]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc_mir/hair/pattern/_match.rs
Rollup merge of #52851 - flip1995:tool_lints, r=oli-obk
[rust.git] / src / librustc_mir / hair / pattern / _match.rs
1 // Copyright 2012-2016 The Rust Project Developers. See the COPYRIGHT
2 // file at the top-level directory of this distribution and at
3 // http://rust-lang.org/COPYRIGHT.
4 //
5 // Licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE or
6 // http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
7 // <LICENSE-MIT or http://opensource.org/licenses/MIT>, at your
8 // option. This file may not be copied, modified, or distributed
9 // except according to those terms.
10
11 use self::Constructor::*;
12 use self::Usefulness::*;
13 use self::WitnessPreference::*;
14
15 use rustc_data_structures::fx::FxHashMap;
16 use rustc_data_structures::indexed_vec::Idx;
17
18 use super::{FieldPattern, Pattern, PatternKind};
19 use super::{PatternFoldable, PatternFolder, compare_const_vals};
20
21 use rustc::hir::def_id::DefId;
22 use rustc::hir::RangeEnd;
23 use rustc::ty::{self, Ty, TyCtxt, TypeFoldable};
24
25 use rustc::mir::Field;
26 use rustc::mir::interpret::ConstValue;
27 use rustc::util::common::ErrorReported;
28
29 use syntax_pos::{Span, DUMMY_SP};
30
31 use arena::TypedArena;
32
33 use std::cmp::{self, Ordering};
34 use std::fmt;
35 use std::iter::{FromIterator, IntoIterator};
36
37 pub fn expand_pattern<'a, 'tcx>(cx: &MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>, pat: Pattern<'tcx>)
38                                 -> &'a Pattern<'tcx>
39 {
40     cx.pattern_arena.alloc(LiteralExpander.fold_pattern(&pat))
41 }
42
43 struct LiteralExpander;
44 impl<'tcx> PatternFolder<'tcx> for LiteralExpander {
45     fn fold_pattern(&mut self, pat: &Pattern<'tcx>) -> Pattern<'tcx> {
46         match (&pat.ty.sty, &*pat.kind) {
47             (&ty::TyRef(_, rty, _), &PatternKind::Constant { ref value }) => {
48                 Pattern {
49                     ty: pat.ty,
50                     span: pat.span,
51                     kind: box PatternKind::Deref {
52                         subpattern: Pattern {
53                             ty: rty,
54                             span: pat.span,
55                             kind: box PatternKind::Constant { value: value.clone() },
56                         }
57                     }
58                 }
59             }
60             (_, &PatternKind::Binding { subpattern: Some(ref s), .. }) => {
61                 s.fold_with(self)
62             }
63             _ => pat.super_fold_with(self)
64         }
65     }
66 }
67
68 impl<'tcx> Pattern<'tcx> {
69     fn is_wildcard(&self) -> bool {
70         match *self.kind {
71             PatternKind::Binding { subpattern: None, .. } | PatternKind::Wild =>
72                 true,
73             _ => false
74         }
75     }
76 }
77
78 pub struct Matrix<'a, 'tcx: 'a>(Vec<Vec<&'a Pattern<'tcx>>>);
79
80 impl<'a, 'tcx> Matrix<'a, 'tcx> {
81     pub fn empty() -> Self {
82         Matrix(vec![])
83     }
84
85     pub fn push(&mut self, row: Vec<&'a Pattern<'tcx>>) {
86         self.0.push(row)
87     }
88 }
89
90 /// Pretty-printer for matrices of patterns, example:
91 /// ++++++++++++++++++++++++++
92 /// + _     + []             +
93 /// ++++++++++++++++++++++++++
94 /// + true  + [First]        +
95 /// ++++++++++++++++++++++++++
96 /// + true  + [Second(true)] +
97 /// ++++++++++++++++++++++++++
98 /// + false + [_]            +
99 /// ++++++++++++++++++++++++++
100 /// + _     + [_, _, ..tail] +
101 /// ++++++++++++++++++++++++++
102 impl<'a, 'tcx> fmt::Debug for Matrix<'a, 'tcx> {
103     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
104         write!(f, "\n")?;
105
106         let &Matrix(ref m) = self;
107         let pretty_printed_matrix: Vec<Vec<String>> = m.iter().map(|row| {
108             row.iter().map(|pat| format!("{:?}", pat)).collect()
109         }).collect();
110
111         let column_count = m.iter().map(|row| row.len()).max().unwrap_or(0);
112         assert!(m.iter().all(|row| row.len() == column_count));
113         let column_widths: Vec<usize> = (0..column_count).map(|col| {
114             pretty_printed_matrix.iter().map(|row| row[col].len()).max().unwrap_or(0)
115         }).collect();
116
117         let total_width = column_widths.iter().cloned().sum::<usize>() + column_count * 3 + 1;
118         let br = "+".repeat(total_width);
119         write!(f, "{}\n", br)?;
120         for row in pretty_printed_matrix {
121             write!(f, "+")?;
122             for (column, pat_str) in row.into_iter().enumerate() {
123                 write!(f, " ")?;
124                 write!(f, "{:1$}", pat_str, column_widths[column])?;
125                 write!(f, " +")?;
126             }
127             write!(f, "\n")?;
128             write!(f, "{}\n", br)?;
129         }
130         Ok(())
131     }
132 }
133
134 impl<'a, 'tcx> FromIterator<Vec<&'a Pattern<'tcx>>> for Matrix<'a, 'tcx> {
135     fn from_iter<T: IntoIterator<Item=Vec<&'a Pattern<'tcx>>>>(iter: T) -> Self
136     {
137         Matrix(iter.into_iter().collect())
138     }
139 }
140
141 //NOTE: appears to be the only place other then InferCtxt to contain a ParamEnv
142 pub struct MatchCheckCtxt<'a, 'tcx: 'a> {
143     pub tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
144     /// The module in which the match occurs. This is necessary for
145     /// checking inhabited-ness of types because whether a type is (visibly)
146     /// inhabited can depend on whether it was defined in the current module or
147     /// not. eg. `struct Foo { _private: ! }` cannot be seen to be empty
148     /// outside it's module and should not be matchable with an empty match
149     /// statement.
150     pub module: DefId,
151     pub pattern_arena: &'a TypedArena<Pattern<'tcx>>,
152     pub byte_array_map: FxHashMap<*const Pattern<'tcx>, Vec<&'a Pattern<'tcx>>>,
153 }
154
155 impl<'a, 'tcx> MatchCheckCtxt<'a, 'tcx> {
156     pub fn create_and_enter<F, R>(
157         tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
158         module: DefId,
159         f: F) -> R
160         where F: for<'b> FnOnce(MatchCheckCtxt<'b, 'tcx>) -> R
161     {
162         let pattern_arena = TypedArena::new();
163
164         f(MatchCheckCtxt {
165             tcx,
166             module,
167             pattern_arena: &pattern_arena,
168             byte_array_map: FxHashMap(),
169         })
170     }
171
172     // convert a byte-string pattern to a list of u8 patterns.
173     fn lower_byte_str_pattern<'p>(&mut self, pat: &'p Pattern<'tcx>) -> Vec<&'p Pattern<'tcx>>
174             where 'a: 'p
175     {
176         let pattern_arena = &*self.pattern_arena;
177         let tcx = self.tcx;
178         self.byte_array_map.entry(pat).or_insert_with(|| {
179             match pat.kind {
180                 box PatternKind::Constant {
181                     value: const_val
182                 } => {
183                     if let Some(ptr) = const_val.to_ptr() {
184                         let is_array_ptr = const_val.ty
185                             .builtin_deref(true)
186                             .and_then(|t| t.ty.builtin_index())
187                             .map_or(false, |t| t == tcx.types.u8);
188                         assert!(is_array_ptr);
189                         let alloc = tcx.alloc_map.lock().unwrap_memory(ptr.alloc_id);
190                         assert_eq!(ptr.offset.bytes(), 0);
191                         // FIXME: check length
192                         alloc.bytes.iter().map(|b| {
193                             &*pattern_arena.alloc(Pattern {
194                                 ty: tcx.types.u8,
195                                 span: pat.span,
196                                 kind: box PatternKind::Constant {
197                                     value: ty::Const::from_bits(
198                                         tcx,
199                                         *b as u128,
200                                         ty::ParamEnv::empty().and(tcx.types.u8))
201                                 }
202                             })
203                         }).collect()
204                     } else {
205                         bug!("not a byte str: {:?}", const_val)
206                     }
207                 }
208                 _ => span_bug!(pat.span, "unexpected byte array pattern {:?}", pat)
209             }
210         }).clone()
211     }
212
213     fn is_uninhabited(&self, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
214         if self.tcx.features().exhaustive_patterns {
215             self.tcx.is_ty_uninhabited_from(self.module, ty)
216         } else {
217             false
218         }
219     }
220
221     fn is_non_exhaustive_enum(&self, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
222         match ty.sty {
223             ty::TyAdt(adt_def, ..) => adt_def.is_enum() && adt_def.is_non_exhaustive(),
224             _ => false,
225         }
226     }
227
228     fn is_local(&self, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
229         match ty.sty {
230             ty::TyAdt(adt_def, ..) => adt_def.did.is_local(),
231             _ => false,
232         }
233     }
234
235     fn is_variant_uninhabited(&self,
236                               variant: &'tcx ty::VariantDef,
237                               substs: &'tcx ty::subst::Substs<'tcx>)
238                               -> bool
239     {
240         if self.tcx.features().exhaustive_patterns {
241             self.tcx.is_enum_variant_uninhabited_from(self.module, variant, substs)
242         } else {
243             false
244         }
245     }
246 }
247
248 #[derive(Clone, Debug, PartialEq)]
249 pub enum Constructor<'tcx> {
250     /// The constructor of all patterns that don't vary by constructor,
251     /// e.g. struct patterns and fixed-length arrays.
252     Single,
253     /// Enum variants.
254     Variant(DefId),
255     /// Literal values.
256     ConstantValue(&'tcx ty::Const<'tcx>),
257     /// Ranges of literal values (`2...5` and `2..5`).
258     ConstantRange(&'tcx ty::Const<'tcx>, &'tcx ty::Const<'tcx>, RangeEnd),
259     /// Array patterns of length n.
260     Slice(u64),
261 }
262
263 impl<'tcx> Constructor<'tcx> {
264     fn variant_index_for_adt(&self, adt: &'tcx ty::AdtDef) -> usize {
265         match self {
266             &Variant(vid) => adt.variant_index_with_id(vid),
267             &Single => {
268                 assert!(!adt.is_enum());
269                 0
270             }
271             _ => bug!("bad constructor {:?} for adt {:?}", self, adt)
272         }
273     }
274 }
275
276 #[derive(Clone)]
277 pub enum Usefulness<'tcx> {
278     Useful,
279     UsefulWithWitness(Vec<Witness<'tcx>>),
280     NotUseful
281 }
282
283 impl<'tcx> Usefulness<'tcx> {
284     fn is_useful(&self) -> bool {
285         match *self {
286             NotUseful => false,
287             _ => true
288         }
289     }
290 }
291
292 #[derive(Copy, Clone)]
293 pub enum WitnessPreference {
294     ConstructWitness,
295     LeaveOutWitness
296 }
297
298 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
299 struct PatternContext<'tcx> {
300     ty: Ty<'tcx>,
301     max_slice_length: u64,
302 }
303
304 /// A stack of patterns in reverse order of construction
305 #[derive(Clone)]
306 pub struct Witness<'tcx>(Vec<Pattern<'tcx>>);
307
308 impl<'tcx> Witness<'tcx> {
309     pub fn single_pattern(&self) -> &Pattern<'tcx> {
310         assert_eq!(self.0.len(), 1);
311         &self.0[0]
312     }
313
314     fn push_wild_constructor<'a>(
315         mut self,
316         cx: &MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
317         ctor: &Constructor<'tcx>,
318         ty: Ty<'tcx>)
319         -> Self
320     {
321         let sub_pattern_tys = constructor_sub_pattern_tys(cx, ctor, ty);
322         self.0.extend(sub_pattern_tys.into_iter().map(|ty| {
323             Pattern {
324                 ty,
325                 span: DUMMY_SP,
326                 kind: box PatternKind::Wild,
327             }
328         }));
329         self.apply_constructor(cx, ctor, ty)
330     }
331
332
333     /// Constructs a partial witness for a pattern given a list of
334     /// patterns expanded by the specialization step.
335     ///
336     /// When a pattern P is discovered to be useful, this function is used bottom-up
337     /// to reconstruct a complete witness, e.g. a pattern P' that covers a subset
338     /// of values, V, where each value in that set is not covered by any previously
339     /// used patterns and is covered by the pattern P'. Examples:
340     ///
341     /// left_ty: tuple of 3 elements
342     /// pats: [10, 20, _]           => (10, 20, _)
343     ///
344     /// left_ty: struct X { a: (bool, &'static str), b: usize}
345     /// pats: [(false, "foo"), 42]  => X { a: (false, "foo"), b: 42 }
346     fn apply_constructor<'a>(
347         mut self,
348         cx: &MatchCheckCtxt<'a,'tcx>,
349         ctor: &Constructor<'tcx>,
350         ty: Ty<'tcx>)
351         -> Self
352     {
353         let arity = constructor_arity(cx, ctor, ty);
354         let pat = {
355             let len = self.0.len() as u64;
356             let mut pats = self.0.drain((len-arity) as usize..).rev();
357
358             match ty.sty {
359                 ty::TyAdt(..) |
360                 ty::TyTuple(..) => {
361                     let pats = pats.enumerate().map(|(i, p)| {
362                         FieldPattern {
363                             field: Field::new(i),
364                             pattern: p
365                         }
366                     }).collect();
367
368                     if let ty::TyAdt(adt, substs) = ty.sty {
369                         if adt.is_enum() {
370                             PatternKind::Variant {
371                                 adt_def: adt,
372                                 substs,
373                                 variant_index: ctor.variant_index_for_adt(adt),
374                                 subpatterns: pats
375                             }
376                         } else {
377                             PatternKind::Leaf { subpatterns: pats }
378                         }
379                     } else {
380                         PatternKind::Leaf { subpatterns: pats }
381                     }
382                 }
383
384                 ty::TyRef(..) => {
385                     PatternKind::Deref { subpattern: pats.nth(0).unwrap() }
386                 }
387
388                 ty::TySlice(_) | ty::TyArray(..) => {
389                     PatternKind::Slice {
390                         prefix: pats.collect(),
391                         slice: None,
392                         suffix: vec![]
393                     }
394                 }
395
396                 _ => {
397                     match *ctor {
398                         ConstantValue(value) => PatternKind::Constant { value },
399                         _ => PatternKind::Wild,
400                     }
401                 }
402             }
403         };
404
405         self.0.push(Pattern {
406             ty,
407             span: DUMMY_SP,
408             kind: Box::new(pat),
409         });
410
411         self
412     }
413 }
414
415 /// This determines the set of all possible constructors of a pattern matching
416 /// values of type `left_ty`. For vectors, this would normally be an infinite set
417 /// but is instead bounded by the maximum fixed length of slice patterns in
418 /// the column of patterns being analyzed.
419 ///
420 /// This intentionally does not list ConstantValue specializations for
421 /// non-booleans, because we currently assume that there is always a
422 /// "non-standard constant" that matches. See issue #12483.
423 ///
424 /// We make sure to omit constructors that are statically impossible. eg for
425 /// Option<!> we do not include Some(_) in the returned list of constructors.
426 fn all_constructors<'a, 'tcx: 'a>(cx: &mut MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
427                                   pcx: PatternContext<'tcx>)
428                                   -> Vec<Constructor<'tcx>>
429 {
430     debug!("all_constructors({:?})", pcx.ty);
431     match pcx.ty.sty {
432         ty::TyBool => {
433             [true, false].iter().map(|&b| {
434                 ConstantValue(ty::Const::from_bool(cx.tcx, b))
435             }).collect()
436         }
437         ty::TyArray(ref sub_ty, len) if len.assert_usize(cx.tcx).is_some() => {
438             let len = len.unwrap_usize(cx.tcx);
439             if len != 0 && cx.is_uninhabited(sub_ty) {
440                 vec![]
441             } else {
442                 vec![Slice(len)]
443             }
444         }
445         // Treat arrays of a constant but unknown length like slices.
446         ty::TyArray(ref sub_ty, _) |
447         ty::TySlice(ref sub_ty) => {
448             if cx.is_uninhabited(sub_ty) {
449                 vec![Slice(0)]
450             } else {
451                 (0..pcx.max_slice_length+1).map(|length| Slice(length)).collect()
452             }
453         }
454         ty::TyAdt(def, substs) if def.is_enum() => {
455             def.variants.iter()
456                 .filter(|v| !cx.is_variant_uninhabited(v, substs))
457                 .map(|v| Variant(v.did))
458                 .collect()
459         }
460         _ => {
461             if cx.is_uninhabited(pcx.ty) {
462                 vec![]
463             } else {
464                 vec![Single]
465             }
466         }
467     }
468 }
469
470 fn max_slice_length<'p, 'a: 'p, 'tcx: 'a, I>(
471     cx: &mut MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
472     patterns: I) -> u64
473     where I: Iterator<Item=&'p Pattern<'tcx>>
474 {
475     // The exhaustiveness-checking paper does not include any details on
476     // checking variable-length slice patterns. However, they are matched
477     // by an infinite collection of fixed-length array patterns.
478     //
479     // Checking the infinite set directly would take an infinite amount
480     // of time. However, it turns out that for each finite set of
481     // patterns `P`, all sufficiently large array lengths are equivalent:
482     //
483     // Each slice `s` with a "sufficiently-large" length `l â‰¥ L` that applies
484     // to exactly the subset `Pâ‚œ` of `P` can be transformed to a slice
485     // `sₘ` for each sufficiently-large length `m` that applies to exactly
486     // the same subset of `P`.
487     //
488     // Because of that, each witness for reachability-checking from one
489     // of the sufficiently-large lengths can be transformed to an
490     // equally-valid witness from any other length, so we only have
491     // to check slice lengths from the "minimal sufficiently-large length"
492     // and below.
493     //
494     // Note that the fact that there is a *single* `sₘ` for each `m`
495     // not depending on the specific pattern in `P` is important: if
496     // you look at the pair of patterns
497     //     `[true, ..]`
498     //     `[.., false]`
499     // Then any slice of length â‰¥1 that matches one of these two
500     // patterns can be  be trivially turned to a slice of any
501     // other length â‰¥1 that matches them and vice-versa - for
502     // but the slice from length 2 `[false, true]` that matches neither
503     // of these patterns can't be turned to a slice from length 1 that
504     // matches neither of these patterns, so we have to consider
505     // slices from length 2 there.
506     //
507     // Now, to see that that length exists and find it, observe that slice
508     // patterns are either "fixed-length" patterns (`[_, _, _]`) or
509     // "variable-length" patterns (`[_, .., _]`).
510     //
511     // For fixed-length patterns, all slices with lengths *longer* than
512     // the pattern's length have the same outcome (of not matching), so
513     // as long as `L` is greater than the pattern's length we can pick
514     // any `sₘ` from that length and get the same result.
515     //
516     // For variable-length patterns, the situation is more complicated,
517     // because as seen above the precise value of `sₘ` matters.
518     //
519     // However, for each variable-length pattern `p` with a prefix of length
520     // `plâ‚š` and suffix of length `slâ‚š`, only the first `plâ‚š` and the last
521     // `slâ‚š` elements are examined.
522     //
523     // Therefore, as long as `L` is positive (to avoid concerns about empty
524     // types), all elements after the maximum prefix length and before
525     // the maximum suffix length are not examined by any variable-length
526     // pattern, and therefore can be added/removed without affecting
527     // them - creating equivalent patterns from any sufficiently-large
528     // length.
529     //
530     // Of course, if fixed-length patterns exist, we must be sure
531     // that our length is large enough to miss them all, so
532     // we can pick `L = max(FIXED_LEN+1 âˆª {max(PREFIX_LEN) + max(SUFFIX_LEN)})`
533     //
534     // for example, with the above pair of patterns, all elements
535     // but the first and last can be added/removed, so any
536     // witness of length â‰¥2 (say, `[false, false, true]`) can be
537     // turned to a witness from any other length â‰¥2.
538
539     let mut max_prefix_len = 0;
540     let mut max_suffix_len = 0;
541     let mut max_fixed_len = 0;
542
543     for row in patterns {
544         match *row.kind {
545             PatternKind::Constant { value } => {
546                 if let Some(ptr) = value.to_ptr() {
547                     let is_array_ptr = value.ty
548                         .builtin_deref(true)
549                         .and_then(|t| t.ty.builtin_index())
550                         .map_or(false, |t| t == cx.tcx.types.u8);
551                     if is_array_ptr {
552                         let alloc = cx.tcx.alloc_map.lock().unwrap_memory(ptr.alloc_id);
553                         max_fixed_len = cmp::max(max_fixed_len, alloc.bytes.len() as u64);
554                     }
555                 }
556             }
557             PatternKind::Slice { ref prefix, slice: None, ref suffix } => {
558                 let fixed_len = prefix.len() as u64 + suffix.len() as u64;
559                 max_fixed_len = cmp::max(max_fixed_len, fixed_len);
560             }
561             PatternKind::Slice { ref prefix, slice: Some(_), ref suffix } => {
562                 max_prefix_len = cmp::max(max_prefix_len, prefix.len() as u64);
563                 max_suffix_len = cmp::max(max_suffix_len, suffix.len() as u64);
564             }
565             _ => {}
566         }
567     }
568
569     cmp::max(max_fixed_len + 1, max_prefix_len + max_suffix_len)
570 }
571
572 /// Algorithm from http://moscova.inria.fr/~maranget/papers/warn/index.html
573 /// The algorithm from the paper has been modified to correctly handle empty
574 /// types. The changes are:
575 ///   (0) We don't exit early if the pattern matrix has zero rows. We just
576 ///       continue to recurse over columns.
577 ///   (1) all_constructors will only return constructors that are statically
578 ///       possible. eg. it will only return Ok for Result<T, !>
579 ///
580 /// This finds whether a (row) vector `v` of patterns is 'useful' in relation
581 /// to a set of such vectors `m` - this is defined as there being a set of
582 /// inputs that will match `v` but not any of the sets in `m`.
583 ///
584 /// All the patterns at each column of the `matrix ++ v` matrix must
585 /// have the same type, except that wildcard (PatternKind::Wild) patterns
586 /// with type TyErr are also allowed, even if the "type of the column"
587 /// is not TyErr. That is used to represent private fields, as using their
588 /// real type would assert that they are inhabited.
589 ///
590 /// This is used both for reachability checking (if a pattern isn't useful in
591 /// relation to preceding patterns, it is not reachable) and exhaustiveness
592 /// checking (if a wildcard pattern is useful in relation to a matrix, the
593 /// matrix isn't exhaustive).
594 pub fn is_useful<'p, 'a: 'p, 'tcx: 'a>(cx: &mut MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
595                                        matrix: &Matrix<'p, 'tcx>,
596                                        v: &[&'p Pattern<'tcx>],
597                                        witness: WitnessPreference)
598                                        -> Usefulness<'tcx> {
599     let &Matrix(ref rows) = matrix;
600     debug!("is_useful({:#?}, {:#?})", matrix, v);
601
602     // The base case. We are pattern-matching on () and the return value is
603     // based on whether our matrix has a row or not.
604     // NOTE: This could potentially be optimized by checking rows.is_empty()
605     // first and then, if v is non-empty, the return value is based on whether
606     // the type of the tuple we're checking is inhabited or not.
607     if v.is_empty() {
608         return if rows.is_empty() {
609             match witness {
610                 ConstructWitness => UsefulWithWitness(vec![Witness(vec![])]),
611                 LeaveOutWitness => Useful,
612             }
613         } else {
614             NotUseful
615         }
616     };
617
618     assert!(rows.iter().all(|r| r.len() == v.len()));
619
620     let pcx = PatternContext {
621         // TyErr is used to represent the type of wildcard patterns matching
622         // against inaccessible (private) fields of structs, so that we won't
623         // be able to observe whether the types of the struct's fields are
624         // inhabited.
625         //
626         // If the field is truly inaccessible, then all the patterns
627         // matching against it must be wildcard patterns, so its type
628         // does not matter.
629         //
630         // However, if we are matching against non-wildcard patterns, we
631         // need to know the real type of the field so we can specialize
632         // against it. This primarily occurs through constants - they
633         // can include contents for fields that are inaccessible at the
634         // location of the match. In that case, the field's type is
635         // inhabited - by the constant - so we can just use it.
636         //
637         // FIXME: this might lead to "unstable" behavior with macro hygiene
638         // introducing uninhabited patterns for inaccessible fields. We
639         // need to figure out how to model that.
640         ty: rows.iter().map(|r| r[0].ty).find(|ty| !ty.references_error())
641             .unwrap_or(v[0].ty),
642         max_slice_length: max_slice_length(cx, rows.iter().map(|r| r[0]).chain(Some(v[0])))
643     };
644
645     debug!("is_useful_expand_first_col: pcx={:#?}, expanding {:#?}", pcx, v[0]);
646
647     if let Some(constructors) = pat_constructors(cx, v[0], pcx) {
648         debug!("is_useful - expanding constructors: {:#?}", constructors);
649         constructors.into_iter().map(|c|
650             is_useful_specialized(cx, matrix, v, c.clone(), pcx.ty, witness)
651         ).find(|result| result.is_useful()).unwrap_or(NotUseful)
652     } else {
653         debug!("is_useful - expanding wildcard");
654
655         let used_ctors: Vec<Constructor> = rows.iter().flat_map(|row| {
656             pat_constructors(cx, row[0], pcx).unwrap_or(vec![])
657         }).collect();
658         debug!("used_ctors = {:#?}", used_ctors);
659         let all_ctors = all_constructors(cx, pcx);
660         debug!("all_ctors = {:#?}", all_ctors);
661         let missing_ctors: Vec<Constructor> = all_ctors.iter().filter(|c| {
662             !used_ctors.contains(*c)
663         }).cloned().collect();
664
665         // `missing_ctors` is the set of constructors from the same type as the
666         // first column of `matrix` that are matched only by wildcard patterns
667         // from the first column.
668         //
669         // Therefore, if there is some pattern that is unmatched by `matrix`,
670         // it will still be unmatched if the first constructor is replaced by
671         // any of the constructors in `missing_ctors`
672         //
673         // However, if our scrutinee is *privately* an empty enum, we
674         // must treat it as though it had an "unknown" constructor (in
675         // that case, all other patterns obviously can't be variants)
676         // to avoid exposing its emptyness. See the `match_privately_empty`
677         // test for details.
678         //
679         // FIXME: currently the only way I know of something can
680         // be a privately-empty enum is when the exhaustive_patterns
681         // feature flag is not present, so this is only
682         // needed for that case.
683
684         let is_privately_empty =
685             all_ctors.is_empty() && !cx.is_uninhabited(pcx.ty);
686         let is_declared_nonexhaustive =
687             cx.is_non_exhaustive_enum(pcx.ty) && !cx.is_local(pcx.ty);
688         debug!("missing_ctors={:#?} is_privately_empty={:#?} is_declared_nonexhaustive={:#?}",
689                missing_ctors, is_privately_empty, is_declared_nonexhaustive);
690
691         // For privately empty and non-exhaustive enums, we work as if there were an "extra"
692         // `_` constructor for the type, so we can never match over all constructors.
693         let is_non_exhaustive = is_privately_empty || is_declared_nonexhaustive;
694
695         if missing_ctors.is_empty() && !is_non_exhaustive {
696             all_ctors.into_iter().map(|c| {
697                 is_useful_specialized(cx, matrix, v, c.clone(), pcx.ty, witness)
698             }).find(|result| result.is_useful()).unwrap_or(NotUseful)
699         } else {
700             let matrix = rows.iter().filter_map(|r| {
701                 if r[0].is_wildcard() {
702                     Some(r[1..].to_vec())
703                 } else {
704                     None
705                 }
706             }).collect();
707             match is_useful(cx, &matrix, &v[1..], witness) {
708                 UsefulWithWitness(pats) => {
709                     let cx = &*cx;
710                     // In this case, there's at least one "free"
711                     // constructor that is only matched against by
712                     // wildcard patterns.
713                     //
714                     // There are 2 ways we can report a witness here.
715                     // Commonly, we can report all the "free"
716                     // constructors as witnesses, e.g. if we have:
717                     //
718                     // ```
719                     //     enum Direction { N, S, E, W }
720                     //     let Direction::N = ...;
721                     // ```
722                     //
723                     // we can report 3 witnesses: `S`, `E`, and `W`.
724                     //
725                     // However, there are 2 cases where we don't want
726                     // to do this and instead report a single `_` witness:
727                     //
728                     // 1) If the user is matching against a non-exhaustive
729                     // enum, there is no point in enumerating all possible
730                     // variants, because the user can't actually match
731                     // against them himself, e.g. in an example like:
732                     // ```
733                     //     let err: io::ErrorKind = ...;
734                     //     match err {
735                     //         io::ErrorKind::NotFound => {},
736                     //     }
737                     // ```
738                     // we don't want to show every possible IO error,
739                     // but instead have `_` as the witness (this is
740                     // actually *required* if the user specified *all*
741                     // IO errors, but is probably what we want in every
742                     // case).
743                     //
744                     // 2) If the user didn't actually specify a constructor
745                     // in this arm, e.g. in
746                     // ```
747                     //     let x: (Direction, Direction, bool) = ...;
748                     //     let (_, _, false) = x;
749                     // ```
750                     // we don't want to show all 16 possible witnesses
751                     // `(<direction-1>, <direction-2>, true)` - we are
752                     // satisfied with `(_, _, true)`. In this case,
753                     // `used_ctors` is empty.
754                     let new_witnesses = if is_non_exhaustive || used_ctors.is_empty() {
755                         // All constructors are unused. Add wild patterns
756                         // rather than each individual constructor
757                         pats.into_iter().map(|mut witness| {
758                             witness.0.push(Pattern {
759                                 ty: pcx.ty,
760                                 span: DUMMY_SP,
761                                 kind: box PatternKind::Wild,
762                             });
763                             witness
764                         }).collect()
765                     } else {
766                         pats.into_iter().flat_map(|witness| {
767                             missing_ctors.iter().map(move |ctor| {
768                                 witness.clone().push_wild_constructor(cx, ctor, pcx.ty)
769                             })
770                         }).collect()
771                     };
772                     UsefulWithWitness(new_witnesses)
773                 }
774                 result => result
775             }
776         }
777     }
778 }
779
780 fn is_useful_specialized<'p, 'a:'p, 'tcx: 'a>(
781     cx: &mut MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
782     &Matrix(ref m): &Matrix<'p, 'tcx>,
783     v: &[&'p Pattern<'tcx>],
784     ctor: Constructor<'tcx>,
785     lty: Ty<'tcx>,
786     witness: WitnessPreference) -> Usefulness<'tcx>
787 {
788     debug!("is_useful_specialized({:#?}, {:#?}, {:?})", v, ctor, lty);
789     let sub_pat_tys = constructor_sub_pattern_tys(cx, &ctor, lty);
790     let wild_patterns_owned: Vec<_> = sub_pat_tys.iter().map(|ty| {
791         Pattern {
792             ty,
793             span: DUMMY_SP,
794             kind: box PatternKind::Wild,
795         }
796     }).collect();
797     let wild_patterns: Vec<_> = wild_patterns_owned.iter().collect();
798     let matrix = Matrix(m.iter().flat_map(|r| {
799         specialize(cx, &r, &ctor, &wild_patterns)
800     }).collect());
801     match specialize(cx, v, &ctor, &wild_patterns) {
802         Some(v) => match is_useful(cx, &matrix, &v, witness) {
803             UsefulWithWitness(witnesses) => UsefulWithWitness(
804                 witnesses.into_iter()
805                     .map(|witness| witness.apply_constructor(cx, &ctor, lty))
806                     .collect()
807             ),
808             result => result
809         },
810         None => NotUseful
811     }
812 }
813
814 /// Determines the constructors that the given pattern can be specialized to.
815 ///
816 /// In most cases, there's only one constructor that a specific pattern
817 /// represents, such as a specific enum variant or a specific literal value.
818 /// Slice patterns, however, can match slices of different lengths. For instance,
819 /// `[a, b, ..tail]` can match a slice of length 2, 3, 4 and so on.
820 ///
821 /// Returns None in case of a catch-all, which can't be specialized.
822 fn pat_constructors<'tcx>(cx: &mut MatchCheckCtxt,
823                           pat: &Pattern<'tcx>,
824                           pcx: PatternContext)
825                           -> Option<Vec<Constructor<'tcx>>>
826 {
827     match *pat.kind {
828         PatternKind::Binding { .. } | PatternKind::Wild =>
829             None,
830         PatternKind::Leaf { .. } | PatternKind::Deref { .. } =>
831             Some(vec![Single]),
832         PatternKind::Variant { adt_def, variant_index, .. } =>
833             Some(vec![Variant(adt_def.variants[variant_index].did)]),
834         PatternKind::Constant { value } =>
835             Some(vec![ConstantValue(value)]),
836         PatternKind::Range { lo, hi, end } =>
837             Some(vec![ConstantRange(lo, hi, end)]),
838         PatternKind::Array { .. } => match pcx.ty.sty {
839             ty::TyArray(_, length) => Some(vec![
840                 Slice(length.unwrap_usize(cx.tcx))
841             ]),
842             _ => span_bug!(pat.span, "bad ty {:?} for array pattern", pcx.ty)
843         },
844         PatternKind::Slice { ref prefix, ref slice, ref suffix } => {
845             let pat_len = prefix.len() as u64 + suffix.len() as u64;
846             if slice.is_some() {
847                 Some((pat_len..pcx.max_slice_length+1).map(Slice).collect())
848             } else {
849                 Some(vec![Slice(pat_len)])
850             }
851         }
852     }
853 }
854
855 /// This computes the arity of a constructor. The arity of a constructor
856 /// is how many subpattern patterns of that constructor should be expanded to.
857 ///
858 /// For instance, a tuple pattern (_, 42, Some([])) has the arity of 3.
859 /// A struct pattern's arity is the number of fields it contains, etc.
860 fn constructor_arity(_cx: &MatchCheckCtxt, ctor: &Constructor, ty: Ty) -> u64 {
861     debug!("constructor_arity({:#?}, {:?})", ctor, ty);
862     match ty.sty {
863         ty::TyTuple(ref fs) => fs.len() as u64,
864         ty::TySlice(..) | ty::TyArray(..) => match *ctor {
865             Slice(length) => length,
866             ConstantValue(_) => 0,
867             _ => bug!("bad slice pattern {:?} {:?}", ctor, ty)
868         },
869         ty::TyRef(..) => 1,
870         ty::TyAdt(adt, _) => {
871             adt.variants[ctor.variant_index_for_adt(adt)].fields.len() as u64
872         }
873         _ => 0
874     }
875 }
876
877 /// This computes the types of the sub patterns that a constructor should be
878 /// expanded to.
879 ///
880 /// For instance, a tuple pattern (43u32, 'a') has sub pattern types [u32, char].
881 fn constructor_sub_pattern_tys<'a, 'tcx: 'a>(cx: &MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
882                                              ctor: &Constructor,
883                                              ty: Ty<'tcx>) -> Vec<Ty<'tcx>>
884 {
885     debug!("constructor_sub_pattern_tys({:#?}, {:?})", ctor, ty);
886     match ty.sty {
887         ty::TyTuple(ref fs) => fs.into_iter().map(|t| *t).collect(),
888         ty::TySlice(ty) | ty::TyArray(ty, _) => match *ctor {
889             Slice(length) => (0..length).map(|_| ty).collect(),
890             ConstantValue(_) => vec![],
891             _ => bug!("bad slice pattern {:?} {:?}", ctor, ty)
892         },
893         ty::TyRef(_, rty, _) => vec![rty],
894         ty::TyAdt(adt, substs) => {
895             if adt.is_box() {
896                 // Use T as the sub pattern type of Box<T>.
897                 vec![substs.type_at(0)]
898             } else {
899                 adt.variants[ctor.variant_index_for_adt(adt)].fields.iter().map(|field| {
900                     let is_visible = adt.is_enum()
901                         || field.vis.is_accessible_from(cx.module, cx.tcx);
902                     if is_visible {
903                         field.ty(cx.tcx, substs)
904                     } else {
905                         // Treat all non-visible fields as TyErr. They
906                         // can't appear in any other pattern from
907                         // this match (because they are private),
908                         // so their type does not matter - but
909                         // we don't want to know they are
910                         // uninhabited.
911                         cx.tcx.types.err
912                     }
913                 }).collect()
914             }
915         }
916         _ => vec![],
917     }
918 }
919
920 fn slice_pat_covered_by_constructor<'tcx>(
921     tcx: TyCtxt<'_, 'tcx, '_>,
922     _span: Span,
923     ctor: &Constructor,
924     prefix: &[Pattern<'tcx>],
925     slice: &Option<Pattern<'tcx>>,
926     suffix: &[Pattern<'tcx>]
927 ) -> Result<bool, ErrorReported> {
928     let data: &[u8] = match *ctor {
929         ConstantValue(const_val) => {
930             let val = match const_val.val {
931                 ConstValue::Unevaluated(..) |
932                 ConstValue::ByRef(..) => bug!("unexpected ConstValue: {:?}", const_val),
933                 ConstValue::Scalar(val) | ConstValue::ScalarPair(val, _) => val,
934             };
935             if let Ok(ptr) = val.to_ptr() {
936                 let is_array_ptr = const_val.ty
937                     .builtin_deref(true)
938                     .and_then(|t| t.ty.builtin_index())
939                     .map_or(false, |t| t == tcx.types.u8);
940                 assert!(is_array_ptr);
941                 tcx.alloc_map.lock().unwrap_memory(ptr.alloc_id).bytes.as_ref()
942             } else {
943                 bug!("unexpected non-ptr ConstantValue")
944             }
945         }
946         _ => bug!()
947     };
948
949     let pat_len = prefix.len() + suffix.len();
950     if data.len() < pat_len || (slice.is_none() && data.len() > pat_len) {
951         return Ok(false);
952     }
953
954     for (ch, pat) in
955         data[..prefix.len()].iter().zip(prefix).chain(
956             data[data.len()-suffix.len()..].iter().zip(suffix))
957     {
958         match pat.kind {
959             box PatternKind::Constant { value } => {
960                 let b = value.unwrap_bits(tcx, ty::ParamEnv::empty().and(pat.ty));
961                 assert_eq!(b as u8 as u128, b);
962                 if b as u8 != *ch {
963                     return Ok(false);
964                 }
965             }
966             _ => {}
967         }
968     }
969
970     Ok(true)
971 }
972
973 fn constructor_covered_by_range<'a, 'tcx>(
974     tcx: TyCtxt<'a, 'tcx, 'tcx>,
975     ctor: &Constructor<'tcx>,
976     from: &'tcx ty::Const<'tcx>, to: &'tcx ty::Const<'tcx>,
977     end: RangeEnd,
978     ty: Ty<'tcx>,
979 ) -> Result<bool, ErrorReported> {
980     trace!("constructor_covered_by_range {:#?}, {:#?}, {:#?}, {}", ctor, from, to, ty);
981     let cmp_from = |c_from| compare_const_vals(tcx, c_from, from, ty::ParamEnv::empty().and(ty))
982         .map(|res| res != Ordering::Less);
983     let cmp_to = |c_to| compare_const_vals(tcx, c_to, to, ty::ParamEnv::empty().and(ty));
984     macro_rules! some_or_ok {
985         ($e:expr) => {
986             match $e {
987                 Some(to) => to,
988                 None => return Ok(false), // not char or int
989             }
990         };
991     }
992     match *ctor {
993         ConstantValue(value) => {
994             let to = some_or_ok!(cmp_to(value));
995             let end = (to == Ordering::Less) ||
996                       (end == RangeEnd::Included && to == Ordering::Equal);
997             Ok(some_or_ok!(cmp_from(value)) && end)
998         },
999         ConstantRange(from, to, RangeEnd::Included) => {
1000             let to = some_or_ok!(cmp_to(to));
1001             let end = (to == Ordering::Less) ||
1002                       (end == RangeEnd::Included && to == Ordering::Equal);
1003             Ok(some_or_ok!(cmp_from(from)) && end)
1004         },
1005         ConstantRange(from, to, RangeEnd::Excluded) => {
1006             let to = some_or_ok!(cmp_to(to));
1007             let end = (to == Ordering::Less) ||
1008                       (end == RangeEnd::Excluded && to == Ordering::Equal);
1009             Ok(some_or_ok!(cmp_from(from)) && end)
1010         }
1011         Single => Ok(true),
1012         _ => bug!(),
1013     }
1014 }
1015
1016 fn patterns_for_variant<'p, 'a: 'p, 'tcx: 'a>(
1017     subpatterns: &'p [FieldPattern<'tcx>],
1018     wild_patterns: &[&'p Pattern<'tcx>])
1019     -> Vec<&'p Pattern<'tcx>>
1020 {
1021     let mut result = wild_patterns.to_owned();
1022
1023     for subpat in subpatterns {
1024         result[subpat.field.index()] = &subpat.pattern;
1025     }
1026
1027     debug!("patterns_for_variant({:#?}, {:#?}) = {:#?}", subpatterns, wild_patterns, result);
1028     result
1029 }
1030
1031 /// This is the main specialization step. It expands the first pattern in the given row
1032 /// into `arity` patterns based on the constructor. For most patterns, the step is trivial,
1033 /// for instance tuple patterns are flattened and box patterns expand into their inner pattern.
1034 ///
1035 /// OTOH, slice patterns with a subslice pattern (..tail) can be expanded into multiple
1036 /// different patterns.
1037 /// Structure patterns with a partial wild pattern (Foo { a: 42, .. }) have their missing
1038 /// fields filled with wild patterns.
1039 fn specialize<'p, 'a: 'p, 'tcx: 'a>(
1040     cx: &mut MatchCheckCtxt<'a, 'tcx>,
1041     r: &[&'p Pattern<'tcx>],
1042     constructor: &Constructor<'tcx>,
1043     wild_patterns: &[&'p Pattern<'tcx>])
1044     -> Option<Vec<&'p Pattern<'tcx>>>
1045 {
1046     let pat = &r[0];
1047
1048     let head: Option<Vec<&Pattern>> = match *pat.kind {
1049         PatternKind::Binding { .. } | PatternKind::Wild => {
1050             Some(wild_patterns.to_owned())
1051         },
1052
1053         PatternKind::Variant { adt_def, variant_index, ref subpatterns, .. } => {
1054             let ref variant = adt_def.variants[variant_index];
1055             if *constructor == Variant(variant.did) {
1056                 Some(patterns_for_variant(subpatterns, wild_patterns))
1057             } else {
1058                 None
1059             }
1060         }
1061
1062         PatternKind::Leaf { ref subpatterns } => {
1063             Some(patterns_for_variant(subpatterns, wild_patterns))
1064         }
1065         PatternKind::Deref { ref subpattern } => {
1066             Some(vec![subpattern])
1067         }
1068
1069         PatternKind::Constant { value } => {
1070             match *constructor {
1071                 Slice(..) => {
1072                     if let Some(ptr) = value.to_ptr() {
1073                         let is_array_ptr = value.ty
1074                             .builtin_deref(true)
1075                             .and_then(|t| t.ty.builtin_index())
1076                             .map_or(false, |t| t == cx.tcx.types.u8);
1077                         assert!(is_array_ptr);
1078                         let data_len = cx.tcx
1079                             .alloc_map
1080                             .lock()
1081                             .unwrap_memory(ptr.alloc_id)
1082                             .bytes
1083                             .len();
1084                         if wild_patterns.len() == data_len {
1085                             Some(cx.lower_byte_str_pattern(pat))
1086                         } else {
1087                             None
1088                         }
1089                     } else {
1090                         span_bug!(pat.span,
1091                         "unexpected const-val {:?} with ctor {:?}", value, constructor)
1092                     }
1093                 },
1094                 _ => {
1095                     match constructor_covered_by_range(
1096                         cx.tcx,
1097                         constructor, value, value, RangeEnd::Included,
1098                         value.ty,
1099                             ) {
1100                         Ok(true) => Some(vec![]),
1101                         Ok(false) => None,
1102                         Err(ErrorReported) => None,
1103                     }
1104                 }
1105             }
1106         }
1107
1108         PatternKind::Range { lo, hi, ref end } => {
1109             match constructor_covered_by_range(
1110                 cx.tcx,
1111                 constructor, lo, hi, end.clone(), lo.ty,
1112             ) {
1113                 Ok(true) => Some(vec![]),
1114                 Ok(false) => None,
1115                 Err(ErrorReported) => None,
1116             }
1117         }
1118
1119         PatternKind::Array { ref prefix, ref slice, ref suffix } |
1120         PatternKind::Slice { ref prefix, ref slice, ref suffix } => {
1121             match *constructor {
1122                 Slice(..) => {
1123                     let pat_len = prefix.len() + suffix.len();
1124                     if let Some(slice_count) = wild_patterns.len().checked_sub(pat_len) {
1125                         if slice_count == 0 || slice.is_some() {
1126                             Some(
1127                                 prefix.iter().chain(
1128                                 wild_patterns.iter().map(|p| *p)
1129                                                     .skip(prefix.len())
1130                                                     .take(slice_count)
1131                                                     .chain(
1132                                 suffix.iter()
1133                             )).collect())
1134                         } else {
1135                             None
1136                         }
1137                     } else {
1138                         None
1139                     }
1140                 }
1141                 ConstantValue(..) => {
1142                     match slice_pat_covered_by_constructor(
1143                         cx.tcx, pat.span, constructor, prefix, slice, suffix
1144                             ) {
1145                         Ok(true) => Some(vec![]),
1146                         Ok(false) => None,
1147                         Err(ErrorReported) => None
1148                     }
1149                 }
1150                 _ => span_bug!(pat.span,
1151                     "unexpected ctor {:?} for slice pat", constructor)
1152             }
1153         }
1154     };
1155     debug!("specialize({:#?}, {:#?}) = {:#?}", r[0], wild_patterns, head);
1156
1157     head.map(|mut head| {
1158         head.extend_from_slice(&r[1 ..]);
1159         head
1160     })
1161 }