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 {}", $details).unwrap();
  32         throw_ub!(ValidationFailure(msg))
  33     }};
  34     ($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_ub!(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_ub!(InvalidIntPointerUsage(0)) => {
 357                         throw_validation_failure!(format_args!("a NULL {}", kind), self.path)
 358                     }
 359                     err_ub!(InvalidIntPointerUsage(i)) => throw_validation_failure!(
 360                         format_args!("a {} to unallocated address {}", kind, i),
 361                         self.path
 362                     ),
 363                     err_ub!(AlignmentCheckFailed { required, has }) => throw_validation_failure!(
 364                         format_args!(
 365                             "an unaligned {} (required {} byte alignment but found {})",
 366                             kind,
 367                             required.bytes(),
 368                             has.bytes()
 369                         ),
 370                         self.path
 371                     ),
 372                     err_unsup!(ReadBytesAsPointer) => throw_validation_failure!(
 373                         format_args!("a dangling {} (created from integer)", kind),
 374                         self.path
 375                     ),
 376                     err_ub!(PointerOutOfBounds { .. }) => throw_validation_failure!(
 377                         format_args!(
 378                             "a dangling {} (going beyond the bounds of its allocation)",
 379                             kind
 380                         ),
 381                         self.path
 382                     ),
 383                     // This cannot happen during const-eval (because interning already detects
 384                     // dangling pointers), but it can happen in Miri.
 385                     err_ub!(PointerUseAfterFree(_)) => throw_validation_failure!(
 386                         format_args!("a dangling {} (use-after-free)", kind),
 387                         self.path
 388                     ),
 389                     _ => bug!("Unexpected error during ptr inbounds test: {}", err),
 390                 }
 391             }
 392         };
 393         // Recursive checking
 394         if let Some(ref mut ref_tracking) = self.ref_tracking_for_consts {
 395             if let Some(ptr) = ptr {
 396                 // not a ZST
 397                 // Skip validation entirely for some external statics
 398                 let alloc_kind = self.ecx.tcx.alloc_map.lock().get(ptr.alloc_id);
 399                 if let Some(GlobalAlloc::Static(did)) = alloc_kind {
 400                     // `extern static` cannot be validated as they have no body.
 401                     // FIXME: Statics from other crates are also skipped.
 402                     // They might be checked at a different type, but for now we
 403                     // want to avoid recursing too deeply.  This is not sound!
 404                     if !did.is_local() || self.ecx.tcx.is_foreign_item(did) {
 405                         return Ok(());
 406                     }
 407                     if !self.may_ref_to_static && self.ecx.tcx.is_static(did) {
 408                         throw_validation_failure!(
 409                             format_args!("a {} pointing to a static variable", kind),
 410                             self.path
 411                         );
 412                     }
 413                 }
 414             }
 415             // Proceed recursively even for ZST, no reason to skip them!
 416             // `!` is a ZST and we want to validate it.
 417             // Normalize before handing `place` to tracking because that will
 418             // check for duplicates.
 419             let place = if size.bytes() > 0 {
 420                 self.ecx.force_mplace_ptr(place).expect("we already bounds-checked")
 421             } else {
 422                 place
 423             };
 424             let path = &self.path;
 425             ref_tracking.track(place, || {
 426                 // We need to clone the path anyway, make sure it gets created
 427                 // with enough space for the additional `Deref`.
 428                 let mut new_path = Vec::with_capacity(path.len() + 1);
 429                 new_path.clone_from(path);
 430                 new_path.push(PathElem::Deref);
 431                 new_path
 432             });
 433         }
 434         Ok(())
 435     }
 436
 437     /// Check if this is a value of primitive type, and if yes check the validity of the value
 438     /// at that type.  Return `true` if the type is indeed primitive.
 439     fn try_visit_primitive(
 440         &mut self,
 441         value: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
 442     ) -> InterpResult<'tcx, bool> {
 443         // Go over all the primitive types
 444         let ty = value.layout.ty;
 445         match ty.kind {
 446             ty::Bool => {
 447                 let value = self.ecx.read_scalar(value)?;
 448                 try_validation!(value.to_bool(), value, self.path, "a boolean");
 449                 Ok(true)
 450             }
 451             ty::Char => {
 452                 let value = self.ecx.read_scalar(value)?;
 453                 try_validation!(value.to_char(), value, self.path, "a valid unicode codepoint");
 454                 Ok(true)
 455             }
 456             ty::Float(_) | ty::Int(_) | ty::Uint(_) => {
 457                 let value = self.ecx.read_scalar(value)?;
 458                 // NOTE: Keep this in sync with the array optimization for int/float
 459                 // types below!
 460                 if self.ref_tracking_for_consts.is_some() {
 461                     // Integers/floats in CTFE: Must be scalar bits, pointers are dangerous
 462                     let is_bits = value.not_undef().map_or(false, |v| v.is_bits());
 463                     if !is_bits {
 464                         throw_validation_failure!(
 465                             value,
 466                             self.path,
 467                             "initialized plain (non-pointer) bytes"
 468                         )
 469                     }
 470                 } else {
 471                     // At run-time, for now, we accept *anything* for these types, including
 472                     // undef. We should fix that, but let's start low.
 473                 }
 474                 Ok(true)
 475             }
 476             ty::RawPtr(..) => {
 477                 // We are conservative with undef for integers, but try to
 478                 // actually enforce our current rules for raw pointers.
 479                 let place = try_validation!(
 480                     self.ecx.ref_to_mplace(self.ecx.read_immediate(value)?),
 481                     "undefined pointer",
 482                     self.path
 483                 );
 484                 if place.layout.is_unsized() {
 485                     self.check_wide_ptr_meta(place.meta, place.layout)?;
 486                 }
 487                 Ok(true)
 488             }
 489             ty::Ref(..) => {
 490                 self.check_safe_pointer(value, "reference")?;
 491                 Ok(true)
 492             }
 493             ty::Adt(def, ..) if def.is_box() => {
 494                 self.check_safe_pointer(value, "box")?;
 495                 Ok(true)
 496             }
 497             ty::FnPtr(_sig) => {
 498                 let value = self.ecx.read_scalar(value)?;
 499                 let _fn = try_validation!(
 500                     value.not_undef().and_then(|ptr| self.ecx.memory.get_fn(ptr)),
 501                     value,
 502                     self.path,
 503                     "a function pointer"
 504                 );
 505                 // FIXME: Check if the signature matches
 506                 Ok(true)
 507             }
 508             ty::Never => throw_validation_failure!("a value of the never type `!`", self.path),
 509             ty::Foreign(..) | ty::FnDef(..) => {
 510                 // Nothing to check.
 511                 Ok(true)
 512             }
 513             // The above should be all the (inhabited) primitive types. The rest is compound, we
 514             // check them by visiting their fields/variants.
 515             // (`Str` UTF-8 check happens in `visit_aggregate`, too.)
 516             ty::Adt(..)
 517             | ty::Tuple(..)
 518             | ty::Array(..)
 519             | ty::Slice(..)
 520             | ty::Str
 521             | ty::Dynamic(..)
 522             | ty::Closure(..)
 523             | ty::Generator(..) => Ok(false),
 524             // Some types only occur during typechecking, they have no layout.
 525             // We should not see them here and we could not check them anyway.
 526             ty::Error
 527             | ty::Infer(..)
 528             | ty::Placeholder(..)
 529             | ty::Bound(..)
 530             | ty::Param(..)
 531             | ty::Opaque(..)
 532             | ty::UnnormalizedProjection(..)
 533             | ty::Projection(..)
 534             | ty::GeneratorWitness(..) => bug!("Encountered invalid type {:?}", ty),
 535         }
 536     }
 537
 538     fn visit_scalar(
 539         &mut self,
 540         op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
 541         scalar_layout: &layout::Scalar,
 542     ) -> InterpResult<'tcx> {
 543         let value = self.ecx.read_scalar(op)?;
 544         let valid_range = &scalar_layout.valid_range;
 545         let (lo, hi) = valid_range.clone().into_inner();
 546         // Determine the allowed range
 547         // `max_hi` is as big as the size fits
 548         let max_hi = u128::MAX >> (128 - op.layout.size.bits());
 549         assert!(hi <= max_hi);
 550         // We could also write `(hi + 1) % (max_hi + 1) == lo` but `max_hi + 1` overflows for `u128`
 551         if (lo == 0 && hi == max_hi) || (hi + 1 == lo) {
 552             // Nothing to check
 553             return Ok(());
 554         }
 555         // At least one value is excluded. Get the bits.
 556         let value = try_validation!(
 557             value.not_undef(),
 558             value,
 559             self.path,
 560             format_args!("something {}", wrapping_range_format(valid_range, max_hi),)
 561         );
 562         let bits = match value.to_bits_or_ptr(op.layout.size, self.ecx) {
 563             Err(ptr) => {
 564                 if lo == 1 && hi == max_hi {
 565                     // Only NULL is the niche.  So make sure the ptr is NOT NULL.
 566                     if self.ecx.memory.ptr_may_be_null(ptr) {
 567                         throw_validation_failure!(
 568                             "a potentially NULL pointer",
 569                             self.path,
 570                             format_args!(
 571                                 "something that cannot possibly fail to be {}",
 572                                 wrapping_range_format(valid_range, max_hi)
 573                             )
 574                         )
 575                     }
 576                     return Ok(());
 577                 } else {
 578                     // Conservatively, we reject, because the pointer *could* have a bad
 579                     // value.
 580                     throw_validation_failure!(
 581                         "a pointer",
 582                         self.path,
 583                         format_args!(
 584                             "something that cannot possibly fail to be {}",
 585                             wrapping_range_format(valid_range, max_hi)
 586                         )
 587                     )
 588                 }
 589             }
 590             Ok(data) => data,
 591         };
 592         // Now compare. This is slightly subtle because this is a special "wrap-around" range.
 593         if wrapping_range_contains(&valid_range, bits) {
 594             Ok(())
 595         } else {
 596             throw_validation_failure!(
 597                 bits,
 598                 self.path,
 599                 format_args!("something {}", wrapping_range_format(valid_range, max_hi))
 600             )
 601         }
 602     }
 603 }
 604
 605 impl<'rt, 'mir, 'tcx, M: Machine<'mir, 'tcx>> ValueVisitor<'mir, 'tcx, M>
 606     for ValidityVisitor<'rt, 'mir, 'tcx, M>
 607 {
 608     type V = OpTy<'tcx, M::PointerTag>;
 609
 610     #[inline(always)]
 611     fn ecx(&self) -> &InterpCx<'mir, 'tcx, M> {
 612         &self.ecx
 613     }
 614
 615     #[inline]
 616     fn visit_field(
 617         &mut self,
 618         old_op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
 619         field: usize,
 620         new_op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
 621     ) -> InterpResult<'tcx> {
 622         let elem = self.aggregate_field_path_elem(old_op.layout, field);
 623         self.visit_elem(new_op, elem)
 624     }
 625
 626     #[inline]
 627     fn visit_variant(
 628         &mut self,
 629         old_op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
 630         variant_id: VariantIdx,
 631         new_op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
 632     ) -> InterpResult<'tcx> {
 633         let name = match old_op.layout.ty.kind {
 634             ty::Adt(adt, _) => PathElem::Variant(adt.variants[variant_id].ident.name),
 635             // Generators also have variants
 636             ty::Generator(..) => PathElem::GeneratorState(variant_id),
 637             _ => bug!("Unexpected type with variant: {:?}", old_op.layout.ty),
 638         };
 639         self.visit_elem(new_op, name)
 640     }
 641
 642     #[inline(always)]
 643     fn visit_union(&mut self, op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>, fields: usize) -> InterpResult<'tcx> {
 644         // Empty unions are not accepted by rustc. But uninhabited enums
 645         // claim to be unions, so allow them, too.
 646         assert!(op.layout.abi.is_uninhabited() || fields > 0);
 647         Ok(())
 648     }
 649
 650     #[inline]
 651     fn visit_value(&mut self, op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>) -> InterpResult<'tcx> {
 652         trace!("visit_value: {:?}, {:?}", *op, op.layout);
 653
 654         // Check primitive types -- the leafs of our recursive descend.
 655         if self.try_visit_primitive(op)? {
 656             return Ok(());
 657         }
 658         // Sanity check: `builtin_deref` does not know any pointers that are not primitive.
 659         assert!(op.layout.ty.builtin_deref(true).is_none());
 660
 661         // Recursively walk the type. Translate some possible errors to something nicer.
 662         match self.walk_value(op) {
 663             Ok(()) => {}
 664             Err(err) => match err.kind {
 665                 err_ub!(InvalidDiscriminant(val)) => {
 666                     throw_validation_failure!(val, self.path, "a valid enum discriminant")
 667                 }
 668                 err_unsup!(ReadPointerAsBytes) => {
 669                     throw_validation_failure!("a pointer", self.path, "plain (non-pointer) bytes")
 670                 }
 671                 // Propagate upwards (that will also check for unexpected errors).
 672                 _ => return Err(err),
 673             },
 674         }
 675
 676         // *After* all of this, check the ABI.  We need to check the ABI to handle
 677         // types like `NonNull` where the `Scalar` info is more restrictive than what
 678         // the fields say (`rustc_layout_scalar_valid_range_start`).
 679         // But in most cases, this will just propagate what the fields say,
 680         // and then we want the error to point at the field -- so, first recurse,
 681         // then check ABI.
 682         //
 683         // FIXME: We could avoid some redundant checks here. For newtypes wrapping
 684         // scalars, we do the same check on every "level" (e.g., first we check
 685         // MyNewtype and then the scalar in there).
 686         match op.layout.abi {
 687             layout::Abi::Uninhabited => {
 688                 throw_validation_failure!(
 689                     format_args!("a value of uninhabited type {:?}", op.layout.ty),
 690                     self.path
 691                 );
 692             }
 693             layout::Abi::Scalar(ref scalar_layout) => {
 694                 self.visit_scalar(op, scalar_layout)?;
 695             }
 696             layout::Abi::ScalarPair { .. } | layout::Abi::Vector { .. } => {
 697                 // These have fields that we already visited above, so we already checked
 698                 // all their scalar-level restrictions.
 699                 // There is also no equivalent to `rustc_layout_scalar_valid_range_start`
 700                 // that would make skipping them here an issue.
 701             }
 702             layout::Abi::Aggregate { .. } => {
 703                 // Nothing to do.
 704             }
 705         }
 706
 707         Ok(())
 708     }
 709
 710     fn visit_aggregate(
 711         &mut self,
 712         op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
 713         fields: impl Iterator<Item = InterpResult<'tcx, Self::V>>,
 714     ) -> InterpResult<'tcx> {
 715         match op.layout.ty.kind {
 716             ty::Str => {
 717                 let mplace = op.assert_mem_place(self.ecx); // strings are never immediate
 718                 try_validation!(
 719                     self.ecx.read_str(mplace),
 720                     "uninitialized or non-UTF-8 data in str",
 721                     self.path
 722                 );
 723             }
 724             ty::Array(tys, ..) | ty::Slice(tys)
 725                 if {
 726                     // This optimization applies for types that can hold arbitrary bytes (such as
 727                     // integer and floating point types) or for structs or tuples with no fields.
 728                     // FIXME(wesleywiser) This logic could be extended further to arbitrary structs
 729                     // or tuples made up of integer/floating point types or inhabited ZSTs with no
 730                     // padding.
 731                     match tys.kind {
 732                         ty::Int(..) | ty::Uint(..) | ty::Float(..) => true,
 733                         _ => false,
 734                     }
 735                 } =>
 736             {
 737                 // Optimized handling for arrays of integer/float type.
 738
 739                 // Arrays cannot be immediate, slices are never immediate.
 740                 let mplace = op.assert_mem_place(self.ecx);
 741                 // This is the length of the array/slice.
 742                 let len = mplace.len(self.ecx)?;
 743                 // Zero length slices have nothing to be checked.
 744                 if len == 0 {
 745                     return Ok(());
 746                 }
 747                 // This is the element type size.
 748                 let layout = self.ecx.layout_of(tys)?;
 749                 // This is the size in bytes of the whole array.
 750                 let size = layout.size * len;
 751                 // Size is not 0, get a pointer.
 752                 let ptr = self.ecx.force_ptr(mplace.ptr)?;
 753
 754                 // Optimization: we just check the entire range at once.
 755                 // NOTE: Keep this in sync with the handling of integer and float
 756                 // types above, in `visit_primitive`.
 757                 // In run-time mode, we accept pointers in here.  This is actually more
 758                 // permissive than a per-element check would be, e.g., we accept
 759                 // an &[u8] that contains a pointer even though bytewise checking would
 760                 // reject it.  However, that's good: We don't inherently want
 761                 // to reject those pointers, we just do not have the machinery to
 762                 // talk about parts of a pointer.
 763                 // We also accept undef, for consistency with the slow path.
 764                 match self.ecx.memory.get_raw(ptr.alloc_id)?.check_bytes(
 765                     self.ecx,
 766                     ptr,
 767                     size,
 768                     /*allow_ptr_and_undef*/ self.ref_tracking_for_consts.is_none(),
 769                 ) {
 770                     // In the happy case, we needn't check anything else.
 771                     Ok(()) => {}
 772                     // Some error happened, try to provide a more detailed description.
 773                     Err(err) => {
 774                         // For some errors we might be able to provide extra information
 775                         match err.kind {
 776                             err_ub!(InvalidUndefBytes(Some(ptr))) => {
 777                                 // Some byte was undefined, determine which
 778                                 // element that byte belongs to so we can
 779                                 // provide an index.
 780                                 let i = (ptr.offset.bytes() / layout.size.bytes()) as usize;
 781                                 self.path.push(PathElem::ArrayElem(i));
 782
 783                                 throw_validation_failure!("undefined bytes", self.path)
 784                             }
 785                             // Other errors shouldn't be possible
 786                             _ => return Err(err),
 787                         }
 788                     }
 789                 }
 790             }
 791             // Fast path for arrays and slices of ZSTs. We only need to check a single ZST element
 792             // of an array and not all of them, because there's only a single value of a specific
 793             // ZST type, so either validation fails for all elements or none.
 794             ty::Array(tys, ..) | ty::Slice(tys) if self.ecx.layout_of(tys)?.is_zst() => {
 795                 // Validate just the first element
 796                 self.walk_aggregate(op, fields.take(1))?
 797             }
 798             _ => {
 799                 self.walk_aggregate(op, fields)? // default handler
 800             }
 801         }
 802         Ok(())
 803     }
 804 }
 805
 806 impl<'mir, 'tcx, M: Machine<'mir, 'tcx>> InterpCx<'mir, 'tcx, M> {
 807     fn validate_operand_internal(
 808         &self,
 809         op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
 810         path: Vec<PathElem>,
 811         ref_tracking_for_consts: Option<
 812             &mut RefTracking<MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>, Vec<PathElem>>,
 813         >,
 814         may_ref_to_static: bool,
 815     ) -> InterpResult<'tcx> {
 816         trace!("validate_operand_internal: {:?}, {:?}", *op, op.layout.ty);
 817
 818         // Construct a visitor
 819         let mut visitor =
 820             ValidityVisitor { path, ref_tracking_for_consts, may_ref_to_static, ecx: self };
 821
 822         // Try to cast to ptr *once* instead of all the time.
 823         let op = self.force_op_ptr(op).unwrap_or(op);
 824
 825         // Run it.
 826         match visitor.visit_value(op) {
 827             Ok(()) => Ok(()),
 828             Err(err) if matches!(err.kind, err_ub!(ValidationFailure { .. })) => Err(err),
 829             Err(err) if cfg!(debug_assertions) => {
 830                 bug!("Unexpected error during validation: {}", err)
 831             }
 832             Err(err) => Err(err),
 833         }
 834     }
 835
 836     /// This function checks the data at `op` to be const-valid.
 837     /// `op` is assumed to cover valid memory if it is an indirect operand.
 838     /// It will error if the bits at the destination do not match the ones described by the layout.
 839     ///
 840     /// `ref_tracking` is used to record references that we encounter so that they
 841     /// can be checked recursively by an outside driving loop.
 842     ///
 843     /// `may_ref_to_static` controls whether references are allowed to point to statics.
 844     #[inline(always)]
 845     pub fn const_validate_operand(
 846         &self,
 847         op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>,
 848         path: Vec<PathElem>,
 849         ref_tracking: &mut RefTracking<MPlaceTy<'tcx, M::PointerTag>, Vec<PathElem>>,
 850         may_ref_to_static: bool,
 851     ) -> InterpResult<'tcx> {
 852         self.validate_operand_internal(op, path, Some(ref_tracking), may_ref_to_static)
 853     }
 854
 855     /// This function checks the data at `op` to be runtime-valid.
 856     /// `op` is assumed to cover valid memory if it is an indirect operand.
 857     /// It will error if the bits at the destination do not match the ones described by the layout.
 858     #[inline(always)]
 859     pub fn validate_operand(&self, op: OpTy<'tcx, M::PointerTag>) -> InterpResult<'tcx> {
 860         self.validate_operand_internal(op, vec![], None, false)
 861     }
 862 }