]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc_passes/liveness.rs
Auto merge of #76035 - tiagolam:master, r=pietroalbini
[rust.git] / src / librustc_passes / liveness.rs
1 //! A classic liveness analysis based on dataflow over the AST. Computes,
2 //! for each local variable in a function, whether that variable is live
3 //! at a given point. Program execution points are identified by their
4 //! IDs.
5 //!
6 //! # Basic idea
7 //!
8 //! The basic model is that each local variable is assigned an index. We
9 //! represent sets of local variables using a vector indexed by this
10 //! index. The value in the vector is either 0, indicating the variable
11 //! is dead, or the ID of an expression that uses the variable.
12 //!
13 //! We conceptually walk over the AST in reverse execution order. If we
14 //! find a use of a variable, we add it to the set of live variables. If
15 //! we find an assignment to a variable, we remove it from the set of live
16 //! variables. When we have to merge two flows, we take the union of
17 //! those two flows -- if the variable is live on both paths, we simply
18 //! pick one ID. In the event of loops, we continue doing this until a
19 //! fixed point is reached.
20 //!
21 //! ## Checking initialization
22 //!
23 //! At the function entry point, all variables must be dead. If this is
24 //! not the case, we can report an error using the ID found in the set of
25 //! live variables, which identifies a use of the variable which is not
26 //! dominated by an assignment.
27 //!
28 //! ## Checking moves
29 //!
30 //! After each explicit move, the variable must be dead.
31 //!
32 //! ## Computing last uses
33 //!
34 //! Any use of the variable where the variable is dead afterwards is a
35 //! last use.
36 //!
37 //! # Implementation details
38 //!
39 //! The actual implementation contains two (nested) walks over the AST.
40 //! The outer walk has the job of building up the ir_maps instance for the
41 //! enclosing function. On the way down the tree, it identifies those AST
42 //! nodes and variable IDs that will be needed for the liveness analysis
43 //! and assigns them contiguous IDs. The liveness ID for an AST node is
44 //! called a `live_node` (it's a newtype'd `u32`) and the ID for a variable
45 //! is called a `variable` (another newtype'd `u32`).
46 //!
47 //! On the way back up the tree, as we are about to exit from a function
48 //! declaration we allocate a `liveness` instance. Now that we know
49 //! precisely how many nodes and variables we need, we can allocate all
50 //! the various arrays that we will need to precisely the right size. We then
51 //! perform the actual propagation on the `liveness` instance.
52 //!
53 //! This propagation is encoded in the various `propagate_through_*()`
54 //! methods. It effectively does a reverse walk of the AST; whenever we
55 //! reach a loop node, we iterate until a fixed point is reached.
56 //!
57 //! ## The `RWU` struct
58 //!
59 //! At each live node `N`, we track three pieces of information for each
60 //! variable `V` (these are encapsulated in the `RWU` struct):
61 //!
62 //! - `reader`: the `LiveNode` ID of some node which will read the value
63 //!    that `V` holds on entry to `N`. Formally: a node `M` such
64 //!    that there exists a path `P` from `N` to `M` where `P` does not
65 //!    write `V`. If the `reader` is `invalid_node()`, then the current
66 //!    value will never be read (the variable is dead, essentially).
67 //!
68 //! - `writer`: the `LiveNode` ID of some node which will write the
69 //!    variable `V` and which is reachable from `N`. Formally: a node `M`
70 //!    such that there exists a path `P` from `N` to `M` and `M` writes
71 //!    `V`. If the `writer` is `invalid_node()`, then there is no writer
72 //!    of `V` that follows `N`.
73 //!
74 //! - `used`: a boolean value indicating whether `V` is *used*. We
75 //!   distinguish a *read* from a *use* in that a *use* is some read that
76 //!   is not just used to generate a new value. For example, `x += 1` is
77 //!   a read but not a use. This is used to generate better warnings.
78 //!
79 //! ## Special nodes and variables
80 //!
81 //! We generate various special nodes for various, well, special purposes.
82 //! These are described in the `Specials` struct.
83
84 use self::LiveNodeKind::*;
85 use self::VarKind::*;
86
87 use rustc_ast::InlineAsmOptions;
88 use rustc_data_structures::fx::FxIndexMap;
89 use rustc_errors::Applicability;
90 use rustc_hir as hir;
91 use rustc_hir::def::*;
92 use rustc_hir::def_id::LocalDefId;
93 use rustc_hir::intravisit::{self, FnKind, NestedVisitorMap, Visitor};
94 use rustc_hir::{Expr, HirId, HirIdMap, HirIdSet, Node};
95 use rustc_middle::hir::map::Map;
96 use rustc_middle::ty::query::Providers;
97 use rustc_middle::ty::{self, TyCtxt};
98 use rustc_session::lint;
99 use rustc_span::symbol::{sym, Symbol};
100 use rustc_span::Span;
101
102 use std::collections::VecDeque;
103 use std::fmt;
104 use std::io;
105 use std::io::prelude::*;
106 use std::rc::Rc;
107
108 #[derive(Copy, Clone, PartialEq)]
109 struct Variable(u32);
110
111 #[derive(Copy, Clone, PartialEq)]
112 struct LiveNode(u32);
113
114 impl Variable {
115     fn get(&self) -> usize {
116         self.0 as usize
117     }
118 }
119
120 impl LiveNode {
121     fn get(&self) -> usize {
122         self.0 as usize
123     }
124 }
125
126 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Debug)]
127 enum LiveNodeKind {
128     UpvarNode(Span),
129     ExprNode(Span),
130     VarDefNode(Span),
131     ClosureNode,
132     ExitNode,
133 }
134
135 fn live_node_kind_to_string(lnk: LiveNodeKind, tcx: TyCtxt<'_>) -> String {
136     let sm = tcx.sess.source_map();
137     match lnk {
138         UpvarNode(s) => format!("Upvar node [{}]", sm.span_to_string(s)),
139         ExprNode(s) => format!("Expr node [{}]", sm.span_to_string(s)),
140         VarDefNode(s) => format!("Var def node [{}]", sm.span_to_string(s)),
141         ClosureNode => "Closure node".to_owned(),
142         ExitNode => "Exit node".to_owned(),
143     }
144 }
145
146 impl<'tcx> Visitor<'tcx> for IrMaps<'tcx> {
147     type Map = Map<'tcx>;
148
149     fn nested_visit_map(&mut self) -> NestedVisitorMap<Self::Map> {
150         NestedVisitorMap::OnlyBodies(self.tcx.hir())
151     }
152
153     fn visit_fn(
154         &mut self,
155         fk: FnKind<'tcx>,
156         fd: &'tcx hir::FnDecl<'tcx>,
157         b: hir::BodyId,
158         s: Span,
159         id: HirId,
160     ) {
161         visit_fn(self, fk, fd, b, s, id);
162     }
163
164     fn visit_local(&mut self, l: &'tcx hir::Local<'tcx>) {
165         visit_local(self, l);
166     }
167     fn visit_expr(&mut self, ex: &'tcx Expr<'tcx>) {
168         visit_expr(self, ex);
169     }
170     fn visit_arm(&mut self, a: &'tcx hir::Arm<'tcx>) {
171         visit_arm(self, a);
172     }
173 }
174
175 fn check_mod_liveness(tcx: TyCtxt<'_>, module_def_id: LocalDefId) {
176     tcx.hir().visit_item_likes_in_module(
177         module_def_id,
178         &mut IrMaps::new(tcx, module_def_id).as_deep_visitor(),
179     );
180 }
181
182 pub fn provide(providers: &mut Providers) {
183     *providers = Providers { check_mod_liveness, ..*providers };
184 }
185
186 impl fmt::Debug for LiveNode {
187     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
188         write!(f, "ln({})", self.get())
189     }
190 }
191
192 impl fmt::Debug for Variable {
193     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
194         write!(f, "v({})", self.get())
195     }
196 }
197
198 // ______________________________________________________________________
199 // Creating ir_maps
200 //
201 // This is the first pass and the one that drives the main
202 // computation.  It walks up and down the IR once.  On the way down,
203 // we count for each function the number of variables as well as
204 // liveness nodes.  A liveness node is basically an expression or
205 // capture clause that does something of interest: either it has
206 // interesting control flow or it uses/defines a local variable.
207 //
208 // On the way back up, at each function node we create liveness sets
209 // (we now know precisely how big to make our various vectors and so
210 // forth) and then do the data-flow propagation to compute the set
211 // of live variables at each program point.
212 //
213 // Finally, we run back over the IR one last time and, using the
214 // computed liveness, check various safety conditions.  For example,
215 // there must be no live nodes at the definition site for a variable
216 // unless it has an initializer.  Similarly, each non-mutable local
217 // variable must not be assigned if there is some successor
218 // assignment.  And so forth.
219
220 impl LiveNode {
221     fn is_valid(&self) -> bool {
222         self.0 != u32::MAX
223     }
224 }
225
226 fn invalid_node() -> LiveNode {
227     LiveNode(u32::MAX)
228 }
229
230 struct CaptureInfo {
231     ln: LiveNode,
232     var_hid: HirId,
233 }
234
235 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
236 struct LocalInfo {
237     id: HirId,
238     name: Symbol,
239     is_shorthand: bool,
240 }
241
242 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
243 enum VarKind {
244     Param(HirId, Symbol),
245     Local(LocalInfo),
246     Upvar(HirId, Symbol),
247 }
248
249 struct IrMaps<'tcx> {
250     tcx: TyCtxt<'tcx>,
251     body_owner: LocalDefId,
252     num_live_nodes: usize,
253     num_vars: usize,
254     live_node_map: HirIdMap<LiveNode>,
255     variable_map: HirIdMap<Variable>,
256     capture_info_map: HirIdMap<Rc<Vec<CaptureInfo>>>,
257     var_kinds: Vec<VarKind>,
258     lnks: Vec<LiveNodeKind>,
259 }
260
261 impl IrMaps<'tcx> {
262     fn new(tcx: TyCtxt<'tcx>, body_owner: LocalDefId) -> IrMaps<'tcx> {
263         IrMaps {
264             tcx,
265             body_owner,
266             num_live_nodes: 0,
267             num_vars: 0,
268             live_node_map: HirIdMap::default(),
269             variable_map: HirIdMap::default(),
270             capture_info_map: Default::default(),
271             var_kinds: Vec::new(),
272             lnks: Vec::new(),
273         }
274     }
275
276     fn add_live_node(&mut self, lnk: LiveNodeKind) -> LiveNode {
277         let ln = LiveNode(self.num_live_nodes as u32);
278         self.lnks.push(lnk);
279         self.num_live_nodes += 1;
280
281         debug!("{:?} is of kind {}", ln, live_node_kind_to_string(lnk, self.tcx));
282
283         ln
284     }
285
286     fn add_live_node_for_node(&mut self, hir_id: HirId, lnk: LiveNodeKind) {
287         let ln = self.add_live_node(lnk);
288         self.live_node_map.insert(hir_id, ln);
289
290         debug!("{:?} is node {:?}", ln, hir_id);
291     }
292
293     fn add_variable(&mut self, vk: VarKind) -> Variable {
294         let v = Variable(self.num_vars as u32);
295         self.var_kinds.push(vk);
296         self.num_vars += 1;
297
298         match vk {
299             Local(LocalInfo { id: node_id, .. }) | Param(node_id, _) | Upvar(node_id, _) => {
300                 self.variable_map.insert(node_id, v);
301             }
302         }
303
304         debug!("{:?} is {:?}", v, vk);
305
306         v
307     }
308
309     fn variable(&self, hir_id: HirId, span: Span) -> Variable {
310         match self.variable_map.get(&hir_id) {
311             Some(&var) => var,
312             None => {
313                 span_bug!(span, "no variable registered for id {:?}", hir_id);
314             }
315         }
316     }
317
318     fn variable_name(&self, var: Variable) -> String {
319         match self.var_kinds[var.get()] {
320             Local(LocalInfo { name, .. }) | Param(_, name) | Upvar(_, name) => name.to_string(),
321         }
322     }
323
324     fn variable_is_shorthand(&self, var: Variable) -> bool {
325         match self.var_kinds[var.get()] {
326             Local(LocalInfo { is_shorthand, .. }) => is_shorthand,
327             Param(..) | Upvar(..) => false,
328         }
329     }
330
331     fn set_captures(&mut self, hir_id: HirId, cs: Vec<CaptureInfo>) {
332         self.capture_info_map.insert(hir_id, Rc::new(cs));
333     }
334
335     fn lnk(&self, ln: LiveNode) -> LiveNodeKind {
336         self.lnks[ln.get()]
337     }
338 }
339
340 fn visit_fn<'tcx>(
341     ir: &mut IrMaps<'tcx>,
342     fk: FnKind<'tcx>,
343     decl: &'tcx hir::FnDecl<'tcx>,
344     body_id: hir::BodyId,
345     sp: Span,
346     id: hir::HirId,
347 ) {
348     debug!("visit_fn {:?}", id);
349
350     // swap in a new set of IR maps for this function body:
351     let def_id = ir.tcx.hir().local_def_id(id);
352     let mut fn_maps = IrMaps::new(ir.tcx, def_id);
353
354     // Don't run unused pass for #[derive()]
355     if let FnKind::Method(..) = fk {
356         let parent = ir.tcx.hir().get_parent_item(id);
357         if let Some(Node::Item(i)) = ir.tcx.hir().find(parent) {
358             if i.attrs.iter().any(|a| ir.tcx.sess.check_name(a, sym::automatically_derived)) {
359                 return;
360             }
361         }
362     }
363
364     debug!("creating fn_maps: {:p}", &fn_maps);
365
366     let body = ir.tcx.hir().body(body_id);
367
368     if let Some(upvars) = ir.tcx.upvars_mentioned(def_id) {
369         for (&var_hir_id, _upvar) in upvars {
370             debug!("adding upvar {:?}", var_hir_id);
371             let var_name = ir.tcx.hir().name(var_hir_id);
372             fn_maps.add_variable(Upvar(var_hir_id, var_name));
373         }
374     }
375
376     for param in body.params {
377         let is_shorthand = match param.pat.kind {
378             rustc_hir::PatKind::Struct(..) => true,
379             _ => false,
380         };
381         param.pat.each_binding(|_bm, hir_id, _x, ident| {
382             debug!("adding parameters {:?}", hir_id);
383             let var = if is_shorthand {
384                 Local(LocalInfo { id: hir_id, name: ident.name, is_shorthand: true })
385             } else {
386                 Param(hir_id, ident.name)
387             };
388             fn_maps.add_variable(var);
389         })
390     }
391
392     // gather up the various local variables, significant expressions,
393     // and so forth:
394     intravisit::walk_fn(&mut fn_maps, fk, decl, body_id, sp, id);
395
396     // compute liveness
397     let mut lsets = Liveness::new(&mut fn_maps, def_id);
398     let entry_ln = lsets.compute(fk, &body, sp, id);
399     lsets.log_liveness(entry_ln, id);
400
401     // check for various error conditions
402     lsets.visit_body(body);
403     lsets.warn_about_unused_upvars(entry_ln);
404     lsets.warn_about_unused_args(body, entry_ln);
405 }
406
407 fn add_from_pat(ir: &mut IrMaps<'_>, pat: &hir::Pat<'_>) {
408     // For struct patterns, take note of which fields used shorthand
409     // (`x` rather than `x: x`).
410     let mut shorthand_field_ids = HirIdSet::default();
411     let mut pats = VecDeque::new();
412     pats.push_back(pat);
413     while let Some(pat) = pats.pop_front() {
414         use rustc_hir::PatKind::*;
415         match &pat.kind {
416             Binding(.., inner_pat) => {
417                 pats.extend(inner_pat.iter());
418             }
419             Struct(_, fields, _) => {
420                 let ids = fields.iter().filter(|f| f.is_shorthand).map(|f| f.pat.hir_id);
421                 shorthand_field_ids.extend(ids);
422             }
423             Ref(inner_pat, _) | Box(inner_pat) => {
424                 pats.push_back(inner_pat);
425             }
426             TupleStruct(_, inner_pats, _) | Tuple(inner_pats, _) | Or(inner_pats) => {
427                 pats.extend(inner_pats.iter());
428             }
429             Slice(pre_pats, inner_pat, post_pats) => {
430                 pats.extend(pre_pats.iter());
431                 pats.extend(inner_pat.iter());
432                 pats.extend(post_pats.iter());
433             }
434             _ => {}
435         }
436     }
437
438     pat.each_binding(|_, hir_id, _, ident| {
439         ir.add_live_node_for_node(hir_id, VarDefNode(ident.span));
440         ir.add_variable(Local(LocalInfo {
441             id: hir_id,
442             name: ident.name,
443             is_shorthand: shorthand_field_ids.contains(&hir_id),
444         }));
445     });
446 }
447
448 fn visit_local<'tcx>(ir: &mut IrMaps<'tcx>, local: &'tcx hir::Local<'tcx>) {
449     add_from_pat(ir, &local.pat);
450     intravisit::walk_local(ir, local);
451 }
452
453 fn visit_arm<'tcx>(ir: &mut IrMaps<'tcx>, arm: &'tcx hir::Arm<'tcx>) {
454     add_from_pat(ir, &arm.pat);
455     intravisit::walk_arm(ir, arm);
456 }
457
458 fn visit_expr<'tcx>(ir: &mut IrMaps<'tcx>, expr: &'tcx Expr<'tcx>) {
459     match expr.kind {
460         // live nodes required for uses or definitions of variables:
461         hir::ExprKind::Path(hir::QPath::Resolved(_, ref path)) => {
462             debug!("expr {}: path that leads to {:?}", expr.hir_id, path.res);
463             if let Res::Local(_var_hir_id) = path.res {
464                 ir.add_live_node_for_node(expr.hir_id, ExprNode(expr.span));
465             }
466             intravisit::walk_expr(ir, expr);
467         }
468         hir::ExprKind::Closure(..) => {
469             // Interesting control flow (for loops can contain labeled
470             // breaks or continues)
471             ir.add_live_node_for_node(expr.hir_id, ExprNode(expr.span));
472
473             // Make a live_node for each captured variable, with the span
474             // being the location that the variable is used.  This results
475             // in better error messages than just pointing at the closure
476             // construction site.
477             let mut call_caps = Vec::new();
478             let closure_def_id = ir.tcx.hir().local_def_id(expr.hir_id);
479             if let Some(upvars) = ir.tcx.upvars_mentioned(closure_def_id) {
480                 call_caps.extend(upvars.iter().map(|(&var_id, upvar)| {
481                     let upvar_ln = ir.add_live_node(UpvarNode(upvar.span));
482                     CaptureInfo { ln: upvar_ln, var_hid: var_id }
483                 }));
484             }
485             ir.set_captures(expr.hir_id, call_caps);
486             let old_body_owner = ir.body_owner;
487             ir.body_owner = closure_def_id;
488             intravisit::walk_expr(ir, expr);
489             ir.body_owner = old_body_owner;
490         }
491
492         // live nodes required for interesting control flow:
493         hir::ExprKind::Match(..) | hir::ExprKind::Loop(..) => {
494             ir.add_live_node_for_node(expr.hir_id, ExprNode(expr.span));
495             intravisit::walk_expr(ir, expr);
496         }
497         hir::ExprKind::Binary(op, ..) if op.node.is_lazy() => {
498             ir.add_live_node_for_node(expr.hir_id, ExprNode(expr.span));
499             intravisit::walk_expr(ir, expr);
500         }
501
502         // otherwise, live nodes are not required:
503         hir::ExprKind::Index(..)
504         | hir::ExprKind::Field(..)
505         | hir::ExprKind::Array(..)
506         | hir::ExprKind::Call(..)
507         | hir::ExprKind::MethodCall(..)
508         | hir::ExprKind::Tup(..)
509         | hir::ExprKind::Binary(..)
510         | hir::ExprKind::AddrOf(..)
511         | hir::ExprKind::Cast(..)
512         | hir::ExprKind::DropTemps(..)
513         | hir::ExprKind::Unary(..)
514         | hir::ExprKind::Break(..)
515         | hir::ExprKind::Continue(_)
516         | hir::ExprKind::Lit(_)
517         | hir::ExprKind::Ret(..)
518         | hir::ExprKind::Block(..)
519         | hir::ExprKind::Assign(..)
520         | hir::ExprKind::AssignOp(..)
521         | hir::ExprKind::Struct(..)
522         | hir::ExprKind::Repeat(..)
523         | hir::ExprKind::InlineAsm(..)
524         | hir::ExprKind::LlvmInlineAsm(..)
525         | hir::ExprKind::Box(..)
526         | hir::ExprKind::Yield(..)
527         | hir::ExprKind::Type(..)
528         | hir::ExprKind::Err
529         | hir::ExprKind::Path(hir::QPath::TypeRelative(..))
530         | hir::ExprKind::Path(hir::QPath::LangItem(..)) => {
531             intravisit::walk_expr(ir, expr);
532         }
533     }
534 }
535
536 // ______________________________________________________________________
537 // Computing liveness sets
538 //
539 // Actually we compute just a bit more than just liveness, but we use
540 // the same basic propagation framework in all cases.
541
542 #[derive(Clone, Copy)]
543 struct RWU {
544     reader: LiveNode,
545     writer: LiveNode,
546     used: bool,
547 }
548
549 /// Conceptually, this is like a `Vec<RWU>`. But the number of `RWU`s can get
550 /// very large, so it uses a more compact representation that takes advantage
551 /// of the fact that when the number of `RWU`s is large, most of them have an
552 /// invalid reader and an invalid writer.
553 struct RWUTable {
554     /// Each entry in `packed_rwus` is either INV_INV_FALSE, INV_INV_TRUE, or
555     /// an index into `unpacked_rwus`. In the common cases, this compacts the
556     /// 65 bits of data into 32; in the uncommon cases, it expands the 65 bits
557     /// in 96.
558     ///
559     /// More compact representations are possible -- e.g., use only 2 bits per
560     /// packed `RWU` and make the secondary table a HashMap that maps from
561     /// indices to `RWU`s -- but this one strikes a good balance between size
562     /// and speed.
563     packed_rwus: Vec<u32>,
564     unpacked_rwus: Vec<RWU>,
565 }
566
567 // A constant representing `RWU { reader: invalid_node(); writer: invalid_node(); used: false }`.
568 const INV_INV_FALSE: u32 = u32::MAX;
569
570 // A constant representing `RWU { reader: invalid_node(); writer: invalid_node(); used: true }`.
571 const INV_INV_TRUE: u32 = u32::MAX - 1;
572
573 impl RWUTable {
574     fn new(num_rwus: usize) -> RWUTable {
575         Self { packed_rwus: vec![INV_INV_FALSE; num_rwus], unpacked_rwus: vec![] }
576     }
577
578     fn get(&self, idx: usize) -> RWU {
579         let packed_rwu = self.packed_rwus[idx];
580         match packed_rwu {
581             INV_INV_FALSE => RWU { reader: invalid_node(), writer: invalid_node(), used: false },
582             INV_INV_TRUE => RWU { reader: invalid_node(), writer: invalid_node(), used: true },
583             _ => self.unpacked_rwus[packed_rwu as usize],
584         }
585     }
586
587     fn get_reader(&self, idx: usize) -> LiveNode {
588         let packed_rwu = self.packed_rwus[idx];
589         match packed_rwu {
590             INV_INV_FALSE | INV_INV_TRUE => invalid_node(),
591             _ => self.unpacked_rwus[packed_rwu as usize].reader,
592         }
593     }
594
595     fn get_writer(&self, idx: usize) -> LiveNode {
596         let packed_rwu = self.packed_rwus[idx];
597         match packed_rwu {
598             INV_INV_FALSE | INV_INV_TRUE => invalid_node(),
599             _ => self.unpacked_rwus[packed_rwu as usize].writer,
600         }
601     }
602
603     fn get_used(&self, idx: usize) -> bool {
604         let packed_rwu = self.packed_rwus[idx];
605         match packed_rwu {
606             INV_INV_FALSE => false,
607             INV_INV_TRUE => true,
608             _ => self.unpacked_rwus[packed_rwu as usize].used,
609         }
610     }
611
612     #[inline]
613     fn copy_packed(&mut self, dst_idx: usize, src_idx: usize) {
614         self.packed_rwus[dst_idx] = self.packed_rwus[src_idx];
615     }
616
617     fn assign_unpacked(&mut self, idx: usize, rwu: RWU) {
618         if rwu.reader == invalid_node() && rwu.writer == invalid_node() {
619             // When we overwrite an indexing entry in `self.packed_rwus` with
620             // `INV_INV_{TRUE,FALSE}` we don't remove the corresponding entry
621             // from `self.unpacked_rwus`; it's not worth the effort, and we
622             // can't have entries shifting around anyway.
623             self.packed_rwus[idx] = if rwu.used { INV_INV_TRUE } else { INV_INV_FALSE }
624         } else {
625             // Add a new RWU to `unpacked_rwus` and make `packed_rwus[idx]`
626             // point to it.
627             self.packed_rwus[idx] = self.unpacked_rwus.len() as u32;
628             self.unpacked_rwus.push(rwu);
629         }
630     }
631
632     fn assign_inv_inv(&mut self, idx: usize) {
633         self.packed_rwus[idx] = if self.get_used(idx) { INV_INV_TRUE } else { INV_INV_FALSE };
634     }
635 }
636
637 #[derive(Copy, Clone)]
638 struct Specials {
639     /// A live node representing a point of execution before closure entry &
640     /// after closure exit. Used to calculate liveness of captured variables
641     /// through calls to the same closure. Used for Fn & FnMut closures only.
642     closure_ln: LiveNode,
643     /// A live node representing every 'exit' from the function, whether it be
644     /// by explicit return, panic, or other means.
645     exit_ln: LiveNode,
646 }
647
648 const ACC_READ: u32 = 1;
649 const ACC_WRITE: u32 = 2;
650 const ACC_USE: u32 = 4;
651
652 struct Liveness<'a, 'tcx> {
653     ir: &'a mut IrMaps<'tcx>,
654     typeck_results: &'a ty::TypeckResults<'tcx>,
655     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
656     s: Specials,
657     successors: Vec<LiveNode>,
658     rwu_table: RWUTable,
659
660     // mappings from loop node ID to LiveNode
661     // ("break" label should map to loop node ID,
662     // it probably doesn't now)
663     break_ln: HirIdMap<LiveNode>,
664     cont_ln: HirIdMap<LiveNode>,
665 }
666
667 impl<'a, 'tcx> Liveness<'a, 'tcx> {
668     fn new(ir: &'a mut IrMaps<'tcx>, def_id: LocalDefId) -> Liveness<'a, 'tcx> {
669         let specials = Specials {
670             closure_ln: ir.add_live_node(ClosureNode),
671             exit_ln: ir.add_live_node(ExitNode),
672         };
673
674         let typeck_results = ir.tcx.typeck(def_id);
675         let param_env = ir.tcx.param_env(def_id);
676
677         let num_live_nodes = ir.num_live_nodes;
678         let num_vars = ir.num_vars;
679
680         Liveness {
681             ir,
682             typeck_results,
683             param_env,
684             s: specials,
685             successors: vec![invalid_node(); num_live_nodes],
686             rwu_table: RWUTable::new(num_live_nodes * num_vars),
687             break_ln: Default::default(),
688             cont_ln: Default::default(),
689         }
690     }
691
692     fn live_node(&self, hir_id: HirId, span: Span) -> LiveNode {
693         match self.ir.live_node_map.get(&hir_id) {
694             Some(&ln) => ln,
695             None => {
696                 // This must be a mismatch between the ir_map construction
697                 // above and the propagation code below; the two sets of
698                 // code have to agree about which AST nodes are worth
699                 // creating liveness nodes for.
700                 span_bug!(span, "no live node registered for node {:?}", hir_id);
701             }
702         }
703     }
704
705     fn variable(&self, hir_id: HirId, span: Span) -> Variable {
706         self.ir.variable(hir_id, span)
707     }
708
709     fn define_bindings_in_pat(&mut self, pat: &hir::Pat<'_>, mut succ: LiveNode) -> LiveNode {
710         // In an or-pattern, only consider the first pattern; any later patterns
711         // must have the same bindings, and we also consider the first pattern
712         // to be the "authoritative" set of ids.
713         pat.each_binding_or_first(&mut |_, hir_id, pat_sp, ident| {
714             let ln = self.live_node(hir_id, pat_sp);
715             let var = self.variable(hir_id, ident.span);
716             self.init_from_succ(ln, succ);
717             self.define(ln, var);
718             succ = ln;
719         });
720         succ
721     }
722
723     fn idx(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> usize {
724         ln.get() * self.ir.num_vars + var.get()
725     }
726
727     fn live_on_entry(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> Option<LiveNodeKind> {
728         assert!(ln.is_valid());
729         let reader = self.rwu_table.get_reader(self.idx(ln, var));
730         if reader.is_valid() { Some(self.ir.lnk(reader)) } else { None }
731     }
732
733     // Is this variable live on entry to any of its successor nodes?
734     fn live_on_exit(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> Option<LiveNodeKind> {
735         let successor = self.successors[ln.get()];
736         self.live_on_entry(successor, var)
737     }
738
739     fn used_on_entry(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> bool {
740         assert!(ln.is_valid());
741         self.rwu_table.get_used(self.idx(ln, var))
742     }
743
744     fn assigned_on_entry(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> Option<LiveNodeKind> {
745         assert!(ln.is_valid());
746         let writer = self.rwu_table.get_writer(self.idx(ln, var));
747         if writer.is_valid() { Some(self.ir.lnk(writer)) } else { None }
748     }
749
750     fn assigned_on_exit(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> Option<LiveNodeKind> {
751         let successor = self.successors[ln.get()];
752         self.assigned_on_entry(successor, var)
753     }
754
755     fn indices2<F>(&mut self, ln: LiveNode, succ_ln: LiveNode, mut op: F)
756     where
757         F: FnMut(&mut Liveness<'a, 'tcx>, usize, usize),
758     {
759         let node_base_idx = self.idx(ln, Variable(0));
760         let succ_base_idx = self.idx(succ_ln, Variable(0));
761         for var_idx in 0..self.ir.num_vars {
762             op(self, node_base_idx + var_idx, succ_base_idx + var_idx);
763         }
764     }
765
766     fn write_vars<F>(&self, wr: &mut dyn Write, ln: LiveNode, mut test: F) -> io::Result<()>
767     where
768         F: FnMut(usize) -> bool,
769     {
770         let node_base_idx = self.idx(ln, Variable(0));
771         for var_idx in 0..self.ir.num_vars {
772             let idx = node_base_idx + var_idx;
773             if test(idx) {
774                 write!(wr, " {:?}", Variable(var_idx as u32))?;
775             }
776         }
777         Ok(())
778     }
779
780     #[allow(unused_must_use)]
781     fn ln_str(&self, ln: LiveNode) -> String {
782         let mut wr = Vec::new();
783         {
784             let wr = &mut wr as &mut dyn Write;
785             write!(wr, "[ln({:?}) of kind {:?} reads", ln.get(), self.ir.lnk(ln));
786             self.write_vars(wr, ln, |idx| self.rwu_table.get_reader(idx).is_valid());
787             write!(wr, "  writes");
788             self.write_vars(wr, ln, |idx| self.rwu_table.get_writer(idx).is_valid());
789             write!(wr, "  uses");
790             self.write_vars(wr, ln, |idx| self.rwu_table.get_used(idx));
791
792             write!(wr, "  precedes {:?}]", self.successors[ln.get()]);
793         }
794         String::from_utf8(wr).unwrap()
795     }
796
797     fn log_liveness(&self, entry_ln: LiveNode, hir_id: hir::HirId) {
798         // hack to skip the loop unless debug! is enabled:
799         debug!(
800             "^^ liveness computation results for body {} (entry={:?})",
801             {
802                 for ln_idx in 0..self.ir.num_live_nodes {
803                     debug!("{:?}", self.ln_str(LiveNode(ln_idx as u32)));
804                 }
805                 hir_id
806             },
807             entry_ln
808         );
809     }
810
811     fn init_empty(&mut self, ln: LiveNode, succ_ln: LiveNode) {
812         self.successors[ln.get()] = succ_ln;
813
814         // It is not necessary to initialize the RWUs here because they are all
815         // set to INV_INV_FALSE when they are created, and the sets only grow
816         // during iterations.
817     }
818
819     fn init_from_succ(&mut self, ln: LiveNode, succ_ln: LiveNode) {
820         // more efficient version of init_empty() / merge_from_succ()
821         self.successors[ln.get()] = succ_ln;
822
823         self.indices2(ln, succ_ln, |this, idx, succ_idx| {
824             this.rwu_table.copy_packed(idx, succ_idx);
825         });
826         debug!("init_from_succ(ln={}, succ={})", self.ln_str(ln), self.ln_str(succ_ln));
827     }
828
829     fn merge_from_succ(&mut self, ln: LiveNode, succ_ln: LiveNode, first_merge: bool) -> bool {
830         if ln == succ_ln {
831             return false;
832         }
833
834         let mut any_changed = false;
835         self.indices2(ln, succ_ln, |this, idx, succ_idx| {
836             // This is a special case, pulled out from the code below, where we
837             // don't have to do anything. It occurs about 60-70% of the time.
838             if this.rwu_table.packed_rwus[succ_idx] == INV_INV_FALSE {
839                 return;
840             }
841
842             let mut changed = false;
843             let mut rwu = this.rwu_table.get(idx);
844             let succ_rwu = this.rwu_table.get(succ_idx);
845             if succ_rwu.reader.is_valid() && !rwu.reader.is_valid() {
846                 rwu.reader = succ_rwu.reader;
847                 changed = true
848             }
849
850             if succ_rwu.writer.is_valid() && !rwu.writer.is_valid() {
851                 rwu.writer = succ_rwu.writer;
852                 changed = true
853             }
854
855             if succ_rwu.used && !rwu.used {
856                 rwu.used = true;
857                 changed = true;
858             }
859
860             if changed {
861                 this.rwu_table.assign_unpacked(idx, rwu);
862                 any_changed = true;
863             }
864         });
865
866         debug!(
867             "merge_from_succ(ln={:?}, succ={}, first_merge={}, changed={})",
868             ln,
869             self.ln_str(succ_ln),
870             first_merge,
871             any_changed
872         );
873         any_changed
874     }
875
876     // Indicates that a local variable was *defined*; we know that no
877     // uses of the variable can precede the definition (resolve checks
878     // this) so we just clear out all the data.
879     fn define(&mut self, writer: LiveNode, var: Variable) {
880         let idx = self.idx(writer, var);
881         self.rwu_table.assign_inv_inv(idx);
882
883         debug!("{:?} defines {:?} (idx={}): {}", writer, var, idx, self.ln_str(writer));
884     }
885
886     // Either read, write, or both depending on the acc bitset
887     fn acc(&mut self, ln: LiveNode, var: Variable, acc: u32) {
888         debug!("{:?} accesses[{:x}] {:?}: {}", ln, acc, var, self.ln_str(ln));
889
890         let idx = self.idx(ln, var);
891         let mut rwu = self.rwu_table.get(idx);
892
893         if (acc & ACC_WRITE) != 0 {
894             rwu.reader = invalid_node();
895             rwu.writer = ln;
896         }
897
898         // Important: if we both read/write, must do read second
899         // or else the write will override.
900         if (acc & ACC_READ) != 0 {
901             rwu.reader = ln;
902         }
903
904         if (acc & ACC_USE) != 0 {
905             rwu.used = true;
906         }
907
908         self.rwu_table.assign_unpacked(idx, rwu);
909     }
910
911     fn compute(
912         &mut self,
913         fk: FnKind<'_>,
914         body: &hir::Body<'_>,
915         span: Span,
916         id: hir::HirId,
917     ) -> LiveNode {
918         debug!("compute: using id for body, {:?}", body.value);
919
920         // # Liveness of captured variables
921         //
922         // When computing the liveness for captured variables we take into
923         // account how variable is captured (ByRef vs ByValue) and what is the
924         // closure kind (Generator / FnOnce vs Fn / FnMut).
925         //
926         // Variables captured by reference are assumed to be used on the exit
927         // from the closure.
928         //
929         // In FnOnce closures, variables captured by value are known to be dead
930         // on exit since it is impossible to call the closure again.
931         //
932         // In Fn / FnMut closures, variables captured by value are live on exit
933         // if they are live on the entry to the closure, since only the closure
934         // itself can access them on subsequent calls.
935
936         if let Some(upvars) = self.ir.tcx.upvars_mentioned(self.ir.body_owner) {
937             // Mark upvars captured by reference as used after closure exits.
938             for (&var_hir_id, upvar) in upvars.iter().rev() {
939                 let upvar_id = ty::UpvarId {
940                     var_path: ty::UpvarPath { hir_id: var_hir_id },
941                     closure_expr_id: self.ir.body_owner,
942                 };
943                 match self.typeck_results.upvar_capture(upvar_id) {
944                     ty::UpvarCapture::ByRef(_) => {
945                         let var = self.variable(var_hir_id, upvar.span);
946                         self.acc(self.s.exit_ln, var, ACC_READ | ACC_USE);
947                     }
948                     ty::UpvarCapture::ByValue(_) => {}
949                 }
950             }
951         }
952
953         let succ = self.propagate_through_expr(&body.value, self.s.exit_ln);
954
955         match fk {
956             FnKind::Method(..) | FnKind::ItemFn(..) => return succ,
957             FnKind::Closure(..) => {}
958         }
959
960         let ty = self.typeck_results.node_type(id);
961         match ty.kind {
962             ty::Closure(_def_id, substs) => match substs.as_closure().kind() {
963                 ty::ClosureKind::Fn => {}
964                 ty::ClosureKind::FnMut => {}
965                 ty::ClosureKind::FnOnce => return succ,
966             },
967             ty::Generator(..) => return succ,
968             _ => {
969                 span_bug!(span, "type of closure expr {:?} is not a closure {:?}", id, ty,);
970             }
971         };
972
973         // Propagate through calls to the closure.
974         let mut first_merge = true;
975         loop {
976             self.init_from_succ(self.s.closure_ln, succ);
977             for param in body.params {
978                 param.pat.each_binding(|_bm, hir_id, _x, ident| {
979                     let var = self.variable(hir_id, ident.span);
980                     self.define(self.s.closure_ln, var);
981                 })
982             }
983
984             if !self.merge_from_succ(self.s.exit_ln, self.s.closure_ln, first_merge) {
985                 break;
986             }
987             first_merge = false;
988             assert_eq!(succ, self.propagate_through_expr(&body.value, self.s.exit_ln));
989         }
990
991         succ
992     }
993
994     fn propagate_through_block(&mut self, blk: &hir::Block<'_>, succ: LiveNode) -> LiveNode {
995         if blk.targeted_by_break {
996             self.break_ln.insert(blk.hir_id, succ);
997         }
998         let succ = self.propagate_through_opt_expr(blk.expr.as_deref(), succ);
999         blk.stmts.iter().rev().fold(succ, |succ, stmt| self.propagate_through_stmt(stmt, succ))
1000     }
1001
1002     fn propagate_through_stmt(&mut self, stmt: &hir::Stmt<'_>, succ: LiveNode) -> LiveNode {
1003         match stmt.kind {
1004             hir::StmtKind::Local(ref local) => {
1005                 // Note: we mark the variable as defined regardless of whether
1006                 // there is an initializer.  Initially I had thought to only mark
1007                 // the live variable as defined if it was initialized, and then we
1008                 // could check for uninit variables just by scanning what is live
1009                 // at the start of the function. But that doesn't work so well for
1010                 // immutable variables defined in a loop:
1011                 //     loop { let x; x = 5; }
1012                 // because the "assignment" loops back around and generates an error.
1013                 //
1014                 // So now we just check that variables defined w/o an
1015                 // initializer are not live at the point of their
1016                 // initialization, which is mildly more complex than checking
1017                 // once at the func header but otherwise equivalent.
1018
1019                 let succ = self.propagate_through_opt_expr(local.init.as_deref(), succ);
1020                 self.define_bindings_in_pat(&local.pat, succ)
1021             }
1022             hir::StmtKind::Item(..) => succ,
1023             hir::StmtKind::Expr(ref expr) | hir::StmtKind::Semi(ref expr) => {
1024                 self.propagate_through_expr(&expr, succ)
1025             }
1026         }
1027     }
1028
1029     fn propagate_through_exprs(&mut self, exprs: &[Expr<'_>], succ: LiveNode) -> LiveNode {
1030         exprs.iter().rev().fold(succ, |succ, expr| self.propagate_through_expr(&expr, succ))
1031     }
1032
1033     fn propagate_through_opt_expr(
1034         &mut self,
1035         opt_expr: Option<&Expr<'_>>,
1036         succ: LiveNode,
1037     ) -> LiveNode {
1038         opt_expr.map_or(succ, |expr| self.propagate_through_expr(expr, succ))
1039     }
1040
1041     fn propagate_through_expr(&mut self, expr: &Expr<'_>, succ: LiveNode) -> LiveNode {
1042         debug!("propagate_through_expr: {:?}", expr);
1043
1044         match expr.kind {
1045             // Interesting cases with control flow or which gen/kill
1046             hir::ExprKind::Path(hir::QPath::Resolved(_, ref path)) => {
1047                 self.access_path(expr.hir_id, path, succ, ACC_READ | ACC_USE)
1048             }
1049
1050             hir::ExprKind::Field(ref e, _) => self.propagate_through_expr(&e, succ),
1051
1052             hir::ExprKind::Closure(..) => {
1053                 debug!("{:?} is an ExprKind::Closure", expr);
1054
1055                 // the construction of a closure itself is not important,
1056                 // but we have to consider the closed over variables.
1057                 let caps = self
1058                     .ir
1059                     .capture_info_map
1060                     .get(&expr.hir_id)
1061                     .cloned()
1062                     .unwrap_or_else(|| span_bug!(expr.span, "no registered caps"));
1063
1064                 caps.iter().rev().fold(succ, |succ, cap| {
1065                     self.init_from_succ(cap.ln, succ);
1066                     let var = self.variable(cap.var_hid, expr.span);
1067                     self.acc(cap.ln, var, ACC_READ | ACC_USE);
1068                     cap.ln
1069                 })
1070             }
1071
1072             // Note that labels have been resolved, so we don't need to look
1073             // at the label ident
1074             hir::ExprKind::Loop(ref blk, _, _) => self.propagate_through_loop(expr, &blk, succ),
1075
1076             hir::ExprKind::Match(ref e, arms, _) => {
1077                 //
1078                 //      (e)
1079                 //       |
1080                 //       v
1081                 //     (expr)
1082                 //     / | \
1083                 //    |  |  |
1084                 //    v  v  v
1085                 //   (..arms..)
1086                 //    |  |  |
1087                 //    v  v  v
1088                 //   (  succ  )
1089                 //
1090                 //
1091                 let ln = self.live_node(expr.hir_id, expr.span);
1092                 self.init_empty(ln, succ);
1093                 let mut first_merge = true;
1094                 for arm in arms {
1095                     let body_succ = self.propagate_through_expr(&arm.body, succ);
1096
1097                     let guard_succ = self.propagate_through_opt_expr(
1098                         arm.guard.as_ref().map(|hir::Guard::If(e)| *e),
1099                         body_succ,
1100                     );
1101                     let arm_succ = self.define_bindings_in_pat(&arm.pat, guard_succ);
1102                     self.merge_from_succ(ln, arm_succ, first_merge);
1103                     first_merge = false;
1104                 }
1105                 self.propagate_through_expr(&e, ln)
1106             }
1107
1108             hir::ExprKind::Ret(ref o_e) => {
1109                 // ignore succ and subst exit_ln:
1110                 let exit_ln = self.s.exit_ln;
1111                 self.propagate_through_opt_expr(o_e.as_ref().map(|e| &**e), exit_ln)
1112             }
1113
1114             hir::ExprKind::Break(label, ref opt_expr) => {
1115                 // Find which label this break jumps to
1116                 let target = match label.target_id {
1117                     Ok(hir_id) => self.break_ln.get(&hir_id),
1118                     Err(err) => span_bug!(expr.span, "loop scope error: {}", err),
1119                 }
1120                 .cloned();
1121
1122                 // Now that we know the label we're going to,
1123                 // look it up in the break loop nodes table
1124
1125                 match target {
1126                     Some(b) => self.propagate_through_opt_expr(opt_expr.as_ref().map(|e| &**e), b),
1127                     None => span_bug!(expr.span, "`break` to unknown label"),
1128                 }
1129             }
1130
1131             hir::ExprKind::Continue(label) => {
1132                 // Find which label this expr continues to
1133                 let sc = label
1134                     .target_id
1135                     .unwrap_or_else(|err| span_bug!(expr.span, "loop scope error: {}", err));
1136
1137                 // Now that we know the label we're going to,
1138                 // look it up in the continue loop nodes table
1139                 self.cont_ln
1140                     .get(&sc)
1141                     .cloned()
1142                     .unwrap_or_else(|| span_bug!(expr.span, "continue to unknown label"))
1143             }
1144
1145             hir::ExprKind::Assign(ref l, ref r, _) => {
1146                 // see comment on places in
1147                 // propagate_through_place_components()
1148                 let succ = self.write_place(&l, succ, ACC_WRITE);
1149                 let succ = self.propagate_through_place_components(&l, succ);
1150                 self.propagate_through_expr(&r, succ)
1151             }
1152
1153             hir::ExprKind::AssignOp(_, ref l, ref r) => {
1154                 // an overloaded assign op is like a method call
1155                 if self.typeck_results.is_method_call(expr) {
1156                     let succ = self.propagate_through_expr(&l, succ);
1157                     self.propagate_through_expr(&r, succ)
1158                 } else {
1159                     // see comment on places in
1160                     // propagate_through_place_components()
1161                     let succ = self.write_place(&l, succ, ACC_WRITE | ACC_READ);
1162                     let succ = self.propagate_through_expr(&r, succ);
1163                     self.propagate_through_place_components(&l, succ)
1164                 }
1165             }
1166
1167             // Uninteresting cases: just propagate in rev exec order
1168             hir::ExprKind::Array(ref exprs) => self.propagate_through_exprs(exprs, succ),
1169
1170             hir::ExprKind::Struct(_, ref fields, ref with_expr) => {
1171                 let succ = self.propagate_through_opt_expr(with_expr.as_ref().map(|e| &**e), succ);
1172                 fields
1173                     .iter()
1174                     .rev()
1175                     .fold(succ, |succ, field| self.propagate_through_expr(&field.expr, succ))
1176             }
1177
1178             hir::ExprKind::Call(ref f, ref args) => {
1179                 let m = self.ir.tcx.parent_module(expr.hir_id).to_def_id();
1180                 let succ = if self.ir.tcx.is_ty_uninhabited_from(
1181                     m,
1182                     self.typeck_results.expr_ty(expr),
1183                     self.param_env,
1184                 ) {
1185                     self.s.exit_ln
1186                 } else {
1187                     succ
1188                 };
1189                 let succ = self.propagate_through_exprs(args, succ);
1190                 self.propagate_through_expr(&f, succ)
1191             }
1192
1193             hir::ExprKind::MethodCall(.., ref args, _) => {
1194                 let m = self.ir.tcx.parent_module(expr.hir_id).to_def_id();
1195                 let succ = if self.ir.tcx.is_ty_uninhabited_from(
1196                     m,
1197                     self.typeck_results.expr_ty(expr),
1198                     self.param_env,
1199                 ) {
1200                     self.s.exit_ln
1201                 } else {
1202                     succ
1203                 };
1204
1205                 self.propagate_through_exprs(args, succ)
1206             }
1207
1208             hir::ExprKind::Tup(ref exprs) => self.propagate_through_exprs(exprs, succ),
1209
1210             hir::ExprKind::Binary(op, ref l, ref r) if op.node.is_lazy() => {
1211                 let r_succ = self.propagate_through_expr(&r, succ);
1212
1213                 let ln = self.live_node(expr.hir_id, expr.span);
1214                 self.init_from_succ(ln, succ);
1215                 self.merge_from_succ(ln, r_succ, false);
1216
1217                 self.propagate_through_expr(&l, ln)
1218             }
1219
1220             hir::ExprKind::Index(ref l, ref r) | hir::ExprKind::Binary(_, ref l, ref r) => {
1221                 let r_succ = self.propagate_through_expr(&r, succ);
1222                 self.propagate_through_expr(&l, r_succ)
1223             }
1224
1225             hir::ExprKind::Box(ref e)
1226             | hir::ExprKind::AddrOf(_, _, ref e)
1227             | hir::ExprKind::Cast(ref e, _)
1228             | hir::ExprKind::Type(ref e, _)
1229             | hir::ExprKind::DropTemps(ref e)
1230             | hir::ExprKind::Unary(_, ref e)
1231             | hir::ExprKind::Yield(ref e, _)
1232             | hir::ExprKind::Repeat(ref e, _) => self.propagate_through_expr(&e, succ),
1233
1234             hir::ExprKind::InlineAsm(ref asm) => {
1235                 // Handle non-returning asm
1236                 let mut succ = if asm.options.contains(InlineAsmOptions::NORETURN) {
1237                     self.s.exit_ln
1238                 } else {
1239                     succ
1240                 };
1241
1242                 // Do a first pass for writing outputs only
1243                 for op in asm.operands.iter().rev() {
1244                     match op {
1245                         hir::InlineAsmOperand::In { .. }
1246                         | hir::InlineAsmOperand::Const { .. }
1247                         | hir::InlineAsmOperand::Sym { .. } => {}
1248                         hir::InlineAsmOperand::Out { expr, .. } => {
1249                             if let Some(expr) = expr {
1250                                 succ = self.write_place(expr, succ, ACC_WRITE);
1251                             }
1252                         }
1253                         hir::InlineAsmOperand::InOut { expr, .. } => {
1254                             succ = self.write_place(expr, succ, ACC_READ | ACC_WRITE);
1255                         }
1256                         hir::InlineAsmOperand::SplitInOut { out_expr, .. } => {
1257                             if let Some(expr) = out_expr {
1258                                 succ = self.write_place(expr, succ, ACC_WRITE);
1259                             }
1260                         }
1261                     }
1262                 }
1263
1264                 // Then do a second pass for inputs
1265                 let mut succ = succ;
1266                 for op in asm.operands.iter().rev() {
1267                     match op {
1268                         hir::InlineAsmOperand::In { expr, .. }
1269                         | hir::InlineAsmOperand::Const { expr, .. }
1270                         | hir::InlineAsmOperand::Sym { expr, .. } => {
1271                             succ = self.propagate_through_expr(expr, succ)
1272                         }
1273                         hir::InlineAsmOperand::Out { expr, .. } => {
1274                             if let Some(expr) = expr {
1275                                 succ = self.propagate_through_place_components(expr, succ);
1276                             }
1277                         }
1278                         hir::InlineAsmOperand::InOut { expr, .. } => {
1279                             succ = self.propagate_through_place_components(expr, succ);
1280                         }
1281                         hir::InlineAsmOperand::SplitInOut { in_expr, out_expr, .. } => {
1282                             if let Some(expr) = out_expr {
1283                                 succ = self.propagate_through_place_components(expr, succ);
1284                             }
1285                             succ = self.propagate_through_expr(in_expr, succ);
1286                         }
1287                     }
1288                 }
1289                 succ
1290             }
1291
1292             hir::ExprKind::LlvmInlineAsm(ref asm) => {
1293                 let ia = &asm.inner;
1294                 let outputs = asm.outputs_exprs;
1295                 let inputs = asm.inputs_exprs;
1296                 let succ = ia.outputs.iter().zip(outputs).rev().fold(succ, |succ, (o, output)| {
1297                     // see comment on places
1298                     // in propagate_through_place_components()
1299                     if o.is_indirect {
1300                         self.propagate_through_expr(output, succ)
1301                     } else {
1302                         let acc = if o.is_rw { ACC_WRITE | ACC_READ } else { ACC_WRITE };
1303                         let succ = self.write_place(output, succ, acc);
1304                         self.propagate_through_place_components(output, succ)
1305                     }
1306                 });
1307
1308                 // Inputs are executed first. Propagate last because of rev order
1309                 self.propagate_through_exprs(inputs, succ)
1310             }
1311
1312             hir::ExprKind::Lit(..)
1313             | hir::ExprKind::Err
1314             | hir::ExprKind::Path(hir::QPath::TypeRelative(..))
1315             | hir::ExprKind::Path(hir::QPath::LangItem(..)) => succ,
1316
1317             // Note that labels have been resolved, so we don't need to look
1318             // at the label ident
1319             hir::ExprKind::Block(ref blk, _) => self.propagate_through_block(&blk, succ),
1320         }
1321     }
1322
1323     fn propagate_through_place_components(&mut self, expr: &Expr<'_>, succ: LiveNode) -> LiveNode {
1324         // # Places
1325         //
1326         // In general, the full flow graph structure for an
1327         // assignment/move/etc can be handled in one of two ways,
1328         // depending on whether what is being assigned is a "tracked
1329         // value" or not. A tracked value is basically a local
1330         // variable or argument.
1331         //
1332         // The two kinds of graphs are:
1333         //
1334         //    Tracked place          Untracked place
1335         // ----------------------++-----------------------
1336         //                       ||
1337         //         |             ||           |
1338         //         v             ||           v
1339         //     (rvalue)          ||       (rvalue)
1340         //         |             ||           |
1341         //         v             ||           v
1342         // (write of place)     ||   (place components)
1343         //         |             ||           |
1344         //         v             ||           v
1345         //      (succ)           ||        (succ)
1346         //                       ||
1347         // ----------------------++-----------------------
1348         //
1349         // I will cover the two cases in turn:
1350         //
1351         // # Tracked places
1352         //
1353         // A tracked place is a local variable/argument `x`.  In
1354         // these cases, the link_node where the write occurs is linked
1355         // to node id of `x`.  The `write_place()` routine generates
1356         // the contents of this node.  There are no subcomponents to
1357         // consider.
1358         //
1359         // # Non-tracked places
1360         //
1361         // These are places like `x[5]` or `x.f`.  In that case, we
1362         // basically ignore the value which is written to but generate
1363         // reads for the components---`x` in these two examples.  The
1364         // components reads are generated by
1365         // `propagate_through_place_components()` (this fn).
1366         //
1367         // # Illegal places
1368         //
1369         // It is still possible to observe assignments to non-places;
1370         // these errors are detected in the later pass borrowck.  We
1371         // just ignore such cases and treat them as reads.
1372
1373         match expr.kind {
1374             hir::ExprKind::Path(_) => succ,
1375             hir::ExprKind::Field(ref e, _) => self.propagate_through_expr(&e, succ),
1376             _ => self.propagate_through_expr(expr, succ),
1377         }
1378     }
1379
1380     // see comment on propagate_through_place()
1381     fn write_place(&mut self, expr: &Expr<'_>, succ: LiveNode, acc: u32) -> LiveNode {
1382         match expr.kind {
1383             hir::ExprKind::Path(hir::QPath::Resolved(_, ref path)) => {
1384                 self.access_path(expr.hir_id, path, succ, acc)
1385             }
1386
1387             // We do not track other places, so just propagate through
1388             // to their subcomponents.  Also, it may happen that
1389             // non-places occur here, because those are detected in the
1390             // later pass borrowck.
1391             _ => succ,
1392         }
1393     }
1394
1395     fn access_var(
1396         &mut self,
1397         hir_id: HirId,
1398         var_hid: HirId,
1399         succ: LiveNode,
1400         acc: u32,
1401         span: Span,
1402     ) -> LiveNode {
1403         let ln = self.live_node(hir_id, span);
1404         if acc != 0 {
1405             self.init_from_succ(ln, succ);
1406             let var = self.variable(var_hid, span);
1407             self.acc(ln, var, acc);
1408         }
1409         ln
1410     }
1411
1412     fn access_path(
1413         &mut self,
1414         hir_id: HirId,
1415         path: &hir::Path<'_>,
1416         succ: LiveNode,
1417         acc: u32,
1418     ) -> LiveNode {
1419         match path.res {
1420             Res::Local(hid) => self.access_var(hir_id, hid, succ, acc, path.span),
1421             _ => succ,
1422         }
1423     }
1424
1425     fn propagate_through_loop(
1426         &mut self,
1427         expr: &Expr<'_>,
1428         body: &hir::Block<'_>,
1429         succ: LiveNode,
1430     ) -> LiveNode {
1431         /*
1432         We model control flow like this:
1433
1434               (expr) <-+
1435                 |      |
1436                 v      |
1437               (body) --+
1438
1439         Note that a `continue` expression targeting the `loop` will have a successor of `expr`.
1440         Meanwhile, a `break` expression will have a successor of `succ`.
1441         */
1442
1443         // first iteration:
1444         let mut first_merge = true;
1445         let ln = self.live_node(expr.hir_id, expr.span);
1446         self.init_empty(ln, succ);
1447         debug!("propagate_through_loop: using id for loop body {} {:?}", expr.hir_id, body);
1448
1449         self.break_ln.insert(expr.hir_id, succ);
1450
1451         self.cont_ln.insert(expr.hir_id, ln);
1452
1453         let body_ln = self.propagate_through_block(body, ln);
1454
1455         // repeat until fixed point is reached:
1456         while self.merge_from_succ(ln, body_ln, first_merge) {
1457             first_merge = false;
1458             assert_eq!(body_ln, self.propagate_through_block(body, ln));
1459         }
1460
1461         ln
1462     }
1463 }
1464
1465 // _______________________________________________________________________
1466 // Checking for error conditions
1467
1468 impl<'a, 'tcx> Visitor<'tcx> for Liveness<'a, 'tcx> {
1469     type Map = intravisit::ErasedMap<'tcx>;
1470
1471     fn nested_visit_map(&mut self) -> NestedVisitorMap<Self::Map> {
1472         NestedVisitorMap::None
1473     }
1474
1475     fn visit_local(&mut self, local: &'tcx hir::Local<'tcx>) {
1476         self.check_unused_vars_in_pat(&local.pat, None, |spans, hir_id, ln, var| {
1477             if local.init.is_some() {
1478                 self.warn_about_dead_assign(spans, hir_id, ln, var);
1479             }
1480         });
1481
1482         intravisit::walk_local(self, local);
1483     }
1484
1485     fn visit_expr(&mut self, ex: &'tcx Expr<'tcx>) {
1486         check_expr(self, ex);
1487     }
1488
1489     fn visit_arm(&mut self, arm: &'tcx hir::Arm<'tcx>) {
1490         self.check_unused_vars_in_pat(&arm.pat, None, |_, _, _, _| {});
1491         intravisit::walk_arm(self, arm);
1492     }
1493 }
1494
1495 fn check_expr<'tcx>(this: &mut Liveness<'_, 'tcx>, expr: &'tcx Expr<'tcx>) {
1496     match expr.kind {
1497         hir::ExprKind::Assign(ref l, ..) => {
1498             this.check_place(&l);
1499         }
1500
1501         hir::ExprKind::AssignOp(_, ref l, _) => {
1502             if !this.typeck_results.is_method_call(expr) {
1503                 this.check_place(&l);
1504             }
1505         }
1506
1507         hir::ExprKind::InlineAsm(ref asm) => {
1508             for op in asm.operands {
1509                 match op {
1510                     hir::InlineAsmOperand::Out { expr, .. } => {
1511                         if let Some(expr) = expr {
1512                             this.check_place(expr);
1513                         }
1514                     }
1515                     hir::InlineAsmOperand::InOut { expr, .. } => {
1516                         this.check_place(expr);
1517                     }
1518                     hir::InlineAsmOperand::SplitInOut { out_expr, .. } => {
1519                         if let Some(out_expr) = out_expr {
1520                             this.check_place(out_expr);
1521                         }
1522                     }
1523                     _ => {}
1524                 }
1525             }
1526         }
1527
1528         hir::ExprKind::LlvmInlineAsm(ref asm) => {
1529             for input in asm.inputs_exprs {
1530                 this.visit_expr(input);
1531             }
1532
1533             // Output operands must be places
1534             for (o, output) in asm.inner.outputs.iter().zip(asm.outputs_exprs) {
1535                 if !o.is_indirect {
1536                     this.check_place(output);
1537                 }
1538                 this.visit_expr(output);
1539             }
1540         }
1541
1542         // no correctness conditions related to liveness
1543         hir::ExprKind::Call(..)
1544         | hir::ExprKind::MethodCall(..)
1545         | hir::ExprKind::Match(..)
1546         | hir::ExprKind::Loop(..)
1547         | hir::ExprKind::Index(..)
1548         | hir::ExprKind::Field(..)
1549         | hir::ExprKind::Array(..)
1550         | hir::ExprKind::Tup(..)
1551         | hir::ExprKind::Binary(..)
1552         | hir::ExprKind::Cast(..)
1553         | hir::ExprKind::DropTemps(..)
1554         | hir::ExprKind::Unary(..)
1555         | hir::ExprKind::Ret(..)
1556         | hir::ExprKind::Break(..)
1557         | hir::ExprKind::Continue(..)
1558         | hir::ExprKind::Lit(_)
1559         | hir::ExprKind::Block(..)
1560         | hir::ExprKind::AddrOf(..)
1561         | hir::ExprKind::Struct(..)
1562         | hir::ExprKind::Repeat(..)
1563         | hir::ExprKind::Closure(..)
1564         | hir::ExprKind::Path(_)
1565         | hir::ExprKind::Yield(..)
1566         | hir::ExprKind::Box(..)
1567         | hir::ExprKind::Type(..)
1568         | hir::ExprKind::Err => {}
1569     }
1570
1571     intravisit::walk_expr(this, expr);
1572 }
1573
1574 impl<'tcx> Liveness<'_, 'tcx> {
1575     fn check_place(&mut self, expr: &'tcx Expr<'tcx>) {
1576         match expr.kind {
1577             hir::ExprKind::Path(hir::QPath::Resolved(_, ref path)) => {
1578                 if let Res::Local(var_hid) = path.res {
1579                     // Assignment to an immutable variable or argument: only legal
1580                     // if there is no later assignment. If this local is actually
1581                     // mutable, then check for a reassignment to flag the mutability
1582                     // as being used.
1583                     let ln = self.live_node(expr.hir_id, expr.span);
1584                     let var = self.variable(var_hid, expr.span);
1585                     self.warn_about_dead_assign(vec![expr.span], expr.hir_id, ln, var);
1586                 }
1587             }
1588             _ => {
1589                 // For other kinds of places, no checks are required,
1590                 // and any embedded expressions are actually rvalues
1591                 intravisit::walk_expr(self, expr);
1592             }
1593         }
1594     }
1595
1596     fn should_warn(&self, var: Variable) -> Option<String> {
1597         let name = self.ir.variable_name(var);
1598         if name.is_empty() || name.as_bytes()[0] == b'_' { None } else { Some(name) }
1599     }
1600
1601     fn warn_about_unused_upvars(&self, entry_ln: LiveNode) {
1602         let upvars = match self.ir.tcx.upvars_mentioned(self.ir.body_owner) {
1603             None => return,
1604             Some(upvars) => upvars,
1605         };
1606         for (&var_hir_id, upvar) in upvars.iter() {
1607             let var = self.variable(var_hir_id, upvar.span);
1608             let upvar_id = ty::UpvarId {
1609                 var_path: ty::UpvarPath { hir_id: var_hir_id },
1610                 closure_expr_id: self.ir.body_owner,
1611             };
1612             match self.typeck_results.upvar_capture(upvar_id) {
1613                 ty::UpvarCapture::ByValue(_) => {}
1614                 ty::UpvarCapture::ByRef(..) => continue,
1615             };
1616             if self.used_on_entry(entry_ln, var) {
1617                 if self.live_on_entry(entry_ln, var).is_none() {
1618                     if let Some(name) = self.should_warn(var) {
1619                         self.ir.tcx.struct_span_lint_hir(
1620                             lint::builtin::UNUSED_ASSIGNMENTS,
1621                             var_hir_id,
1622                             vec![upvar.span],
1623                             |lint| {
1624                                 lint.build(&format!("value captured by `{}` is never read", name))
1625                                     .help("did you mean to capture by reference instead?")
1626                                     .emit();
1627                             },
1628                         );
1629                     }
1630                 }
1631             } else {
1632                 if let Some(name) = self.should_warn(var) {
1633                     self.ir.tcx.struct_span_lint_hir(
1634                         lint::builtin::UNUSED_VARIABLES,
1635                         var_hir_id,
1636                         vec![upvar.span],
1637                         |lint| {
1638                             lint.build(&format!("unused variable: `{}`", name))
1639                                 .help("did you mean to capture by reference instead?")
1640                                 .emit();
1641                         },
1642                     );
1643                 }
1644             }
1645         }
1646     }
1647
1648     fn warn_about_unused_args(&self, body: &hir::Body<'_>, entry_ln: LiveNode) {
1649         for p in body.params {
1650             self.check_unused_vars_in_pat(&p.pat, Some(entry_ln), |spans, hir_id, ln, var| {
1651                 if self.live_on_entry(ln, var).is_none() {
1652                     self.report_unsed_assign(hir_id, spans, var, |name| {
1653                         format!("value passed to `{}` is never read", name)
1654                     });
1655                 }
1656             });
1657         }
1658     }
1659
1660     fn check_unused_vars_in_pat(
1661         &self,
1662         pat: &hir::Pat<'_>,
1663         entry_ln: Option<LiveNode>,
1664         on_used_on_entry: impl Fn(Vec<Span>, HirId, LiveNode, Variable),
1665     ) {
1666         // In an or-pattern, only consider the variable; any later patterns must have the same
1667         // bindings, and we also consider the first pattern to be the "authoritative" set of ids.
1668         // However, we should take the ids and spans of variables with the same name from the later
1669         // patterns so the suggestions to prefix with underscores will apply to those too.
1670         let mut vars: FxIndexMap<String, (LiveNode, Variable, Vec<(HirId, Span)>)> = <_>::default();
1671
1672         pat.each_binding(|_, hir_id, pat_sp, ident| {
1673             let ln = entry_ln.unwrap_or_else(|| self.live_node(hir_id, pat_sp));
1674             let var = self.variable(hir_id, ident.span);
1675             let id_and_sp = (hir_id, pat_sp);
1676             vars.entry(self.ir.variable_name(var))
1677                 .and_modify(|(.., hir_ids_and_spans)| hir_ids_and_spans.push(id_and_sp))
1678                 .or_insert_with(|| (ln, var, vec![id_and_sp]));
1679         });
1680
1681         for (_, (ln, var, hir_ids_and_spans)) in vars {
1682             if self.used_on_entry(ln, var) {
1683                 let id = hir_ids_and_spans[0].0;
1684                 let spans = hir_ids_and_spans.into_iter().map(|(_, sp)| sp).collect();
1685                 on_used_on_entry(spans, id, ln, var);
1686             } else {
1687                 self.report_unused(hir_ids_and_spans, ln, var);
1688             }
1689         }
1690     }
1691
1692     fn report_unused(&self, hir_ids_and_spans: Vec<(HirId, Span)>, ln: LiveNode, var: Variable) {
1693         let first_hir_id = hir_ids_and_spans[0].0;
1694
1695         if let Some(name) = self.should_warn(var).filter(|name| name != "self") {
1696             // annoying: for parameters in funcs like `fn(x: i32)
1697             // {ret}`, there is only one node, so asking about
1698             // assigned_on_exit() is not meaningful.
1699             let is_assigned =
1700                 if ln == self.s.exit_ln { false } else { self.assigned_on_exit(ln, var).is_some() };
1701
1702             if is_assigned {
1703                 self.ir.tcx.struct_span_lint_hir(
1704                     lint::builtin::UNUSED_VARIABLES,
1705                     first_hir_id,
1706                     hir_ids_and_spans.into_iter().map(|(_, sp)| sp).collect::<Vec<_>>(),
1707                     |lint| {
1708                         lint.build(&format!("variable `{}` is assigned to, but never used", name))
1709                             .note(&format!("consider using `_{}` instead", name))
1710                             .emit();
1711                     },
1712                 )
1713             } else {
1714                 self.ir.tcx.struct_span_lint_hir(
1715                     lint::builtin::UNUSED_VARIABLES,
1716                     first_hir_id,
1717                     hir_ids_and_spans.iter().map(|(_, sp)| *sp).collect::<Vec<_>>(),
1718                     |lint| {
1719                         let mut err = lint.build(&format!("unused variable: `{}`", name));
1720
1721                         let (shorthands, non_shorthands): (Vec<_>, Vec<_>) =
1722                             hir_ids_and_spans.into_iter().partition(|(hir_id, span)| {
1723                                 let var = self.variable(*hir_id, *span);
1724                                 self.ir.variable_is_shorthand(var)
1725                             });
1726
1727                         let mut shorthands = shorthands
1728                             .into_iter()
1729                             .map(|(_, span)| (span, format!("{}: _", name)))
1730                             .collect::<Vec<_>>();
1731
1732                         // If we have both shorthand and non-shorthand, prefer the "try ignoring
1733                         // the field" message, and suggest `_` for the non-shorthands. If we only
1734                         // have non-shorthand, then prefix with an underscore instead.
1735                         if !shorthands.is_empty() {
1736                             shorthands.extend(
1737                                 non_shorthands
1738                                     .into_iter()
1739                                     .map(|(_, span)| (span, "_".to_string()))
1740                                     .collect::<Vec<_>>(),
1741                             );
1742
1743                             err.multipart_suggestion(
1744                                 "try ignoring the field",
1745                                 shorthands,
1746                                 Applicability::MachineApplicable,
1747                             );
1748                         } else {
1749                             err.multipart_suggestion(
1750                                 "if this is intentional, prefix it with an underscore",
1751                                 non_shorthands
1752                                     .into_iter()
1753                                     .map(|(_, span)| (span, format!("_{}", name)))
1754                                     .collect::<Vec<_>>(),
1755                                 Applicability::MachineApplicable,
1756                             );
1757                         }
1758
1759                         err.emit()
1760                     },
1761                 );
1762             }
1763         }
1764     }
1765
1766     fn warn_about_dead_assign(&self, spans: Vec<Span>, hir_id: HirId, ln: LiveNode, var: Variable) {
1767         if self.live_on_exit(ln, var).is_none() {
1768             self.report_unsed_assign(hir_id, spans, var, |name| {
1769                 format!("value assigned to `{}` is never read", name)
1770             });
1771         }
1772     }
1773
1774     fn report_unsed_assign(
1775         &self,
1776         hir_id: HirId,
1777         spans: Vec<Span>,
1778         var: Variable,
1779         message: impl Fn(&str) -> String,
1780     ) {
1781         if let Some(name) = self.should_warn(var) {
1782             self.ir.tcx.struct_span_lint_hir(
1783                 lint::builtin::UNUSED_ASSIGNMENTS,
1784                 hir_id,
1785                 spans,
1786                 |lint| {
1787                     lint.build(&message(&name))
1788                         .help("maybe it is overwritten before being read?")
1789                         .emit();
1790                 },
1791             )
1792         }
1793     }
1794 }