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