src/librustc_mir/interpret/validity.rs

   1 //! Check the validity invariant of a given value, and tell the user
   2 //! where in the value it got violated.
   3 //! In const context, this goes even further and tries to approximate const safety.
   4 //! That's useful because it means other passes (e.g. promotion) can rely on `const`s
   5 //! to be const-safe.
   6
   7 use std::convert::TryFrom;
   8 use std::fmt::Write;
   9 use std::num::NonZeroUsize;
  10 use std::ops::RangeInclusive;
  11
  12 use rustc_data_structures::fx::FxHashSet;
  13 use rustc_hir as hir;
  14 use rustc_middle::ty;
  15 use rustc_middle::ty::layout::TyAndLayout;
  16 use rustc_span::symbol::{sym, Symbol};
  17 use rustc_target::abi::{Abi, LayoutOf, Scalar, VariantIdx, Variants};
  18
  19 use std::hash::Hash;
  20
  21 use super::{
  22     CheckInAllocMsg, GlobalAlloc, InterpCx, InterpResult, MPlaceTy, Machine, MemPlaceMeta, OpTy,
  23     ValueVisitor,
  24 };
  25
  26 macro_rules! throw_validation_failure {
  27     ($what:expr, $where:expr, $details:expr) => {{
  28         let mut msg = format!("encountered {}", $what);
  29         let where_ = &$where;
  30         if !where_.is_empty() {
  31             msg.push_str(" at ");
  32             write_path(&mut msg, where_);
  33         }
  34         write!(&mut msg, ", but expected {}", $details).unwrap();
  35         throw_ub!(ValidationFailure(msg))
  36     }};
  37     ($what:expr, $where:expr) => {{
  38         let mut msg = format!("encountered {}", $what);
  39         let where_ = &$where;
  40         if !where_.is_empty() {
  41             msg.push_str(" at ");
  42             write_path(&mut msg, where_);
  43         }
  44         throw_ub!(ValidationFailure(msg))
  45     }};
  46 }
  47
  48 macro_rules! try_validation {
  49     ($e:expr, $what:expr, $where:expr, $details:expr) => {{
  50         match $e {
  51             Ok(x) => x,
  52             // We re-throw the error, so we are okay with allocation:
  53             // this can only slow down builds that fail anyway.
  54             Err(_) => throw_validation_failure!($what, $where, $details),
  55         }
  56     }};
  57
  58     ($e:expr, $what:expr, $where:expr) => {{
  59         match $e {
  60             Ok(x) => x,
  61             // We re-throw the error, so we are okay with allocation:
  62             // this can only slow down builds that fail anyway.
  63             Err(_) => throw_validation_failure!($what, $where),
  64         }
  65     }};
  66 }
  67
  68 /// We want to show a nice path to the invalid field for diagnostics,
  69 /// but avoid string operations in the happy case where no error happens.
  70 /// So we track a `Vec<PathElem>` where `PathElem` contains all the data we
  71 /// need to later print something for the user.
  72 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
  73 pub enum PathElem {
  74     Field(Symbol),
  75     Variant(Symbol),
  76     GeneratorState(VariantIdx),
  77     CapturedVar(Symbol),
  78     ArrayElem(usize),
  79     TupleElem(usize),
  80     Deref,
  81     EnumTag,
  82     GeneratorTag,
  83     DynDowncast,
  84 }
  85
  86 /// State for tracking recursive validation of references
  87 pub struct RefTracking<T, PATH = ()> {
  88     pub seen: FxHashSet<T>,
  89     pub todo: Vec<(T, PATH)>,
  90 }
  91
  92 impl<T: Copy + Eq + Hash + std::fmt::Debug, PATH: Default> RefTracking<T, PATH> {
  93     pub fn empty() -> Self {
  94         RefTracking { seen: FxHashSet::default(), todo: vec![] }
  95     }
  96     pub fn new(op: T) -> Self {
  97         let mut ref_tracking_for_consts =
  98             RefTracking { seen: FxHashSet::default(), todo: vec![(op, PATH::default())] };
  99         ref_tracking_for_consts.seen.insert(op);
 100         ref_tracking_for_consts
 101     }
 102
 103     pub fn track(&mut self, op: T, path: impl FnOnce() -> PATH) {
 104         if self.seen.insert(op) {
 105             trace!("Recursing below ptr {:#?}", op);
 106             let path = path();
 107             // Remember to come back to this later.
 108             self.todo.push((op, path));
 109         }
 110     }
 111 }
 112
 113 /// Format a path
 114 fn write_path(out: &mut String, path: &Vec<PathElem>) {
 115     use self::PathElem::*;
 116
 117     for elem in path.iter() {
 118         match elem {
 119             Field(name) => write!(out, ".{}", name),
 120             EnumTag => write!(out, ".<enum-tag>"),
 121             Variant(name) => write!(out, ".<enum-variant({})>", name),
 122             GeneratorTag => write!(out, ".<generator-tag>"),
 123             GeneratorState(idx) => write!(out, ".<generator-state({})>", idx.index()),
 124             CapturedVar(name) => write!(out, ".<captured-var({})>", name),
 125             TupleElem(idx) => write!(out, ".{}", idx),
 126             ArrayElem(idx) => write!(out, "[{}]", idx),
 127             // `.<deref>` does not match Rust syntax, but it is more readable for long paths -- and
 128             // some of the other items here also are not Rust syntax.  Actually we can't
 129             // even use the usual syntax because we are just showing the projections,
 130             // not the root.
 131             Deref => write!(out, ".<deref>"),
 132             DynDowncast => write!(out, ".<dyn-downcast>"),
 133         }
 134         .unwrap()
 135     }
 136 }
 137
 138 // Test if a range that wraps at overflow contains `test`
 139 fn wrapping_range_contains(r: &RangeInclusive<u128>, test: u128) -> bool {
 140     let (lo, hi) = r.clone().into_inner();
 141     if lo > hi {
 142         // Wrapped
 143         (..=hi).contains(&test) || (lo..).contains(&test)
 144     } else {
 145         // Normal
 146         r.contains(&test)
 147     }
 148 }
 149
 150 // Formats such that a sentence like "expected something {}" to mean
 151 // "expected something <in the given range>" makes sense.
 152 fn wrapping_range_format(r: &RangeInclusive<u128>, max_hi: u128) -> String {
 153     let (lo, hi) = r.clone().into_inner();
 154     assert!(hi <= max_hi);
 155     if lo > hi {
 156         format!("less or equal to {}, or greater or equal to {}", hi, lo)
 157     } else if lo == hi {
 158         format!("equal to {}", lo)
 159     } else if lo == 0 {
 160         assert!(hi < max_hi, "should not be printing if the range covers everything");
 161         format!("less or equal to {}", hi)
 162     } else if hi == max_hi {
 163         assert!(lo > 0, "should not be printing if the range covers everything");
 164         format!("greater or equal to {}", lo)
 165     } else {
 166         format!("in the range {:?}", r)
 167     }
 168 }
 169
 170 struct ValidityVisitor<'rt, 'mir, 'tcx, M: Machine<'mir, 'tcx>> {
 171     /// The `path` may be pushed to, but the part that is present when a function
 172     /// starts must not be changed!  `visit_fields` and `visit_array` rely on
 173     /// this stack discipline.
 174     path: Vec<PathElem>,
 175     ref_tracking_for_consts:
 176         Option<&'rt mut RefTracking<MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>, Vec<PathElem>>>,
 177     may_ref_to_static: bool,
 178     ecx: &'rt InterpCx<'mir, 'tcx, M>,
 179 }
 180
 181 impl<'rt, 'mir, 'tcx: 'mir, M: Machine<'mir, 'tcx>> ValidityVisitor<'rt, 'mir, 'tcx, M> {
 182     fn aggregate_field_path_elem(&mut self, layout: TyAndLayout<'tcx>, field: usize) -> PathElem {
 183         // First, check if we are projecting to a variant.
 184         match layout.variants {
 185             Variants::Multiple { discr_index, .. } => {
 186                 if discr_index == field {
 187                     return match layout.ty.kind {
 188                         ty::Adt(def, ..) if def.is_enum() => PathElem::EnumTag,
 189                         ty::Generator(..) => PathElem::GeneratorTag,
 190                         _ => bug!("non-variant type {:?}", layout.ty),
 191                     };
 192                 }
 193             }
 194             Variants::Single { .. } => {}
 195         }
 196
 197         // Now we know we are projecting to a field, so figure out which one.
 198         match layout.ty.kind {
 199             // generators and closures.
 200             ty::Closure(def_id, _) | ty::Generator(def_id, _, _) => {
 201                 let mut name = None;
 202                 if let Some(def_id) = def_id.as_local() {
 203                     let tables = self.ecx.tcx.typeck_tables_of(def_id);
 204                     if let Some(upvars) = tables.upvar_list.get(&def_id.to_def_id()) {
 205                         // Sometimes the index is beyond the number of upvars (seen
 206                         // for a generator).
 207                         if let Some((&var_hir_id, _)) = upvars.get_index(field) {
 208                             let node = self.ecx.tcx.hir().get(var_hir_id);
 209                             if let hir::Node::Binding(pat) = node {
 210                                 if let hir::PatKind::Binding(_, _, ident, _) = pat.kind {
 211                                     name = Some(ident.name);
 212                                 }
 213                             }
 214                         }
 215                     }
 216                 }
 217
 218                 PathElem::CapturedVar(name.unwrap_or_else(|| {
 219                     // Fall back to showing the field index.
 220                     sym::integer(field)
 221                 }))
 222             }
 223
 224             // tuples
 225             ty::Tuple(_) => PathElem::TupleElem(field),
 226
 227             // enums
 228             ty::Adt(def, ..) if def.is_enum() => {
 229                 // we might be projecting *to* a variant, or to a field *in* a variant.
 230                 match layout.variants {
 231                     Variants::Single { index } => {
 232                         // Inside a variant
 233                         PathElem::Field(def.variants[index].fields[field].ident.name)
 234                     }
 235                     Variants::Multiple { .. } => bug!("we handled variants above"),
 236                 }
 237             }
 238
 239             // other ADTs
 240             ty::Adt(def, _) => PathElem::Field(def.non_enum_variant().fields[field].ident.name),
 241
 242             // arrays/slices
 243             ty::Array(..) | ty::Slice(..) => PathElem::ArrayElem(field),
 244
 245             // dyn traits
 246             ty::Dynamic(..) => PathElem::DynDowncast,
 247
 248             // nothing else has an aggregate layout
 249             _ => bug!("aggregate_field_path_elem: got non-aggregate type {:?}", layout.ty),
 250         }
 251     }
 252
 253     fn visit_elem(
 254         &mut self,
 255         new_op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
 256         elem: PathElem,
 257     ) -> InterpResult<'tcx> {
 258         // Remember the old state
 259         let path_len = self.path.len();
 260         // Perform operation
 261         self.path.push(elem);
 262         self.visit_value(new_op)?;
 263         // Undo changes
 264         self.path.truncate(path_len);
 265         Ok(())
 266     }
 267
 268     fn check_wide_ptr_meta(
 269         &mut self,
 270         meta: MemPlaceMeta<M::PointerTag>,
 271         pointee: TyAndLayout<'tcx>,
 272     ) -> InterpResult<'tcx> {
 273         let tail = self.ecx.tcx.struct_tail_erasing_lifetimes(pointee.ty, self.ecx.param_env);
 274         match tail.kind {
 275             ty::Dynamic(..) => {
 276                 let vtable = meta.unwrap_meta();
 277                 try_validation!(
 278                     self.ecx.memory.check_ptr_access(
 279                         vtable,
 280                         3 * self.ecx.tcx.data_layout.pointer_size, // drop, size, align
 281                         self.ecx.tcx.data_layout.pointer_align.abi,
 282                     ),
 283                     "dangling or unaligned vtable pointer in wide pointer or too small vtable",
 284                     self.path
 285                 );
 286                 try_validation!(
 287                     self.ecx.read_drop_type_from_vtable(vtable),
 288                     "invalid drop fn in vtable",
 289                     self.path
 290                 );
 291                 try_validation!(
 292                     self.ecx.read_size_and_align_from_vtable(vtable),
 293                     "invalid size or align in vtable",
 294                     self.path
 295                 );
 296                 // FIXME: More checks for the vtable.
 297             }
 298             ty::Slice(..) | ty::Str => {
 299                 let _len = try_validation!(
 300                     meta.unwrap_meta().to_machine_usize(self.ecx),
 301                     "non-integer slice length in wide pointer",
 302                     self.path
 303                 );
 304                 // We do not check that `len * elem_size <= isize::MAX`:
 305                 // that is only required for references, and there it falls out of the
 306                 // "dereferenceable" check performed by Stacked Borrows.
 307             }
 308             ty::Foreign(..) => {
 309                 // Unsized, but not wide.
 310             }
 311             _ => bug!("Unexpected unsized type tail: {:?}", tail),
 312         }
 313
 314         Ok(())
 315     }
 316
 317     /// Check a reference or `Box`.
 318     fn check_safe_pointer(
 319         &mut self,
 320         value: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
 321         kind: &str,
 322     ) -> InterpResult<'tcx> {
 323         let value = self.ecx.read_immediate(value)?;
 324         // Handle wide pointers.
 325         // Check metadata early, for better diagnostics
 326         let place = try_validation!(
 327             self.ecx.ref_to_mplace(value),
 328             format_args!("uninitialized {}", kind),
 329             self.path
 330         );
 331         if place.layout.is_unsized() {
 332             self.check_wide_ptr_meta(place.meta, place.layout)?;
 333         }
 334         // Make sure this is dereferenceable and all.
 335         let size_and_align = match self.ecx.size_and_align_of(place.meta, place.layout) {
 336             Ok(res) => res,
 337             Err(err) => match err.kind {
 338                 err_ub!(InvalidMeta(msg)) => throw_validation_failure!(
 339                     format_args!("invalid {} metadata: {}", kind, msg),
 340                     self.path
 341                 ),
 342                 _ => bug!("unexpected error during ptr size_and_align_of: {}", err),
 343             },
 344         };
 345         let (size, align) = size_and_align
 346             // for the purpose of validity, consider foreign types to have
 347             // alignment and size determined by the layout (size will be 0,
 348             // alignment should take attributes into account).
 349             .unwrap_or_else(|| (place.layout.size, place.layout.align.abi));
 350         let ptr: Option<_> = match self.ecx.memory.check_ptr_access_align(
 351             place.ptr,
 352             size,
 353             Some(align),
 354             CheckInAllocMsg::InboundsTest,
 355         ) {
 356             Ok(ptr) => ptr,
 357             Err(err) => {
 358                 info!(
 359                     "{:?} did not pass access check for size {:?}, align {:?}",
 360                     place.ptr, size, align
 361                 );
 362                 match err.kind {
 363                     err_ub!(DanglingIntPointer(0, _)) => {
 364                         throw_validation_failure!(format_args!("a NULL {}", kind), self.path)
 365                     }
 366                     err_ub!(DanglingIntPointer(i, _)) => throw_validation_failure!(
 367                         format_args!("a {} to unallocated address {}", kind, i),
 368                         self.path
 369                     ),
 370                     err_ub!(AlignmentCheckFailed { required, has }) => throw_validation_failure!(
 371                         format_args!(
 372                             "an unaligned {} (required {} byte alignment but found {})",
 373                             kind,
 374                             required.bytes(),
 375                             has.bytes()
 376                         ),
 377                         self.path
 378                     ),
 379                     err_unsup!(ReadBytesAsPointer) => throw_validation_failure!(
 380                         format_args!("a dangling {} (created from integer)", kind),
 381                         self.path
 382                     ),
 383                     err_ub!(PointerOutOfBounds { .. }) => throw_validation_failure!(
 384                         format_args!(
 385                             "a dangling {} (going beyond the bounds of its allocation)",
 386                             kind
 387                         ),
 388                         self.path
 389                     ),
 390                     // This cannot happen during const-eval (because interning already detects
 391                     // dangling pointers), but it can happen in Miri.
 392                     err_ub!(PointerUseAfterFree(_)) => throw_validation_failure!(
 393                         format_args!("a dangling {} (use-after-free)", kind),
 394                         self.path
 395                     ),
 396                     _ => bug!("Unexpected error during ptr inbounds test: {}", err),
 397                 }
 398             }
 399         };
 400         // Recursive checking
 401         if let Some(ref mut ref_tracking) = self.ref_tracking_for_consts {
 402             if let Some(ptr) = ptr {
 403                 // not a ZST
 404                 // Skip validation entirely for some external statics
 405                 let alloc_kind = self.ecx.tcx.alloc_map.lock().get(ptr.alloc_id);
 406                 if let Some(GlobalAlloc::Static(did)) = alloc_kind {
 407                     // See const_eval::machine::MemoryExtra::can_access_statics for why
 408                     // this check is so important.
 409                     // This check is reachable when the const just referenced the static,
 410                     // but never read it (so we never entered `before_access_global`).
 411                     // We also need to do it here instead of going on to avoid running
 412                     // into the `before_access_global` check during validation.
 413                     if !self.may_ref_to_static && self.ecx.tcx.is_static(did) {
 414                         throw_validation_failure!(
 415                             format_args!("a {} pointing to a static variable", kind),
 416                             self.path
 417                         );
 418                     }
 419                     // `extern static` cannot be validated as they have no body.
 420                     // FIXME: Statics from other crates are also skipped.
 421                     // They might be checked at a different type, but for now we
 422                     // want to avoid recursing too deeply.  We might miss const-invalid data,
 423                     // but things are still sound otherwise (in particular re: consts
 424                     // referring to statics).
 425                     if !did.is_local() || self.ecx.tcx.is_foreign_item(did) {
 426                         return Ok(());
 427                     }
 428                 }
 429             }
 430             // Proceed recursively even for ZST, no reason to skip them!
 431             // `!` is a ZST and we want to validate it.
 432             // Normalize before handing `place` to tracking because that will
 433             // check for duplicates.
 434             let place = if size.bytes() > 0 {
 435                 self.ecx.force_mplace_ptr(place).expect("we already bounds-checked")
 436             } else {
 437                 place
 438             };
 439             let path = &self.path;
 440             ref_tracking.track(place, || {
 441                 // We need to clone the path anyway, make sure it gets created
 442                 // with enough space for the additional `Deref`.
 443                 let mut new_path = Vec::with_capacity(path.len() + 1);
 444                 new_path.clone_from(path);
 445                 new_path.push(PathElem::Deref);
 446                 new_path
 447             });
 448         }
 449         Ok(())
 450     }
 451
 452     /// Check if this is a value of primitive type, and if yes check the validity of the value
 453     /// at that type.  Return `true` if the type is indeed primitive.
 454     fn try_visit_primitive(
 455         &mut self,
 456         value: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
 457     ) -> InterpResult<'tcx, bool> {
 458         // Go over all the primitive types
 459         let ty = value.layout.ty;
 460         match ty.kind {
 461             ty::Bool => {
 462                 let value = self.ecx.read_scalar(value)?;
 463                 try_validation!(value.to_bool(), value, self.path, "a boolean");
 464                 Ok(true)
 465             }
 466             ty::Char => {
 467                 let value = self.ecx.read_scalar(value)?;
 468                 try_validation!(value.to_char(), value, self.path, "a valid unicode codepoint");
 469                 Ok(true)
 470             }
 471             ty::Float(_) | ty::Int(_) | ty::Uint(_) => {
 472                 let value = self.ecx.read_scalar(value)?;
 473                 // NOTE: Keep this in sync with the array optimization for int/float
 474                 // types below!
 475                 if self.ref_tracking_for_consts.is_some() {
 476                     // Integers/floats in CTFE: Must be scalar bits, pointers are dangerous
 477                     let is_bits = value.not_undef().map_or(false, |v| v.is_bits());
 478                     if !is_bits {
 479                         throw_validation_failure!(
 480                             value,
 481                             self.path,
 482                             "initialized plain (non-pointer) bytes"
 483                         )
 484                     }
 485                 } else {
 486                     // At run-time, for now, we accept *anything* for these types, including
 487                     // undef. We should fix that, but let's start low.
 488                 }
 489                 Ok(true)
 490             }
 491             ty::RawPtr(..) => {
 492                 // We are conservative with undef for integers, but try to
 493                 // actually enforce the strict rules for raw pointers (mostly because
 494                 // that lets us re-use `ref_to_mplace`).
 495                 let place = try_validation!(
 496                     self.ecx.ref_to_mplace(self.ecx.read_immediate(value)?),
 497                     "uninitialized raw pointer",
 498                     self.path
 499                 );
 500                 if place.layout.is_unsized() {
 501                     self.check_wide_ptr_meta(place.meta, place.layout)?;
 502                 }
 503                 Ok(true)
 504             }
 505             ty::Ref(..) => {
 506                 self.check_safe_pointer(value, "reference")?;
 507                 Ok(true)
 508             }
 509             ty::Adt(def, ..) if def.is_box() => {
 510                 self.check_safe_pointer(value, "box")?;
 511                 Ok(true)
 512             }
 513             ty::FnPtr(_sig) => {
 514                 let value = self.ecx.read_scalar(value)?;
 515                 let _fn = try_validation!(
 516                     value.not_undef().and_then(|ptr| self.ecx.memory.get_fn(ptr)),
 517                     value,
 518                     self.path,
 519                     "a function pointer"
 520                 );
 521                 // FIXME: Check if the signature matches
 522                 Ok(true)
 523             }
 524             ty::Never => throw_validation_failure!("a value of the never type `!`", self.path),
 525             ty::Foreign(..) | ty::FnDef(..) => {
 526                 // Nothing to check.
 527                 Ok(true)
 528             }
 529             // The above should be all the (inhabited) primitive types. The rest is compound, we
 530             // check them by visiting their fields/variants.
 531             // (`Str` UTF-8 check happens in `visit_aggregate`, too.)
 532             ty::Adt(..)
 533             | ty::Tuple(..)
 534             | ty::Array(..)
 535             | ty::Slice(..)
 536             | ty::Str
 537             | ty::Dynamic(..)
 538             | ty::Closure(..)
 539             | ty::Generator(..) => Ok(false),
 540             // Some types only occur during typechecking, they have no layout.
 541             // We should not see them here and we could not check them anyway.
 542             ty::Error
 543             | ty::Infer(..)
 544             | ty::Placeholder(..)
 545             | ty::Bound(..)
 546             | ty::Param(..)
 547             | ty::Opaque(..)
 548             | ty::UnnormalizedProjection(..)
 549             | ty::Projection(..)
 550             | ty::GeneratorWitness(..) => bug!("Encountered invalid type {:?}", ty),
 551         }
 552     }
 553
 554     fn visit_scalar(
 555         &mut self,
 556         op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
 557         scalar_layout: &Scalar,
 558     ) -> InterpResult<'tcx> {
 559         let value = self.ecx.read_scalar(op)?;
 560         let valid_range = &scalar_layout.valid_range;
 561         let (lo, hi) = valid_range.clone().into_inner();
 562         // Determine the allowed range
 563         // `max_hi` is as big as the size fits
 564         let max_hi = u128::MAX >> (128 - op.layout.size.bits());
 565         assert!(hi <= max_hi);
 566         // We could also write `(hi + 1) % (max_hi + 1) == lo` but `max_hi + 1` overflows for `u128`
 567         if (lo == 0 && hi == max_hi) || (hi + 1 == lo) {
 568             // Nothing to check
 569             return Ok(());
 570         }
 571         // At least one value is excluded. Get the bits.
 572         let value = try_validation!(
 573             value.not_undef(),
 574             value,
 575             self.path,
 576             format_args!("something {}", wrapping_range_format(valid_range, max_hi),)
 577         );
 578         let bits = match value.to_bits_or_ptr(op.layout.size, self.ecx) {
 579             Err(ptr) => {
 580                 if lo == 1 && hi == max_hi {
 581                     // Only NULL is the niche.  So make sure the ptr is NOT NULL.
 582                     if self.ecx.memory.ptr_may_be_null(ptr) {
 583                         throw_validation_failure!(
 584                             "a potentially NULL pointer",
 585                             self.path,
 586                             format_args!(
 587                                 "something that cannot possibly fail to be {}",
 588                                 wrapping_range_format(valid_range, max_hi)
 589                             )
 590                         )
 591                     }
 592                     return Ok(());
 593                 } else {
 594                     // Conservatively, we reject, because the pointer *could* have a bad
 595                     // value.
 596                     throw_validation_failure!(
 597                         "a pointer",
 598                         self.path,
 599                         format_args!(
 600                             "something that cannot possibly fail to be {}",
 601                             wrapping_range_format(valid_range, max_hi)
 602                         )
 603                     )
 604                 }
 605             }
 606             Ok(data) => data,
 607         };
 608         // Now compare. This is slightly subtle because this is a special "wrap-around" range.
 609         if wrapping_range_contains(&valid_range, bits) {
 610             Ok(())
 611         } else {
 612             throw_validation_failure!(
 613                 bits,
 614                 self.path,
 615                 format_args!("something {}", wrapping_range_format(valid_range, max_hi))
 616             )
 617         }
 618     }
 619 }
 620
 621 impl<'rt, 'mir, 'tcx: 'mir, M: Machine<'mir, 'tcx>> ValueVisitor<'mir, 'tcx, M>
 622     for ValidityVisitor<'rt, 'mir, 'tcx, M>
 623 {
 624     type V = OpTy<'tcx, M::PointerTag>;
 625
 626     #[inline(always)]
 627     fn ecx(&self) -> &InterpCx<'mir, 'tcx, M> {
 628         &self.ecx
 629     }
 630
 631     #[inline]
 632     fn visit_field(
 633         &mut self,
 634         old_op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
 635         field: usize,
 636         new_op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
 637     ) -> InterpResult<'tcx> {
 638         let elem = self.aggregate_field_path_elem(old_op.layout, field);
 639         self.visit_elem(new_op, elem)
 640     }
 641
 642     #[inline]
 643     fn visit_variant(
 644         &mut self,
 645         old_op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
 646         variant_id: VariantIdx,
 647         new_op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
 648     ) -> InterpResult<'tcx> {
 649         let name = match old_op.layout.ty.kind {
 650             ty::Adt(adt, _) => PathElem::Variant(adt.variants[variant_id].ident.name),
 651             // Generators also have variants
 652             ty::Generator(..) => PathElem::GeneratorState(variant_id),
 653             _ => bug!("Unexpected type with variant: {:?}", old_op.layout.ty),
 654         };
 655         self.visit_elem(new_op, name)
 656     }
 657
 658     #[inline(always)]
 659     fn visit_union(
 660         &mut self,
 661         _op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
 662         _fields: NonZeroUsize,
 663     ) -> InterpResult<'tcx> {
 664         Ok(())
 665     }
 666
 667     #[inline]
 668     fn visit_value(&mut self, op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>) -> InterpResult<'tcx> {
 669         trace!("visit_value: {:?}, {:?}", *op, op.layout);
 670
 671         // Check primitive types -- the leafs of our recursive descend.
 672         if self.try_visit_primitive(op)? {
 673             return Ok(());
 674         }
 675         // Sanity check: `builtin_deref` does not know any pointers that are not primitive.
 676         assert!(op.layout.ty.builtin_deref(true).is_none());
 677
 678         // Recursively walk the type. Translate some possible errors to something nicer.
 679         match self.walk_value(op) {
 680             Ok(()) => {}
 681             Err(err) => match err.kind {
 682                 err_ub!(InvalidDiscriminant(val)) => {
 683                     throw_validation_failure!(val, self.path, "a valid enum discriminant")
 684                 }
 685                 err_unsup!(ReadPointerAsBytes) => {
 686                     throw_validation_failure!("a pointer", self.path, "plain (non-pointer) bytes")
 687                 }
 688                 // Propagate upwards (that will also check for unexpected errors).
 689                 _ => return Err(err),
 690             },
 691         }
 692
 693         // *After* all of this, check the ABI.  We need to check the ABI to handle
 694         // types like `NonNull` where the `Scalar` info is more restrictive than what
 695         // the fields say (`rustc_layout_scalar_valid_range_start`).
 696         // But in most cases, this will just propagate what the fields say,
 697         // and then we want the error to point at the field -- so, first recurse,
 698         // then check ABI.
 699         //
 700         // FIXME: We could avoid some redundant checks here. For newtypes wrapping
 701         // scalars, we do the same check on every "level" (e.g., first we check
 702         // MyNewtype and then the scalar in there).
 703         match op.layout.abi {
 704             Abi::Uninhabited => {
 705                 throw_validation_failure!(
 706                     format_args!("a value of uninhabited type {:?}", op.layout.ty),
 707                     self.path
 708                 );
 709             }
 710             Abi::Scalar(ref scalar_layout) => {
 711                 self.visit_scalar(op, scalar_layout)?;
 712             }
 713             Abi::ScalarPair { .. } | Abi::Vector { .. } => {
 714                 // These have fields that we already visited above, so we already checked
 715                 // all their scalar-level restrictions.
 716                 // There is also no equivalent to `rustc_layout_scalar_valid_range_start`
 717                 // that would make skipping them here an issue.
 718             }
 719             Abi::Aggregate { .. } => {
 720                 // Nothing to do.
 721             }
 722         }
 723
 724         Ok(())
 725     }
 726
 727     fn visit_aggregate(
 728         &mut self,
 729         op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
 730         fields: impl Iterator<Item = InterpResult<'tcx, Self::V>>,
 731     ) -> InterpResult<'tcx> {
 732         match op.layout.ty.kind {
 733             ty::Str => {
 734                 let mplace = op.assert_mem_place(self.ecx); // strings are never immediate
 735                 try_validation!(
 736                     self.ecx.read_str(mplace),
 737                     "uninitialized or non-UTF-8 data in str",
 738                     self.path
 739                 );
 740             }
 741             ty::Array(tys, ..) | ty::Slice(tys)
 742                 if {
 743                     // This optimization applies for types that can hold arbitrary bytes (such as
 744                     // integer and floating point types) or for structs or tuples with no fields.
 745                     // FIXME(wesleywiser) This logic could be extended further to arbitrary structs
 746                     // or tuples made up of integer/floating point types or inhabited ZSTs with no
 747                     // padding.
 748                     match tys.kind {
 749                         ty::Int(..) | ty::Uint(..) | ty::Float(..) => true,
 750                         _ => false,
 751                     }
 752                 } =>
 753             {
 754                 // Optimized handling for arrays of integer/float type.
 755
 756                 // Arrays cannot be immediate, slices are never immediate.
 757                 let mplace = op.assert_mem_place(self.ecx);
 758                 // This is the length of the array/slice.
 759                 let len = mplace.len(self.ecx)?;
 760                 // Zero length slices have nothing to be checked.
 761                 if len == 0 {
 762                     return Ok(());
 763                 }
 764                 // This is the element type size.
 765                 let layout = self.ecx.layout_of(tys)?;
 766                 // This is the size in bytes of the whole array. (This checks for overflow.)
 767                 let size = layout.size * len;
 768                 // Size is not 0, get a pointer.
 769                 let ptr = self.ecx.force_ptr(mplace.ptr)?;
 770
 771                 // Optimization: we just check the entire range at once.
 772                 // NOTE: Keep this in sync with the handling of integer and float
 773                 // types above, in `visit_primitive`.
 774                 // In run-time mode, we accept pointers in here.  This is actually more
 775                 // permissive than a per-element check would be, e.g., we accept
 776                 // an &[u8] that contains a pointer even though bytewise checking would
 777                 // reject it.  However, that's good: We don't inherently want
 778                 // to reject those pointers, we just do not have the machinery to
 779                 // talk about parts of a pointer.
 780                 // We also accept undef, for consistency with the slow path.
 781                 match self.ecx.memory.get_raw(ptr.alloc_id)?.check_bytes(
 782                     self.ecx,
 783                     ptr,
 784                     size,
 785                     /*allow_ptr_and_undef*/ self.ref_tracking_for_consts.is_none(),
 786                 ) {
 787                     // In the happy case, we needn't check anything else.
 788                     Ok(()) => {}
 789                     // Some error happened, try to provide a more detailed description.
 790                     Err(err) => {
 791                         // For some errors we might be able to provide extra information
 792                         match err.kind {
 793                             err_ub!(InvalidUndefBytes(Some(ptr))) => {
 794                                 // Some byte was uninitialized, determine which
 795                                 // element that byte belongs to so we can
 796                                 // provide an index.
 797                                 let i = usize::try_from(ptr.offset.bytes() / layout.size.bytes())
 798                                     .unwrap();
 799                                 self.path.push(PathElem::ArrayElem(i));
 800
 801                                 throw_validation_failure!("uninitialized bytes", self.path)
 802                             }
 803                             // Other errors shouldn't be possible
 804                             _ => return Err(err),
 805                         }
 806                     }
 807                 }
 808             }
 809             // Fast path for arrays and slices of ZSTs. We only need to check a single ZST element
 810             // of an array and not all of them, because there's only a single value of a specific
 811             // ZST type, so either validation fails for all elements or none.
 812             ty::Array(tys, ..) | ty::Slice(tys) if self.ecx.layout_of(tys)?.is_zst() => {
 813                 // Validate just the first element
 814                 self.walk_aggregate(op, fields.take(1))?
 815             }
 816             _ => {
 817                 self.walk_aggregate(op, fields)? // default handler
 818             }
 819         }
 820         Ok(())
 821     }
 822 }
 823
 824 impl<'mir, 'tcx: 'mir, M: Machine<'mir, 'tcx>> InterpCx<'mir, 'tcx, M> {
 825     fn validate_operand_internal(
 826         &self,
 827         op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
 828         path: Vec<PathElem>,
 829         ref_tracking_for_consts: Option<
 830             &mut RefTracking<MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>, Vec<PathElem>>,
 831         >,
 832         may_ref_to_static: bool,
 833     ) -> InterpResult<'tcx> {
 834         trace!("validate_operand_internal: {:?}, {:?}", *op, op.layout.ty);
 835
 836         // Construct a visitor
 837         let mut visitor =
 838             ValidityVisitor { path, ref_tracking_for_consts, may_ref_to_static, ecx: self };
 839
 840         // Try to cast to ptr *once* instead of all the time.
 841         let op = self.force_op_ptr(op).unwrap_or(op);
 842
 843         // Run it.
 844         match visitor.visit_value(op) {
 845             Ok(()) => Ok(()),
 846             // We should only get validation errors here. Avoid other errors as
 847             // those do not show *where* in the value the issue lies.
 848             Err(err) if matches!(err.kind, err_ub!(ValidationFailure { .. })) => Err(err),
 849             Err(err) => bug!("Unexpected error during validation: {}", err),
 850         }
 851     }
 852
 853     /// This function checks the data at `op` to be const-valid.
 854     /// `op` is assumed to cover valid memory if it is an indirect operand.
 855     /// It will error if the bits at the destination do not match the ones described by the layout.
 856     ///
 857     /// `ref_tracking` is used to record references that we encounter so that they
 858     /// can be checked recursively by an outside driving loop.
 859     ///
 860     /// `may_ref_to_static` controls whether references are allowed to point to statics.
 861     #[inline(always)]
 862     pub fn const_validate_operand(
 863         &self,
 864         op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
 865         path: Vec<PathElem>,
 866         ref_tracking: &mut RefTracking<MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>, Vec<PathElem>>,
 867         may_ref_to_static: bool,
 868     ) -> InterpResult<'tcx> {
 869         self.validate_operand_internal(op, path, Some(ref_tracking), may_ref_to_static)
 870     }
 871
 872     /// This function checks the data at `op` to be runtime-valid.
 873     /// `op` is assumed to cover valid memory if it is an indirect operand.
 874     /// It will error if the bits at the destination do not match the ones described by the layout.
 875     #[inline(always)]
 876     pub fn validate_operand(&self, op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>) -> InterpResult<'tcx> {
 877         self.validate_operand_internal(op, vec![], None, false)
 878     }
 879 }