U(P, p_{m + 1}) := U(S(c, P), S(c, p_{m + 1}))`
111 ///           This special case is handled in `is_useful_specialized`.
112 ///         - If `p_{m + 1} == _`, then we have two more cases:
113 ///             + All the constructors of the first component of the type exist within
114 ///               all the rows (after having expanded OR-patterns). In this case:
115 ///               `U(P, p_{m + 1}) := ∨(k ϵ constructors) U(S(k, P), S(k, p_{m + 1}))`
116 ///               I.e. the pattern `p_{m + 1}` is only useful when all the constructors are
117 ///               present *if* its later components are useful for the respective constructors
118 ///               covered by `p_{m + 1}` (usually a single constructor, but all in the case of `_`).
119 ///             + Some constructors are not present in the existing rows (after having expanded
120 ///               OR-patterns). However, there might be wildcard patterns (`_`) present. Thus, we
121 ///               are only really concerned with the other patterns leading with wildcards. This is
122 ///               where `D` comes in:
123 ///               `U(P, p_{m + 1}) := U(D(P), p_({m + 1},2), ..,  p_({m + 1},n))`
124 ///         - If `p_{m + 1} == r_1 | r_2`, then the usefulness depends on each separately:
125 ///           `U(P, p_{m + 1}) := U(P, (r_1, p_({m + 1},2), .., p_({m + 1},n)))
126 ///                            || U(P, (r_2, p_({m + 1},2), .., p_({m + 1},n)))`
127 ///
128 /// Modifications to the algorithm
129 /// ------------------------------
130 /// The algorithm in the paper doesn't cover some of the special cases that arise in Rust, for
131 /// example uninhabited types and variable-length slice patterns. These are drawn attention to
132 /// throughout the code below. I'll make a quick note here about how exhaustive integer matching
133 /// is accounted for, though.
134 ///
135 /// Exhaustive integer matching
136 /// ---------------------------
137 /// An integer type can be thought of as a (huge) sum type: 1 | 2 | 3 | ...
138 /// So to support exhaustive integer matching, we can make use of the logic in the paper for
139 /// OR-patterns. However, we obviously can't just treat ranges x..=y as individual sums, because
140 /// they are likely gigantic. So we instead treat ranges as constructors of the integers. This means
141 /// that we have a constructor *of* constructors (the integers themselves). We then need to work
142 /// through all the inductive step rules above, deriving how the ranges would be treated as
143 /// OR-patterns, and making sure that they're treated in the same way even when they're ranges.
144 /// There are really only four special cases here:
145 /// - When we match on a constructor that's actually a range, we have to treat it as if we would
146 ///   an OR-pattern.
147 ///     + It turns out that we can simply extend the case for single-value patterns in
148 ///      `specialize` to either be *equal* to a value constructor, or *contained within* a range
149 ///      constructor.
150 ///     + When the pattern itself is a range, you just want to tell whether any of the values in
151 ///       the pattern range coincide with values in the constructor range, which is precisely
152 ///       intersection.
153 ///   Since when encountering a range pattern for a value constructor, we also use inclusion, it
154 ///   means that whenever the constructor is a value/range and the pattern is also a value/range,
155 ///   we can simply use intersection to test usefulness.
156 /// - When we're testing for usefulness of a pattern and the pattern's first component is a
157 ///   wildcard.
158 ///     + If all the constructors appear in the matrix, we have a slight complication. By default,
159 ///       the behaviour (i.e. a disjunction over specialised matrices for each constructor) is
160 ///       invalid, because we want a disjunction over every *integer* in each range, not just a
161 ///       disjunction over every range. This is a bit more tricky to deal with: essentially we need
162 ///       to form equivalence classes of subranges of the constructor range for which the behaviour
163 ///       of the matrix `P` and new pattern `p_{m + 1}` are the same. This is described in more
164 ///       detail in `split_grouped_constructors`.
165 ///     + If some constructors are missing from the matrix, it turns out we don't need to do
166 ///       anything special (because we know none of the integers are actually wildcards: i.e. we
167 ///       can't span wildcards using ranges).
168
169 use self::Constructor::*;
170 use self::Usefulness::*;
171 use self::WitnessPreference::*;
172
173 use rustc_data_structures::fx::FxHashMap;
174 use rustc_data_structures::indexed_vec::Idx;
175
176 use super::{FieldPattern, Pattern, PatternKind};
177 use super::{PatternFoldable, PatternFolder, compare_const_vals};
178
179 use rustc::hir::def_id::DefId;
180 use rustc::hir::RangeEnd;
181 use rustc::ty::{self, Ty, TyCtxt, TypeFoldable};
182 use rustc::ty::layout::{Integer, IntegerExt, VariantIdx};
183
184 use rustc::mir::Field;
185 use rustc::mir::interpret::ConstValue;
186 use rustc::util::common::ErrorReported;
187
188 use syntax::attr::{SignedInt, UnsignedInt};
189 use syntax_pos::{Span, DUMMY_SP};
190
191 use arena::TypedArena;
192
193 use std::cmp::{self, Ordering, min, max};
194 use std::fmt;
195 use std::iter::{FromIterator, IntoIterator};
196 use std::ops::RangeInclusive;
197 use std::u128;
198
199 pub fn expand_pattern<'a, 'tcx>(cx: &MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>, pat: Pattern<'tcx>)
200                                 -> &'a Pattern<'tcx>
201 {
202     cx.pattern_arena.alloc(LiteralExpander.fold_pattern(&pat))
203 }
204
205 struct LiteralExpander;
206 impl<'tcx> PatternFolder<'tcx> for LiteralExpander {
207     fn fold_pattern(&mut self, pat: &Pattern<'tcx>) -> Pattern<'tcx> {
208         match (&pat.ty.sty, &*pat.kind) {
209             (&ty::Ref(_, rty, _), &PatternKind::Constant { ref value }) => {
210                 Pattern {
211                     ty: pat.ty,
212                     span: pat.span,
213                     kind: box PatternKind::Deref {
214                         subpattern: Pattern {
215                             ty: rty,
216                             span: pat.span,
217                             kind: box PatternKind::Constant { value: value.clone() },
218                         }
219                     }
220                 }
221             }
222             (_, &PatternKind::Binding { subpattern: Some(ref s), .. }) => {
223                 s.fold_with(self)
224             }
225             _ => pat.super_fold_with(self)
226         }
227     }
228 }
229
230 impl<'tcx> Pattern<'tcx> {
231     fn is_wildcard(&self) -> bool {
232         match *self.kind {
233             PatternKind::Binding { subpattern: None, .. } | PatternKind::Wild =>
234                 true,
235             _ => false
236         }
237     }
238 }
239
240 pub struct Matrix<'a, 'tcx: 'a>(Vec<Vec<&'a Pattern<'tcx>>>);
241
242 impl<'a, 'tcx> Matrix<'a, 'tcx> {
243     pub fn empty() -> Self {
244         Matrix(vec![])
245     }
246
247     pub fn push(&mut self, row: Vec<&'a Pattern<'tcx>>) {
248         self.0.push(row)
249     }
250 }
251
252 /// Pretty-printer for matrices of patterns, example:
253 /// ++++++++++++++++++++++++++
254 /// + _     + []             +
255 /// ++++++++++++++++++++++++++
256 /// + true  + [First]        +
257 /// ++++++++++++++++++++++++++
258 /// + true  + [Second(true)] +
259 /// ++++++++++++++++++++++++++
260 /// + false + [_]            +
261 /// ++++++++++++++++++++++++++
262 /// + _     + [_, _, ..tail] +
263 /// ++++++++++++++++++++++++++
264 impl<'a, 'tcx> fmt::Debug for Matrix<'a, 'tcx> {
265     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
266         write!(f, "\n")?;
267
268         let &Matrix(ref m) = self;
269         let pretty_printed_matrix: Vec<Vec<String>> = m.iter().map(|row| {
270             row.iter().map(|pat| format!("{:?}", pat)).collect()
271         }).collect();
272
273         let column_count = m.iter().map(|row| row.len()).max().unwrap_or(0);
274         assert!(m.iter().all(|row| row.len() == column_count));
275         let column_widths: Vec<usize> = (0..column_count).map(|col| {
276             pretty_printed_matrix.iter().map(|row| row[col].len()).max().unwrap_or(0)
277         }).collect();
278
279         let total_width = column_widths.iter().cloned().sum::<usize>() + column_count * 3 + 1;
280         let br = "+".repeat(total_width);
281         write!(f, "{}\n", br)?;
282         for row in pretty_printed_matrix {
283             write!(f, "+")?;
284             for (column, pat_str) in row.into_iter().enumerate() {
285                 write!(f, " ")?;
286                 write!(f, "{:1$}", pat_str, column_widths[column])?;
287                 write!(f, " +")?;
288             }
289             write!(f, "\n")?;
290             write!(f, "{}\n", br)?;
291         }
292         Ok(())
293     }
294 }
295
296 impl<'a, 'tcx> FromIterator<Vec<&'a Pattern<'tcx>>> for Matrix<'a, 'tcx> {
297     fn from_iter<T: IntoIterator<Item=Vec<&'a Pattern<'tcx>>>>(iter: T) -> Self
298     {
299         Matrix(iter.into_iter().collect())
300     }
301 }
302
303 pub struct MatchCheckCtxt<'a, 'tcx: 'a> {
304     pub tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
305     /// The module in which the match occurs. This is necessary for
306     /// checking inhabited-ness of types because whether a type is (visibly)
307     /// inhabited can depend on whether it was defined in the current module or
308     /// not. eg. `struct Foo { _private: ! }` cannot be seen to be empty
309     /// outside it's module and should not be matchable with an empty match
310     /// statement.
311     pub module: DefId,
312     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
313     pub pattern_arena: &'a TypedArena<Pattern<'tcx>>,
314     pub byte_array_map: FxHashMap<*const Pattern<'tcx>, Vec<&'a Pattern<'tcx>>>,
315 }
316
317 impl<'a, 'tcx> MatchCheckCtxt<'a, 'tcx> {
318     pub fn create_and_enter<F, R>(
319         tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
320         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
321         module: DefId,
322         f: F) -> R
323         where F: for<'b> FnOnce(MatchCheckCtxt<'b, 'tcx>) -> R
324     {
325         let pattern_arena = TypedArena::default();
326
327         f(MatchCheckCtxt {
328             tcx,
329             param_env,
330             module,
331             pattern_arena: &pattern_arena,
332             byte_array_map: FxHashMap::default(),
333         })
334     }
335
336     fn is_uninhabited(&self, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
337         if self.tcx.features().exhaustive_patterns {
338             self.tcx.is_ty_uninhabited_from(self.module, ty)
339         } else {
340             false
341         }
342     }
343
344     fn is_non_exhaustive_enum(&self, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
345         match ty.sty {
346             ty::Adt(adt_def, ..) => adt_def.is_variant_list_non_exhaustive(),
347             _ => false,
348         }
349     }
350
351     fn is_local(&self, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
352         match ty.sty {
353             ty::Adt(adt_def, ..) => adt_def.did.is_local(),
354             _ => false,
355         }
356     }
357
358     fn is_variant_uninhabited(&self,
359                               variant: &'tcx ty::VariantDef,
360                               substs: &'tcx ty::subst::Substs<'tcx>)
361                               -> bool
362     {
363         if self.tcx.features().exhaustive_patterns {
364             self.tcx.is_enum_variant_uninhabited_from(self.module, variant, substs)
365         } else {
366             false
367         }
368     }
369 }
370
371 #[derive(Clone, Debug, PartialEq)]
372 pub enum Constructor<'tcx> {
373     /// The constructor of all patterns that don't vary by constructor,
374     /// e.g. struct patterns and fixed-length arrays.
375     Single,
376     /// Enum variants.
377     Variant(DefId),
378     /// Literal values.
379     ConstantValue(&'tcx ty::Const<'tcx>),
380     /// Ranges of literal values (`2...5` and `2..5`).
381     ConstantRange(u128, u128, Ty<'tcx>, RangeEnd),
382     /// Array patterns of length n.
383     Slice(u64),
384 }
385
386 impl<'tcx> Constructor<'tcx> {
387     fn variant_index_for_adt(&self, adt: &'tcx ty::AdtDef) -> VariantIdx {
388         match self {
389             &Variant(vid) => adt.variant_index_with_id(vid),
390             &Single => {
391                 assert!(!adt.is_enum());
392                 VariantIdx::new(0)
393             }
394             _ => bug!("bad constructor {:?} for adt {:?}", self, adt)
395         }
396     }
397 }
398
399 #[derive(Clone, Debug)]
400 pub enum Usefulness<'tcx> {
401     Useful,
402     UsefulWithWitness(Vec<Witness<'tcx>>),
403     NotUseful
404 }
405
406 impl<'tcx> Usefulness<'tcx> {
407     fn is_useful(&self) -> bool {
408         match *self {
409             NotUseful => false,
410             _ => true
411         }
412     }
413 }
414
415 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
416 pub enum WitnessPreference {
417     ConstructWitness,
418     LeaveOutWitness
419 }
420
421 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
422 struct PatternContext<'tcx> {
423     ty: Ty<'tcx>,
424     max_slice_length: u64,
425 }
426
427 /// A witness of non-exhaustiveness for error reporting, represented
428 /// as a list of patterns (in reverse order of construction) with
429 /// wildcards inside to represent elements that can take any inhabitant
430 /// of the type as a value.
431 ///
432 /// A witness against a list of patterns should have the same types
433 /// and length as the pattern matched against. Because Rust `match`
434 /// is always against a single pattern, at the end the witness will
435 /// have length 1, but in the middle of the algorithm, it can contain
436 /// multiple patterns.
437 ///
438 /// For example, if we are constructing a witness for the match against
439 /// ```
440 /// struct Pair(Option<(u32, u32)>, bool);
441 ///
442 /// match (p: Pair) {
443 ///    Pair(None, _) => {}
444 ///    Pair(_, false) => {}
445 /// }
446 /// ```
447 ///
448 /// We'll perform the following steps:
449 /// 1. Start with an empty witness
450 ///     `Witness(vec![])`
451 /// 2. Push a witness `Some(_)` against the `None`
452 ///     `Witness(vec![Some(_)])`
453 /// 3. Push a witness `true` against the `false`
454 ///     `Witness(vec![Some(_), true])`
455 /// 4. Apply the `Pair` constructor to the witnesses
456 ///     `Witness(vec![Pair(Some(_), true)])`
457 ///
458 /// The final `Pair(Some(_), true)` is then the resulting witness.
459 #[derive(Clone, Debug)]
460 pub struct Witness<'tcx>(Vec<Pattern<'tcx>>);
461
462 impl<'tcx> Witness<'tcx> {
463     pub fn single_pattern(&self) -> &Pattern<'tcx> {
464         assert_eq!(self.0.len(), 1);
465         &self.0[0]
466     }
467
468     fn push_wild_constructor<'a>(
469         mut self,
470         cx: &MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
471         ctor: &Constructor<'tcx>,
472         ty: Ty<'tcx>)
473         -> Self
474     {
475         let sub_pattern_tys = constructor_sub_pattern_tys(cx, ctor, ty);
476         self.0.extend(sub_pattern_tys.into_iter().map(|ty| {
477             Pattern {
478                 ty,
479                 span: DUMMY_SP,
480                 kind: box PatternKind::Wild,
481             }
482         }));
483         self.apply_constructor(cx, ctor, ty)
484     }
485
486
487     /// Constructs a partial witness for a pattern given a list of
488     /// patterns expanded by the specialization step.
489     ///
490     /// When a pattern P is discovered to be useful, this function is used bottom-up
491     /// to reconstruct a complete witness, e.g. a pattern P' that covers a subset
492     /// of values, V, where each value in that set is not covered by any previously
493     /// used patterns and is covered by the pattern P'. Examples:
494     ///
495     /// left_ty: tuple of 3 elements
496     /// pats: [10, 20, _]           => (10, 20, _)
497     ///
498     /// left_ty: struct X { a: (bool, &'static str), b: usize}
499     /// pats: [(false, "foo"), 42]  => X { a: (false, "foo"), b: 42 }
500     fn apply_constructor<'a>(
501         mut self,
502         cx: &MatchCheckCtxt<'a,'tcx>,
503         ctor: &Constructor<'tcx>,
504         ty: Ty<'tcx>)
505         -> Self
506     {
507         let arity = constructor_arity(cx, ctor, ty);
508         let pat = {
509             let len = self.0.len() as u64;
510             let mut pats = self.0.drain((len - arity) as usize..).rev();
511
512             match ty.sty {
513                 ty::Adt(..) |
514                 ty::Tuple(..) => {
515                     let pats = pats.enumerate().map(|(i, p)| {
516                         FieldPattern {
517                             field: Field::new(i),
518                             pattern: p
519                         }
520                     }).collect();
521
522                     if let ty::Adt(adt, substs) = ty.sty {
523                         if adt.is_enum() {
524                             PatternKind::Variant {
525                                 adt_def: adt,
526                                 substs,
527                                 variant_index: ctor.variant_index_for_adt(adt),
528                                 subpatterns: pats
529                             }
530                         } else {
531                             PatternKind::Leaf { subpatterns: pats }
532                         }
533                     } else {
534                         PatternKind::Leaf { subpatterns: pats }
535                     }
536                 }
537
538                 ty::Ref(..) => {
539                     PatternKind::Deref { subpattern: pats.nth(0).unwrap() }
540                 }
541
542                 ty::Slice(_) | ty::Array(..) => {
543                     PatternKind::Slice {
544                         prefix: pats.collect(),
545                         slice: None,
546                         suffix: vec![]
547                     }
548                 }
549
550                 _ => {
551                     match *ctor {
552                         ConstantValue(value) => PatternKind::Constant { value },
553                         ConstantRange(lo, hi, ty, end) => PatternKind::Range {
554                             lo: ty::Const::from_bits(cx.tcx, lo, ty::ParamEnv::empty().and(ty)),
555                             hi: ty::Const::from_bits(cx.tcx, hi, ty::ParamEnv::empty().and(ty)),
556                             ty,
557                             end,
558                         },
559                         _ => PatternKind::Wild,
560                     }
561                 }
562             }
563         };
564
565         self.0.push(Pattern {
566             ty,
567             span: DUMMY_SP,
568             kind: Box::new(pat),
569         });
570
571         self
572     }
573 }
574
575 /// This determines the set of all possible constructors of a pattern matching
576 /// values of type `left_ty`. For vectors, this would normally be an infinite set
577 /// but is instead bounded by the maximum fixed length of slice patterns in
578 /// the column of patterns being analyzed.
579 ///
580 /// We make sure to omit constructors that are statically impossible. eg for
581 /// Option<!> we do not include Some(_) in the returned list of constructors.
582 fn all_constructors<'a, 'tcx: 'a>(cx: &mut MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
583                                   pcx: PatternContext<'tcx>)
584                                   -> Vec<Constructor<'tcx>>
585 {
586     debug!("all_constructors({:?})", pcx.ty);
587     let ctors = match pcx.ty.sty {
588         ty::Bool => {
589             [true, false].iter().map(|&b| {
590                 ConstantValue(ty::Const::from_bool(cx.tcx, b))
591             }).collect()
592         }
593         ty::Array(ref sub_ty, len) if len.assert_usize(cx.tcx).is_some() => {
594             let len = len.unwrap_usize(cx.tcx);
595             if len != 0 && cx.is_uninhabited(sub_ty) {
596                 vec![]
597             } else {
598                 vec![Slice(len)]
599             }
600         }
601         // Treat arrays of a constant but unknown length like slices.
602         ty::Array(ref sub_ty, _) |
603         ty::Slice(ref sub_ty) => {
604             if cx.is_uninhabited(sub_ty) {
605                 vec![Slice(0)]
606             } else {
607                 (0..pcx.max_slice_length+1).map(|length| Slice(length)).collect()
608             }
609         }
610         ty::Adt(def, substs) if def.is_enum() => {
611             def.variants.iter()
612                 .filter(|v| !cx.is_variant_uninhabited(v, substs))
613                 .map(|v| Variant(v.did))
614                 .collect()
615         }
616         ty::Char => {
617             vec![
618                 // The valid Unicode Scalar Value ranges.
619                 ConstantRange('\u{0000}' as u128,
620                               '\u{D7FF}' as u128,
621                               cx.tcx.types.char,
622                               RangeEnd::Included
623                 ),
624                 ConstantRange('\u{E000}' as u128,
625                               '\u{10FFFF}' as u128,
626                               cx.tcx.types.char,
627                               RangeEnd::Included
628                 ),
629             ]
630         }
631         ty::Int(ity) => {
632             // FIXME(49937): refactor these bit manipulations into interpret.
633             let bits = Integer::from_attr(&cx.tcx, SignedInt(ity)).size().bits() as u128;
634             let min = 1u128 << (bits - 1);
635             let max = (1u128 << (bits - 1)) - 1;
636             vec![ConstantRange(min, max, pcx.ty, RangeEnd::Included)]
637         }
638         ty::Uint(uty) => {
639             // FIXME(49937): refactor these bit manipulations into interpret.
640             let bits = Integer::from_attr(&cx.tcx, UnsignedInt(uty)).size().bits() as u128;
641             let max = !0u128 >> (128 - bits);
642             vec![ConstantRange(0, max, pcx.ty, RangeEnd::Included)]
643         }
644         _ => {
645             if cx.is_uninhabited(pcx.ty) {
646                 vec![]
647             } else {
648                 vec![Single]
649             }
650         }
651     };
652     ctors
653 }
654
655 fn max_slice_length<'p, 'a: 'p, 'tcx: 'a, I>(
656     cx: &mut MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
657     patterns: I) -> u64
658     where I: Iterator<Item=&'p Pattern<'tcx>>
659 {
660     // The exhaustiveness-checking paper does not include any details on
661     // checking variable-length slice patterns. However, they are matched
662     // by an infinite collection of fixed-length array patterns.
663     //
664     // Checking the infinite set directly would take an infinite amount
665     // of time. However, it turns out that for each finite set of
666     // patterns `P`, all sufficiently large array lengths are equivalent:
667     //
668     // Each slice `s` with a "sufficiently-large" length `l ≥ L` that applies
669     // to exactly the subset `Pₜ` of `P` can be transformed to a slice
670     // `sₘ` for each sufficiently-large length `m` that applies to exactly
671     // the same subset of `P`.
672     //
673     // Because of that, each witness for reachability-checking from one
674     // of the sufficiently-large lengths can be transformed to an
675     // equally-valid witness from any other length, so we only have
676     // to check slice lengths from the "minimal sufficiently-large length"
677     // and below.
678     //
679     // Note that the fact that there is a *single* `sₘ` for each `m`
680     // not depending on the specific pattern in `P` is important: if
681     // you look at the pair of patterns
682     //     `[true, ..]`
683     //     `[.., false]`
684     // Then any slice of length ≥1 that matches one of these two
685     // patterns can be trivially turned to a slice of any
686     // other length ≥1 that matches them and vice-versa - for
687     // but the slice from length 2 `[false, true]` that matches neither
688     // of these patterns can't be turned to a slice from length 1 that
689     // matches neither of these patterns, so we have to consider
690     // slices from length 2 there.
691     //
692     // Now, to see that that length exists and find it, observe that slice
693     // patterns are either "fixed-length" patterns (`[_, _, _]`) or
694     // "variable-length" patterns (`[_, .., _]`).
695     //
696     // For fixed-length patterns, all slices with lengths *longer* than
697     // the pattern's length have the same outcome (of not matching), so
698     // as long as `L` is greater than the pattern's length we can pick
699     // any `sₘ` from that length and get the same result.
700     //
701     // For variable-length patterns, the situation is more complicated,
702     // because as seen above the precise value of `sₘ` matters.
703     //
704     // However, for each variable-length pattern `p` with a prefix of length
705     // `plₚ` and suffix of length `slₚ`, only the first `plₚ` and the last
706     // `slₚ` elements are examined.
707     //
708     // Therefore, as long as `L` is positive (to avoid concerns about empty
709     // types), all elements after the maximum prefix length and before
710     // the maximum suffix length are not examined by any variable-length
711     // pattern, and therefore can be added/removed without affecting
712     // them - creating equivalent patterns from any sufficiently-large
713     // length.
714     //
715     // Of course, if fixed-length patterns exist, we must be sure
716     // that our length is large enough to miss them all, so
717     // we can pick `L = max(FIXED_LEN+1 ∪ {max(PREFIX_LEN) + max(SUFFIX_LEN)})`
718     //
719     // for example, with the above pair of patterns, all elements
720     // but the first and last can be added/removed, so any
721     // witness of length ≥2 (say, `[false, false, true]`) can be
722     // turned to a witness from any other length ≥2.
723
724     let mut max_prefix_len = 0;
725     let mut max_suffix_len = 0;
726     let mut max_fixed_len = 0;
727
728     for row in patterns {
729         match *row.kind {
730             PatternKind::Constant { value } => {
731                 if let Some(ptr) = value.to_ptr() {
732                     let is_array_ptr = value.ty
733                         .builtin_deref(true)
734                         .and_then(|t| t.ty.builtin_index())
735                         .map_or(false, |t| t == cx.tcx.types.u8);
736                     if is_array_ptr {
737                         let alloc = cx.tcx.alloc_map.lock().unwrap_memory(ptr.alloc_id);
738                         max_fixed_len = cmp::max(max_fixed_len, alloc.bytes.len() as u64);
739                     }
740                 }
741             }
742             PatternKind::Slice { ref prefix, slice: None, ref suffix } => {
743                 let fixed_len = prefix.len() as u64 + suffix.len() as u64;
744                 max_fixed_len = cmp::max(max_fixed_len, fixed_len);
745             }
746             PatternKind::Slice { ref prefix, slice: Some(_), ref suffix } => {
747                 max_prefix_len = cmp::max(max_prefix_len, prefix.len() as u64);
748                 max_suffix_len = cmp::max(max_suffix_len, suffix.len() as u64);
749             }
750             _ => {}
751         }
752     }
753
754     cmp::max(max_fixed_len + 1, max_prefix_len + max_suffix_len)
755 }
756
757 /// An inclusive interval, used for precise integer exhaustiveness checking.
758 /// `IntRange`s always store a contiguous range. This means that values are
759 /// encoded such that `0` encodes the minimum value for the integer,
760 /// regardless of the signedness.
761 /// For example, the pattern `-128...127i8` is encoded as `0..=255`.
762 /// This makes comparisons and arithmetic on interval endpoints much more
763 /// straightforward. See `signed_bias` for details.
764 ///
765 /// `IntRange` is never used to encode an empty range or a "range" that wraps
766 /// around the (offset) space: i.e. `range.lo <= range.hi`.
767 #[derive(Clone)]
768 struct IntRange<'tcx> {
769     pub range: RangeInclusive<u128>,
770     pub ty: Ty<'tcx>,
771 }
772
773 impl<'tcx> IntRange<'tcx> {
774     fn from_ctor(tcx: TyCtxt<'_, 'tcx, 'tcx>,
775                  ctor: &Constructor<'tcx>)
776                  -> Option<IntRange<'tcx>> {
777         // Floating-point ranges are permitted and we don't want
778         // to consider them when constructing integer ranges.
779         fn is_integral<'tcx>(ty: Ty<'tcx>) -> bool {
780             match ty.sty {
781                 ty::Char | ty::Int(_) | ty::Uint(_) => true,
782                 _ => false,
783             }
784         }
785
786         match ctor {
787             ConstantRange(lo, hi, ty, end) if is_integral(ty) => {
788                 // Perform a shift if the underlying types are signed,
789                 // which makes the interval arithmetic simpler.
790                 let bias = IntRange::signed_bias(tcx, ty);
791                 let (lo, hi) = (lo ^ bias, hi ^ bias);
792                 // Make sure the interval is well-formed.
793                 if lo > hi || lo == hi && *end == RangeEnd::Excluded {
794                     None
795                 } else {
796                     let offset = (*end == RangeEnd::Excluded) as u128;
797                     Some(IntRange { range: lo..=(hi - offset), ty })
798                 }
799             }
800             ConstantValue(val) if is_integral(val.ty) => {
801                 let ty = val.ty;
802                 if let Some(val) = val.assert_bits(tcx, ty::ParamEnv::empty().and(ty)) {
803                     let bias = IntRange::signed_bias(tcx, ty);
804                     let val = val ^ bias;
805                     Some(IntRange { range: val..=val, ty })
806                 } else {
807                     None
808                 }
809             }
810             _ => None,
811         }
812     }
813
814     fn from_pat(tcx: TyCtxt<'_, 'tcx, 'tcx>,
815                 pat: &Pattern<'tcx>)
816                 -> Option<IntRange<'tcx>> {
817         Self::from_ctor(tcx, &match pat.kind {
818             box PatternKind::Constant { value } => ConstantValue(value),
819             box PatternKind::Range { lo, hi, ty, end } => ConstantRange(
820                 lo.to_bits(tcx, ty::ParamEnv::empty().and(ty)).unwrap(),
821                 hi.to_bits(tcx, ty::ParamEnv::empty().and(ty)).unwrap(),
822                 ty,
823                 end,
824             ),
825             _ => return None,
826         })
827     }
828
829     // The return value of `signed_bias` should be XORed with an endpoint to encode/decode it.
830     fn signed_bias(tcx: TyCtxt<'_, 'tcx, 'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> u128 {
831         match ty.sty {
832             ty::Int(ity) => {
833                 let bits = Integer::from_attr(&tcx, SignedInt(ity)).size().bits() as u128;
834                 1u128 << (bits - 1)
835             }
836             _ => 0
837         }
838     }
839
840     /// Convert a `RangeInclusive` to a `ConstantValue` or inclusive `ConstantRange`.
841     fn range_to_ctor(
842         tcx: TyCtxt<'_, 'tcx, 'tcx>,
843         ty: Ty<'tcx>,
844         r: RangeInclusive<u128>,
845     ) -> Constructor<'tcx> {
846         let bias = IntRange::signed_bias(tcx, ty);
847         let (lo, hi) = r.into_inner();
848         if lo == hi {
849             let ty = ty::ParamEnv::empty().and(ty);
850             ConstantValue(ty::Const::from_bits(tcx, lo ^ bias, ty))
851         } else {
852             ConstantRange(lo ^ bias, hi ^ bias, ty, RangeEnd::Included)
853         }
854     }
855
856     /// Return a collection of ranges that spans the values covered by `ranges`, subtracted
857     /// by the values covered by `self`: i.e. `ranges \ self` (in set notation).
858     fn subtract_from(self,
859                      tcx: TyCtxt<'_, 'tcx, 'tcx>,
860                      ranges: Vec<Constructor<'tcx>>)
861                      -> Vec<Constructor<'tcx>> {
862         let ranges = ranges.into_iter().filter_map(|r| {
863             IntRange::from_ctor(tcx, &r).map(|i| i.range)
864         });
865         let mut remaining_ranges = vec![];
866         let ty = self.ty;
867         let (lo, hi) = self.range.into_inner();
868         for subrange in ranges {
869             let (subrange_lo, subrange_hi) = subrange.into_inner();
870             if lo > subrange_hi || subrange_lo > hi  {
871                 // The pattern doesn't intersect with the subrange at all,
872                 // so the subrange remains untouched.
873                 remaining_ranges.push(Self::range_to_ctor(tcx, ty, subrange_lo..=subrange_hi));
874             } else {
875                 if lo > subrange_lo {
876                     // The pattern intersects an upper section of the
877                     // subrange, so a lower section will remain.
878                     remaining_ranges.push(Self::range_to_ctor(tcx, ty, subrange_lo..=(lo - 1)));
879                 }
880                 if hi < subrange_hi {
881                     // The pattern intersects a lower section of the
882                     // subrange, so an upper section will remain.
883                     remaining_ranges.push(Self::range_to_ctor(tcx, ty, (hi + 1)..=subrange_hi));
884                 }
885             }
886         }
887         remaining_ranges
888     }
889
890     fn intersection(&self, other: &Self) -> Option<Self> {
891         let ty = self.ty;
892         let (lo, hi) = (*self.range.start(), *self.range.end());
893         let (other_lo, other_hi) = (*other.range.start(), *other.range.end());
894         if lo <= other_hi && other_lo <= hi {
895             Some(IntRange { range: max(lo, other_lo)..=min(hi, other_hi), ty })
896         } else {
897             None
898         }
899     }
900 }
901
902 // A request for missing constructor data in terms of either:
903 // - whether or not there any missing constructors; or
904 // - the actual set of missing constructors.
905 #[derive(PartialEq)]
906 enum MissingCtorsInfo {
907     Emptiness,
908     Ctors,
909 }
910
911 // Used by `compute_missing_ctors`.
912 #[derive(Debug, PartialEq)]
913 enum MissingCtors<'tcx> {
914     Empty,
915     NonEmpty,
916
917     // Note that the Vec can be empty.
918     Ctors(Vec<Constructor<'tcx>>),
919 }
920
921 // When `info` is `MissingCtorsInfo::Ctors`, compute a set of constructors
922 // equivalent to `all_ctors \ used_ctors`. When `info` is
923 // `MissingCtorsInfo::Emptiness`, just determines if that set is empty or not.
924 // (The split logic gives a performance win, because we always need to know if
925 // the set is empty, but we rarely need the full set, and it can be expensive
926 // to compute the full set.)
927 fn compute_missing_ctors<'a, 'tcx: 'a>(
928     info: MissingCtorsInfo,
929     tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
930     all_ctors: &Vec<Constructor<'tcx>>,
931     used_ctors: &Vec<Constructor<'tcx>>,
932 ) -> MissingCtors<'tcx> {
933     let mut missing_ctors = vec![];
934
935     for req_ctor in all_ctors {
936         let mut refined_ctors = vec![req_ctor.clone()];
937         for used_ctor in used_ctors {
938             if used_ctor == req_ctor {
939                 // If a constructor appears in a `match` arm, we can
940                 // eliminate it straight away.
941                 refined_ctors = vec![]
942             } else if let Some(interval) = IntRange::from_ctor(tcx, used_ctor) {
943                 // Refine the required constructors for the type by subtracting
944                 // the range defined by the current constructor pattern.
945                 refined_ctors = interval.subtract_from(tcx, refined_ctors);
946             }
947
948             // If the constructor patterns that have been considered so far
949             // already cover the entire range of values, then we the
950             // constructor is not missing, and we can move on to the next one.
951             if refined_ctors.is_empty() {
952                 break;
953             }
954         }
955         // If a constructor has not been matched, then it is missing.
956         // We add `refined_ctors` instead of `req_ctor`, because then we can
957         // provide more detailed error information about precisely which
958         // ranges have been omitted.
959         if info == MissingCtorsInfo::Emptiness {
960             if !refined_ctors.is_empty() {
961                 // The set is non-empty; return early.
962                 return MissingCtors::NonEmpty;
963             }
964         } else {
965             missing_ctors.extend(refined_ctors);
966         }
967     }
968
969     if info == MissingCtorsInfo::Emptiness {
970         // If we reached here, the set is empty.
971         MissingCtors::Empty
972     } else {
973         MissingCtors::Ctors(missing_ctors)
974     }
975 }
976
977 /// Algorithm from http://moscova.inria.fr/~maranget/papers/warn/index.html
978 /// The algorithm from the paper has been modified to correctly handle empty
979 /// types. The changes are:
980 ///   (0) We don't exit early if the pattern matrix has zero rows. We just
981 ///       continue to recurse over columns.
982 ///   (1) all_constructors will only return constructors that are statically
983 ///       possible. eg. it will only return Ok for Result<T, !>
984 ///
985 /// This finds whether a (row) vector `v` of patterns is 'useful' in relation
986 /// to a set of such vectors `m` - this is defined as there being a set of
987 /// inputs that will match `v` but not any of the sets in `m`.
988 ///
989 /// All the patterns at each column of the `matrix ++ v` matrix must
990 /// have the same type, except that wildcard (PatternKind::Wild) patterns
991 /// with type TyErr are also allowed, even if the "type of the column"
992 /// is not TyErr. That is used to represent private fields, as using their
993 /// real type would assert that they are inhabited.
994 ///
995 /// This is used both for reachability checking (if a pattern isn't useful in
996 /// relation to preceding patterns, it is not reachable) and exhaustiveness
997 /// checking (if a wildcard pattern is useful in relation to a matrix, the
998 /// matrix isn't exhaustive).
999 pub fn is_useful<'p, 'a: 'p, 'tcx: 'a>(cx: &mut MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
1000                                        matrix: &Matrix<'p, 'tcx>,
1001                                        v: &[&'p Pattern<'tcx>],
1002                                        witness: WitnessPreference)
1003                                        -> Usefulness<'tcx> {
1004     let &Matrix(ref rows) = matrix;
1005     debug!("is_useful({:#?}, {:#?})", matrix, v);
1006
1007     // The base case. We are pattern-matching on () and the return value is
1008     // based on whether our matrix has a row or not.
1009     // NOTE: This could potentially be optimized by checking rows.is_empty()
1010     // first and then, if v is non-empty, the return value is based on whether
1011     // the type of the tuple we're checking is inhabited or not.
1012     if v.is_empty() {
1013         return if rows.is_empty() {
1014             match witness {
1015                 ConstructWitness => UsefulWithWitness(vec![Witness(vec![])]),
1016                 LeaveOutWitness => Useful,
1017             }
1018         } else {
1019             NotUseful
1020         }
1021     };
1022
1023     assert!(rows.iter().all(|r| r.len() == v.len()));
1024
1025     let pcx = PatternContext {
1026         // TyErr is used to represent the type of wildcard patterns matching
1027         // against inaccessible (private) fields of structs, so that we won't
1028         // be able to observe whether the types of the struct's fields are
1029         // inhabited.
1030         //
1031         // If the field is truly inaccessible, then all the patterns
1032         // matching against it must be wildcard patterns, so its type
1033         // does not matter.
1034         //
1035         // However, if we are matching against non-wildcard patterns, we
1036         // need to know the real type of the field so we can specialize
1037         // against it. This primarily occurs through constants - they
1038         // can include contents for fields that are inaccessible at the
1039         // location of the match. In that case, the field's type is
1040         // inhabited - by the constant - so we can just use it.
1041         //
1042         // FIXME: this might lead to "unstable" behavior with macro hygiene
1043         // introducing uninhabited patterns for inaccessible fields. We
1044         // need to figure out how to model that.
1045         ty: rows.iter().map(|r| r[0].ty).find(|ty| !ty.references_error()).unwrap_or(v[0].ty),
1046         max_slice_length: max_slice_length(cx, rows.iter().map(|r| r[0]).chain(Some(v[0])))
1047     };
1048
1049     debug!("is_useful_expand_first_col: pcx={:#?}, expanding {:#?}", pcx, v[0]);
1050
1051     if let Some(constructors) = pat_constructors(cx, v[0], pcx) {
1052         debug!("is_useful - expanding constructors: {:#?}", constructors);
1053         split_grouped_constructors(cx.tcx, constructors, matrix, pcx.ty).into_iter().map(|c|
1054             is_useful_specialized(cx, matrix, v, c, pcx.ty, witness)
1055         ).find(|result| result.is_useful()).unwrap_or(NotUseful)
1056     } else {
1057         debug!("is_useful - expanding wildcard");
1058
1059         let used_ctors: Vec<Constructor> = rows.iter().flat_map(|row| {
1060             pat_constructors(cx, row[0], pcx).unwrap_or(vec![])
1061         }).collect();
1062         debug!("used_ctors = {:#?}", used_ctors);
1063         // `all_ctors` are all the constructors for the given type, which
1064         // should all be represented (or caught with the wild pattern `_`).
1065         let all_ctors = all_constructors(cx, pcx);
1066         debug!("all_ctors = {:#?}", all_ctors);
1067
1068         // `missing_ctors` is the set of constructors from the same type as the
1069         // first column of `matrix` that are matched only by wildcard patterns
1070         // from the first column.
1071         //
1072         // Therefore, if there is some pattern that is unmatched by `matrix`,
1073         // it will still be unmatched if the first constructor is replaced by
1074         // any of the constructors in `missing_ctors`
1075         //
1076         // However, if our scrutinee is *privately* an empty enum, we
1077         // must treat it as though it had an "unknown" constructor (in
1078         // that case, all other patterns obviously can't be variants)
1079         // to avoid exposing its emptyness. See the `match_privately_empty`
1080         // test for details.
1081         //
1082         // FIXME: currently the only way I know of something can
1083         // be a privately-empty enum is when the exhaustive_patterns
1084         // feature flag is not present, so this is only
1085         // needed for that case.
1086
1087         // Missing constructors are those that are not matched by any
1088         // non-wildcard patterns in the current column. We always determine if
1089         // the set is empty, but we only fully construct them on-demand,
1090         // because they're rarely used and can be big.
1091         let cheap_missing_ctors =
1092             compute_missing_ctors(MissingCtorsInfo::Emptiness, cx.tcx, &all_ctors, &used_ctors);
1093
1094         let is_privately_empty = all_ctors.is_empty() && !cx.is_uninhabited(pcx.ty);
1095         let is_declared_nonexhaustive = cx.is_non_exhaustive_enum(pcx.ty) && !cx.is_local(pcx.ty);
1096         debug!("cheap_missing_ctors={:#?} is_privately_empty={:#?} is_declared_nonexhaustive={:#?}",
1097                cheap_missing_ctors, is_privately_empty, is_declared_nonexhaustive);
1098
1099         // For privately empty and non-exhaustive enums, we work as if there were an "extra"
1100         // `_` constructor for the type, so we can never match over all constructors.
1101         let is_non_exhaustive = is_privately_empty || is_declared_nonexhaustive ||
1102             (pcx.ty.is_pointer_sized() && !cx.tcx.features().precise_pointer_size_matching);
1103
1104         if cheap_missing_ctors == MissingCtors::Empty && !is_non_exhaustive {
1105             split_grouped_constructors(cx.tcx, all_ctors, matrix, pcx.ty).into_iter().map(|c| {
1106                 is_useful_specialized(cx, matrix, v, c, pcx.ty, witness)
1107             }).find(|result| result.is_useful()).unwrap_or(NotUseful)
1108         } else {
1109             let matrix = rows.iter().filter_map(|r| {
1110                 if r[0].is_wildcard() {
1111                     Some(r[1..].to_vec())
1112                 } else {
1113                     None
1114                 }
1115             }).collect();
1116             match is_useful(cx, &matrix, &v[1..], witness) {
1117                 UsefulWithWitness(pats) => {
1118                     let cx = &*cx;
1119                     // In this case, there's at least one "free"
1120                     // constructor that is only matched against by
1121                     // wildcard patterns.
1122                     //
1123                     // There are 2 ways we can report a witness here.
1124                     // Commonly, we can report all the "free"
1125                     // constructors as witnesses, e.g. if we have:
1126                     //
1127                     // ```
1128                     //     enum Direction { N, S, E, W }
1129                     //     let Direction::N = ...;
1130                     // ```
1131                     //
1132                     // we can report 3 witnesses: `S`, `E`, and `W`.
1133                     //
1134                     // However, there are 2 cases where we don't want
1135                     // to do this and instead report a single `_` witness:
1136                     //
1137                     // 1) If the user is matching against a non-exhaustive
1138                     // enum, there is no point in enumerating all possible
1139                     // variants, because the user can't actually match
1140                     // against them himself, e.g. in an example like:
1141                     // ```
1142                     //     let err: io::ErrorKind = ...;
1143                     //     match err {
1144                     //         io::ErrorKind::NotFound => {},
1145                     //     }
1146                     // ```
1147                     // we don't want to show every possible IO error,
1148                     // but instead have `_` as the witness (this is
1149                     // actually *required* if the user specified *all*
1150                     // IO errors, but is probably what we want in every
1151                     // case).
1152                     //
1153                     // 2) If the user didn't actually specify a constructor
1154                     // in this arm, e.g. in
1155                     // ```
1156                     //     let x: (Direction, Direction, bool) = ...;
1157                     //     let (_, _, false) = x;
1158                     // ```
1159                     // we don't want to show all 16 possible witnesses
1160                     // `(<direction-1>, <direction-2>, true)` - we are
1161                     // satisfied with `(_, _, true)`. In this case,
1162                     // `used_ctors` is empty.
1163                     let new_witnesses = if is_non_exhaustive || used_ctors.is_empty() {
1164                         // All constructors are unused. Add wild patterns
1165                         // rather than each individual constructor.
1166                         pats.into_iter().map(|mut witness| {
1167                             witness.0.push(Pattern {
1168                                 ty: pcx.ty,
1169                                 span: DUMMY_SP,
1170                                 kind: box PatternKind::Wild,
1171                             });
1172                             witness
1173                         }).collect()
1174                     } else {
1175                         let expensive_missing_ctors =
1176                             compute_missing_ctors(MissingCtorsInfo::Ctors, cx.tcx, &all_ctors,
1177                                                   &used_ctors);
1178                         if let MissingCtors::Ctors(missing_ctors) = expensive_missing_ctors {
1179                             pats.into_iter().flat_map(|witness| {
1180                                 missing_ctors.iter().map(move |ctor| {
1181                                     // Extends the witness with a "wild" version of this
1182                                     // constructor, that matches everything that can be built with
1183                                     // it. For example, if `ctor` is a `Constructor::Variant` for
1184                                     // `Option::Some`, this pushes the witness for `Some(_)`.
1185                                     witness.clone().push_wild_constructor(cx, ctor, pcx.ty)
1186                                 })
1187                             }).collect()
1188                         } else {
1189                             bug!("cheap missing ctors")
1190                         }
1191                     };
1192                     UsefulWithWitness(new_witnesses)
1193                 }
1194                 result => result
1195             }
1196         }
1197     }
1198 }
1199
1200 /// A shorthand for the `U(S(c, P), S(c, q))` operation from the paper. I.e. `is_useful` applied
1201 /// to the specialised version of both the pattern matrix `P` and the new pattern `q`.
1202 fn is_useful_specialized<'p, 'a:'p, 'tcx: 'a>(
1203     cx: &mut MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
1204     &Matrix(ref m): &Matrix<'p, 'tcx>,
1205     v: &[&'p Pattern<'tcx>],
1206     ctor: Constructor<'tcx>,
1207     lty: Ty<'tcx>,
1208     witness: WitnessPreference,
1209 ) -> Usefulness<'tcx> {
1210     debug!("is_useful_specialized({:#?}, {:#?}, {:?})", v, ctor, lty);
1211     let sub_pat_tys = constructor_sub_pattern_tys(cx, &ctor, lty);
1212     let wild_patterns_owned: Vec<_> = sub_pat_tys.iter().map(|ty| {
1213         Pattern {
1214             ty,
1215             span: DUMMY_SP,
1216             kind: box PatternKind::Wild,
1217         }
1218     }).collect();
1219     let wild_patterns: Vec<_> = wild_patterns_owned.iter().collect();
1220     let matrix = Matrix(m.iter().flat_map(|r| {
1221         specialize(cx, &r, &ctor, &wild_patterns)
1222     }).collect());
1223     match specialize(cx, v, &ctor, &wild_patterns) {
1224         Some(v) => match is_useful(cx, &matrix, &v, witness) {
1225             UsefulWithWitness(witnesses) => UsefulWithWitness(
1226                 witnesses.into_iter()
1227                     .map(|witness| witness.apply_constructor(cx, &ctor, lty))
1228                     .collect()
1229             ),
1230             result => result
1231         }
1232         None => NotUseful
1233     }
1234 }
1235
1236 /// Determines the constructors that the given pattern can be specialized to.
1237 ///
1238 /// In most cases, there's only one constructor that a specific pattern
1239 /// represents, such as a specific enum variant or a specific literal value.
1240 /// Slice patterns, however, can match slices of different lengths. For instance,
1241 /// `[a, b, ..tail]` can match a slice of length 2, 3, 4 and so on.
1242 ///
1243 /// Returns None in case of a catch-all, which can't be specialized.
1244 fn pat_constructors<'tcx>(cx: &mut MatchCheckCtxt<'_, 'tcx>,
1245                           pat: &Pattern<'tcx>,
1246                           pcx: PatternContext)
1247                           -> Option<Vec<Constructor<'tcx>>>
1248 {
1249     match *pat.kind {
1250         PatternKind::AscribeUserType { ref subpattern, .. } =>
1251             pat_constructors(cx, subpattern, pcx),
1252         PatternKind::Binding { .. } | PatternKind::Wild => None,
1253         PatternKind::Leaf { .. } | PatternKind::Deref { .. } => Some(vec![Single]),
1254         PatternKind::Variant { adt_def, variant_index, .. } => {
1255             Some(vec![Variant(adt_def.variants[variant_index].did)])
1256         }
1257         PatternKind::Constant { value } => Some(vec![ConstantValue(value)]),
1258         PatternKind::Range { lo, hi, ty, end } =>
1259             Some(vec![ConstantRange(
1260                 lo.to_bits(cx.tcx, ty::ParamEnv::empty().and(ty)).unwrap(),
1261                 hi.to_bits(cx.tcx, ty::ParamEnv::empty().and(ty)).unwrap(),
1262                 ty,
1263                 end,
1264             )]),
1265         PatternKind::Array { .. } => match pcx.ty.sty {
1266             ty::Array(_, length) => Some(vec![
1267                 Slice(length.unwrap_usize(cx.tcx))
1268             ]),
1269             _ => span_bug!(pat.span, "bad ty {:?} for array pattern", pcx.ty)
1270         },
1271         PatternKind::Slice { ref prefix, ref slice, ref suffix } => {
1272             let pat_len = prefix.len() as u64 + suffix.len() as u64;
1273             if slice.is_some() {
1274                 Some((pat_len..pcx.max_slice_length+1).map(Slice).collect())
1275             } else {
1276                 Some(vec![Slice(pat_len)])
1277             }
1278         }
1279     }
1280 }
1281
1282 /// This computes the arity of a constructor. The arity of a constructor
1283 /// is how many subpattern patterns of that constructor should be expanded to.
1284 ///
1285 /// For instance, a tuple pattern (_, 42, Some([])) has the arity of 3.
1286 /// A struct pattern's arity is the number of fields it contains, etc.
1287 fn constructor_arity(_cx: &MatchCheckCtxt, ctor: &Constructor, ty: Ty) -> u64 {
1288     debug!("constructor_arity({:#?}, {:?})", ctor, ty);
1289     match ty.sty {
1290         ty::Tuple(ref fs) => fs.len() as u64,
1291         ty::Slice(..) | ty::Array(..) => match *ctor {
1292             Slice(length) => length,
1293             ConstantValue(_) => 0,
1294             _ => bug!("bad slice pattern {:?} {:?}", ctor, ty)
1295         },
1296         ty::Ref(..) => 1,
1297         ty::Adt(adt, _) => {
1298             adt.variants[ctor.variant_index_for_adt(adt)].fields.len() as u64
1299         }
1300         _ => 0
1301     }
1302 }
1303
1304 /// This computes the types of the sub patterns that a constructor should be
1305 /// expanded to.
1306 ///
1307 /// For instance, a tuple pattern (43u32, 'a') has sub pattern types [u32, char].
1308 fn constructor_sub_pattern_tys<'a, 'tcx: 'a>(cx: &MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
1309                                              ctor: &Constructor,
1310                                              ty: Ty<'tcx>) -> Vec<Ty<'tcx>>
1311 {
1312     debug!("constructor_sub_pattern_tys({:#?}, {:?})", ctor, ty);
1313     match ty.sty {
1314         ty::Tuple(ref fs) => fs.into_iter().map(|t| *t).collect(),
1315         ty::Slice(ty) | ty::Array(ty, _) => match *ctor {
1316             Slice(length) => (0..length).map(|_| ty).collect(),
1317             ConstantValue(_) => vec![],
1318             _ => bug!("bad slice pattern {:?} {:?}", ctor, ty)
1319         },
1320         ty::Ref(_, rty, _) => vec![rty],
1321         ty::Adt(adt, substs) => {
1322             if adt.is_box() {
1323                 // Use T as the sub pattern type of Box<T>.
1324                 vec![substs.type_at(0)]
1325             } else {
1326                 adt.variants[ctor.variant_index_for_adt(adt)].fields.iter().map(|field| {
1327                     let is_visible = adt.is_enum()
1328                         || field.vis.is_accessible_from(cx.module, cx.tcx);
1329                     if is_visible {
1330                         field.ty(cx.tcx, substs)
1331                     } else {
1332                         // Treat all non-visible fields as TyErr. They
1333                         // can't appear in any other pattern from
1334                         // this match (because they are private),
1335                         // so their type does not matter - but
1336                         // we don't want to know they are
1337                         // uninhabited.
1338                         cx.tcx.types.err
1339                     }
1340                 }).collect()
1341             }
1342         }
1343         _ => vec![],
1344     }
1345 }
1346
1347 fn slice_pat_covered_by_constructor<'tcx>(
1348     tcx: TyCtxt<'_, 'tcx, '_>,
1349     _span: Span,
1350     ctor: &Constructor,
1351     prefix: &[Pattern<'tcx>],
1352     slice: &Option<Pattern<'tcx>>,
1353     suffix: &[Pattern<'tcx>]
1354 ) -> Result<bool, ErrorReported> {
1355     let data: &[u8] = match *ctor {
1356         ConstantValue(const_val) => {
1357             let val = match const_val.val {
1358                 ConstValue::Unevaluated(..) |
1359                 ConstValue::ByRef(..) => bug!("unexpected ConstValue: {:?}", const_val),
1360                 ConstValue::Scalar(val) | ConstValue::ScalarPair(val, _) => val,
1361             };
1362             if let Ok(ptr) = val.to_ptr() {
1363                 tcx.alloc_map.lock().unwrap_memory(ptr.alloc_id).bytes.as_ref()
1364             } else {
1365                 bug!("unexpected non-ptr ConstantValue")
1366             }
1367         }
1368         _ => bug!()
1369     };
1370
1371     let pat_len = prefix.len() + suffix.len();
1372     if data.len() < pat_len || (slice.is_none() && data.len() > pat_len) {
1373         return Ok(false);
1374     }
1375
1376     for (ch, pat) in
1377         data[..prefix.len()].iter().zip(prefix).chain(
1378             data[data.len()-suffix.len()..].iter().zip(suffix))
1379     {
1380         match pat.kind {
1381             box PatternKind::Constant { value } => {
1382                 let b = value.unwrap_bits(tcx, ty::ParamEnv::empty().and(pat.ty));
1383                 assert_eq!(b as u8 as u128, b);
1384                 if b as u8 != *ch {
1385                     return Ok(false);
1386                 }
1387             }
1388             _ => {}
1389         }
1390     }
1391
1392     Ok(true)
1393 }
1394
1395 // Whether to evaluate a constructor using exhaustive integer matching. This is true if the
1396 // constructor is a range or constant with an integer type.
1397 fn should_treat_range_exhaustively(tcx: TyCtxt<'_, 'tcx, 'tcx>, ctor: &Constructor<'tcx>) -> bool {
1398     let ty = match ctor {
1399         ConstantValue(value) => value.ty,
1400         ConstantRange(_, _, ty, _) => ty,
1401         _ => return false,
1402     };
1403     if let ty::Char | ty::Int(_) | ty::Uint(_) = ty.sty {
1404         !ty.is_pointer_sized() || tcx.features().precise_pointer_size_matching
1405     } else {
1406         false
1407     }
1408 }
1409
1410 /// For exhaustive integer matching, some constructors are grouped within other constructors
1411 /// (namely integer typed values are grouped within ranges). However, when specialising these
1412 /// constructors, we want to be specialising for the underlying constructors (the integers), not
1413 /// the groups (the ranges). Thus we need to split the groups up. Splitting them up naïvely would
1414 /// mean creating a separate constructor for every single value in the range, which is clearly
1415 /// impractical. However, observe that for some ranges of integers, the specialisation will be
1416 /// identical across all values in that range (i.e. there are equivalence classes of ranges of
1417 /// constructors based on their `is_useful_specialized` outcome). These classes are grouped by
1418 /// the patterns that apply to them (in the matrix `P`). We can split the range whenever the
1419 /// patterns that apply to that range (specifically: the patterns that *intersect* with that range)
1420 /// change.
1421 /// Our solution, therefore, is to split the range constructor into subranges at every single point
1422 /// the group of intersecting patterns changes (using the method described below).
1423 /// And voilà! We're testing precisely those ranges that we need to, without any exhaustive matching
1424 /// on actual integers. The nice thing about this is that the number of subranges is linear in the
1425 /// number of rows in the matrix (i.e. the number of cases in the `match` statement), so we don't
1426 /// need to be worried about matching over gargantuan ranges.
1427 ///
1428 /// Essentially, given the first column of a matrix representing ranges, looking like the following:
1429 ///
1430 /// |------|  |----------| |-------|    ||
1431 ///    |-------| |-------|            |----| ||
1432 ///       |---------|
1433 ///
1434 /// We split the ranges up into equivalence classes so the ranges are no longer overlapping:
1435 ///
1436 /// |--|--|||-||||--||---|||-------|  |-|||| ||
1437 ///
1438 /// The logic for determining how to split the ranges is fairly straightforward: we calculate
1439 /// boundaries for each interval range, sort them, then create constructors for each new interval
1440 /// between every pair of boundary points. (This essentially sums up to performing the intuitive
1441 /// merging operation depicted above.)
1442 fn split_grouped_constructors<'p, 'a: 'p, 'tcx: 'a>(
1443     tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
1444     ctors: Vec<Constructor<'tcx>>,
1445     &Matrix(ref m): &Matrix<'p, 'tcx>,
1446     ty: Ty<'tcx>,
1447 ) -> Vec<Constructor<'tcx>> {
1448     let mut split_ctors = Vec::with_capacity(ctors.len());
1449
1450     for ctor in ctors.into_iter() {
1451         match ctor {
1452             // For now, only ranges may denote groups of "subconstructors", so we only need to
1453             // special-case constant ranges.
1454             ConstantRange(..) if should_treat_range_exhaustively(tcx, &ctor) => {
1455                 // We only care about finding all the subranges within the range of the constructor
1456                 // range. Anything else is irrelevant, because it is guaranteed to result in
1457                 // `NotUseful`, which is the default case anyway, and can be ignored.
1458                 let ctor_range = IntRange::from_ctor(tcx, &ctor).unwrap();
1459
1460                 /// Represents a border between 2 integers. Because the intervals spanning borders
1461                 /// must be able to cover every integer, we need to be able to represent
1462                 /// 2^128 + 1 such borders.
1463                 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord)]
1464                 enum Border {
1465                     JustBefore(u128),
1466                     AfterMax,
1467                 }
1468
1469                 // A function for extracting the borders of an integer interval.
1470                 fn range_borders(r: IntRange<'_>) -> impl Iterator<Item = Border> {
1471                     let (lo, hi) = r.range.into_inner();
1472                     let from = Border::JustBefore(lo);
1473                     let to = match hi.checked_add(1) {
1474                         Some(m) => Border::JustBefore(m),
1475                         None => Border::AfterMax,
1476                     };
1477                     vec![from, to].into_iter()
1478                 }
1479
1480                 // `borders` is the set of borders between equivalence classes: each equivalence
1481                 // class lies between 2 borders.
1482                 let row_borders = m.iter()
1483                     .flat_map(|row| IntRange::from_pat(tcx, row[0]))
1484                     .flat_map(|range| ctor_range.intersection(&range))
1485                     .flat_map(|range| range_borders(range));
1486                 let ctor_borders = range_borders(ctor_range.clone());
1487                 let mut borders: Vec<_> = row_borders.chain(ctor_borders).collect();
1488                 borders.sort_unstable();
1489
1490                 // We're going to iterate through every pair of borders, making sure that each
1491                 // represents an interval of nonnegative length, and convert each such interval
1492                 // into a constructor.
1493                 for IntRange { range, .. } in borders.windows(2).filter_map(|window| {
1494                     match (window[0], window[1]) {
1495                         (Border::JustBefore(n), Border::JustBefore(m)) => {
1496                             if n < m {
1497                                 Some(IntRange { range: n..=(m - 1), ty })
1498                             } else {
1499                                 None
1500                             }
1501                         }
1502                         (Border::JustBefore(n), Border::AfterMax) => {
1503                             Some(IntRange { range: n..=u128::MAX, ty })
1504                         }
1505                         (Border::AfterMax, _) => None,
1506                     }
1507                 }) {
1508                     split_ctors.push(IntRange::range_to_ctor(tcx, ty, range));
1509                 }
1510             }
1511             // Any other constructor can be used unchanged.
1512             _ => split_ctors.push(ctor),
1513         }
1514     }
1515
1516     split_ctors
1517 }
1518
1519 /// Check whether there exists any shared value in either `ctor` or `pat` by intersecting them.
1520 fn constructor_intersects_pattern<'p, 'a: 'p, 'tcx: 'a>(
1521     tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
1522     ctor: &Constructor<'tcx>,
1523     pat: &'p Pattern<'tcx>,
1524 ) -> Option<Vec<&'p Pattern<'tcx>>> {
1525     if should_treat_range_exhaustively(tcx, ctor) {
1526         match (IntRange::from_ctor(tcx, ctor), IntRange::from_pat(tcx, pat)) {
1527             (Some(ctor), Some(pat)) => {
1528                 ctor.intersection(&pat).map(|_| {
1529                     let (pat_lo, pat_hi) = pat.range.into_inner();
1530                     let (ctor_lo, ctor_hi) = ctor.range.into_inner();
1531                     assert!(pat_lo <= ctor_lo && ctor_hi <= pat_hi);
1532                     vec![]
1533                 })
1534             }
1535             _ => None,
1536         }
1537     } else {
1538         // Fallback for non-ranges and ranges that involve floating-point numbers, which are not
1539         // conveniently handled by `IntRange`. For these cases, the constructor may not be a range
1540         // so intersection actually devolves into being covered by the pattern.
1541         match constructor_covered_by_range(tcx, ctor, pat) {
1542             Ok(true) => Some(vec![]),
1543             Ok(false) | Err(ErrorReported) => None,
1544         }
1545     }
1546 }
1547
1548 fn constructor_covered_by_range<'a, 'tcx>(
1549     tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
1550     ctor: &Constructor<'tcx>,
1551     pat: &Pattern<'tcx>,
1552 ) -> Result<bool, ErrorReported> {
1553     let (from, to, end, ty) = match pat.kind {
1554         box PatternKind::Constant { value } => (value, value, RangeEnd::Included, value.ty),
1555         box PatternKind::Range { lo, hi, ty, end } => (lo, hi, end, ty),
1556         _ => bug!("`constructor_covered_by_range` called with {:?}", pat),
1557     };
1558     trace!("constructor_covered_by_range {:#?}, {:#?}, {:#?}, {}", ctor, from, to, ty);
1559     let cmp_from = |c_from| compare_const_vals(tcx, c_from, from, ty::ParamEnv::empty().and(ty))
1560         .map(|res| res != Ordering::Less);
1561     let cmp_to = |c_to| compare_const_vals(tcx, c_to, to, ty::ParamEnv::empty().and(ty));
1562     macro_rules! some_or_ok {
1563         ($e:expr) => {
1564             match $e {
1565                 Some(to) => to,
1566                 None => return Ok(false), // not char or int
1567             }
1568         };
1569     }
1570     match *ctor {
1571         ConstantValue(value) => {
1572             let to = some_or_ok!(cmp_to(value));
1573             let end = (to == Ordering::Less) ||
1574                       (end == RangeEnd::Included && to == Ordering::Equal);
1575             Ok(some_or_ok!(cmp_from(value)) && end)
1576         },
1577         ConstantRange(from, to, ty, RangeEnd::Included) => {
1578             let to = some_or_ok!(cmp_to(ty::Const::from_bits(
1579                 tcx,
1580                 to,
1581                 ty::ParamEnv::empty().and(ty),
1582             )));
1583             let end = (to == Ordering::Less) ||
1584                       (end == RangeEnd::Included && to == Ordering::Equal);
1585             Ok(some_or_ok!(cmp_from(ty::Const::from_bits(
1586                 tcx,
1587                 from,
1588                 ty::ParamEnv::empty().and(ty),
1589             ))) && end)
1590         },
1591         ConstantRange(from, to, ty, RangeEnd::Excluded) => {
1592             let to = some_or_ok!(cmp_to(ty::Const::from_bits(
1593                 tcx,
1594                 to,
1595                 ty::ParamEnv::empty().and(ty)
1596             )));
1597             let end = (to == Ordering::Less) ||
1598                       (end == RangeEnd::Excluded && to == Ordering::Equal);
1599             Ok(some_or_ok!(cmp_from(ty::Const::from_bits(
1600                 tcx,
1601                 from,
1602                 ty::ParamEnv::empty().and(ty)))
1603             ) && end)
1604         }
1605         Single => Ok(true),
1606         _ => bug!(),
1607     }
1608 }
1609
1610 fn patterns_for_variant<'p, 'a: 'p, 'tcx: 'a>(
1611     subpatterns: &'p [FieldPattern<'tcx>],
1612     wild_patterns: &[&'p Pattern<'tcx>])
1613     -> Vec<&'p Pattern<'tcx>>
1614 {
1615     let mut result = wild_patterns.to_owned();
1616
1617     for subpat in subpatterns {
1618         result[subpat.field.index()] = &subpat.pattern;
1619     }
1620
1621     debug!("patterns_for_variant({:#?}, {:#?}) = {:#?}", subpatterns, wild_patterns, result);
1622     result
1623 }
1624
1625 /// This is the main specialization step. It expands the first pattern in the given row
1626 /// into `arity` patterns based on the constructor. For most patterns, the step is trivial,
1627 /// for instance tuple patterns are flattened and box patterns expand into their inner pattern.
1628 ///
1629 /// OTOH, slice patterns with a subslice pattern (..tail) can be expanded into multiple
1630 /// different patterns.
1631 /// Structure patterns with a partial wild pattern (Foo { a: 42, .. }) have their missing
1632 /// fields filled with wild patterns.
1633 fn specialize<'p, 'a: 'p, 'tcx: 'a>(
1634     cx: &mut MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
1635     r: &[&'p Pattern<'tcx>],
1636     constructor: &Constructor<'tcx>,
1637     wild_patterns: &[&'p Pattern<'tcx>],
1638 ) -> Option<Vec<&'p Pattern<'tcx>>> {
1639     let pat = &r[0];
1640
1641     let head: Option<Vec<&Pattern>> = match *pat.kind {
1642         PatternKind::AscribeUserType { ref subpattern, .. } =>
1643             specialize(cx, ::std::slice::from_ref(&subpattern), constructor, wild_patterns),
1644
1645         PatternKind::Binding { .. } | PatternKind::Wild => {
1646             Some(wild_patterns.to_owned())
1647         }
1648
1649         PatternKind::Variant { adt_def, variant_index, ref subpatterns, .. } => {
1650             let ref variant = adt_def.variants[variant_index];
1651             if *constructor == Variant(variant.did) {
1652                 Some(patterns_for_variant(subpatterns, wild_patterns))
1653             } else {
1654                 None
1655             }
1656         }
1657
1658         PatternKind::Leaf { ref subpatterns } => {
1659             Some(patterns_for_variant(subpatterns, wild_patterns))
1660         }
1661
1662         PatternKind::Deref { ref subpattern } => {
1663             Some(vec![subpattern])
1664         }
1665
1666         PatternKind::Constant { value } => {
1667             match *constructor {
1668                 Slice(..) => {
1669                     // we extract an `Option` for the pointer because slices of zero elements don't
1670                     // necessarily point to memory, they are usually just integers. The only time
1671                     // they should be pointing to memory is when they are subslices of nonzero
1672                     // slices
1673                     let (opt_ptr, n, ty) = match value.ty.builtin_deref(false).unwrap().ty.sty {
1674                         ty::TyKind::Array(t, n) => (value.to_ptr(), n.unwrap_usize(cx.tcx), t),
1675                         ty::TyKind::Slice(t) => {
1676                             match value.val {
1677                                 ConstValue::ScalarPair(ptr, n) => (
1678                                     ptr.to_ptr().ok(),
1679                                     n.to_bits(cx.tcx.data_layout.pointer_size).unwrap() as u64,
1680                                     t,
1681                                 ),
1682                                 _ => span_bug!(
1683                                     pat.span,
1684                                     "slice pattern constant must be scalar pair but is {:?}",
1685                                     value,
1686                                 ),
1687                             }
1688                         },
1689                         _ => span_bug!(
1690                             pat.span,
1691                             "unexpected const-val {:?} with ctor {:?}",
1692                             value,
1693                             constructor,
1694                         ),
1695                     };
1696                     if wild_patterns.len() as u64 == n {
1697                         // convert a constant slice/array pattern to a list of patterns.
1698                         match (n, opt_ptr) {
1699                             (0, _) => Some(Vec::new()),
1700                             (_, Some(ptr)) => {
1701                                 let alloc = cx.tcx.alloc_map.lock().unwrap_memory(ptr.alloc_id);
1702                                 let layout = cx.tcx.layout_of(cx.param_env.and(ty)).ok()?;
1703                                 (0..n).map(|i| {
1704                                     let ptr = ptr.offset(layout.size * i, &cx.tcx).ok()?;
1705                                     let scalar = alloc.read_scalar(
1706                                         &cx.tcx, ptr, layout.size,
1707                                     ).ok()?;
1708                                     let scalar = scalar.not_undef().ok()?;
1709                                     let value = ty::Const::from_scalar(cx.tcx, scalar, ty);
1710                                     let pattern = Pattern {
1711                                         ty,
1712                                         span: pat.span,
1713                                         kind: box PatternKind::Constant { value },
1714                                     };
1715                                     Some(&*cx.pattern_arena.alloc(pattern))
1716                                 }).collect()
1717                             },
1718                             (_, None) => span_bug!(
1719                                 pat.span,
1720                                 "non zero length slice with const-val {:?}",
1721                                 value,
1722                             ),
1723                         }
1724                     } else {
1725                         None
1726                     }
1727                 }
1728                 _ => {
1729                     // If the constructor is a:
1730                     //      Single value: add a row if the constructor equals the pattern.
1731                     //      Range: add a row if the constructor contains the pattern.
1732                     constructor_intersects_pattern(cx.tcx, constructor, pat)
1733                 }
1734             }
1735         }
1736
1737         PatternKind::Range { .. } => {
1738             // If the constructor is a:
1739             //      Single value: add a row if the pattern contains the constructor.
1740             //      Range: add a row if the constructor intersects the pattern.
1741             constructor_intersects_pattern(cx.tcx, constructor, pat)
1742         }
1743
1744         PatternKind::Array { ref prefix, ref slice, ref suffix } |
1745         PatternKind::Slice { ref prefix, ref slice, ref suffix } => {
1746             match *constructor {
1747                 Slice(..) => {
1748                     let pat_len = prefix.len() + suffix.len();
1749                     if let Some(slice_count) = wild_patterns.len().checked_sub(pat_len) {
1750                         if slice_count == 0 || slice.is_some() {
1751                             Some(prefix.iter().chain(
1752                                     wild_patterns.iter().map(|p| *p)
1753                                                  .skip(prefix.len())
1754                                                  .take(slice_count)
1755                                                  .chain(suffix.iter())
1756                             ).collect())
1757                         } else {
1758                             None
1759                         }
1760                     } else {
1761                         None
1762                     }
1763                 }
1764                 ConstantValue(..) => {
1765                     match slice_pat_covered_by_constructor(
1766                         cx.tcx, pat.span, constructor, prefix, slice, suffix
1767                             ) {
1768                         Ok(true) => Some(vec![]),
1769                         Ok(false) => None,
1770                         Err(ErrorReported) => None
1771                     }
1772                 }
1773                 _ => span_bug!(pat.span,
1774                     "unexpected ctor {:?} for slice pat", constructor)
1775             }
1776         }
1777     };
1778     debug!("specialize({:#?}, {:#?}) = {:#?}", r[0], wild_patterns, head);
1779
1780     head.map(|mut head| {
1781         head.extend_from_slice(&r[1 ..]);
1782         head
1783     })
1784 }