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