]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc_mir/hair/pattern/_match.rs
77635f6ccb9f423bdce7535831f2b6692c79d949
[rust.git] / src / librustc_mir / hair / pattern / _match.rs
1 /// Note: most tests relevant to this file can be found (at the time of writing)
2 /// in src/tests/ui/pattern/usefulness.
3 ///
4 /// This file includes the logic for exhaustiveness and usefulness checking for
5 /// pattern-matching. Specifically, given a list of patterns for a type, we can
6 /// tell whether:
7 /// (a) the patterns cover every possible constructor for the type [exhaustiveness]
8 /// (b) each pattern is necessary [usefulness]
9 ///
10 /// The algorithm implemented here is a modified version of the one described in:
11 /// http://moscova.inria.fr/~maranget/papers/warn/index.html
12 /// However, to save future implementors from reading the original paper, we
13 /// summarise the algorithm here to hopefully save time and be a little clearer
14 /// (without being so rigorous).
15 ///
16 /// The core of the algorithm revolves about a "usefulness" check. In particular, we
17 /// are trying to compute a predicate `U(P, p)` where `P` is a list of patterns (we refer to this as
18 /// a matrix). `U(P, p)` represents whether, given an existing list of patterns
19 /// `P_1 ..= P_m`, adding a new pattern `p` will be "useful" (that is, cover previously-
20 /// uncovered values of the type).
21 ///
22 /// If we have this predicate, then we can easily compute both exhaustiveness of an
23 /// entire set of patterns and the individual usefulness of each one.
24 /// (a) the set of patterns is exhaustive iff `U(P, _)` is false (i.e., adding a wildcard
25 /// match doesn't increase the number of values we're matching)
26 /// (b) a pattern `P_i` is not useful if `U(P[0..=(i-1), P_i)` is false (i.e., adding a
27 /// pattern to those that have come before it doesn't increase the number of values
28 /// we're matching).
29 ///
30 /// During the course of the algorithm, the rows of the matrix won't just be individual patterns,
31 /// but rather partially-deconstructed patterns in the form of a list of patterns. The paper
32 /// calls those pattern-vectors, and we will call them pattern-stacks. The same holds for the
33 /// new pattern `p`.
34 ///
35 /// For example, say we have the following:
36 /// ```
37 ///     // x: (Option<bool>, Result<()>)
38 ///     match x {
39 ///         (Some(true), _) => {}
40 ///         (None, Err(())) => {}
41 ///         (None, Err(_)) => {}
42 ///     }
43 /// ```
44 /// Here, the matrix `P` starts as:
45 /// [
46 ///     [(Some(true), _)],
47 ///     [(None, Err(()))],
48 ///     [(None, Err(_))],
49 /// ]
50 /// We can tell it's not exhaustive, because `U(P, _)` is true (we're not covering
51 /// `[(Some(false), _)]`, for instance). In addition, row 3 is not useful, because
52 /// all the values it covers are already covered by row 2.
53 ///
54 /// A list of patterns can be thought of as a stack, because we are mainly interested in the top of
55 /// the stack at any given point, and we can pop or apply constructors to get new pattern-stacks.
56 /// To match the paper, the top of the stack is at the beginning / on the left.
57 ///
58 /// There are two important operations on pattern-stacks necessary to understand the algorithm:
59 ///     1. We can pop a given constructor off the top of a stack. This operation is called
60 ///        `specialize`, and is denoted `S(c, p)` where `c` is a constructor (like `Some` or
61 ///        `None`) and `p` a pattern-stack.
62 ///        If the pattern on top of the stack can cover `c`, this removes the constructor and
63 ///        pushes its arguments onto the stack. It also expands OR-patterns into distinct patterns.
64 ///        Otherwise the pattern-stack is discarded.
65 ///        This essentially filters those pattern-stacks whose top covers the constructor `c` and
66 ///        discards the others.
67 ///
68 ///        For example, the first pattern above initially gives a stack `[(Some(true), _)]`. If we
69 ///        pop the tuple constructor, we are left with `[Some(true), _]`, and if we then pop the
70 ///        `Some` constructor we get `[true, _]`. If we had popped `None` instead, we would get
71 ///        nothing back.
72 ///
73 ///        This returns zero or more new pattern-stacks, as follows. We look at the pattern `p_1`
74 ///        on top of the stack, and we have four cases:
75 ///             1.1. `p_1 = c(r_1, .., r_a)`, i.e. the top of the stack has constructor `c`. We
76 ///                  push onto the stack the arguments of this constructor, and return the result:
77 ///                     r_1, .., r_a, p_2, .., p_n
78 ///             1.2. `p_1 = c'(r_1, .., r_a')` where `c ≠ c'`. We discard the current stack and
79 ///                  return nothing.
80 ///             1.3. `p_1 = _`. We push onto the stack as many wildcards as the constructor `c` has
81 ///                  arguments (its arity), and return the resulting stack:
82 ///                     _, .., _, p_2, .., p_n
83 ///             1.4. `p_1 = r_1 | r_2`. We expand the OR-pattern and then recurse on each resulting
84 ///                  stack:
85 ///                     S(c, (r_1, p_2, .., p_n))
86 ///                     S(c, (r_2, p_2, .., p_n))
87 ///
88 ///     2. We can pop a wildcard off the top of the stack. This is called `D(p)`, where `p` is
89 ///        a pattern-stack.
90 ///        This is used when we know there are missing constructor cases, but there might be
91 ///        existing wildcard patterns, so to check the usefulness of the matrix, we have to check
92 ///        all its *other* components.
93 ///
94 ///        It is computed as follows. We look at the pattern `p_1` on top of the stack,
95 ///        and we have three cases:
96 ///             1.1. `p_1 = c(r_1, .., r_a)`. We discard the current stack and return nothing.
97 ///             1.2. `p_1 = _`. We return the rest of the stack:
98 ///                     p_2, .., p_n
99 ///             1.3. `p_1 = r_1 | r_2`. We expand the OR-pattern and then recurse on each resulting
100 ///               stack.
101 ///                     D((r_1, p_2, .., p_n))
102 ///                     D((r_2, p_2, .., p_n))
103 ///
104 ///     Note that the OR-patterns are not always used directly in Rust, but are used to derive the
105 ///     exhaustive integer matching rules, so they're written here for posterity.
106 ///
107 /// Both those operations extend straightforwardly to a list or pattern-stacks, i.e. a matrix, by
108 /// working row-by-row. Popping a constructor ends up keeping only the matrix rows that start with
109 /// the given constructor, and popping a wildcard keeps those rows that start with a wildcard.
110 ///
111 ///
112 /// The algorithm for computing `U`
113 /// -------------------------------
114 /// The algorithm is inductive (on the number of columns: i.e., components of tuple patterns).
115 /// That means we're going to check the components from left-to-right, so the algorithm
116 /// operates principally on the first component of the matrix and new pattern-stack `p`.
117 /// This algorithm is realised in the `is_useful` function.
118 ///
119 /// Base case. (`n = 0`, i.e., an empty tuple pattern)
120 ///     - If `P` already contains an empty pattern (i.e., if the number of patterns `m > 0`),
121 ///       then `U(P, p)` is false.
122 ///     - Otherwise, `P` must be empty, so `U(P, p)` is true.
123 ///
124 /// Inductive step. (`n > 0`, i.e., whether there's at least one column
125 ///                  [which may then be expanded into further columns later])
126 ///     We're going to match on the top of the new pattern-stack, `p_1`.
127 ///         - If `p_1 == c(r_1, .., r_a)`, i.e. we have a constructor pattern.
128 ///           Then, the usefulness of `p_1` can be reduced to whether it is useful when
129 ///           we ignore all the patterns in the first column of `P` that involve other constructors.
130 ///           This is where `S(c, P)` comes in:
131 ///           `U(P, p) := U(S(c, P), S(c, p))`
132 ///           This special case is handled in `is_useful_specialized`.
133 ///
134 ///           For example, if `P` is:
135 ///           [
136 ///               [Some(true), _],
137 ///               [None, 0],
138 ///           ]
139 ///           and `p` is [Some(false), 0], then we don't care about row 2 since we know `p` only
140 ///           matches values that row 2 doesn't. For row 1 however, we need to dig into the
141 ///           arguments of `Some` to know whether some new value is covered. So we compute
142 ///           `U([[true, _]], [false, 0])`.
143 ///
144 ///         - If `p_1 == _`, then we look at the list of constructors that appear in the first
145 ///               component of the rows of `P`:
146 ///             + If there are some constructors that aren't present, then we might think that the
147 ///               wildcard `_` is useful, since it covers those constructors that weren't covered
148 ///               before.
149 ///               That's almost correct, but only works if there were no wildcards in those first
150 ///               components. So we need to check that `p` is useful with respect to the rows that
151 ///               start with a wildcard, if there are any. This is where `D` comes in:
152 ///               `U(P, p) := U(D(P), D(p))`
153 ///
154 ///               For example, if `P` is:
155 ///               [
156 ///                   [_, true, _],
157 ///                   [None, false, 1],
158 ///               ]
159 ///               and `p` is [_, false, _], the `Some` constructor doesn't appear in `P`. So if we
160 ///               only had row 2, we'd know that `p` is useful. However row 1 starts with a
161 ///               wildcard, so we need to check whether `U([[true, _]], [false, 1])`.
162 ///
163 ///             + Otherwise, all possible constructors (for the relevant type) are present. In this
164 ///               case we must check whether the wildcard pattern covers any unmatched value. For
165 ///               that, we can think of the `_` pattern as a big OR-pattern that covers all
166 ///               possible constructors. For `Option`, that would mean `_ = None | Some(_)` for
167 ///               example. The wildcard pattern is useful in this case if it is useful when
168 ///               specialized to one of the possible constructors. So we compute:
169 ///               `U(P, p) := ∃(k ϵ constructors) U(S(k, P), S(k, p))`
170 ///
171 ///               For example, if `P` is:
172 ///               [
173 ///                   [Some(true), _],
174 ///                   [None, false],
175 ///               ]
176 ///               and `p` is [_, false], both `None` and `Some` constructors appear in the first
177 ///               components of `P`. We will therefore try popping both constructors in turn: we
178 ///               compute U([[true, _]], [_, false]) for the `Some` constructor, and U([[false]],
179 ///               [false]) for the `None` constructor. The first case returns true, so we know that
180 ///               `p` is useful for `P`. Indeed, it matches `[Some(false), _]` that wasn't matched
181 ///               before.
182 ///
183 ///         - If `p_1 == r_1 | r_2`, then the usefulness depends on each `r_i` separately:
184 ///           `U(P, p) := U(P, (r_1, p_2, .., p_n))
185 ///                    || U(P, (r_2, p_2, .., p_n))`
186 ///
187 /// Modifications to the algorithm
188 /// ------------------------------
189 /// The algorithm in the paper doesn't cover some of the special cases that arise in Rust, for
190 /// example uninhabited types and variable-length slice patterns. These are drawn attention to
191 /// throughout the code below. I'll make a quick note here about how exhaustive integer matching is
192 /// accounted for, though.
193 ///
194 /// Exhaustive integer matching
195 /// ---------------------------
196 /// An integer type can be thought of as a (huge) sum type: 1 | 2 | 3 | ...
197 /// So to support exhaustive integer matching, we can make use of the logic in the paper for
198 /// OR-patterns. However, we obviously can't just treat ranges x..=y as individual sums, because
199 /// they are likely gigantic. So we instead treat ranges as constructors of the integers. This means
200 /// that we have a constructor *of* constructors (the integers themselves). We then need to work
201 /// through all the inductive step rules above, deriving how the ranges would be treated as
202 /// OR-patterns, and making sure that they're treated in the same way even when they're ranges.
203 /// There are really only four special cases here:
204 /// - When we match on a constructor that's actually a range, we have to treat it as if we would
205 ///   an OR-pattern.
206 ///     + It turns out that we can simply extend the case for single-value patterns in
207 ///      `specialize` to either be *equal* to a value constructor, or *contained within* a range
208 ///      constructor.
209 ///     + When the pattern itself is a range, you just want to tell whether any of the values in
210 ///       the pattern range coincide with values in the constructor range, which is precisely
211 ///       intersection.
212 ///   Since when encountering a range pattern for a value constructor, we also use inclusion, it
213 ///   means that whenever the constructor is a value/range and the pattern is also a value/range,
214 ///   we can simply use intersection to test usefulness.
215 /// - When we're testing for usefulness of a pattern and the pattern's first component is a
216 ///   wildcard.
217 ///     + If all the constructors appear in the matrix, we have a slight complication. By default,
218 ///       the behaviour (i.e., a disjunction over specialised matrices for each constructor) is
219 ///       invalid, because we want a disjunction over every *integer* in each range, not just a
220 ///       disjunction over every range. This is a bit more tricky to deal with: essentially we need
221 ///       to form equivalence classes of subranges of the constructor range for which the behaviour
222 ///       of the matrix `P` and new pattern `p` are the same. This is described in more
223 ///       detail in `split_grouped_constructors`.
224 ///     + If some constructors are missing from the matrix, it turns out we don't need to do
225 ///       anything special (because we know none of the integers are actually wildcards: i.e., we
226 ///       can't span wildcards using ranges).
227 use self::Constructor::*;
228 use self::Usefulness::*;
229 use self::WitnessPreference::*;
230
231 use rustc_data_structures::fx::FxHashMap;
232 use rustc_index::vec::Idx;
233
234 use super::{compare_const_vals, PatternFoldable, PatternFolder};
235 use super::{FieldPat, Pat, PatKind, PatRange};
236
237 use rustc::hir::def_id::DefId;
238 use rustc::hir::{HirId, RangeEnd};
239 use rustc::ty::layout::{Integer, IntegerExt, Size, VariantIdx};
240 use rustc::ty::{self, Const, Ty, TyCtxt, TypeFoldable};
241
242 use rustc::lint;
243 use rustc::mir::interpret::{truncate, AllocId, ConstValue, Pointer, Scalar};
244 use rustc::mir::Field;
245 use rustc::util::captures::Captures;
246 use rustc::util::common::ErrorReported;
247
248 use syntax::attr::{SignedInt, UnsignedInt};
249 use syntax_pos::{Span, DUMMY_SP};
250
251 use arena::TypedArena;
252
253 use smallvec::{smallvec, SmallVec};
254 use std::cmp::{self, max, min, Ordering};
255 use std::convert::TryInto;
256 use std::fmt;
257 use std::iter::{FromIterator, IntoIterator};
258 use std::ops::RangeInclusive;
259 use std::u128;
260
261 pub fn expand_pattern<'a, 'tcx>(cx: &MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>, pat: Pat<'tcx>) -> Pat<'tcx> {
262     LiteralExpander { tcx: cx.tcx }.fold_pattern(&pat)
263 }
264
265 struct LiteralExpander<'tcx> {
266     tcx: TyCtxt<'tcx>,
267 }
268
269 impl LiteralExpander<'tcx> {
270     /// Derefs `val` and potentially unsizes the value if `crty` is an array and `rty` a slice.
271     ///
272     /// `crty` and `rty` can differ because you can use array constants in the presence of slice
273     /// patterns. So the pattern may end up being a slice, but the constant is an array. We convert
274     /// the array to a slice in that case.
275     fn fold_const_value_deref(
276         &mut self,
277         val: ConstValue<'tcx>,
278         // the pattern's pointee type
279         rty: Ty<'tcx>,
280         // the constant's pointee type
281         crty: Ty<'tcx>,
282     ) -> ConstValue<'tcx> {
283         debug!("fold_const_value_deref {:?} {:?} {:?}", val, rty, crty);
284         match (val, &crty.kind, &rty.kind) {
285             // the easy case, deref a reference
286             (ConstValue::Scalar(Scalar::Ptr(p)), x, y) if x == y => {
287                 let alloc = self.tcx.alloc_map.lock().unwrap_memory(p.alloc_id);
288                 ConstValue::ByRef { alloc, offset: p.offset }
289             }
290             // unsize array to slice if pattern is array but match value or other patterns are slice
291             (ConstValue::Scalar(Scalar::Ptr(p)), ty::Array(t, n), ty::Slice(u)) => {
292                 assert_eq!(t, u);
293                 ConstValue::Slice {
294                     data: self.tcx.alloc_map.lock().unwrap_memory(p.alloc_id),
295                     start: p.offset.bytes().try_into().unwrap(),
296                     end: n.eval_usize(self.tcx, ty::ParamEnv::empty()).try_into().unwrap(),
297                 }
298             }
299             // fat pointers stay the same
300             (ConstValue::Slice { .. }, _, _)
301             | (_, ty::Slice(_), ty::Slice(_))
302             | (_, ty::Str, ty::Str) => val,
303             // FIXME(oli-obk): this is reachable for `const FOO: &&&u32 = &&&42;` being used
304             _ => bug!("cannot deref {:#?}, {} -> {}", val, crty, rty),
305         }
306     }
307 }
308
309 impl PatternFolder<'tcx> for LiteralExpander<'tcx> {
310     fn fold_pattern(&mut self, pat: &Pat<'tcx>) -> Pat<'tcx> {
311         debug!("fold_pattern {:?} {:?} {:?}", pat, pat.ty.kind, pat.kind);
312         match (&pat.ty.kind, &*pat.kind) {
313             (
314                 &ty::Ref(_, rty, _),
315                 &PatKind::Constant {
316                     value: Const {
317                         val: ty::ConstKind::Value(val),
318                         ty: ty::TyS { kind: ty::Ref(_, crty, _), .. }
319                     },
320                 },
321             ) => Pat {
322                 ty: pat.ty,
323                 span: pat.span,
324                 kind: box PatKind::Deref {
325                     subpattern: Pat {
326                         ty: rty,
327                         span: pat.span,
328                         kind: box PatKind::Constant {
329                             value: self.tcx.mk_const(Const {
330                                 val: ty::ConstKind::Value(
331                                     self.fold_const_value_deref(*val, rty, crty)
332                                 ),
333                                 ty: rty,
334                             }),
335                         },
336                     },
337                 },
338             },
339
340             (
341                 &ty::Ref(_, rty, _),
342                 &PatKind::Constant {
343                     value: Const { val, ty: ty::TyS { kind: ty::Ref(_, crty, _), .. } },
344                 },
345             ) => bug!("cannot deref {:#?}, {} -> {}", val, crty, rty),
346
347             (_, &PatKind::Binding { subpattern: Some(ref s), .. }) => s.fold_with(self),
348             _ => pat.super_fold_with(self),
349         }
350     }
351 }
352
353 impl<'tcx> Pat<'tcx> {
354     fn is_wildcard(&self) -> bool {
355         match *self.kind {
356             PatKind::Binding { subpattern: None, .. } | PatKind::Wild => true,
357             _ => false,
358         }
359     }
360 }
361
362 /// A row of a matrix. Rows of len 1 are very common, which is why `SmallVec[_; 2]`
363 /// works well.
364 #[derive(Debug, Clone)]
365 pub struct PatStack<'p, 'tcx>(SmallVec<[&'p Pat<'tcx>; 2]>);
366
367 impl<'p, 'tcx> PatStack<'p, 'tcx> {
368     pub fn from_pattern(pat: &'p Pat<'tcx>) -> Self {
369         PatStack(smallvec![pat])
370     }
371
372     fn from_vec(vec: SmallVec<[&'p Pat<'tcx>; 2]>) -> Self {
373         PatStack(vec)
374     }
375
376     fn from_slice(s: &[&'p Pat<'tcx>]) -> Self {
377         PatStack(SmallVec::from_slice(s))
378     }
379
380     fn is_empty(&self) -> bool {
381         self.0.is_empty()
382     }
383
384     fn len(&self) -> usize {
385         self.0.len()
386     }
387
388     fn head(&self) -> &'p Pat<'tcx> {
389         self.0[0]
390     }
391
392     fn to_tail(&self) -> Self {
393         PatStack::from_slice(&self.0[1..])
394     }
395
396     fn iter(&self) -> impl Iterator<Item = &Pat<'tcx>> {
397         self.0.iter().map(|p| *p)
398     }
399
400     /// This computes `D(self)`. See top of the file for explanations.
401     fn specialize_wildcard(&self) -> Option<Self> {
402         if self.head().is_wildcard() { Some(self.to_tail()) } else { None }
403     }
404
405     /// This computes `S(constructor, self)`. See top of the file for explanations.
406     fn specialize_constructor<'a, 'q>(
407         &self,
408         cx: &mut MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
409         constructor: &Constructor<'tcx>,
410         ctor_wild_subpatterns: &[&'q Pat<'tcx>],
411     ) -> Option<PatStack<'q, 'tcx>>
412     where
413         'a: 'q,
414         'p: 'q,
415     {
416         let new_heads = specialize_one_pattern(cx, self.head(), constructor, ctor_wild_subpatterns);
417         new_heads.map(|mut new_head| {
418             new_head.0.extend_from_slice(&self.0[1..]);
419             new_head
420         })
421     }
422 }
423
424 impl<'p, 'tcx> Default for PatStack<'p, 'tcx> {
425     fn default() -> Self {
426         PatStack(smallvec![])
427     }
428 }
429
430 impl<'p, 'tcx> FromIterator<&'p Pat<'tcx>> for PatStack<'p, 'tcx> {
431     fn from_iter<T>(iter: T) -> Self
432     where
433         T: IntoIterator<Item = &'p Pat<'tcx>>,
434     {
435         PatStack(iter.into_iter().collect())
436     }
437 }
438
439 /// A 2D matrix.
440 pub struct Matrix<'p, 'tcx>(Vec<PatStack<'p, 'tcx>>);
441
442 impl<'p, 'tcx> Matrix<'p, 'tcx> {
443     pub fn empty() -> Self {
444         Matrix(vec![])
445     }
446
447     pub fn push(&mut self, row: PatStack<'p, 'tcx>) {
448         self.0.push(row)
449     }
450
451     /// Iterate over the first component of each row
452     fn heads<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = &'a Pat<'tcx>> + Captures<'p> {
453         self.0.iter().map(|r| r.head())
454     }
455
456     /// This computes `D(self)`. See top of the file for explanations.
457     fn specialize_wildcard(&self) -> Self {
458         self.0.iter().filter_map(|r| r.specialize_wildcard()).collect()
459     }
460
461     /// This computes `S(constructor, self)`. See top of the file for explanations.
462     fn specialize_constructor<'a, 'q>(
463         &self,
464         cx: &mut MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
465         constructor: &Constructor<'tcx>,
466         ctor_wild_subpatterns: &[&'q Pat<'tcx>],
467     ) -> Matrix<'q, 'tcx>
468     where
469         'a: 'q,
470         'p: 'q,
471     {
472         Matrix(
473             self.0
474                 .iter()
475                 .filter_map(|r| r.specialize_constructor(cx, constructor, ctor_wild_subpatterns))
476                 .collect(),
477         )
478     }
479 }
480
481 /// Pretty-printer for matrices of patterns, example:
482 /// +++++++++++++++++++++++++++++
483 /// + _     + []                +
484 /// +++++++++++++++++++++++++++++
485 /// + true  + [First]           +
486 /// +++++++++++++++++++++++++++++
487 /// + true  + [Second(true)]    +
488 /// +++++++++++++++++++++++++++++
489 /// + false + [_]               +
490 /// +++++++++++++++++++++++++++++
491 /// + _     + [_, _, tail @ ..] +
492 /// +++++++++++++++++++++++++++++
493 impl<'p, 'tcx> fmt::Debug for Matrix<'p, 'tcx> {
494     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
495         write!(f, "\n")?;
496
497         let &Matrix(ref m) = self;
498         let pretty_printed_matrix: Vec<Vec<String>> =
499             m.iter().map(|row| row.iter().map(|pat| format!("{:?}", pat)).collect()).collect();
500
501         let column_count = m.iter().map(|row| row.len()).max().unwrap_or(0);
502         assert!(m.iter().all(|row| row.len() == column_count));
503         let column_widths: Vec<usize> = (0..column_count)
504             .map(|col| pretty_printed_matrix.iter().map(|row| row[col].len()).max().unwrap_or(0))
505             .collect();
506
507         let total_width = column_widths.iter().cloned().sum::<usize>() + column_count * 3 + 1;
508         let br = "+".repeat(total_width);
509         write!(f, "{}\n", br)?;
510         for row in pretty_printed_matrix {
511             write!(f, "+")?;
512             for (column, pat_str) in row.into_iter().enumerate() {
513                 write!(f, " ")?;
514                 write!(f, "{:1$}", pat_str, column_widths[column])?;
515                 write!(f, " +")?;
516             }
517             write!(f, "\n")?;
518             write!(f, "{}\n", br)?;
519         }
520         Ok(())
521     }
522 }
523
524 impl<'p, 'tcx> FromIterator<PatStack<'p, 'tcx>> for Matrix<'p, 'tcx> {
525     fn from_iter<T>(iter: T) -> Self
526     where
527         T: IntoIterator<Item = PatStack<'p, 'tcx>>,
528     {
529         Matrix(iter.into_iter().collect())
530     }
531 }
532
533 pub struct MatchCheckCtxt<'a, 'tcx> {
534     pub tcx: TyCtxt<'tcx>,
535     /// The module in which the match occurs. This is necessary for
536     /// checking inhabited-ness of types because whether a type is (visibly)
537     /// inhabited can depend on whether it was defined in the current module or
538     /// not. E.g., `struct Foo { _private: ! }` cannot be seen to be empty
539     /// outside it's module and should not be matchable with an empty match
540     /// statement.
541     pub module: DefId,
542     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
543     pub pattern_arena: &'a TypedArena<Pat<'tcx>>,
544     pub byte_array_map: FxHashMap<*const Pat<'tcx>, Vec<&'a Pat<'tcx>>>,
545 }
546
547 impl<'a, 'tcx> MatchCheckCtxt<'a, 'tcx> {
548     pub fn create_and_enter<F, R>(
549         tcx: TyCtxt<'tcx>,
550         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
551         module: DefId,
552         f: F,
553     ) -> R
554     where
555         F: for<'b> FnOnce(MatchCheckCtxt<'b, 'tcx>) -> R,
556     {
557         let pattern_arena = TypedArena::default();
558
559         f(MatchCheckCtxt {
560             tcx,
561             param_env,
562             module,
563             pattern_arena: &pattern_arena,
564             byte_array_map: FxHashMap::default(),
565         })
566     }
567
568     fn is_uninhabited(&self, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
569         if self.tcx.features().exhaustive_patterns {
570             self.tcx.is_ty_uninhabited_from(self.module, ty)
571         } else {
572             false
573         }
574     }
575
576     fn is_local(&self, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
577         match ty.kind {
578             ty::Adt(adt_def, ..) => adt_def.did.is_local(),
579             _ => false,
580         }
581     }
582 }
583
584 #[derive(Clone, Debug)]
585 enum Constructor<'tcx> {
586     /// The constructor of all patterns that don't vary by constructor,
587     /// e.g., struct patterns and fixed-length arrays.
588     Single,
589     /// Enum variants.
590     Variant(DefId),
591     /// Literal values.
592     ConstantValue(&'tcx ty::Const<'tcx>, Span),
593     /// Ranges of literal values (`2..=5` and `2..5`).
594     ConstantRange(u128, u128, Ty<'tcx>, RangeEnd, Span),
595     /// Array patterns of length `n`.
596     FixedLenSlice(u64),
597     /// Slice patterns. Captures any array constructor of `length >= i + j`.
598     VarLenSlice(u64, u64),
599     /// Fake extra constructor for enums that aren't allowed to be matched exhaustively.
600     NonExhaustive,
601 }
602
603 // Ignore spans when comparing, they don't carry semantic information as they are only for lints.
604 impl<'tcx> std::cmp::PartialEq for Constructor<'tcx> {
605     fn eq(&self, other: &Self) -> bool {
606         match (self, other) {
607             (Constructor::Single, Constructor::Single) => true,
608             (Constructor::NonExhaustive, Constructor::NonExhaustive) => true,
609             (Constructor::Variant(a), Constructor::Variant(b)) => a == b,
610             (Constructor::ConstantValue(a, _), Constructor::ConstantValue(b, _)) => a == b,
611             (
612                 Constructor::ConstantRange(a_start, a_end, a_ty, a_range_end, _),
613                 Constructor::ConstantRange(b_start, b_end, b_ty, b_range_end, _),
614             ) => a_start == b_start && a_end == b_end && a_ty == b_ty && a_range_end == b_range_end,
615             (Constructor::FixedLenSlice(a), Constructor::FixedLenSlice(b)) => a == b,
616             (
617                 Constructor::VarLenSlice(a_prefix, a_suffix),
618                 Constructor::VarLenSlice(b_prefix, b_suffix),
619             ) => a_prefix == b_prefix && a_suffix == b_suffix,
620             _ => false,
621         }
622     }
623 }
624
625 impl<'tcx> Constructor<'tcx> {
626     fn is_slice(&self) -> bool {
627         match self {
628             FixedLenSlice { .. } | VarLenSlice { .. } => true,
629             _ => false,
630         }
631     }
632
633     // Whether to evaluate a constructor using exhaustive integer matching. This is true if the
634     // constructor is a range or constant with an integer type.
635     fn is_range_and_should_match_exhaustively(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> bool {
636         let ty = match self {
637             ConstantValue(value, _) => value.ty,
638             ConstantRange(_, _, ty, _, _) => ty,
639             _ => return false,
640         };
641         IntRange::should_treat_range_exhaustively(tcx, ty)
642     }
643
644     fn variant_index_for_adt<'a>(
645         &self,
646         cx: &MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
647         adt: &'tcx ty::AdtDef,
648     ) -> VariantIdx {
649         match self {
650             Variant(id) => adt.variant_index_with_id(*id),
651             Single => {
652                 assert!(!adt.is_enum());
653                 VariantIdx::new(0)
654             }
655             ConstantValue(c, _) => crate::const_eval::const_variant_index(cx.tcx, cx.param_env, c),
656             _ => bug!("bad constructor {:?} for adt {:?}", self, adt),
657         }
658     }
659
660     fn display(&self, tcx: TyCtxt<'tcx>) -> String {
661         match self {
662             Constructor::ConstantValue(val, _) => format!("{}", val),
663             Constructor::ConstantRange(lo, hi, ty, range_end, _) => {
664                 // Get the right sign on the output:
665                 let ty = ty::ParamEnv::empty().and(*ty);
666                 format!(
667                     "{}{}{}",
668                     ty::Const::from_bits(tcx, *lo, ty),
669                     range_end,
670                     ty::Const::from_bits(tcx, *hi, ty),
671                 )
672             }
673             Constructor::FixedLenSlice(val) => format!("[{}]", val),
674             Constructor::VarLenSlice(prefix, suffix) => format!("[{}, .., {}]", prefix, suffix),
675             _ => bug!("bad constructor being displayed: `{:?}", self),
676         }
677     }
678
679     // Returns the set of constructors covered by `self` but not by
680     // anything in `other_ctors`.
681     fn subtract_ctors(
682         &self,
683         tcx: TyCtxt<'tcx>,
684         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
685         other_ctors: &Vec<Constructor<'tcx>>,
686     ) -> Vec<Constructor<'tcx>> {
687         match *self {
688             // Those constructors can only match themselves.
689             Single | Variant(_) => {
690                 if other_ctors.iter().any(|c| c == self) {
691                     vec![]
692                 } else {
693                     vec![self.clone()]
694                 }
695             }
696             FixedLenSlice(self_len) => {
697                 let overlaps = |c: &Constructor<'_>| match *c {
698                     FixedLenSlice(other_len) => other_len == self_len,
699                     VarLenSlice(prefix, suffix) => prefix + suffix <= self_len,
700                     _ => false,
701                 };
702                 if other_ctors.iter().any(overlaps) { vec![] } else { vec![self.clone()] }
703             }
704             VarLenSlice(..) => {
705                 let mut remaining_ctors = vec![self.clone()];
706
707                 // For each used ctor, subtract from the current set of constructors.
708                 // Naming: we remove the "neg" constructors from the "pos" ones.
709                 // Remember, `VarLenSlice(i, j)` covers the union of `FixedLenSlice` from
710                 // `i + j` to infinity.
711                 for neg_ctor in other_ctors {
712                     remaining_ctors = remaining_ctors
713                         .into_iter()
714                         .flat_map(|pos_ctor| -> SmallVec<[Constructor<'tcx>; 1]> {
715                             // Compute `pos_ctor \ neg_ctor`.
716                             match (&pos_ctor, neg_ctor) {
717                                 (&FixedLenSlice(pos_len), &VarLenSlice(neg_prefix, neg_suffix)) => {
718                                     let neg_len = neg_prefix + neg_suffix;
719                                     if neg_len <= pos_len {
720                                         smallvec![]
721                                     } else {
722                                         smallvec![pos_ctor]
723                                     }
724                                 }
725                                 (
726                                     &VarLenSlice(pos_prefix, pos_suffix),
727                                     &VarLenSlice(neg_prefix, neg_suffix),
728                                 ) => {
729                                     let neg_len = neg_prefix + neg_suffix;
730                                     let pos_len = pos_prefix + pos_suffix;
731                                     if neg_len <= pos_len {
732                                         smallvec![]
733                                     } else {
734                                         (pos_len..neg_len).map(FixedLenSlice).collect()
735                                     }
736                                 }
737                                 (&VarLenSlice(pos_prefix, pos_suffix), &FixedLenSlice(neg_len)) => {
738                                     let pos_len = pos_prefix + pos_suffix;
739                                     if neg_len < pos_len {
740                                         smallvec![pos_ctor]
741                                     } else {
742                                         (pos_len..neg_len)
743                                             .map(FixedLenSlice)
744                                             // We know that `neg_len + 1 >= pos_len >= pos_suffix`.
745                                             .chain(Some(VarLenSlice(
746                                                 neg_len + 1 - pos_suffix,
747                                                 pos_suffix,
748                                             )))
749                                             .collect()
750                                     }
751                                 }
752                                 _ if pos_ctor == *neg_ctor => smallvec![],
753                                 _ => smallvec![pos_ctor],
754                             }
755                         })
756                         .collect();
757
758                     // If the constructors that have been considered so far already cover
759                     // the entire range of `self`, no need to look at more constructors.
760                     if remaining_ctors.is_empty() {
761                         break;
762                     }
763                 }
764
765                 remaining_ctors
766             }
767             ConstantRange(..) | ConstantValue(..) => {
768                 let mut remaining_ctors = vec![self.clone()];
769                 for other_ctor in other_ctors {
770                     if other_ctor == self {
771                         // If a constructor appears in a `match` arm, we can
772                         // eliminate it straight away.
773                         remaining_ctors = vec![]
774                     } else if let Some(interval) = IntRange::from_ctor(tcx, param_env, other_ctor) {
775                         // Refine the required constructors for the type by subtracting
776                         // the range defined by the current constructor pattern.
777                         remaining_ctors = interval.subtract_from(tcx, param_env, remaining_ctors);
778                     }
779
780                     // If the constructor patterns that have been considered so far
781                     // already cover the entire range of values, then we know the
782                     // constructor is not missing, and we can move on to the next one.
783                     if remaining_ctors.is_empty() {
784                         break;
785                     }
786                 }
787
788                 // If a constructor has not been matched, then it is missing.
789                 // We add `remaining_ctors` instead of `self`, because then we can
790                 // provide more detailed error information about precisely which
791                 // ranges have been omitted.
792                 remaining_ctors
793             }
794             // This constructor is never covered by anything else
795             NonExhaustive => vec![NonExhaustive],
796         }
797     }
798
799     /// This returns one wildcard pattern for each argument to this constructor.
800     ///
801     /// This must be consistent with `apply`, `specialize_one_pattern` and `arity`.
802     fn wildcard_subpatterns<'a>(
803         &self,
804         cx: &MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
805         ty: Ty<'tcx>,
806     ) -> Vec<Pat<'tcx>> {
807         debug!("wildcard_subpatterns({:#?}, {:?})", self, ty);
808
809         match self {
810             Single | Variant(_) => match ty.kind {
811                 ty::Tuple(ref fs) => {
812                     fs.into_iter().map(|t| t.expect_ty()).map(Pat::wildcard_from_ty).collect()
813                 }
814                 ty::Ref(_, rty, _) => vec![Pat::wildcard_from_ty(rty)],
815                 ty::Adt(adt, substs) => {
816                     if adt.is_box() {
817                         // Use T as the sub pattern type of Box<T>.
818                         vec![Pat::wildcard_from_ty(substs.type_at(0))]
819                     } else {
820                         let variant = &adt.variants[self.variant_index_for_adt(cx, adt)];
821                         let is_non_exhaustive =
822                             variant.is_field_list_non_exhaustive() && !cx.is_local(ty);
823                         variant
824                             .fields
825                             .iter()
826                             .map(|field| {
827                                 let is_visible = adt.is_enum()
828                                     || field.vis.is_accessible_from(cx.module, cx.tcx);
829                                 let is_uninhabited = cx.is_uninhabited(field.ty(cx.tcx, substs));
830                                 match (is_visible, is_non_exhaustive, is_uninhabited) {
831                                     // Treat all uninhabited types in non-exhaustive variants as
832                                     // `TyErr`.
833                                     (_, true, true) => cx.tcx.types.err,
834                                     // Treat all non-visible fields as `TyErr`. They can't appear
835                                     // in any other pattern from this match (because they are
836                                     // private), so their type does not matter - but we don't want
837                                     // to know they are uninhabited.
838                                     (false, ..) => cx.tcx.types.err,
839                                     (true, ..) => {
840                                         let ty = field.ty(cx.tcx, substs);
841                                         match ty.kind {
842                                             // If the field type returned is an array of an unknown
843                                             // size return an TyErr.
844                                             ty::Array(_, len)
845                                                 if len
846                                                     .try_eval_usize(cx.tcx, cx.param_env)
847                                                     .is_none() =>
848                                             {
849                                                 cx.tcx.types.err
850                                             }
851                                             _ => ty,
852                                         }
853                                     }
854                                 }
855                             })
856                             .map(Pat::wildcard_from_ty)
857                             .collect()
858                     }
859                 }
860                 _ => vec![],
861             },
862             FixedLenSlice(_) | VarLenSlice(..) => match ty.kind {
863                 ty::Slice(ty) | ty::Array(ty, _) => {
864                     let arity = self.arity(cx, ty);
865                     (0..arity).map(|_| Pat::wildcard_from_ty(ty)).collect()
866                 }
867                 _ => bug!("bad slice pattern {:?} {:?}", self, ty),
868             },
869             ConstantValue(..) | ConstantRange(..) | NonExhaustive => vec![],
870         }
871     }
872
873     /// This computes the arity of a constructor. The arity of a constructor
874     /// is how many subpattern patterns of that constructor should be expanded to.
875     ///
876     /// For instance, a tuple pattern `(_, 42, Some([]))` has the arity of 3.
877     /// A struct pattern's arity is the number of fields it contains, etc.
878     ///
879     /// This must be consistent with `wildcard_subpatterns`, `specialize_one_pattern` and `apply`.
880     fn arity<'a>(&self, cx: &MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> u64 {
881         debug!("Constructor::arity({:#?}, {:?})", self, ty);
882         match self {
883             Single | Variant(_) => match ty.kind {
884                 ty::Tuple(ref fs) => fs.len() as u64,
885                 ty::Slice(..) | ty::Array(..) => bug!("bad slice pattern {:?} {:?}", self, ty),
886                 ty::Ref(..) => 1,
887                 ty::Adt(adt, _) => {
888                     adt.variants[self.variant_index_for_adt(cx, adt)].fields.len() as u64
889                 }
890                 _ => 0,
891             },
892             FixedLenSlice(length) => *length,
893             VarLenSlice(prefix, suffix) => prefix + suffix,
894             ConstantValue(..) | ConstantRange(..) | NonExhaustive => 0,
895         }
896     }
897
898     /// Apply a constructor to a list of patterns, yielding a new pattern. `pats`
899     /// must have as many elements as this constructor's arity.
900     ///
901     /// This must be consistent with `wildcard_subpatterns`, `specialize_one_pattern` and `arity`.
902     ///
903     /// Examples:
904     /// `self`: `Constructor::Single`
905     /// `ty`: `(u32, u32, u32)`
906     /// `pats`: `[10, 20, _]`
907     /// returns `(10, 20, _)`
908     ///
909     /// `self`: `Constructor::Variant(Option::Some)`
910     /// `ty`: `Option<bool>`
911     /// `pats`: `[false]`
912     /// returns `Some(false)`
913     fn apply<'a>(
914         &self,
915         cx: &MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
916         ty: Ty<'tcx>,
917         pats: impl IntoIterator<Item = Pat<'tcx>>,
918     ) -> Pat<'tcx> {
919         let mut subpatterns = pats.into_iter();
920
921         let pat = match self {
922             Single | Variant(_) => match ty.kind {
923                 ty::Adt(..) | ty::Tuple(..) => {
924                     let subpatterns = subpatterns
925                         .enumerate()
926                         .map(|(i, p)| FieldPat { field: Field::new(i), pattern: p })
927                         .collect();
928
929                     if let ty::Adt(adt, substs) = ty.kind {
930                         if adt.is_enum() {
931                             PatKind::Variant {
932                                 adt_def: adt,
933                                 substs,
934                                 variant_index: self.variant_index_for_adt(cx, adt),
935                                 subpatterns,
936                             }
937                         } else {
938                             PatKind::Leaf { subpatterns }
939                         }
940                     } else {
941                         PatKind::Leaf { subpatterns }
942                     }
943                 }
944                 ty::Ref(..) => PatKind::Deref { subpattern: subpatterns.nth(0).unwrap() },
945                 ty::Slice(_) | ty::Array(..) => bug!("bad slice pattern {:?} {:?}", self, ty),
946                 _ => PatKind::Wild,
947             },
948             FixedLenSlice(_) => {
949                 PatKind::Slice { prefix: subpatterns.collect(), slice: None, suffix: vec![] }
950             }
951             &VarLenSlice(prefix_len, _) => {
952                 let prefix = subpatterns.by_ref().take(prefix_len as usize).collect();
953                 let suffix = subpatterns.collect();
954                 let wild = Pat::wildcard_from_ty(ty);
955                 PatKind::Slice { prefix, slice: Some(wild), suffix }
956             }
957             &ConstantValue(value, _) => PatKind::Constant { value },
958             &ConstantRange(lo, hi, ty, end, _) => PatKind::Range(PatRange {
959                 lo: ty::Const::from_bits(cx.tcx, lo, ty::ParamEnv::empty().and(ty)),
960                 hi: ty::Const::from_bits(cx.tcx, hi, ty::ParamEnv::empty().and(ty)),
961                 end,
962             }),
963             NonExhaustive => PatKind::Wild,
964         };
965
966         Pat { ty, span: DUMMY_SP, kind: Box::new(pat) }
967     }
968
969     /// Like `apply`, but where all the subpatterns are wildcards `_`.
970     fn apply_wildcards<'a>(&self, cx: &MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> Pat<'tcx> {
971         let subpatterns = self.wildcard_subpatterns(cx, ty).into_iter().rev();
972         self.apply(cx, ty, subpatterns)
973     }
974 }
975
976 #[derive(Clone, Debug)]
977 pub enum Usefulness<'tcx> {
978     Useful,
979     UsefulWithWitness(Vec<Witness<'tcx>>),
980     NotUseful,
981 }
982
983 impl<'tcx> Usefulness<'tcx> {
984     fn new_useful(preference: WitnessPreference) -> Self {
985         match preference {
986             ConstructWitness => UsefulWithWitness(vec![Witness(vec![])]),
987             LeaveOutWitness => Useful,
988         }
989     }
990
991     fn is_useful(&self) -> bool {
992         match *self {
993             NotUseful => false,
994             _ => true,
995         }
996     }
997
998     fn apply_constructor(
999         self,
1000         cx: &MatchCheckCtxt<'_, 'tcx>,
1001         ctor: &Constructor<'tcx>,
1002         ty: Ty<'tcx>,
1003     ) -> Self {
1004         match self {
1005             UsefulWithWitness(witnesses) => UsefulWithWitness(
1006                 witnesses
1007                     .into_iter()
1008                     .map(|witness| witness.apply_constructor(cx, &ctor, ty))
1009                     .collect(),
1010             ),
1011             x => x,
1012         }
1013     }
1014
1015     fn apply_wildcard(self, ty: Ty<'tcx>) -> Self {
1016         match self {
1017             UsefulWithWitness(witnesses) => {
1018                 let wild = Pat::wildcard_from_ty(ty);
1019                 UsefulWithWitness(
1020                     witnesses
1021                         .into_iter()
1022                         .map(|mut witness| {
1023                             witness.0.push(wild.clone());
1024                             witness
1025                         })
1026                         .collect(),
1027                 )
1028             }
1029             x => x,
1030         }
1031     }
1032
1033     fn apply_missing_ctors(
1034         self,
1035         cx: &MatchCheckCtxt<'_, 'tcx>,
1036         ty: Ty<'tcx>,
1037         missing_ctors: &MissingConstructors<'tcx>,
1038     ) -> Self {
1039         match self {
1040             UsefulWithWitness(witnesses) => {
1041                 let new_patterns: Vec<_> =
1042                     missing_ctors.iter().map(|ctor| ctor.apply_wildcards(cx, ty)).collect();
1043                 // Add the new patterns to each witness
1044                 UsefulWithWitness(
1045                     witnesses
1046                         .into_iter()
1047                         .flat_map(|witness| {
1048                             new_patterns.iter().map(move |pat| {
1049                                 let mut witness = witness.clone();
1050                                 witness.0.push(pat.clone());
1051                                 witness
1052                             })
1053                         })
1054                         .collect(),
1055                 )
1056             }
1057             x => x,
1058         }
1059     }
1060 }
1061
1062 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
1063 pub enum WitnessPreference {
1064     ConstructWitness,
1065     LeaveOutWitness,
1066 }
1067
1068 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
1069 struct PatCtxt<'tcx> {
1070     ty: Ty<'tcx>,
1071     span: Span,
1072 }
1073
1074 /// A witness of non-exhaustiveness for error reporting, represented
1075 /// as a list of patterns (in reverse order of construction) with
1076 /// wildcards inside to represent elements that can take any inhabitant
1077 /// of the type as a value.
1078 ///
1079 /// A witness against a list of patterns should have the same types
1080 /// and length as the pattern matched against. Because Rust `match`
1081 /// is always against a single pattern, at the end the witness will
1082 /// have length 1, but in the middle of the algorithm, it can contain
1083 /// multiple patterns.
1084 ///
1085 /// For example, if we are constructing a witness for the match against
1086 /// ```
1087 /// struct Pair(Option<(u32, u32)>, bool);
1088 ///
1089 /// match (p: Pair) {
1090 ///    Pair(None, _) => {}
1091 ///    Pair(_, false) => {}
1092 /// }
1093 /// ```
1094 ///
1095 /// We'll perform the following steps:
1096 /// 1. Start with an empty witness
1097 ///     `Witness(vec![])`
1098 /// 2. Push a witness `Some(_)` against the `None`
1099 ///     `Witness(vec![Some(_)])`
1100 /// 3. Push a witness `true` against the `false`
1101 ///     `Witness(vec![Some(_), true])`
1102 /// 4. Apply the `Pair` constructor to the witnesses
1103 ///     `Witness(vec![Pair(Some(_), true)])`
1104 ///
1105 /// The final `Pair(Some(_), true)` is then the resulting witness.
1106 #[derive(Clone, Debug)]
1107 pub struct Witness<'tcx>(Vec<Pat<'tcx>>);
1108
1109 impl<'tcx> Witness<'tcx> {
1110     pub fn single_pattern(self) -> Pat<'tcx> {
1111         assert_eq!(self.0.len(), 1);
1112         self.0.into_iter().next().unwrap()
1113     }
1114
1115     /// Constructs a partial witness for a pattern given a list of
1116     /// patterns expanded by the specialization step.
1117     ///
1118     /// When a pattern P is discovered to be useful, this function is used bottom-up
1119     /// to reconstruct a complete witness, e.g., a pattern P' that covers a subset
1120     /// of values, V, where each value in that set is not covered by any previously
1121     /// used patterns and is covered by the pattern P'. Examples:
1122     ///
1123     /// left_ty: tuple of 3 elements
1124     /// pats: [10, 20, _]           => (10, 20, _)
1125     ///
1126     /// left_ty: struct X { a: (bool, &'static str), b: usize}
1127     /// pats: [(false, "foo"), 42]  => X { a: (false, "foo"), b: 42 }
1128     fn apply_constructor<'a>(
1129         mut self,
1130         cx: &MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
1131         ctor: &Constructor<'tcx>,
1132         ty: Ty<'tcx>,
1133     ) -> Self {
1134         let arity = ctor.arity(cx, ty);
1135         let pat = {
1136             let len = self.0.len() as u64;
1137             let pats = self.0.drain((len - arity) as usize..).rev();
1138             ctor.apply(cx, ty, pats)
1139         };
1140
1141         self.0.push(pat);
1142
1143         self
1144     }
1145 }
1146
1147 /// This determines the set of all possible constructors of a pattern matching
1148 /// values of type `left_ty`. For vectors, this would normally be an infinite set
1149 /// but is instead bounded by the maximum fixed length of slice patterns in
1150 /// the column of patterns being analyzed.
1151 ///
1152 /// We make sure to omit constructors that are statically impossible. E.g., for
1153 /// `Option<!>`, we do not include `Some(_)` in the returned list of constructors.
1154 fn all_constructors<'a, 'tcx>(
1155     cx: &mut MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
1156     pcx: PatCtxt<'tcx>,
1157 ) -> Vec<Constructor<'tcx>> {
1158     debug!("all_constructors({:?})", pcx.ty);
1159     let make_range = |start, end| ConstantRange(start, end, pcx.ty, RangeEnd::Included, pcx.span);
1160     match pcx.ty.kind {
1161         ty::Bool => [true, false]
1162             .iter()
1163             .map(|&b| ConstantValue(ty::Const::from_bool(cx.tcx, b), pcx.span))
1164             .collect(),
1165         ty::Array(ref sub_ty, len) if len.try_eval_usize(cx.tcx, cx.param_env).is_some() => {
1166             let len = len.eval_usize(cx.tcx, cx.param_env);
1167             if len != 0 && cx.is_uninhabited(sub_ty) { vec![] } else { vec![FixedLenSlice(len)] }
1168         }
1169         // Treat arrays of a constant but unknown length like slices.
1170         ty::Array(ref sub_ty, _) | ty::Slice(ref sub_ty) => {
1171             if cx.is_uninhabited(sub_ty) {
1172                 vec![FixedLenSlice(0)]
1173             } else {
1174                 vec![VarLenSlice(0, 0)]
1175             }
1176         }
1177         ty::Adt(def, substs) if def.is_enum() => {
1178             let ctors: Vec<_> = def
1179                 .variants
1180                 .iter()
1181                 .filter(|v| {
1182                     !cx.tcx.features().exhaustive_patterns
1183                         || !v
1184                             .uninhabited_from(cx.tcx, substs, def.adt_kind())
1185                             .contains(cx.tcx, cx.module)
1186                 })
1187                 .map(|v| Variant(v.def_id))
1188                 .collect();
1189
1190             // If our scrutinee is *privately* an empty enum, we must treat it as though it had an
1191             // "unknown" constructor (in that case, all other patterns obviously can't be variants)
1192             // to avoid exposing its emptyness. See the `match_privately_empty` test for details.
1193             // FIXME: currently the only way I know of something can be a privately-empty enum is
1194             // when the exhaustive_patterns feature flag is not present, so this is only needed for
1195             // that case.
1196             let is_privately_empty = ctors.is_empty() && !cx.is_uninhabited(pcx.ty);
1197             // If the enum is declared as `#[non_exhaustive]`, we treat it as if it had an
1198             // additionnal "unknown" constructor.
1199             let is_declared_nonexhaustive =
1200                 def.is_variant_list_non_exhaustive() && !cx.is_local(pcx.ty);
1201
1202             if is_privately_empty || is_declared_nonexhaustive {
1203                 // There is no point in enumerating all possible variants, because the user can't
1204                 // actually match against them themselves. So we return only the fictitious
1205                 // constructor.
1206                 // E.g., in an example like:
1207                 // ```
1208                 //     let err: io::ErrorKind = ...;
1209                 //     match err {
1210                 //         io::ErrorKind::NotFound => {},
1211                 //     }
1212                 // ```
1213                 // we don't want to show every possible IO error, but instead have only `_` as the
1214                 // witness.
1215                 vec![NonExhaustive]
1216             } else {
1217                 ctors
1218             }
1219         }
1220         ty::Char => {
1221             vec![
1222                 // The valid Unicode Scalar Value ranges.
1223                 make_range('\u{0000}' as u128, '\u{D7FF}' as u128),
1224                 make_range('\u{E000}' as u128, '\u{10FFFF}' as u128),
1225             ]
1226         }
1227         ty::Int(_) | ty::Uint(_)
1228             if pcx.ty.is_ptr_sized_integral()
1229                 && !cx.tcx.features().precise_pointer_size_matching =>
1230         {
1231             // `usize`/`isize` are not allowed to be matched exhaustively unless the
1232             // `precise_pointer_size_matching` feature is enabled. So we treat those types like
1233             // `#[non_exhaustive]` enums by returning a special unmatcheable constructor.
1234             vec![NonExhaustive]
1235         }
1236         ty::Int(ity) => {
1237             let bits = Integer::from_attr(&cx.tcx, SignedInt(ity)).size().bits() as u128;
1238             let min = 1u128 << (bits - 1);
1239             let max = min - 1;
1240             vec![make_range(min, max)]
1241         }
1242         ty::Uint(uty) => {
1243             let size = Integer::from_attr(&cx.tcx, UnsignedInt(uty)).size();
1244             let max = truncate(u128::max_value(), size);
1245             vec![make_range(0, max)]
1246         }
1247         _ => {
1248             if cx.is_uninhabited(pcx.ty) {
1249                 vec![]
1250             } else {
1251                 vec![Single]
1252             }
1253         }
1254     }
1255 }
1256
1257 /// An inclusive interval, used for precise integer exhaustiveness checking.
1258 /// `IntRange`s always store a contiguous range. This means that values are
1259 /// encoded such that `0` encodes the minimum value for the integer,
1260 /// regardless of the signedness.
1261 /// For example, the pattern `-128..=127i8` is encoded as `0..=255`.
1262 /// This makes comparisons and arithmetic on interval endpoints much more
1263 /// straightforward. See `signed_bias` for details.
1264 ///
1265 /// `IntRange` is never used to encode an empty range or a "range" that wraps
1266 /// around the (offset) space: i.e., `range.lo <= range.hi`.
1267 #[derive(Clone, Debug)]
1268 struct IntRange<'tcx> {
1269     pub range: RangeInclusive<u128>,
1270     pub ty: Ty<'tcx>,
1271     pub span: Span,
1272 }
1273
1274 impl<'tcx> IntRange<'tcx> {
1275     #[inline]
1276     fn is_integral(ty: Ty<'_>) -> bool {
1277         match ty.kind {
1278             ty::Char | ty::Int(_) | ty::Uint(_) => true,
1279             _ => false,
1280         }
1281     }
1282
1283     fn should_treat_range_exhaustively(tcx: TyCtxt<'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
1284         // Don't treat `usize`/`isize` exhaustively unless the `precise_pointer_size_matching`
1285         // feature is enabled.
1286         IntRange::is_integral(ty)
1287             && (!ty.is_ptr_sized_integral() || tcx.features().precise_pointer_size_matching)
1288     }
1289
1290     #[inline]
1291     fn integral_size_and_signed_bias(tcx: TyCtxt<'tcx>, ty: Ty<'_>) -> Option<(Size, u128)> {
1292         match ty.kind {
1293             ty::Char => Some((Size::from_bytes(4), 0)),
1294             ty::Int(ity) => {
1295                 let size = Integer::from_attr(&tcx, SignedInt(ity)).size();
1296                 Some((size, 1u128 << (size.bits() as u128 - 1)))
1297             }
1298             ty::Uint(uty) => Some((Integer::from_attr(&tcx, UnsignedInt(uty)).size(), 0)),
1299             _ => None,
1300         }
1301     }
1302
1303     #[inline]
1304     fn from_const(
1305         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1306         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
1307         value: &Const<'tcx>,
1308         span: Span,
1309     ) -> Option<IntRange<'tcx>> {
1310         if let Some((target_size, bias)) = Self::integral_size_and_signed_bias(tcx, value.ty) {
1311             let ty = value.ty;
1312             let val = if let ty::ConstKind::Value(ConstValue::Scalar(
1313                 Scalar::Raw { data, size }
1314             )) = value.val {
1315                 // For this specific pattern we can skip a lot of effort and go
1316                 // straight to the result, after doing a bit of checking. (We
1317                 // could remove this branch and just use the next branch, which
1318                 // is more general but much slower.)
1319                 Scalar::<()>::check_raw(data, size, target_size);
1320                 data
1321             } else if let Some(val) = value.try_eval_bits(tcx, param_env, ty) {
1322                 // This is a more general form of the previous branch.
1323                 val
1324             } else {
1325                 return None;
1326             };
1327             let val = val ^ bias;
1328             Some(IntRange { range: val..=val, ty, span })
1329         } else {
1330             None
1331         }
1332     }
1333
1334     #[inline]
1335     fn from_range(
1336         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1337         lo: u128,
1338         hi: u128,
1339         ty: Ty<'tcx>,
1340         end: &RangeEnd,
1341         span: Span,
1342     ) -> Option<IntRange<'tcx>> {
1343         if Self::is_integral(ty) {
1344             // Perform a shift if the underlying types are signed,
1345             // which makes the interval arithmetic simpler.
1346             let bias = IntRange::signed_bias(tcx, ty);
1347             let (lo, hi) = (lo ^ bias, hi ^ bias);
1348             // Make sure the interval is well-formed.
1349             if lo > hi || lo == hi && *end == RangeEnd::Excluded {
1350                 None
1351             } else {
1352                 let offset = (*end == RangeEnd::Excluded) as u128;
1353                 Some(IntRange { range: lo..=(hi - offset), ty, span })
1354             }
1355         } else {
1356             None
1357         }
1358     }
1359
1360     fn from_ctor(
1361         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1362         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
1363         ctor: &Constructor<'tcx>,
1364     ) -> Option<IntRange<'tcx>> {
1365         // Floating-point ranges are permitted and we don't want
1366         // to consider them when constructing integer ranges.
1367         match ctor {
1368             ConstantRange(lo, hi, ty, end, span) => Self::from_range(tcx, *lo, *hi, ty, end, *span),
1369             ConstantValue(val, span) => Self::from_const(tcx, param_env, val, *span),
1370             _ => None,
1371         }
1372     }
1373
1374     fn from_pat(
1375         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1376         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
1377         mut pat: &Pat<'tcx>,
1378     ) -> Option<IntRange<'tcx>> {
1379         loop {
1380             match pat.kind {
1381                 box PatKind::Constant { value } => {
1382                     return Self::from_const(tcx, param_env, value, pat.span);
1383                 }
1384                 box PatKind::Range(PatRange { lo, hi, end }) => {
1385                     return Self::from_range(
1386                         tcx,
1387                         lo.eval_bits(tcx, param_env, lo.ty),
1388                         hi.eval_bits(tcx, param_env, hi.ty),
1389                         &lo.ty,
1390                         &end,
1391                         pat.span,
1392                     );
1393                 }
1394                 box PatKind::AscribeUserType { ref subpattern, .. } => {
1395                     pat = subpattern;
1396                 }
1397                 _ => return None,
1398             }
1399         }
1400     }
1401
1402     // The return value of `signed_bias` should be XORed with an endpoint to encode/decode it.
1403     fn signed_bias(tcx: TyCtxt<'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> u128 {
1404         match ty.kind {
1405             ty::Int(ity) => {
1406                 let bits = Integer::from_attr(&tcx, SignedInt(ity)).size().bits() as u128;
1407                 1u128 << (bits - 1)
1408             }
1409             _ => 0,
1410         }
1411     }
1412
1413     /// Converts a `RangeInclusive` to a `ConstantValue` or inclusive `ConstantRange`.
1414     fn range_to_ctor(
1415         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1416         ty: Ty<'tcx>,
1417         r: RangeInclusive<u128>,
1418         span: Span,
1419     ) -> Constructor<'tcx> {
1420         let bias = IntRange::signed_bias(tcx, ty);
1421         let (lo, hi) = r.into_inner();
1422         if lo == hi {
1423             let ty = ty::ParamEnv::empty().and(ty);
1424             ConstantValue(ty::Const::from_bits(tcx, lo ^ bias, ty), span)
1425         } else {
1426             ConstantRange(lo ^ bias, hi ^ bias, ty, RangeEnd::Included, span)
1427         }
1428     }
1429
1430     /// Returns a collection of ranges that spans the values covered by `ranges`, subtracted
1431     /// by the values covered by `self`: i.e., `ranges \ self` (in set notation).
1432     fn subtract_from(
1433         self,
1434         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1435         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
1436         ranges: Vec<Constructor<'tcx>>,
1437     ) -> Vec<Constructor<'tcx>> {
1438         let ranges = ranges
1439             .into_iter()
1440             .filter_map(|r| IntRange::from_ctor(tcx, param_env, &r).map(|i| i.range));
1441         let mut remaining_ranges = vec![];
1442         let ty = self.ty;
1443         let (lo, hi) = self.range.into_inner();
1444         for subrange in ranges {
1445             let (subrange_lo, subrange_hi) = subrange.into_inner();
1446             if lo > subrange_hi || subrange_lo > hi {
1447                 // The pattern doesn't intersect with the subrange at all,
1448                 // so the subrange remains untouched.
1449                 remaining_ranges.push(Self::range_to_ctor(
1450                     tcx,
1451                     ty,
1452                     subrange_lo..=subrange_hi,
1453                     self.span,
1454                 ));
1455             } else {
1456                 if lo > subrange_lo {
1457                     // The pattern intersects an upper section of the
1458                     // subrange, so a lower section will remain.
1459                     remaining_ranges.push(Self::range_to_ctor(
1460                         tcx,
1461                         ty,
1462                         subrange_lo..=(lo - 1),
1463                         self.span,
1464                     ));
1465                 }
1466                 if hi < subrange_hi {
1467                     // The pattern intersects a lower section of the
1468                     // subrange, so an upper section will remain.
1469                     remaining_ranges.push(Self::range_to_ctor(
1470                         tcx,
1471                         ty,
1472                         (hi + 1)..=subrange_hi,
1473                         self.span,
1474                     ));
1475                 }
1476             }
1477         }
1478         remaining_ranges
1479     }
1480
1481     fn intersection(&self, other: &Self) -> Option<Self> {
1482         let ty = self.ty;
1483         let (lo, hi) = (*self.range.start(), *self.range.end());
1484         let (other_lo, other_hi) = (*other.range.start(), *other.range.end());
1485         if lo <= other_hi && other_lo <= hi {
1486             let span = other.span;
1487             Some(IntRange { range: max(lo, other_lo)..=min(hi, other_hi), ty, span })
1488         } else {
1489             None
1490         }
1491     }
1492
1493     fn suspicious_intersection(&self, other: &Self) -> bool {
1494         // `false` in the following cases:
1495         // 1     ----      // 1  ----------   // 1 ----        // 1       ----
1496         // 2  ----------   // 2     ----      // 2       ----  // 2 ----
1497         //
1498         // The following are currently `false`, but could be `true` in the future (#64007):
1499         // 1 ---------       // 1     ---------
1500         // 2     ----------  // 2 ----------
1501         //
1502         // `true` in the following cases:
1503         // 1 -------          // 1       -------
1504         // 2       --------   // 2 -------
1505         let (lo, hi) = (*self.range.start(), *self.range.end());
1506         let (other_lo, other_hi) = (*other.range.start(), *other.range.end());
1507         (lo == other_hi || hi == other_lo)
1508     }
1509 }
1510
1511 // A struct to compute a set of constructors equivalent to `all_ctors \ used_ctors`.
1512 struct MissingConstructors<'tcx> {
1513     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1514     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
1515     all_ctors: Vec<Constructor<'tcx>>,
1516     used_ctors: Vec<Constructor<'tcx>>,
1517 }
1518
1519 impl<'tcx> MissingConstructors<'tcx> {
1520     fn new(
1521         tcx: TyCtxt<'tcx>,
1522         param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
1523         all_ctors: Vec<Constructor<'tcx>>,
1524         used_ctors: Vec<Constructor<'tcx>>,
1525     ) -> Self {
1526         MissingConstructors { tcx, param_env, all_ctors, used_ctors }
1527     }
1528
1529     fn into_inner(self) -> (Vec<Constructor<'tcx>>, Vec<Constructor<'tcx>>) {
1530         (self.all_ctors, self.used_ctors)
1531     }
1532
1533     fn is_empty(&self) -> bool {
1534         self.iter().next().is_none()
1535     }
1536     /// Whether this contains all the constructors for the given type or only a
1537     /// subset.
1538     fn all_ctors_are_missing(&self) -> bool {
1539         self.used_ctors.is_empty()
1540     }
1541
1542     /// Iterate over all_ctors \ used_ctors
1543     fn iter<'a>(&'a self) -> impl Iterator<Item = Constructor<'tcx>> + Captures<'a> {
1544         self.all_ctors.iter().flat_map(move |req_ctor| {
1545             req_ctor.subtract_ctors(self.tcx, self.param_env, &self.used_ctors)
1546         })
1547     }
1548 }
1549
1550 impl<'tcx> fmt::Debug for MissingConstructors<'tcx> {
1551     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
1552         let ctors: Vec<_> = self.iter().collect();
1553         write!(f, "{:?}", ctors)
1554     }
1555 }
1556
1557 /// Algorithm from http://moscova.inria.fr/~maranget/papers/warn/index.html.
1558 /// The algorithm from the paper has been modified to correctly handle empty
1559 /// types. The changes are:
1560 ///   (0) We don't exit early if the pattern matrix has zero rows. We just
1561 ///       continue to recurse over columns.
1562 ///   (1) all_constructors will only return constructors that are statically
1563 ///       possible. E.g., it will only return `Ok` for `Result<T, !>`.
1564 ///
1565 /// This finds whether a (row) vector `v` of patterns is 'useful' in relation
1566 /// to a set of such vectors `m` - this is defined as there being a set of
1567 /// inputs that will match `v` but not any of the sets in `m`.
1568 ///
1569 /// All the patterns at each column of the `matrix ++ v` matrix must
1570 /// have the same type, except that wildcard (PatKind::Wild) patterns
1571 /// with type `TyErr` are also allowed, even if the "type of the column"
1572 /// is not `TyErr`. That is used to represent private fields, as using their
1573 /// real type would assert that they are inhabited.
1574 ///
1575 /// This is used both for reachability checking (if a pattern isn't useful in
1576 /// relation to preceding patterns, it is not reachable) and exhaustiveness
1577 /// checking (if a wildcard pattern is useful in relation to a matrix, the
1578 /// matrix isn't exhaustive).
1579 pub fn is_useful<'p, 'a, 'tcx>(
1580     cx: &mut MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
1581     matrix: &Matrix<'p, 'tcx>,
1582     v: &PatStack<'_, 'tcx>,
1583     witness_preference: WitnessPreference,
1584     hir_id: HirId,
1585 ) -> Usefulness<'tcx> {
1586     let &Matrix(ref rows) = matrix;
1587     debug!("is_useful({:#?}, {:#?})", matrix, v);
1588
1589     // The base case. We are pattern-matching on () and the return value is
1590     // based on whether our matrix has a row or not.
1591     // NOTE: This could potentially be optimized by checking rows.is_empty()
1592     // first and then, if v is non-empty, the return value is based on whether
1593     // the type of the tuple we're checking is inhabited or not.
1594     if v.is_empty() {
1595         return if rows.is_empty() {
1596             Usefulness::new_useful(witness_preference)
1597         } else {
1598             NotUseful
1599         };
1600     };
1601
1602     assert!(rows.iter().all(|r| r.len() == v.len()));
1603
1604     let (ty, span) = matrix
1605         .heads()
1606         .map(|r| (r.ty, r.span))
1607         .find(|(ty, _)| !ty.references_error())
1608         .unwrap_or((v.head().ty, v.head().span));
1609     let pcx = PatCtxt {
1610         // TyErr is used to represent the type of wildcard patterns matching
1611         // against inaccessible (private) fields of structs, so that we won't
1612         // be able to observe whether the types of the struct's fields are
1613         // inhabited.
1614         //
1615         // If the field is truly inaccessible, then all the patterns
1616         // matching against it must be wildcard patterns, so its type
1617         // does not matter.
1618         //
1619         // However, if we are matching against non-wildcard patterns, we
1620         // need to know the real type of the field so we can specialize
1621         // against it. This primarily occurs through constants - they
1622         // can include contents for fields that are inaccessible at the
1623         // location of the match. In that case, the field's type is
1624         // inhabited - by the constant - so we can just use it.
1625         //
1626         // FIXME: this might lead to "unstable" behavior with macro hygiene
1627         // introducing uninhabited patterns for inaccessible fields. We
1628         // need to figure out how to model that.
1629         ty,
1630         span,
1631     };
1632
1633     debug!("is_useful_expand_first_col: pcx={:#?}, expanding {:#?}", pcx, v.head());
1634
1635     if let Some(constructor) = pat_constructor(cx, v.head()) {
1636         debug!("is_useful - expanding constructor: {:#?}", constructor);
1637         split_grouped_constructors(
1638             cx.tcx,
1639             cx.param_env,
1640             pcx,
1641             vec![constructor],
1642             matrix,
1643             pcx.span,
1644             Some(hir_id),
1645         )
1646         .into_iter()
1647         .map(|c| is_useful_specialized(cx, matrix, v, c, pcx.ty, witness_preference, hir_id))
1648         .find(|result| result.is_useful())
1649         .unwrap_or(NotUseful)
1650     } else {
1651         debug!("is_useful - expanding wildcard");
1652
1653         let used_ctors: Vec<Constructor<'_>> =
1654             matrix.heads().filter_map(|p| pat_constructor(cx, p)).collect();
1655         debug!("used_ctors = {:#?}", used_ctors);
1656         // `all_ctors` are all the constructors for the given type, which
1657         // should all be represented (or caught with the wild pattern `_`).
1658         let all_ctors = all_constructors(cx, pcx);
1659         debug!("all_ctors = {:#?}", all_ctors);
1660
1661         // `missing_ctors` is the set of constructors from the same type as the
1662         // first column of `matrix` that are matched only by wildcard patterns
1663         // from the first column.
1664         //
1665         // Therefore, if there is some pattern that is unmatched by `matrix`,
1666         // it will still be unmatched if the first constructor is replaced by
1667         // any of the constructors in `missing_ctors`
1668
1669         // Missing constructors are those that are not matched by any non-wildcard patterns in the
1670         // current column. We only fully construct them on-demand, because they're rarely used and
1671         // can be big.
1672         let missing_ctors = MissingConstructors::new(cx.tcx, cx.param_env, all_ctors, used_ctors);
1673
1674         debug!("missing_ctors.empty()={:#?}", missing_ctors.is_empty(),);
1675
1676         if missing_ctors.is_empty() {
1677             let (all_ctors, _) = missing_ctors.into_inner();
1678             split_grouped_constructors(cx.tcx, cx.param_env, pcx, all_ctors, matrix, DUMMY_SP, None)
1679                 .into_iter()
1680                 .map(|c| {
1681                     is_useful_specialized(cx, matrix, v, c, pcx.ty, witness_preference, hir_id)
1682                 })
1683                 .find(|result| result.is_useful())
1684                 .unwrap_or(NotUseful)
1685         } else {
1686             let matrix = matrix.specialize_wildcard();
1687             let v = v.to_tail();
1688             let usefulness = is_useful(cx, &matrix, &v, witness_preference, hir_id);
1689
1690             // In this case, there's at least one "free"
1691             // constructor that is only matched against by
1692             // wildcard patterns.
1693             //
1694             // There are 2 ways we can report a witness here.
1695             // Commonly, we can report all the "free"
1696             // constructors as witnesses, e.g., if we have:
1697             //
1698             // ```
1699             //     enum Direction { N, S, E, W }
1700             //     let Direction::N = ...;
1701             // ```
1702             //
1703             // we can report 3 witnesses: `S`, `E`, and `W`.
1704             //
1705             // However, there is a case where we don't want
1706             // to do this and instead report a single `_` witness:
1707             // if the user didn't actually specify a constructor
1708             // in this arm, e.g., in
1709             // ```
1710             //     let x: (Direction, Direction, bool) = ...;
1711             //     let (_, _, false) = x;
1712             // ```
1713             // we don't want to show all 16 possible witnesses
1714             // `(<direction-1>, <direction-2>, true)` - we are
1715             // satisfied with `(_, _, true)`. In this case,
1716             // `used_ctors` is empty.
1717             if missing_ctors.all_ctors_are_missing() {
1718                 // All constructors are unused. Add a wild pattern
1719                 // rather than each individual constructor.
1720                 usefulness.apply_wildcard(pcx.ty)
1721             } else {
1722                 // Construct for each missing constructor a "wild" version of this
1723                 // constructor, that matches everything that can be built with
1724                 // it. For example, if `ctor` is a `Constructor::Variant` for
1725                 // `Option::Some`, we get the pattern `Some(_)`.
1726                 usefulness.apply_missing_ctors(cx, pcx.ty, &missing_ctors)
1727             }
1728         }
1729     }
1730 }
1731
1732 /// A shorthand for the `U(S(c, P), S(c, q))` operation from the paper. I.e., `is_useful` applied
1733 /// to the specialised version of both the pattern matrix `P` and the new pattern `q`.
1734 fn is_useful_specialized<'p, 'a, 'tcx>(
1735     cx: &mut MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
1736     matrix: &Matrix<'p, 'tcx>,
1737     v: &PatStack<'_, 'tcx>,
1738     ctor: Constructor<'tcx>,
1739     lty: Ty<'tcx>,
1740     witness_preference: WitnessPreference,
1741     hir_id: HirId,
1742 ) -> Usefulness<'tcx> {
1743     debug!("is_useful_specialized({:#?}, {:#?}, {:?})", v, ctor, lty);
1744
1745     let ctor_wild_subpatterns_owned: Vec<_> = ctor.wildcard_subpatterns(cx, lty);
1746     let ctor_wild_subpatterns: Vec<_> = ctor_wild_subpatterns_owned.iter().collect();
1747     let matrix = matrix.specialize_constructor(cx, &ctor, &ctor_wild_subpatterns);
1748     v.specialize_constructor(cx, &ctor, &ctor_wild_subpatterns)
1749         .map(|v| is_useful(cx, &matrix, &v, witness_preference, hir_id))
1750         .map(|u| u.apply_constructor(cx, &ctor, lty))
1751         .unwrap_or(NotUseful)
1752 }
1753
1754 /// Determines the constructor that the given pattern can be specialized to.
1755 /// Returns `None` in case of a catch-all, which can't be specialized.
1756 fn pat_constructor<'tcx>(
1757     cx: &mut MatchCheckCtxt<'_, 'tcx>,
1758     pat: &Pat<'tcx>,
1759 ) -> Option<Constructor<'tcx>> {
1760     match *pat.kind {
1761         PatKind::AscribeUserType { ref subpattern, .. } => pat_constructor(cx, subpattern),
1762         PatKind::Binding { .. } | PatKind::Wild => None,
1763         PatKind::Leaf { .. } | PatKind::Deref { .. } => Some(Single),
1764         PatKind::Variant { adt_def, variant_index, .. } => {
1765             Some(Variant(adt_def.variants[variant_index].def_id))
1766         }
1767         PatKind::Constant { value } => Some(ConstantValue(value, pat.span)),
1768         PatKind::Range(PatRange { lo, hi, end }) => Some(ConstantRange(
1769             lo.eval_bits(cx.tcx, cx.param_env, lo.ty),
1770             hi.eval_bits(cx.tcx, cx.param_env, hi.ty),
1771             lo.ty,
1772             end,
1773             pat.span,
1774         )),
1775         PatKind::Array { .. } => match pat.ty.kind {
1776             ty::Array(_, length) => Some(FixedLenSlice(length.eval_usize(cx.tcx, cx.param_env))),
1777             _ => span_bug!(pat.span, "bad ty {:?} for array pattern", pat.ty),
1778         },
1779         PatKind::Slice { ref prefix, ref slice, ref suffix } => {
1780             let prefix = prefix.len() as u64;
1781             let suffix = suffix.len() as u64;
1782             if slice.is_some() {
1783                 Some(VarLenSlice(prefix, suffix))
1784             } else {
1785                 Some(FixedLenSlice(prefix + suffix))
1786             }
1787         }
1788         PatKind::Or { .. } => {
1789             bug!("support for or-patterns has not been fully implemented yet.");
1790         }
1791     }
1792 }
1793
1794 // checks whether a constant is equal to a user-written slice pattern. Only supports byte slices,
1795 // meaning all other types will compare unequal and thus equal patterns often do not cause the
1796 // second pattern to lint about unreachable match arms.
1797 fn slice_pat_covered_by_const<'tcx>(
1798     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1799     _span: Span,
1800     const_val: &'tcx ty::Const<'tcx>,
1801     prefix: &[Pat<'tcx>],
1802     slice: &Option<Pat<'tcx>>,
1803     suffix: &[Pat<'tcx>],
1804     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
1805 ) -> Result<bool, ErrorReported> {
1806     let const_val_val = if let ty::ConstKind::Value(val) = const_val.val {
1807         val
1808     } else {
1809         bug!(
1810             "slice_pat_covered_by_const: {:#?}, {:#?}, {:#?}, {:#?}",
1811             const_val,
1812             prefix,
1813             slice,
1814             suffix,
1815         )
1816     };
1817
1818     let data: &[u8] = match (const_val_val, &const_val.ty.kind) {
1819         (ConstValue::ByRef { offset, alloc, .. }, ty::Array(t, n)) => {
1820             assert_eq!(*t, tcx.types.u8);
1821             let n = n.eval_usize(tcx, param_env);
1822             let ptr = Pointer::new(AllocId(0), offset);
1823             alloc.get_bytes(&tcx, ptr, Size::from_bytes(n)).unwrap()
1824         }
1825         (ConstValue::Slice { data, start, end }, ty::Slice(t)) => {
1826             assert_eq!(*t, tcx.types.u8);
1827             let ptr = Pointer::new(AllocId(0), Size::from_bytes(start as u64));
1828             data.get_bytes(&tcx, ptr, Size::from_bytes((end - start) as u64)).unwrap()
1829         }
1830         // FIXME(oli-obk): create a way to extract fat pointers from ByRef
1831         (_, ty::Slice(_)) => return Ok(false),
1832         _ => bug!(
1833             "slice_pat_covered_by_const: {:#?}, {:#?}, {:#?}, {:#?}",
1834             const_val,
1835             prefix,
1836             slice,
1837             suffix,
1838         ),
1839     };
1840
1841     let pat_len = prefix.len() + suffix.len();
1842     if data.len() < pat_len || (slice.is_none() && data.len() > pat_len) {
1843         return Ok(false);
1844     }
1845
1846     for (ch, pat) in data[..prefix.len()]
1847         .iter()
1848         .zip(prefix)
1849         .chain(data[data.len() - suffix.len()..].iter().zip(suffix))
1850     {
1851         match pat.kind {
1852             box PatKind::Constant { value } => {
1853                 let b = value.eval_bits(tcx, param_env, pat.ty);
1854                 assert_eq!(b as u8 as u128, b);
1855                 if b as u8 != *ch {
1856                     return Ok(false);
1857                 }
1858             }
1859             _ => {}
1860         }
1861     }
1862
1863     Ok(true)
1864 }
1865
1866 /// For exhaustive integer matching, some constructors are grouped within other constructors
1867 /// (namely integer typed values are grouped within ranges). However, when specialising these
1868 /// constructors, we want to be specialising for the underlying constructors (the integers), not
1869 /// the groups (the ranges). Thus we need to split the groups up. Splitting them up naïvely would
1870 /// mean creating a separate constructor for every single value in the range, which is clearly
1871 /// impractical. However, observe that for some ranges of integers, the specialisation will be
1872 /// identical across all values in that range (i.e., there are equivalence classes of ranges of
1873 /// constructors based on their `is_useful_specialized` outcome). These classes are grouped by
1874 /// the patterns that apply to them (in the matrix `P`). We can split the range whenever the
1875 /// patterns that apply to that range (specifically: the patterns that *intersect* with that range)
1876 /// change.
1877 /// Our solution, therefore, is to split the range constructor into subranges at every single point
1878 /// the group of intersecting patterns changes (using the method described below).
1879 /// And voilà! We're testing precisely those ranges that we need to, without any exhaustive matching
1880 /// on actual integers. The nice thing about this is that the number of subranges is linear in the
1881 /// number of rows in the matrix (i.e., the number of cases in the `match` statement), so we don't
1882 /// need to be worried about matching over gargantuan ranges.
1883 ///
1884 /// Essentially, given the first column of a matrix representing ranges, looking like the following:
1885 ///
1886 /// |------|  |----------| |-------|    ||
1887 ///    |-------| |-------|            |----| ||
1888 ///       |---------|
1889 ///
1890 /// We split the ranges up into equivalence classes so the ranges are no longer overlapping:
1891 ///
1892 /// |--|--|||-||||--||---|||-------|  |-|||| ||
1893 ///
1894 /// The logic for determining how to split the ranges is fairly straightforward: we calculate
1895 /// boundaries for each interval range, sort them, then create constructors for each new interval
1896 /// between every pair of boundary points. (This essentially sums up to performing the intuitive
1897 /// merging operation depicted above.)
1898 ///
1899 /// `hir_id` is `None` when we're evaluating the wildcard pattern, do not lint for overlapping in
1900 /// ranges that case.
1901 ///
1902 /// This also splits variable-length slices into fixed-length slices.
1903 fn split_grouped_constructors<'p, 'tcx>(
1904     tcx: TyCtxt<'tcx>,
1905     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
1906     pcx: PatCtxt<'tcx>,
1907     ctors: Vec<Constructor<'tcx>>,
1908     matrix: &Matrix<'p, 'tcx>,
1909     span: Span,
1910     hir_id: Option<HirId>,
1911 ) -> Vec<Constructor<'tcx>> {
1912     let ty = pcx.ty;
1913     let mut split_ctors = Vec::with_capacity(ctors.len());
1914
1915     for ctor in ctors.into_iter() {
1916         match ctor {
1917             ConstantRange(..) if ctor.is_range_and_should_match_exhaustively(tcx) => {
1918                 // We only care about finding all the subranges within the range of the constructor
1919                 // range. Anything else is irrelevant, because it is guaranteed to result in
1920                 // `NotUseful`, which is the default case anyway, and can be ignored.
1921                 let ctor_range = IntRange::from_ctor(tcx, param_env, &ctor).unwrap();
1922
1923                 /// Represents a border between 2 integers. Because the intervals spanning borders
1924                 /// must be able to cover every integer, we need to be able to represent
1925                 /// 2^128 + 1 such borders.
1926                 #[derive(Clone, Copy, PartialEq, Eq, PartialOrd, Ord, Debug)]
1927                 enum Border {
1928                     JustBefore(u128),
1929                     AfterMax,
1930                 }
1931
1932                 // A function for extracting the borders of an integer interval.
1933                 fn range_borders(r: IntRange<'_>) -> impl Iterator<Item = Border> {
1934                     let (lo, hi) = r.range.into_inner();
1935                     let from = Border::JustBefore(lo);
1936                     let to = match hi.checked_add(1) {
1937                         Some(m) => Border::JustBefore(m),
1938                         None => Border::AfterMax,
1939                     };
1940                     vec![from, to].into_iter()
1941                 }
1942
1943                 // Collect the span and range of all the intersecting ranges to lint on likely
1944                 // incorrect range patterns. (#63987)
1945                 let mut overlaps = vec![];
1946                 // `borders` is the set of borders between equivalence classes: each equivalence
1947                 // class lies between 2 borders.
1948                 let row_borders = matrix
1949                     .0
1950                     .iter()
1951                     .flat_map(|row| {
1952                         IntRange::from_pat(tcx, param_env, row.head()).map(|r| (r, row.len()))
1953                     })
1954                     .flat_map(|(range, row_len)| {
1955                         let intersection = ctor_range.intersection(&range);
1956                         let should_lint = ctor_range.suspicious_intersection(&range);
1957                         if let (Some(range), 1, true) = (&intersection, row_len, should_lint) {
1958                             // FIXME: for now, only check for overlapping ranges on simple range
1959                             // patterns. Otherwise with the current logic the following is detected
1960                             // as overlapping:
1961                             //   match (10u8, true) {
1962                             //    (0 ..= 125, false) => {}
1963                             //    (126 ..= 255, false) => {}
1964                             //    (0 ..= 255, true) => {}
1965                             //  }
1966                             overlaps.push(range.clone());
1967                         }
1968                         intersection
1969                     })
1970                     .flat_map(|range| range_borders(range));
1971                 let ctor_borders = range_borders(ctor_range.clone());
1972                 let mut borders: Vec<_> = row_borders.chain(ctor_borders).collect();
1973                 borders.sort_unstable();
1974
1975                 lint_overlapping_patterns(tcx, hir_id, ctor_range, ty, overlaps);
1976
1977                 // We're going to iterate through every adjacent pair of borders, making sure that
1978                 // each represents an interval of nonnegative length, and convert each such
1979                 // interval into a constructor.
1980                 for IntRange { range, .. } in
1981                     borders.windows(2).filter_map(|window| match (window[0], window[1]) {
1982                         (Border::JustBefore(n), Border::JustBefore(m)) => {
1983                             if n < m {
1984                                 Some(IntRange { range: n..=(m - 1), ty, span })
1985                             } else {
1986                                 None
1987                             }
1988                         }
1989                         (Border::JustBefore(n), Border::AfterMax) => {
1990                             Some(IntRange { range: n..=u128::MAX, ty, span })
1991                         }
1992                         (Border::AfterMax, _) => None,
1993                     })
1994                 {
1995                     split_ctors.push(IntRange::range_to_ctor(tcx, ty, range, span));
1996                 }
1997             }
1998             VarLenSlice(self_prefix, self_suffix) => {
1999                 // The exhaustiveness-checking paper does not include any details on
2000                 // checking variable-length slice patterns. However, they are matched
2001                 // by an infinite collection of fixed-length array patterns.
2002                 //
2003                 // Checking the infinite set directly would take an infinite amount
2004                 // of time. However, it turns out that for each finite set of
2005                 // patterns `P`, all sufficiently large array lengths are equivalent:
2006                 //
2007                 // Each slice `s` with a "sufficiently-large" length `l ≥ L` that applies
2008                 // to exactly the subset `Pₜ` of `P` can be transformed to a slice
2009                 // `sₘ` for each sufficiently-large length `m` that applies to exactly
2010                 // the same subset of `P`.
2011                 //
2012                 // Because of that, each witness for reachability-checking from one
2013                 // of the sufficiently-large lengths can be transformed to an
2014                 // equally-valid witness from any other length, so we only have
2015                 // to check slice lengths from the "minimal sufficiently-large length"
2016                 // and below.
2017                 //
2018                 // Note that the fact that there is a *single* `sₘ` for each `m`
2019                 // not depending on the specific pattern in `P` is important: if
2020                 // you look at the pair of patterns
2021                 //     `[true, ..]`
2022                 //     `[.., false]`
2023                 // Then any slice of length ≥1 that matches one of these two
2024                 // patterns can be trivially turned to a slice of any
2025                 // other length ≥1 that matches them and vice-versa - for
2026                 // but the slice from length 2 `[false, true]` that matches neither
2027                 // of these patterns can't be turned to a slice from length 1 that
2028                 // matches neither of these patterns, so we have to consider
2029                 // slices from length 2 there.
2030                 //
2031                 // Now, to see that that length exists and find it, observe that slice
2032                 // patterns are either "fixed-length" patterns (`[_, _, _]`) or
2033                 // "variable-length" patterns (`[_, .., _]`).
2034                 //
2035                 // For fixed-length patterns, all slices with lengths *longer* than
2036                 // the pattern's length have the same outcome (of not matching), so
2037                 // as long as `L` is greater than the pattern's length we can pick
2038                 // any `sₘ` from that length and get the same result.
2039                 //
2040                 // For variable-length patterns, the situation is more complicated,
2041                 // because as seen above the precise value of `sₘ` matters.
2042                 //
2043                 // However, for each variable-length pattern `p` with a prefix of length
2044                 // `plₚ` and suffix of length `slₚ`, only the first `plₚ` and the last
2045                 // `slₚ` elements are examined.
2046                 //
2047                 // Therefore, as long as `L` is positive (to avoid concerns about empty
2048                 // types), all elements after the maximum prefix length and before
2049                 // the maximum suffix length are not examined by any variable-length
2050                 // pattern, and therefore can be added/removed without affecting
2051                 // them - creating equivalent patterns from any sufficiently-large
2052                 // length.
2053                 //
2054                 // Of course, if fixed-length patterns exist, we must be sure
2055                 // that our length is large enough to miss them all, so
2056                 // we can pick `L = max(max(FIXED_LEN)+1, max(PREFIX_LEN) + max(SUFFIX_LEN))`
2057                 //
2058                 // for example, with the above pair of patterns, all elements
2059                 // but the first and last can be added/removed, so any
2060                 // witness of length ≥2 (say, `[false, false, true]`) can be
2061                 // turned to a witness from any other length ≥2.
2062
2063                 let mut max_prefix_len = self_prefix;
2064                 let mut max_suffix_len = self_suffix;
2065                 let mut max_fixed_len = 0;
2066
2067                 for row in matrix.heads() {
2068                     match *row.kind {
2069                         PatKind::Constant { value } => {
2070                             // extract the length of an array/slice from a constant
2071                             match (value.val, &value.ty.kind) {
2072                                 (_, ty::Array(_, n)) => {
2073                                     max_fixed_len =
2074                                         cmp::max(max_fixed_len, n.eval_usize(tcx, param_env))
2075                                 }
2076                                 (ty::ConstKind::Value(ConstValue::Slice { start, end, .. }),
2077                                  ty::Slice(_)) => {
2078                                     max_fixed_len = cmp::max(max_fixed_len, (end - start) as u64)
2079                                 }
2080                                 _ => {}
2081                             }
2082                         }
2083                         PatKind::Slice { ref prefix, slice: None, ref suffix } => {
2084                             let fixed_len = prefix.len() as u64 + suffix.len() as u64;
2085                             max_fixed_len = cmp::max(max_fixed_len, fixed_len);
2086                         }
2087                         PatKind::Slice { ref prefix, slice: Some(_), ref suffix } => {
2088                             max_prefix_len = cmp::max(max_prefix_len, prefix.len() as u64);
2089                             max_suffix_len = cmp::max(max_suffix_len, suffix.len() as u64);
2090                         }
2091                         _ => {}
2092                     }
2093                 }
2094
2095                 // For diagnostics, we keep the prefix and suffix lengths separate, so in the case
2096                 // where `max_fixed_len + 1` is the largest, we adapt `max_prefix_len` accordingly,
2097                 // so that `L = max_prefix_len + max_suffix_len`.
2098                 if max_fixed_len + 1 >= max_prefix_len + max_suffix_len {
2099                     // The subtraction can't overflow thanks to the above check.
2100                     // The new `max_prefix_len` is also guaranteed to be larger than its previous
2101                     // value.
2102                     max_prefix_len = max_fixed_len + 1 - max_suffix_len;
2103                 }
2104
2105                 // `ctor` originally covered the range `(self_prefix + self_suffix..infinity)`. We
2106                 // now split it into two: lengths smaller than `max_prefix_len + max_suffix_len`
2107                 // are treated independently as fixed-lengths slices, and lengths above are
2108                 // captured by a final VarLenSlice constructor.
2109                 split_ctors.extend(
2110                     (self_prefix + self_suffix..max_prefix_len + max_suffix_len).map(FixedLenSlice),
2111                 );
2112                 split_ctors.push(VarLenSlice(max_prefix_len, max_suffix_len));
2113             }
2114             // Any other constructor can be used unchanged.
2115             _ => split_ctors.push(ctor),
2116         }
2117     }
2118
2119     split_ctors
2120 }
2121
2122 fn lint_overlapping_patterns(
2123     tcx: TyCtxt<'tcx>,
2124     hir_id: Option<HirId>,
2125     ctor_range: IntRange<'tcx>,
2126     ty: Ty<'tcx>,
2127     overlaps: Vec<IntRange<'tcx>>,
2128 ) {
2129     if let (true, Some(hir_id)) = (!overlaps.is_empty(), hir_id) {
2130         let mut err = tcx.struct_span_lint_hir(
2131             lint::builtin::OVERLAPPING_PATTERNS,
2132             hir_id,
2133             ctor_range.span,
2134             "multiple patterns covering the same range",
2135         );
2136         err.span_label(ctor_range.span, "overlapping patterns");
2137         for int_range in overlaps {
2138             // Use the real type for user display of the ranges:
2139             err.span_label(
2140                 int_range.span,
2141                 &format!(
2142                     "this range overlaps on `{}`",
2143                     IntRange::range_to_ctor(tcx, ty, int_range.range, DUMMY_SP).display(tcx),
2144                 ),
2145             );
2146         }
2147         err.emit();
2148     }
2149 }
2150
2151 fn constructor_covered_by_range<'tcx>(
2152     tcx: TyCtxt<'tcx>,
2153     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
2154     ctor: &Constructor<'tcx>,
2155     pat: &Pat<'tcx>,
2156 ) -> Result<bool, ErrorReported> {
2157     let (from, to, end, ty) = match pat.kind {
2158         box PatKind::Constant { value } => (value, value, RangeEnd::Included, value.ty),
2159         box PatKind::Range(PatRange { lo, hi, end }) => (lo, hi, end, lo.ty),
2160         _ => bug!("`constructor_covered_by_range` called with {:?}", pat),
2161     };
2162     trace!("constructor_covered_by_range {:#?}, {:#?}, {:#?}, {}", ctor, from, to, ty);
2163     let cmp_from = |c_from| {
2164         compare_const_vals(tcx, c_from, from, param_env, ty).map(|res| res != Ordering::Less)
2165     };
2166     let cmp_to = |c_to| compare_const_vals(tcx, c_to, to, param_env, ty);
2167     macro_rules! some_or_ok {
2168         ($e:expr) => {
2169             match $e {
2170                 Some(to) => to,
2171                 None => return Ok(false), // not char or int
2172             }
2173         };
2174     }
2175     match *ctor {
2176         ConstantValue(value, _) => {
2177             let to = some_or_ok!(cmp_to(value));
2178             let end =
2179                 (to == Ordering::Less) || (end == RangeEnd::Included && to == Ordering::Equal);
2180             Ok(some_or_ok!(cmp_from(value)) && end)
2181         }
2182         ConstantRange(from, to, ty, RangeEnd::Included, _) => {
2183             let to =
2184                 some_or_ok!(cmp_to(ty::Const::from_bits(tcx, to, ty::ParamEnv::empty().and(ty),)));
2185             let end =
2186                 (to == Ordering::Less) || (end == RangeEnd::Included && to == Ordering::Equal);
2187             Ok(some_or_ok!(cmp_from(ty::Const::from_bits(
2188                 tcx,
2189                 from,
2190                 ty::ParamEnv::empty().and(ty),
2191             ))) && end)
2192         }
2193         ConstantRange(from, to, ty, RangeEnd::Excluded, _) => {
2194             let to =
2195                 some_or_ok!(cmp_to(ty::Const::from_bits(tcx, to, ty::ParamEnv::empty().and(ty))));
2196             let end =
2197                 (to == Ordering::Less) || (end == RangeEnd::Excluded && to == Ordering::Equal);
2198             Ok(some_or_ok!(cmp_from(ty::Const::from_bits(
2199                 tcx,
2200                 from,
2201                 ty::ParamEnv::empty().and(ty)
2202             ))) && end)
2203         }
2204         Single => Ok(true),
2205         _ => bug!(),
2206     }
2207 }
2208
2209 fn patterns_for_variant<'p, 'a: 'p, 'tcx>(
2210     cx: &mut MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
2211     subpatterns: &'p [FieldPat<'tcx>],
2212     ctor_wild_subpatterns: &[&'p Pat<'tcx>],
2213     is_non_exhaustive: bool,
2214 ) -> PatStack<'p, 'tcx> {
2215     let mut result = SmallVec::from_slice(ctor_wild_subpatterns);
2216
2217     for subpat in subpatterns {
2218         if !is_non_exhaustive || !cx.is_uninhabited(subpat.pattern.ty) {
2219             result[subpat.field.index()] = &subpat.pattern;
2220         }
2221     }
2222
2223     debug!(
2224         "patterns_for_variant({:#?}, {:#?}) = {:#?}",
2225         subpatterns, ctor_wild_subpatterns, result
2226     );
2227     PatStack::from_vec(result)
2228 }
2229
2230 /// This is the main specialization step. It expands the pattern
2231 /// into `arity` patterns based on the constructor. For most patterns, the step is trivial,
2232 /// for instance tuple patterns are flattened and box patterns expand into their inner pattern.
2233 /// Returns `None` if the pattern does not have the given constructor.
2234 ///
2235 /// OTOH, slice patterns with a subslice pattern (tail @ ..) can be expanded into multiple
2236 /// different patterns.
2237 /// Structure patterns with a partial wild pattern (Foo { a: 42, .. }) have their missing
2238 /// fields filled with wild patterns.
2239 fn specialize_one_pattern<'p, 'a: 'p, 'q: 'p, 'tcx>(
2240     cx: &mut MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
2241     mut pat: &'q Pat<'tcx>,
2242     constructor: &Constructor<'tcx>,
2243     ctor_wild_subpatterns: &[&'p Pat<'tcx>],
2244 ) -> Option<PatStack<'p, 'tcx>> {
2245     while let PatKind::AscribeUserType { ref subpattern, .. } = *pat.kind {
2246         pat = subpattern;
2247     }
2248
2249     if let NonExhaustive = constructor {
2250         // Only a wildcard pattern can match the special extra constructor
2251         return if pat.is_wildcard() { Some(PatStack::default()) } else { None };
2252     }
2253
2254     let result = match *pat.kind {
2255         PatKind::AscribeUserType { .. } => bug!(), // Handled above
2256
2257         PatKind::Binding { .. } | PatKind::Wild => {
2258             Some(PatStack::from_slice(ctor_wild_subpatterns))
2259         }
2260
2261         PatKind::Variant { adt_def, variant_index, ref subpatterns, .. } => {
2262             let ref variant = adt_def.variants[variant_index];
2263             let is_non_exhaustive = variant.is_field_list_non_exhaustive() && !cx.is_local(pat.ty);
2264             Some(Variant(variant.def_id))
2265                 .filter(|variant_constructor| variant_constructor == constructor)
2266                 .map(|_| {
2267                     patterns_for_variant(cx, subpatterns, ctor_wild_subpatterns, is_non_exhaustive)
2268                 })
2269         }
2270
2271         PatKind::Leaf { ref subpatterns } => {
2272             Some(patterns_for_variant(cx, subpatterns, ctor_wild_subpatterns, false))
2273         }
2274
2275         PatKind::Deref { ref subpattern } => Some(PatStack::from_pattern(subpattern)),
2276
2277         PatKind::Constant { value } if constructor.is_slice() => {
2278             // We extract an `Option` for the pointer because slices of zero
2279             // elements don't necessarily point to memory, they are usually
2280             // just integers. The only time they should be pointing to memory
2281             // is when they are subslices of nonzero slices.
2282             let (alloc, offset, n, ty) = match value.ty.kind {
2283                 ty::Array(t, n) => match value.val {
2284                     ty::ConstKind::Value(ConstValue::ByRef { offset, alloc, .. }) => {
2285                         (alloc, offset, n.eval_usize(cx.tcx, cx.param_env), t)
2286                     }
2287                     _ => span_bug!(pat.span, "array pattern is {:?}", value,),
2288                 },
2289                 ty::Slice(t) => {
2290                     match value.val {
2291                         ty::ConstKind::Value(ConstValue::Slice { data, start, end }) => {
2292                             (data, Size::from_bytes(start as u64), (end - start) as u64, t)
2293                         }
2294                         ty::ConstKind::Value(ConstValue::ByRef { .. }) => {
2295                             // FIXME(oli-obk): implement `deref` for `ConstValue`
2296                             return None;
2297                         }
2298                         _ => span_bug!(
2299                             pat.span,
2300                             "slice pattern constant must be scalar pair but is {:?}",
2301                             value,
2302                         ),
2303                     }
2304                 }
2305                 _ => span_bug!(
2306                     pat.span,
2307                     "unexpected const-val {:?} with ctor {:?}",
2308                     value,
2309                     constructor,
2310                 ),
2311             };
2312             if ctor_wild_subpatterns.len() as u64 == n {
2313                 // convert a constant slice/array pattern to a list of patterns.
2314                 let layout = cx.tcx.layout_of(cx.param_env.and(ty)).ok()?;
2315                 let ptr = Pointer::new(AllocId(0), offset);
2316                 (0..n)
2317                     .map(|i| {
2318                         let ptr = ptr.offset(layout.size * i, &cx.tcx).ok()?;
2319                         let scalar = alloc.read_scalar(&cx.tcx, ptr, layout.size).ok()?;
2320                         let scalar = scalar.not_undef().ok()?;
2321                         let value = ty::Const::from_scalar(cx.tcx, scalar, ty);
2322                         let pattern =
2323                             Pat { ty, span: pat.span, kind: box PatKind::Constant { value } };
2324                         Some(&*cx.pattern_arena.alloc(pattern))
2325                     })
2326                     .collect()
2327             } else {
2328                 None
2329             }
2330         }
2331
2332         PatKind::Constant { .. } | PatKind::Range { .. } => {
2333             // If the constructor is a:
2334             // - Single value: add a row if the pattern contains the constructor.
2335             // - Range: add a row if the constructor intersects the pattern.
2336             if constructor.is_range_and_should_match_exhaustively(cx.tcx) {
2337                 match (
2338                     IntRange::from_ctor(cx.tcx, cx.param_env, constructor),
2339                     IntRange::from_pat(cx.tcx, cx.param_env, pat),
2340                 ) {
2341                     (Some(ctor), Some(pat)) => ctor.intersection(&pat).map(|_| {
2342                         let (pat_lo, pat_hi) = pat.range.into_inner();
2343                         let (ctor_lo, ctor_hi) = ctor.range.into_inner();
2344                         assert!(pat_lo <= ctor_lo && ctor_hi <= pat_hi);
2345                         PatStack::default()
2346                     }),
2347                     _ => None,
2348                 }
2349             } else {
2350                 // Fallback for non-ranges and ranges that involve
2351                 // floating-point numbers, which are not conveniently handled
2352                 // by `IntRange`. For these cases, the constructor may not be a
2353                 // range so intersection actually devolves into being covered
2354                 // by the pattern.
2355                 match constructor_covered_by_range(cx.tcx, cx.param_env, constructor, pat) {
2356                     Ok(true) => Some(PatStack::default()),
2357                     Ok(false) | Err(ErrorReported) => None,
2358                 }
2359             }
2360         }
2361
2362         PatKind::Array { ref prefix, ref slice, ref suffix }
2363         | PatKind::Slice { ref prefix, ref slice, ref suffix } => match *constructor {
2364             FixedLenSlice(..) | VarLenSlice(..) => {
2365                 let pat_len = prefix.len() + suffix.len();
2366                 if let Some(slice_count) = ctor_wild_subpatterns.len().checked_sub(pat_len) {
2367                     if slice_count == 0 || slice.is_some() {
2368                         Some(
2369                             prefix
2370                                 .iter()
2371                                 .chain(
2372                                     ctor_wild_subpatterns
2373                                         .iter()
2374                                         .map(|p| *p)
2375                                         .skip(prefix.len())
2376                                         .take(slice_count)
2377                                         .chain(suffix.iter()),
2378                                 )
2379                                 .collect(),
2380                         )
2381                     } else {
2382                         None
2383                     }
2384                 } else {
2385                     None
2386                 }
2387             }
2388             ConstantValue(cv, _) => {
2389                 match slice_pat_covered_by_const(
2390                     cx.tcx,
2391                     pat.span,
2392                     cv,
2393                     prefix,
2394                     slice,
2395                     suffix,
2396                     cx.param_env,
2397                 ) {
2398                     Ok(true) => Some(PatStack::default()),
2399                     Ok(false) => None,
2400                     Err(ErrorReported) => None,
2401                 }
2402             }
2403             _ => span_bug!(pat.span, "unexpected ctor {:?} for slice pat", constructor),
2404         },
2405
2406         PatKind::Or { .. } => {
2407             bug!("support for or-patterns has not been fully implemented yet.");
2408         }
2409     };
2410     debug!("specialize({:#?}, {:#?}) = {:#?}", pat, ctor_wild_subpatterns, result);
2411
2412     result
2413 }