]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc_passes/liveness.rs
Review comments.
[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 Variables
80 //!
81 //! We generate various special variables for various, well, special purposes.
82 //! These are described in the `specials` struct:
83 //!
84 //! - `exit_ln`: a live node that is generated to represent every 'exit' from
85 //!   the function, whether it be by explicit return, panic, or other means.
86 //!
87 //! - `fallthrough_ln`: a live node that represents a fallthrough
88 //!
89 //! - `clean_exit_var`: a synthetic variable that is only 'read' from the
90 //!   fallthrough node. It is only live if the function could converge
91 //!   via means other than an explicit `return` expression. That is, it is
92 //!   only dead if the end of the function's block can never be reached.
93 //!   It is the responsibility of typeck to ensure that there are no
94 //!   `return` expressions in a function declared as diverging.
95
96 use self::LiveNodeKind::*;
97 use self::VarKind::*;
98
99 use rustc::hir::map::Map;
100 use rustc::lint;
101 use rustc::ty::query::Providers;
102 use rustc::ty::{self, TyCtxt};
103 use rustc_data_structures::fx::FxIndexMap;
104 use rustc_errors::Applicability;
105 use rustc_hir as hir;
106 use rustc_hir::def::*;
107 use rustc_hir::def_id::DefId;
108 use rustc_hir::intravisit::{self, FnKind, NestedVisitorMap, Visitor};
109 use rustc_hir::{Expr, HirId, HirIdMap, HirIdSet, Node};
110 use rustc_span::symbol::sym;
111 use rustc_span::Span;
112 use syntax::ast;
113
114 use std::collections::VecDeque;
115 use std::io;
116 use std::io::prelude::*;
117 use std::rc::Rc;
118 use std::{fmt, u32};
119
120 #[derive(Copy, Clone, PartialEq)]
121 struct Variable(u32);
122
123 #[derive(Copy, Clone, PartialEq)]
124 struct LiveNode(u32);
125
126 impl Variable {
127     fn get(&self) -> usize {
128         self.0 as usize
129     }
130 }
131
132 impl LiveNode {
133     fn get(&self) -> usize {
134         self.0 as usize
135     }
136 }
137
138 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Debug)]
139 enum LiveNodeKind {
140     UpvarNode(Span),
141     ExprNode(Span),
142     VarDefNode(Span),
143     ExitNode,
144 }
145
146 fn live_node_kind_to_string(lnk: LiveNodeKind, tcx: TyCtxt<'_>) -> String {
147     let cm = tcx.sess.source_map();
148     match lnk {
149         UpvarNode(s) => format!("Upvar node [{}]", cm.span_to_string(s)),
150         ExprNode(s) => format!("Expr node [{}]", cm.span_to_string(s)),
151         VarDefNode(s) => format!("Var def node [{}]", cm.span_to_string(s)),
152         ExitNode => "Exit node".to_owned(),
153     }
154 }
155
156 impl<'tcx> Visitor<'tcx> for IrMaps<'tcx> {
157     type Map = Map<'tcx>;
158
159     fn nested_visit_map(&mut self) -> NestedVisitorMap<'_, Self::Map> {
160         NestedVisitorMap::OnlyBodies(&self.tcx.hir())
161     }
162
163     fn visit_fn(
164         &mut self,
165         fk: FnKind<'tcx>,
166         fd: &'tcx hir::FnDecl<'tcx>,
167         b: hir::BodyId,
168         s: Span,
169         id: HirId,
170     ) {
171         visit_fn(self, fk, fd, b, s, id);
172     }
173
174     fn visit_local(&mut self, l: &'tcx hir::Local<'tcx>) {
175         visit_local(self, l);
176     }
177     fn visit_expr(&mut self, ex: &'tcx Expr<'tcx>) {
178         visit_expr(self, ex);
179     }
180     fn visit_arm(&mut self, a: &'tcx hir::Arm<'tcx>) {
181         visit_arm(self, a);
182     }
183 }
184
185 fn check_mod_liveness(tcx: TyCtxt<'_>, module_def_id: DefId) {
186     tcx.hir().visit_item_likes_in_module(
187         module_def_id,
188         &mut IrMaps::new(tcx, module_def_id).as_deep_visitor(),
189     );
190 }
191
192 pub fn provide(providers: &mut Providers<'_>) {
193     *providers = Providers { check_mod_liveness, ..*providers };
194 }
195
196 impl fmt::Debug for LiveNode {
197     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
198         write!(f, "ln({})", self.get())
199     }
200 }
201
202 impl fmt::Debug for Variable {
203     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
204         write!(f, "v({})", self.get())
205     }
206 }
207
208 // ______________________________________________________________________
209 // Creating ir_maps
210 //
211 // This is the first pass and the one that drives the main
212 // computation.  It walks up and down the IR once.  On the way down,
213 // we count for each function the number of variables as well as
214 // liveness nodes.  A liveness node is basically an expression or
215 // capture clause that does something of interest: either it has
216 // interesting control flow or it uses/defines a local variable.
217 //
218 // On the way back up, at each function node we create liveness sets
219 // (we now know precisely how big to make our various vectors and so
220 // forth) and then do the data-flow propagation to compute the set
221 // of live variables at each program point.
222 //
223 // Finally, we run back over the IR one last time and, using the
224 // computed liveness, check various safety conditions.  For example,
225 // there must be no live nodes at the definition site for a variable
226 // unless it has an initializer.  Similarly, each non-mutable local
227 // variable must not be assigned if there is some successor
228 // assignment.  And so forth.
229
230 impl LiveNode {
231     fn is_valid(&self) -> bool {
232         self.0 != u32::MAX
233     }
234 }
235
236 fn invalid_node() -> LiveNode {
237     LiveNode(u32::MAX)
238 }
239
240 struct CaptureInfo {
241     ln: LiveNode,
242     var_hid: HirId,
243 }
244
245 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
246 struct LocalInfo {
247     id: HirId,
248     name: ast::Name,
249     is_shorthand: bool,
250 }
251
252 #[derive(Copy, Clone, Debug)]
253 enum VarKind {
254     Param(HirId, ast::Name),
255     Local(LocalInfo),
256     CleanExit,
257 }
258
259 struct IrMaps<'tcx> {
260     tcx: TyCtxt<'tcx>,
261     body_owner: DefId,
262     num_live_nodes: usize,
263     num_vars: usize,
264     live_node_map: HirIdMap<LiveNode>,
265     variable_map: HirIdMap<Variable>,
266     capture_info_map: HirIdMap<Rc<Vec<CaptureInfo>>>,
267     var_kinds: Vec<VarKind>,
268     lnks: Vec<LiveNodeKind>,
269 }
270
271 impl IrMaps<'tcx> {
272     fn new(tcx: TyCtxt<'tcx>, body_owner: DefId) -> IrMaps<'tcx> {
273         IrMaps {
274             tcx,
275             body_owner,
276             num_live_nodes: 0,
277             num_vars: 0,
278             live_node_map: HirIdMap::default(),
279             variable_map: HirIdMap::default(),
280             capture_info_map: Default::default(),
281             var_kinds: Vec::new(),
282             lnks: Vec::new(),
283         }
284     }
285
286     fn add_live_node(&mut self, lnk: LiveNodeKind) -> LiveNode {
287         let ln = LiveNode(self.num_live_nodes as u32);
288         self.lnks.push(lnk);
289         self.num_live_nodes += 1;
290
291         debug!("{:?} is of kind {}", ln, live_node_kind_to_string(lnk, self.tcx));
292
293         ln
294     }
295
296     fn add_live_node_for_node(&mut self, hir_id: HirId, lnk: LiveNodeKind) {
297         let ln = self.add_live_node(lnk);
298         self.live_node_map.insert(hir_id, ln);
299
300         debug!("{:?} is node {:?}", ln, hir_id);
301     }
302
303     fn add_variable(&mut self, vk: VarKind) -> Variable {
304         let v = Variable(self.num_vars as u32);
305         self.var_kinds.push(vk);
306         self.num_vars += 1;
307
308         match vk {
309             Local(LocalInfo { id: node_id, .. }) | Param(node_id, _) => {
310                 self.variable_map.insert(node_id, v);
311             }
312             CleanExit => {}
313         }
314
315         debug!("{:?} is {:?}", v, vk);
316
317         v
318     }
319
320     fn variable(&self, hir_id: HirId, span: Span) -> Variable {
321         match self.variable_map.get(&hir_id) {
322             Some(&var) => var,
323             None => {
324                 span_bug!(span, "no variable registered for id {:?}", hir_id);
325             }
326         }
327     }
328
329     fn variable_name(&self, var: Variable) -> String {
330         match self.var_kinds[var.get()] {
331             Local(LocalInfo { name, .. }) | Param(_, name) => name.to_string(),
332             CleanExit => "<clean-exit>".to_owned(),
333         }
334     }
335
336     fn variable_is_shorthand(&self, var: Variable) -> bool {
337         match self.var_kinds[var.get()] {
338             Local(LocalInfo { is_shorthand, .. }) => is_shorthand,
339             Param(..) | CleanExit => false,
340         }
341     }
342
343     fn set_captures(&mut self, hir_id: HirId, cs: Vec<CaptureInfo>) {
344         self.capture_info_map.insert(hir_id, Rc::new(cs));
345     }
346
347     fn lnk(&self, ln: LiveNode) -> LiveNodeKind {
348         self.lnks[ln.get()]
349     }
350 }
351
352 fn visit_fn<'tcx>(
353     ir: &mut IrMaps<'tcx>,
354     fk: FnKind<'tcx>,
355     decl: &'tcx hir::FnDecl<'tcx>,
356     body_id: hir::BodyId,
357     sp: Span,
358     id: hir::HirId,
359 ) {
360     debug!("visit_fn");
361
362     // swap in a new set of IR maps for this function body:
363     let def_id = ir.tcx.hir().local_def_id(id);
364     let mut fn_maps = IrMaps::new(ir.tcx, def_id);
365
366     // Don't run unused pass for #[derive()]
367     if let FnKind::Method(..) = fk {
368         let parent = ir.tcx.hir().get_parent_item(id);
369         if let Some(Node::Item(i)) = ir.tcx.hir().find(parent) {
370             if i.attrs.iter().any(|a| a.check_name(sym::automatically_derived)) {
371                 return;
372             }
373         }
374     }
375
376     debug!("creating fn_maps: {:p}", &fn_maps);
377
378     let body = ir.tcx.hir().body(body_id);
379
380     for param in body.params {
381         let is_shorthand = match param.pat.kind {
382             rustc_hir::PatKind::Struct(..) => true,
383             _ => false,
384         };
385         param.pat.each_binding(|_bm, hir_id, _x, ident| {
386             debug!("adding parameters {:?}", hir_id);
387             let var = if is_shorthand {
388                 Local(LocalInfo { id: hir_id, name: ident.name, is_shorthand: true })
389             } else {
390                 Param(hir_id, ident.name)
391             };
392             fn_maps.add_variable(var);
393         })
394     }
395
396     // gather up the various local variables, significant expressions,
397     // and so forth:
398     intravisit::walk_fn(&mut fn_maps, fk, decl, body_id, sp, id);
399
400     // compute liveness
401     let mut lsets = Liveness::new(&mut fn_maps, body_id);
402     let entry_ln = lsets.compute(&body.value);
403
404     // check for various error conditions
405     lsets.visit_body(body);
406     lsets.warn_about_unused_args(body, entry_ln);
407 }
408
409 fn add_from_pat(ir: &mut IrMaps<'_>, pat: &hir::Pat<'_>) {
410     // For struct patterns, take note of which fields used shorthand
411     // (`x` rather than `x: x`).
412     let mut shorthand_field_ids = HirIdSet::default();
413     let mut pats = VecDeque::new();
414     pats.push_back(pat);
415     while let Some(pat) = pats.pop_front() {
416         use rustc_hir::PatKind::*;
417         match &pat.kind {
418             Binding(.., inner_pat) => {
419                 pats.extend(inner_pat.iter());
420             }
421             Struct(_, fields, _) => {
422                 let ids = fields.iter().filter(|f| f.is_shorthand).map(|f| f.pat.hir_id);
423                 shorthand_field_ids.extend(ids);
424             }
425             Ref(inner_pat, _) | Box(inner_pat) => {
426                 pats.push_back(inner_pat);
427             }
428             TupleStruct(_, inner_pats, _) | Tuple(inner_pats, _) | Or(inner_pats) => {
429                 pats.extend(inner_pats.iter());
430             }
431             Slice(pre_pats, inner_pat, post_pats) => {
432                 pats.extend(pre_pats.iter());
433                 pats.extend(inner_pat.iter());
434                 pats.extend(post_pats.iter());
435             }
436             _ => {}
437         }
438     }
439
440     pat.each_binding(|_, hir_id, _, ident| {
441         ir.add_live_node_for_node(hir_id, VarDefNode(ident.span));
442         ir.add_variable(Local(LocalInfo {
443             id: hir_id,
444             name: ident.name,
445             is_shorthand: shorthand_field_ids.contains(&hir_id),
446         }));
447     });
448 }
449
450 fn visit_local<'tcx>(ir: &mut IrMaps<'tcx>, local: &'tcx hir::Local<'tcx>) {
451     add_from_pat(ir, &local.pat);
452     intravisit::walk_local(ir, local);
453 }
454
455 fn visit_arm<'tcx>(ir: &mut IrMaps<'tcx>, arm: &'tcx hir::Arm<'tcx>) {
456     add_from_pat(ir, &arm.pat);
457     intravisit::walk_arm(ir, arm);
458 }
459
460 fn visit_expr<'tcx>(ir: &mut IrMaps<'tcx>, expr: &'tcx Expr<'tcx>) {
461     match expr.kind {
462         // live nodes required for uses or definitions of variables:
463         hir::ExprKind::Path(hir::QPath::Resolved(_, ref path)) => {
464             debug!("expr {}: path that leads to {:?}", expr.hir_id, path.res);
465             if let Res::Local(var_hir_id) = path.res {
466                 let upvars = ir.tcx.upvars(ir.body_owner);
467                 if !upvars.map_or(false, |upvars| upvars.contains_key(&var_hir_id)) {
468                     ir.add_live_node_for_node(expr.hir_id, ExprNode(expr.span));
469                 }
470             }
471             intravisit::walk_expr(ir, expr);
472         }
473         hir::ExprKind::Closure(..) => {
474             // Interesting control flow (for loops can contain labeled
475             // breaks or continues)
476             ir.add_live_node_for_node(expr.hir_id, ExprNode(expr.span));
477
478             // Make a live_node for each captured variable, with the span
479             // being the location that the variable is used.  This results
480             // in better error messages than just pointing at the closure
481             // construction site.
482             let mut call_caps = Vec::new();
483             let closure_def_id = ir.tcx.hir().local_def_id(expr.hir_id);
484             if let Some(upvars) = ir.tcx.upvars(closure_def_id) {
485                 let parent_upvars = ir.tcx.upvars(ir.body_owner);
486                 call_caps.extend(upvars.iter().filter_map(|(&var_id, upvar)| {
487                     let has_parent =
488                         parent_upvars.map_or(false, |upvars| upvars.contains_key(&var_id));
489                     if !has_parent {
490                         let upvar_ln = ir.add_live_node(UpvarNode(upvar.span));
491                         Some(CaptureInfo { ln: upvar_ln, var_hid: var_id })
492                     } else {
493                         None
494                     }
495                 }));
496             }
497             ir.set_captures(expr.hir_id, call_caps);
498             let old_body_owner = ir.body_owner;
499             ir.body_owner = closure_def_id;
500             intravisit::walk_expr(ir, expr);
501             ir.body_owner = old_body_owner;
502         }
503
504         // live nodes required for interesting control flow:
505         hir::ExprKind::Match(..) | hir::ExprKind::Loop(..) => {
506             ir.add_live_node_for_node(expr.hir_id, ExprNode(expr.span));
507             intravisit::walk_expr(ir, expr);
508         }
509         hir::ExprKind::Binary(op, ..) if op.node.is_lazy() => {
510             ir.add_live_node_for_node(expr.hir_id, ExprNode(expr.span));
511             intravisit::walk_expr(ir, expr);
512         }
513
514         // otherwise, live nodes are not required:
515         hir::ExprKind::Index(..)
516         | hir::ExprKind::Field(..)
517         | hir::ExprKind::Array(..)
518         | hir::ExprKind::Call(..)
519         | hir::ExprKind::MethodCall(..)
520         | hir::ExprKind::Tup(..)
521         | hir::ExprKind::Binary(..)
522         | hir::ExprKind::AddrOf(..)
523         | hir::ExprKind::Cast(..)
524         | hir::ExprKind::DropTemps(..)
525         | hir::ExprKind::Unary(..)
526         | hir::ExprKind::Break(..)
527         | hir::ExprKind::Continue(_)
528         | hir::ExprKind::Lit(_)
529         | hir::ExprKind::Ret(..)
530         | hir::ExprKind::Block(..)
531         | hir::ExprKind::Assign(..)
532         | hir::ExprKind::AssignOp(..)
533         | hir::ExprKind::Struct(..)
534         | hir::ExprKind::Repeat(..)
535         | hir::ExprKind::InlineAsm(..)
536         | hir::ExprKind::Box(..)
537         | hir::ExprKind::Yield(..)
538         | hir::ExprKind::Type(..)
539         | hir::ExprKind::Err
540         | hir::ExprKind::Path(hir::QPath::TypeRelative(..)) => {
541             intravisit::walk_expr(ir, expr);
542         }
543     }
544 }
545
546 // ______________________________________________________________________
547 // Computing liveness sets
548 //
549 // Actually we compute just a bit more than just liveness, but we use
550 // the same basic propagation framework in all cases.
551
552 #[derive(Clone, Copy)]
553 struct RWU {
554     reader: LiveNode,
555     writer: LiveNode,
556     used: bool,
557 }
558
559 /// Conceptually, this is like a `Vec<RWU>`. But the number of `RWU`s can get
560 /// very large, so it uses a more compact representation that takes advantage
561 /// of the fact that when the number of `RWU`s is large, most of them have an
562 /// invalid reader and an invalid writer.
563 struct RWUTable {
564     /// Each entry in `packed_rwus` is either INV_INV_FALSE, INV_INV_TRUE, or
565     /// an index into `unpacked_rwus`. In the common cases, this compacts the
566     /// 65 bits of data into 32; in the uncommon cases, it expands the 65 bits
567     /// in 96.
568     ///
569     /// More compact representations are possible -- e.g., use only 2 bits per
570     /// packed `RWU` and make the secondary table a HashMap that maps from
571     /// indices to `RWU`s -- but this one strikes a good balance between size
572     /// and speed.
573     packed_rwus: Vec<u32>,
574     unpacked_rwus: Vec<RWU>,
575 }
576
577 // A constant representing `RWU { reader: invalid_node(); writer: invalid_node(); used: false }`.
578 const INV_INV_FALSE: u32 = u32::MAX;
579
580 // A constant representing `RWU { reader: invalid_node(); writer: invalid_node(); used: true }`.
581 const INV_INV_TRUE: u32 = u32::MAX - 1;
582
583 impl RWUTable {
584     fn new(num_rwus: usize) -> RWUTable {
585         Self { packed_rwus: vec![INV_INV_FALSE; num_rwus], unpacked_rwus: vec![] }
586     }
587
588     fn get(&self, idx: usize) -> RWU {
589         let packed_rwu = self.packed_rwus[idx];
590         match packed_rwu {
591             INV_INV_FALSE => RWU { reader: invalid_node(), writer: invalid_node(), used: false },
592             INV_INV_TRUE => RWU { reader: invalid_node(), writer: invalid_node(), used: true },
593             _ => self.unpacked_rwus[packed_rwu as usize],
594         }
595     }
596
597     fn get_reader(&self, idx: usize) -> LiveNode {
598         let packed_rwu = self.packed_rwus[idx];
599         match packed_rwu {
600             INV_INV_FALSE | INV_INV_TRUE => invalid_node(),
601             _ => self.unpacked_rwus[packed_rwu as usize].reader,
602         }
603     }
604
605     fn get_writer(&self, idx: usize) -> LiveNode {
606         let packed_rwu = self.packed_rwus[idx];
607         match packed_rwu {
608             INV_INV_FALSE | INV_INV_TRUE => invalid_node(),
609             _ => self.unpacked_rwus[packed_rwu as usize].writer,
610         }
611     }
612
613     fn get_used(&self, idx: usize) -> bool {
614         let packed_rwu = self.packed_rwus[idx];
615         match packed_rwu {
616             INV_INV_FALSE => false,
617             INV_INV_TRUE => true,
618             _ => self.unpacked_rwus[packed_rwu as usize].used,
619         }
620     }
621
622     #[inline]
623     fn copy_packed(&mut self, dst_idx: usize, src_idx: usize) {
624         self.packed_rwus[dst_idx] = self.packed_rwus[src_idx];
625     }
626
627     fn assign_unpacked(&mut self, idx: usize, rwu: RWU) {
628         if rwu.reader == invalid_node() && rwu.writer == invalid_node() {
629             // When we overwrite an indexing entry in `self.packed_rwus` with
630             // `INV_INV_{TRUE,FALSE}` we don't remove the corresponding entry
631             // from `self.unpacked_rwus`; it's not worth the effort, and we
632             // can't have entries shifting around anyway.
633             self.packed_rwus[idx] = if rwu.used { INV_INV_TRUE } else { INV_INV_FALSE }
634         } else {
635             // Add a new RWU to `unpacked_rwus` and make `packed_rwus[idx]`
636             // point to it.
637             self.packed_rwus[idx] = self.unpacked_rwus.len() as u32;
638             self.unpacked_rwus.push(rwu);
639         }
640     }
641
642     fn assign_inv_inv(&mut self, idx: usize) {
643         self.packed_rwus[idx] = if self.get_used(idx) { INV_INV_TRUE } else { INV_INV_FALSE };
644     }
645 }
646
647 #[derive(Copy, Clone)]
648 struct Specials {
649     exit_ln: LiveNode,
650     fallthrough_ln: LiveNode,
651     clean_exit_var: Variable,
652 }
653
654 const ACC_READ: u32 = 1;
655 const ACC_WRITE: u32 = 2;
656 const ACC_USE: u32 = 4;
657
658 struct Liveness<'a, 'tcx> {
659     ir: &'a mut IrMaps<'tcx>,
660     tables: &'a ty::TypeckTables<'tcx>,
661     s: Specials,
662     successors: Vec<LiveNode>,
663     rwu_table: RWUTable,
664
665     // mappings from loop node ID to LiveNode
666     // ("break" label should map to loop node ID,
667     // it probably doesn't now)
668     break_ln: HirIdMap<LiveNode>,
669     cont_ln: HirIdMap<LiveNode>,
670 }
671
672 impl<'a, 'tcx> Liveness<'a, 'tcx> {
673     fn new(ir: &'a mut IrMaps<'tcx>, body: hir::BodyId) -> Liveness<'a, 'tcx> {
674         // Special nodes and variables:
675         // - exit_ln represents the end of the fn, either by return or panic
676         // - implicit_ret_var is a pseudo-variable that represents
677         //   an implicit return
678         let specials = Specials {
679             exit_ln: ir.add_live_node(ExitNode),
680             fallthrough_ln: ir.add_live_node(ExitNode),
681             clean_exit_var: ir.add_variable(CleanExit),
682         };
683
684         let tables = ir.tcx.body_tables(body);
685
686         let num_live_nodes = ir.num_live_nodes;
687         let num_vars = ir.num_vars;
688
689         Liveness {
690             ir,
691             tables,
692             s: specials,
693             successors: vec![invalid_node(); num_live_nodes],
694             rwu_table: RWUTable::new(num_live_nodes * num_vars),
695             break_ln: Default::default(),
696             cont_ln: Default::default(),
697         }
698     }
699
700     fn live_node(&self, hir_id: HirId, span: Span) -> LiveNode {
701         match self.ir.live_node_map.get(&hir_id) {
702             Some(&ln) => ln,
703             None => {
704                 // This must be a mismatch between the ir_map construction
705                 // above and the propagation code below; the two sets of
706                 // code have to agree about which AST nodes are worth
707                 // creating liveness nodes for.
708                 span_bug!(span, "no live node registered for node {:?}", hir_id);
709             }
710         }
711     }
712
713     fn variable(&self, hir_id: HirId, span: Span) -> Variable {
714         self.ir.variable(hir_id, span)
715     }
716
717     fn define_bindings_in_pat(&mut self, pat: &hir::Pat<'_>, mut succ: LiveNode) -> LiveNode {
718         // In an or-pattern, only consider the first pattern; any later patterns
719         // must have the same bindings, and we also consider the first pattern
720         // to be the "authoritative" set of ids.
721         pat.each_binding_or_first(&mut |_, hir_id, pat_sp, ident| {
722             let ln = self.live_node(hir_id, pat_sp);
723             let var = self.variable(hir_id, ident.span);
724             self.init_from_succ(ln, succ);
725             self.define(ln, var);
726             succ = ln;
727         });
728         succ
729     }
730
731     fn idx(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> usize {
732         ln.get() * self.ir.num_vars + var.get()
733     }
734
735     fn live_on_entry(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> Option<LiveNodeKind> {
736         assert!(ln.is_valid());
737         let reader = self.rwu_table.get_reader(self.idx(ln, var));
738         if reader.is_valid() { Some(self.ir.lnk(reader)) } else { None }
739     }
740
741     // Is this variable live on entry to any of its successor nodes?
742     fn live_on_exit(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> Option<LiveNodeKind> {
743         let successor = self.successors[ln.get()];
744         self.live_on_entry(successor, var)
745     }
746
747     fn used_on_entry(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> bool {
748         assert!(ln.is_valid());
749         self.rwu_table.get_used(self.idx(ln, var))
750     }
751
752     fn assigned_on_entry(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> Option<LiveNodeKind> {
753         assert!(ln.is_valid());
754         let writer = self.rwu_table.get_writer(self.idx(ln, var));
755         if writer.is_valid() { Some(self.ir.lnk(writer)) } else { None }
756     }
757
758     fn assigned_on_exit(&self, ln: LiveNode, var: Variable) -> Option<LiveNodeKind> {
759         let successor = self.successors[ln.get()];
760         self.assigned_on_entry(successor, var)
761     }
762
763     fn indices2<F>(&mut self, ln: LiveNode, succ_ln: LiveNode, mut op: F)
764     where
765         F: FnMut(&mut Liveness<'a, 'tcx>, usize, usize),
766     {
767         let node_base_idx = self.idx(ln, Variable(0));
768         let succ_base_idx = self.idx(succ_ln, Variable(0));
769         for var_idx in 0..self.ir.num_vars {
770             op(self, node_base_idx + var_idx, succ_base_idx + var_idx);
771         }
772     }
773
774     fn write_vars<F>(&self, wr: &mut dyn Write, ln: LiveNode, mut test: F) -> io::Result<()>
775     where
776         F: FnMut(usize) -> LiveNode,
777     {
778         let node_base_idx = self.idx(ln, Variable(0));
779         for var_idx in 0..self.ir.num_vars {
780             let idx = node_base_idx + var_idx;
781             if test(idx).is_valid() {
782                 write!(wr, " {:?}", Variable(var_idx as u32))?;
783             }
784         }
785         Ok(())
786     }
787
788     #[allow(unused_must_use)]
789     fn ln_str(&self, ln: LiveNode) -> String {
790         let mut wr = Vec::new();
791         {
792             let wr = &mut wr as &mut dyn Write;
793             write!(wr, "[ln({:?}) of kind {:?} reads", ln.get(), self.ir.lnk(ln));
794             self.write_vars(wr, ln, |idx| self.rwu_table.get_reader(idx));
795             write!(wr, "  writes");
796             self.write_vars(wr, ln, |idx| self.rwu_table.get_writer(idx));
797             write!(wr, "  precedes {:?}]", self.successors[ln.get()]);
798         }
799         String::from_utf8(wr).unwrap()
800     }
801
802     fn init_empty(&mut self, ln: LiveNode, succ_ln: LiveNode) {
803         self.successors[ln.get()] = succ_ln;
804
805         // It is not necessary to initialize the RWUs here because they are all
806         // set to INV_INV_FALSE when they are created, and the sets only grow
807         // during iterations.
808     }
809
810     fn init_from_succ(&mut self, ln: LiveNode, succ_ln: LiveNode) {
811         // more efficient version of init_empty() / merge_from_succ()
812         self.successors[ln.get()] = succ_ln;
813
814         self.indices2(ln, succ_ln, |this, idx, succ_idx| {
815             this.rwu_table.copy_packed(idx, succ_idx);
816         });
817         debug!("init_from_succ(ln={}, succ={})", self.ln_str(ln), self.ln_str(succ_ln));
818     }
819
820     fn merge_from_succ(&mut self, ln: LiveNode, succ_ln: LiveNode, first_merge: bool) -> bool {
821         if ln == succ_ln {
822             return false;
823         }
824
825         let mut any_changed = false;
826         self.indices2(ln, succ_ln, |this, idx, succ_idx| {
827             // This is a special case, pulled out from the code below, where we
828             // don't have to do anything. It occurs about 60-70% of the time.
829             if this.rwu_table.packed_rwus[succ_idx] == INV_INV_FALSE {
830                 return;
831             }
832
833             let mut changed = false;
834             let mut rwu = this.rwu_table.get(idx);
835             let succ_rwu = this.rwu_table.get(succ_idx);
836             if succ_rwu.reader.is_valid() && !rwu.reader.is_valid() {
837                 rwu.reader = succ_rwu.reader;
838                 changed = true
839             }
840
841             if succ_rwu.writer.is_valid() && !rwu.writer.is_valid() {
842                 rwu.writer = succ_rwu.writer;
843                 changed = true
844             }
845
846             if succ_rwu.used && !rwu.used {
847                 rwu.used = true;
848                 changed = true;
849             }
850
851             if changed {
852                 this.rwu_table.assign_unpacked(idx, rwu);
853                 any_changed = true;
854             }
855         });
856
857         debug!(
858             "merge_from_succ(ln={:?}, succ={}, first_merge={}, changed={})",
859             ln,
860             self.ln_str(succ_ln),
861             first_merge,
862             any_changed
863         );
864         return any_changed;
865     }
866
867     // Indicates that a local variable was *defined*; we know that no
868     // uses of the variable can precede the definition (resolve checks
869     // this) so we just clear out all the data.
870     fn define(&mut self, writer: LiveNode, var: Variable) {
871         let idx = self.idx(writer, var);
872         self.rwu_table.assign_inv_inv(idx);
873
874         debug!("{:?} defines {:?} (idx={}): {}", writer, var, idx, self.ln_str(writer));
875     }
876
877     // Either read, write, or both depending on the acc bitset
878     fn acc(&mut self, ln: LiveNode, var: Variable, acc: u32) {
879         debug!("{:?} accesses[{:x}] {:?}: {}", ln, acc, var, self.ln_str(ln));
880
881         let idx = self.idx(ln, var);
882         let mut rwu = self.rwu_table.get(idx);
883
884         if (acc & ACC_WRITE) != 0 {
885             rwu.reader = invalid_node();
886             rwu.writer = ln;
887         }
888
889         // Important: if we both read/write, must do read second
890         // or else the write will override.
891         if (acc & ACC_READ) != 0 {
892             rwu.reader = ln;
893         }
894
895         if (acc & ACC_USE) != 0 {
896             rwu.used = true;
897         }
898
899         self.rwu_table.assign_unpacked(idx, rwu);
900     }
901
902     fn compute(&mut self, body: &hir::Expr<'_>) -> LiveNode {
903         debug!(
904             "compute: using id for body, {}",
905             self.ir.tcx.hir().hir_to_pretty_string(body.hir_id)
906         );
907
908         // the fallthrough exit is only for those cases where we do not
909         // explicitly return:
910         let s = self.s;
911         self.init_from_succ(s.fallthrough_ln, s.exit_ln);
912         self.acc(s.fallthrough_ln, s.clean_exit_var, ACC_READ);
913
914         let entry_ln = self.propagate_through_expr(body, s.fallthrough_ln);
915
916         // hack to skip the loop unless debug! is enabled:
917         debug!(
918             "^^ liveness computation results for body {} (entry={:?})",
919             {
920                 for ln_idx in 0..self.ir.num_live_nodes {
921                     debug!("{:?}", self.ln_str(LiveNode(ln_idx as u32)));
922                 }
923                 body.hir_id
924             },
925             entry_ln
926         );
927
928         entry_ln
929     }
930
931     fn propagate_through_block(&mut self, blk: &hir::Block<'_>, succ: LiveNode) -> LiveNode {
932         if blk.targeted_by_break {
933             self.break_ln.insert(blk.hir_id, succ);
934         }
935         let succ = self.propagate_through_opt_expr(blk.expr.as_ref().map(|e| &**e), succ);
936         blk.stmts.iter().rev().fold(succ, |succ, stmt| self.propagate_through_stmt(stmt, succ))
937     }
938
939     fn propagate_through_stmt(&mut self, stmt: &hir::Stmt<'_>, succ: LiveNode) -> LiveNode {
940         match stmt.kind {
941             hir::StmtKind::Local(ref local) => {
942                 // Note: we mark the variable as defined regardless of whether
943                 // there is an initializer.  Initially I had thought to only mark
944                 // the live variable as defined if it was initialized, and then we
945                 // could check for uninit variables just by scanning what is live
946                 // at the start of the function. But that doesn't work so well for
947                 // immutable variables defined in a loop:
948                 //     loop { let x; x = 5; }
949                 // because the "assignment" loops back around and generates an error.
950                 //
951                 // So now we just check that variables defined w/o an
952                 // initializer are not live at the point of their
953                 // initialization, which is mildly more complex than checking
954                 // once at the func header but otherwise equivalent.
955
956                 let succ = self.propagate_through_opt_expr(local.init.as_ref().map(|e| &**e), succ);
957                 self.define_bindings_in_pat(&local.pat, succ)
958             }
959             hir::StmtKind::Item(..) => succ,
960             hir::StmtKind::Expr(ref expr) | hir::StmtKind::Semi(ref expr) => {
961                 self.propagate_through_expr(&expr, succ)
962             }
963         }
964     }
965
966     fn propagate_through_exprs(&mut self, exprs: &[Expr<'_>], succ: LiveNode) -> LiveNode {
967         exprs.iter().rev().fold(succ, |succ, expr| self.propagate_through_expr(&expr, succ))
968     }
969
970     fn propagate_through_opt_expr(
971         &mut self,
972         opt_expr: Option<&Expr<'_>>,
973         succ: LiveNode,
974     ) -> LiveNode {
975         opt_expr.map_or(succ, |expr| self.propagate_through_expr(expr, succ))
976     }
977
978     fn propagate_through_expr(&mut self, expr: &Expr<'_>, succ: LiveNode) -> LiveNode {
979         debug!("propagate_through_expr: {}", self.ir.tcx.hir().hir_to_pretty_string(expr.hir_id));
980
981         match expr.kind {
982             // Interesting cases with control flow or which gen/kill
983             hir::ExprKind::Path(hir::QPath::Resolved(_, ref path)) => {
984                 self.access_path(expr.hir_id, path, succ, ACC_READ | ACC_USE)
985             }
986
987             hir::ExprKind::Field(ref e, _) => self.propagate_through_expr(&e, succ),
988
989             hir::ExprKind::Closure(..) => {
990                 debug!(
991                     "{} is an ExprKind::Closure",
992                     self.ir.tcx.hir().hir_to_pretty_string(expr.hir_id)
993                 );
994
995                 // the construction of a closure itself is not important,
996                 // but we have to consider the closed over variables.
997                 let caps = self
998                     .ir
999                     .capture_info_map
1000                     .get(&expr.hir_id)
1001                     .cloned()
1002                     .unwrap_or_else(|| span_bug!(expr.span, "no registered caps"));
1003
1004                 caps.iter().rev().fold(succ, |succ, cap| {
1005                     self.init_from_succ(cap.ln, succ);
1006                     let var = self.variable(cap.var_hid, expr.span);
1007                     self.acc(cap.ln, var, ACC_READ | ACC_USE);
1008                     cap.ln
1009                 })
1010             }
1011
1012             // Note that labels have been resolved, so we don't need to look
1013             // at the label ident
1014             hir::ExprKind::Loop(ref blk, _, _) => self.propagate_through_loop(expr, &blk, succ),
1015
1016             hir::ExprKind::Match(ref e, arms, _) => {
1017                 //
1018                 //      (e)
1019                 //       |
1020                 //       v
1021                 //     (expr)
1022                 //     / | \
1023                 //    |  |  |
1024                 //    v  v  v
1025                 //   (..arms..)
1026                 //    |  |  |
1027                 //    v  v  v
1028                 //   (  succ  )
1029                 //
1030                 //
1031                 let ln = self.live_node(expr.hir_id, expr.span);
1032                 self.init_empty(ln, succ);
1033                 let mut first_merge = true;
1034                 for arm in arms {
1035                     let body_succ = self.propagate_through_expr(&arm.body, succ);
1036
1037                     let guard_succ = self.propagate_through_opt_expr(
1038                         arm.guard.as_ref().map(|hir::Guard::If(e)| *e),
1039                         body_succ,
1040                     );
1041                     let arm_succ = self.define_bindings_in_pat(&arm.pat, guard_succ);
1042                     self.merge_from_succ(ln, arm_succ, first_merge);
1043                     first_merge = false;
1044                 }
1045                 self.propagate_through_expr(&e, ln)
1046             }
1047
1048             hir::ExprKind::Ret(ref o_e) => {
1049                 // ignore succ and subst exit_ln:
1050                 let exit_ln = self.s.exit_ln;
1051                 self.propagate_through_opt_expr(o_e.as_ref().map(|e| &**e), exit_ln)
1052             }
1053
1054             hir::ExprKind::Break(label, ref opt_expr) => {
1055                 // Find which label this break jumps to
1056                 let target = match label.target_id {
1057                     Ok(hir_id) => self.break_ln.get(&hir_id),
1058                     Err(err) => span_bug!(expr.span, "loop scope error: {}", err),
1059                 }
1060                 .cloned();
1061
1062                 // Now that we know the label we're going to,
1063                 // look it up in the break loop nodes table
1064
1065                 match target {
1066                     Some(b) => self.propagate_through_opt_expr(opt_expr.as_ref().map(|e| &**e), b),
1067                     None => {
1068                         // FIXME: This should have been checked earlier. Once this is fixed,
1069                         // replace with `delay_span_bug`. (#62480)
1070                         self.ir
1071                             .tcx
1072                             .sess
1073                             .struct_span_err(expr.span, "`break` to unknown label")
1074                             .emit();
1075                         rustc_errors::FatalError.raise()
1076                     }
1077                 }
1078             }
1079
1080             hir::ExprKind::Continue(label) => {
1081                 // Find which label this expr continues to
1082                 let sc = label
1083                     .target_id
1084                     .unwrap_or_else(|err| span_bug!(expr.span, "loop scope error: {}", err));
1085
1086                 // Now that we know the label we're going to,
1087                 // look it up in the continue loop nodes table
1088                 self.cont_ln
1089                     .get(&sc)
1090                     .cloned()
1091                     .unwrap_or_else(|| span_bug!(expr.span, "continue to unknown label"))
1092             }
1093
1094             hir::ExprKind::Assign(ref l, ref r, _) => {
1095                 // see comment on places in
1096                 // propagate_through_place_components()
1097                 let succ = self.write_place(&l, succ, ACC_WRITE);
1098                 let succ = self.propagate_through_place_components(&l, succ);
1099                 self.propagate_through_expr(&r, succ)
1100             }
1101
1102             hir::ExprKind::AssignOp(_, ref l, ref r) => {
1103                 // an overloaded assign op is like a method call
1104                 if self.tables.is_method_call(expr) {
1105                     let succ = self.propagate_through_expr(&l, succ);
1106                     self.propagate_through_expr(&r, succ)
1107                 } else {
1108                     // see comment on places in
1109                     // propagate_through_place_components()
1110                     let succ = self.write_place(&l, succ, ACC_WRITE | ACC_READ);
1111                     let succ = self.propagate_through_expr(&r, succ);
1112                     self.propagate_through_place_components(&l, succ)
1113                 }
1114             }
1115
1116             // Uninteresting cases: just propagate in rev exec order
1117             hir::ExprKind::Array(ref exprs) => self.propagate_through_exprs(exprs, succ),
1118
1119             hir::ExprKind::Struct(_, ref fields, ref with_expr) => {
1120                 let succ = self.propagate_through_opt_expr(with_expr.as_ref().map(|e| &**e), succ);
1121                 fields
1122                     .iter()
1123                     .rev()
1124                     .fold(succ, |succ, field| self.propagate_through_expr(&field.expr, succ))
1125             }
1126
1127             hir::ExprKind::Call(ref f, ref args) => {
1128                 let m = self.ir.tcx.hir().get_module_parent(expr.hir_id);
1129                 let succ = if self.ir.tcx.is_ty_uninhabited_from(m, self.tables.expr_ty(expr)) {
1130                     self.s.exit_ln
1131                 } else {
1132                     succ
1133                 };
1134                 let succ = self.propagate_through_exprs(args, succ);
1135                 self.propagate_through_expr(&f, succ)
1136             }
1137
1138             hir::ExprKind::MethodCall(.., ref args) => {
1139                 let m = self.ir.tcx.hir().get_module_parent(expr.hir_id);
1140                 let succ = if self.ir.tcx.is_ty_uninhabited_from(m, self.tables.expr_ty(expr)) {
1141                     self.s.exit_ln
1142                 } else {
1143                     succ
1144                 };
1145
1146                 self.propagate_through_exprs(args, succ)
1147             }
1148
1149             hir::ExprKind::Tup(ref exprs) => self.propagate_through_exprs(exprs, succ),
1150
1151             hir::ExprKind::Binary(op, ref l, ref r) if op.node.is_lazy() => {
1152                 let r_succ = self.propagate_through_expr(&r, succ);
1153
1154                 let ln = self.live_node(expr.hir_id, expr.span);
1155                 self.init_from_succ(ln, succ);
1156                 self.merge_from_succ(ln, r_succ, false);
1157
1158                 self.propagate_through_expr(&l, ln)
1159             }
1160
1161             hir::ExprKind::Index(ref l, ref r) | hir::ExprKind::Binary(_, ref l, ref r) => {
1162                 let r_succ = self.propagate_through_expr(&r, succ);
1163                 self.propagate_through_expr(&l, r_succ)
1164             }
1165
1166             hir::ExprKind::Box(ref e)
1167             | hir::ExprKind::AddrOf(_, _, ref e)
1168             | hir::ExprKind::Cast(ref e, _)
1169             | hir::ExprKind::Type(ref e, _)
1170             | hir::ExprKind::DropTemps(ref e)
1171             | hir::ExprKind::Unary(_, ref e)
1172             | hir::ExprKind::Yield(ref e, _)
1173             | hir::ExprKind::Repeat(ref e, _) => self.propagate_through_expr(&e, succ),
1174
1175             hir::ExprKind::InlineAsm(ref asm) => {
1176                 let ia = &asm.inner;
1177                 let outputs = asm.outputs_exprs;
1178                 let inputs = asm.inputs_exprs;
1179                 let succ = ia.outputs.iter().zip(outputs).rev().fold(succ, |succ, (o, output)| {
1180                     // see comment on places
1181                     // in propagate_through_place_components()
1182                     if o.is_indirect {
1183                         self.propagate_through_expr(output, succ)
1184                     } else {
1185                         let acc = if o.is_rw { ACC_WRITE | ACC_READ } else { ACC_WRITE };
1186                         let succ = self.write_place(output, succ, acc);
1187                         self.propagate_through_place_components(output, succ)
1188                     }
1189                 });
1190
1191                 // Inputs are executed first. Propagate last because of rev order
1192                 self.propagate_through_exprs(inputs, succ)
1193             }
1194
1195             hir::ExprKind::Lit(..)
1196             | hir::ExprKind::Err
1197             | hir::ExprKind::Path(hir::QPath::TypeRelative(..)) => succ,
1198
1199             // Note that labels have been resolved, so we don't need to look
1200             // at the label ident
1201             hir::ExprKind::Block(ref blk, _) => self.propagate_through_block(&blk, succ),
1202         }
1203     }
1204
1205     fn propagate_through_place_components(&mut self, expr: &Expr<'_>, succ: LiveNode) -> LiveNode {
1206         // # Places
1207         //
1208         // In general, the full flow graph structure for an
1209         // assignment/move/etc can be handled in one of two ways,
1210         // depending on whether what is being assigned is a "tracked
1211         // value" or not. A tracked value is basically a local
1212         // variable or argument.
1213         //
1214         // The two kinds of graphs are:
1215         //
1216         //    Tracked place          Untracked place
1217         // ----------------------++-----------------------
1218         //                       ||
1219         //         |             ||           |
1220         //         v             ||           v
1221         //     (rvalue)          ||       (rvalue)
1222         //         |             ||           |
1223         //         v             ||           v
1224         // (write of place)     ||   (place components)
1225         //         |             ||           |
1226         //         v             ||           v
1227         //      (succ)           ||        (succ)
1228         //                       ||
1229         // ----------------------++-----------------------
1230         //
1231         // I will cover the two cases in turn:
1232         //
1233         // # Tracked places
1234         //
1235         // A tracked place is a local variable/argument `x`.  In
1236         // these cases, the link_node where the write occurs is linked
1237         // to node id of `x`.  The `write_place()` routine generates
1238         // the contents of this node.  There are no subcomponents to
1239         // consider.
1240         //
1241         // # Non-tracked places
1242         //
1243         // These are places like `x[5]` or `x.f`.  In that case, we
1244         // basically ignore the value which is written to but generate
1245         // reads for the components---`x` in these two examples.  The
1246         // components reads are generated by
1247         // `propagate_through_place_components()` (this fn).
1248         //
1249         // # Illegal places
1250         //
1251         // It is still possible to observe assignments to non-places;
1252         // these errors are detected in the later pass borrowck.  We
1253         // just ignore such cases and treat them as reads.
1254
1255         match expr.kind {
1256             hir::ExprKind::Path(_) => succ,
1257             hir::ExprKind::Field(ref e, _) => self.propagate_through_expr(&e, succ),
1258             _ => self.propagate_through_expr(expr, succ),
1259         }
1260     }
1261
1262     // see comment on propagate_through_place()
1263     fn write_place(&mut self, expr: &Expr<'_>, succ: LiveNode, acc: u32) -> LiveNode {
1264         match expr.kind {
1265             hir::ExprKind::Path(hir::QPath::Resolved(_, ref path)) => {
1266                 self.access_path(expr.hir_id, path, succ, acc)
1267             }
1268
1269             // We do not track other places, so just propagate through
1270             // to their subcomponents.  Also, it may happen that
1271             // non-places occur here, because those are detected in the
1272             // later pass borrowck.
1273             _ => succ,
1274         }
1275     }
1276
1277     fn access_var(
1278         &mut self,
1279         hir_id: HirId,
1280         var_hid: HirId,
1281         succ: LiveNode,
1282         acc: u32,
1283         span: Span,
1284     ) -> LiveNode {
1285         let ln = self.live_node(hir_id, span);
1286         if acc != 0 {
1287             self.init_from_succ(ln, succ);
1288             let var = self.variable(var_hid, span);
1289             self.acc(ln, var, acc);
1290         }
1291         ln
1292     }
1293
1294     fn access_path(
1295         &mut self,
1296         hir_id: HirId,
1297         path: &hir::Path<'_>,
1298         succ: LiveNode,
1299         acc: u32,
1300     ) -> LiveNode {
1301         match path.res {
1302             Res::Local(hid) => {
1303                 let upvars = self.ir.tcx.upvars(self.ir.body_owner);
1304                 if !upvars.map_or(false, |upvars| upvars.contains_key(&hid)) {
1305                     self.access_var(hir_id, hid, succ, acc, path.span)
1306                 } else {
1307                     succ
1308                 }
1309             }
1310             _ => succ,
1311         }
1312     }
1313
1314     fn propagate_through_loop(
1315         &mut self,
1316         expr: &Expr<'_>,
1317         body: &hir::Block<'_>,
1318         succ: LiveNode,
1319     ) -> LiveNode {
1320         /*
1321         We model control flow like this:
1322
1323               (expr) <-+
1324                 |      |
1325                 v      |
1326               (body) --+
1327
1328         Note that a `continue` expression targeting the `loop` will have a successor of `expr`.
1329         Meanwhile, a `break` expression will have a successor of `succ`.
1330         */
1331
1332         // first iteration:
1333         let mut first_merge = true;
1334         let ln = self.live_node(expr.hir_id, expr.span);
1335         self.init_empty(ln, succ);
1336         debug!(
1337             "propagate_through_loop: using id for loop body {} {}",
1338             expr.hir_id,
1339             self.ir.tcx.hir().hir_to_pretty_string(body.hir_id)
1340         );
1341
1342         self.break_ln.insert(expr.hir_id, succ);
1343
1344         self.cont_ln.insert(expr.hir_id, ln);
1345
1346         let body_ln = self.propagate_through_block(body, ln);
1347
1348         // repeat until fixed point is reached:
1349         while self.merge_from_succ(ln, body_ln, first_merge) {
1350             first_merge = false;
1351             assert_eq!(body_ln, self.propagate_through_block(body, ln));
1352         }
1353
1354         ln
1355     }
1356 }
1357
1358 // _______________________________________________________________________
1359 // Checking for error conditions
1360
1361 impl<'a, 'tcx> Visitor<'tcx> for Liveness<'a, 'tcx> {
1362     type Map = Map<'tcx>;
1363
1364     fn nested_visit_map(&mut self) -> NestedVisitorMap<'_, Self::Map> {
1365         NestedVisitorMap::None
1366     }
1367
1368     fn visit_local(&mut self, local: &'tcx hir::Local<'tcx>) {
1369         self.check_unused_vars_in_pat(&local.pat, None, |spans, hir_id, ln, var| {
1370             if local.init.is_some() {
1371                 self.warn_about_dead_assign(spans, hir_id, ln, var);
1372             }
1373         });
1374
1375         intravisit::walk_local(self, local);
1376     }
1377
1378     fn visit_expr(&mut self, ex: &'tcx Expr<'tcx>) {
1379         check_expr(self, ex);
1380     }
1381
1382     fn visit_arm(&mut self, arm: &'tcx hir::Arm<'tcx>) {
1383         self.check_unused_vars_in_pat(&arm.pat, None, |_, _, _, _| {});
1384         intravisit::walk_arm(self, arm);
1385     }
1386 }
1387
1388 fn check_expr<'tcx>(this: &mut Liveness<'_, 'tcx>, expr: &'tcx Expr<'tcx>) {
1389     match expr.kind {
1390         hir::ExprKind::Assign(ref l, ..) => {
1391             this.check_place(&l);
1392         }
1393
1394         hir::ExprKind::AssignOp(_, ref l, _) => {
1395             if !this.tables.is_method_call(expr) {
1396                 this.check_place(&l);
1397             }
1398         }
1399
1400         hir::ExprKind::InlineAsm(ref asm) => {
1401             for input in asm.inputs_exprs {
1402                 this.visit_expr(input);
1403             }
1404
1405             // Output operands must be places
1406             for (o, output) in asm.inner.outputs.iter().zip(asm.outputs_exprs) {
1407                 if !o.is_indirect {
1408                     this.check_place(output);
1409                 }
1410                 this.visit_expr(output);
1411             }
1412         }
1413
1414         // no correctness conditions related to liveness
1415         hir::ExprKind::Call(..)
1416         | hir::ExprKind::MethodCall(..)
1417         | hir::ExprKind::Match(..)
1418         | hir::ExprKind::Loop(..)
1419         | hir::ExprKind::Index(..)
1420         | hir::ExprKind::Field(..)
1421         | hir::ExprKind::Array(..)
1422         | hir::ExprKind::Tup(..)
1423         | hir::ExprKind::Binary(..)
1424         | hir::ExprKind::Cast(..)
1425         | hir::ExprKind::DropTemps(..)
1426         | hir::ExprKind::Unary(..)
1427         | hir::ExprKind::Ret(..)
1428         | hir::ExprKind::Break(..)
1429         | hir::ExprKind::Continue(..)
1430         | hir::ExprKind::Lit(_)
1431         | hir::ExprKind::Block(..)
1432         | hir::ExprKind::AddrOf(..)
1433         | hir::ExprKind::Struct(..)
1434         | hir::ExprKind::Repeat(..)
1435         | hir::ExprKind::Closure(..)
1436         | hir::ExprKind::Path(_)
1437         | hir::ExprKind::Yield(..)
1438         | hir::ExprKind::Box(..)
1439         | hir::ExprKind::Type(..)
1440         | hir::ExprKind::Err => {}
1441     }
1442
1443     intravisit::walk_expr(this, expr);
1444 }
1445
1446 impl<'tcx> Liveness<'_, 'tcx> {
1447     fn check_place(&mut self, expr: &'tcx Expr<'tcx>) {
1448         match expr.kind {
1449             hir::ExprKind::Path(hir::QPath::Resolved(_, ref path)) => {
1450                 if let Res::Local(var_hid) = path.res {
1451                     let upvars = self.ir.tcx.upvars(self.ir.body_owner);
1452                     if !upvars.map_or(false, |upvars| upvars.contains_key(&var_hid)) {
1453                         // Assignment to an immutable variable or argument: only legal
1454                         // if there is no later assignment. If this local is actually
1455                         // mutable, then check for a reassignment to flag the mutability
1456                         // as being used.
1457                         let ln = self.live_node(expr.hir_id, expr.span);
1458                         let var = self.variable(var_hid, expr.span);
1459                         self.warn_about_dead_assign(vec![expr.span], expr.hir_id, ln, var);
1460                     }
1461                 }
1462             }
1463             _ => {
1464                 // For other kinds of places, no checks are required,
1465                 // and any embedded expressions are actually rvalues
1466                 intravisit::walk_expr(self, expr);
1467             }
1468         }
1469     }
1470
1471     fn should_warn(&self, var: Variable) -> Option<String> {
1472         let name = self.ir.variable_name(var);
1473         if name.is_empty() || name.as_bytes()[0] == b'_' { None } else { Some(name) }
1474     }
1475
1476     fn warn_about_unused_args(&self, body: &hir::Body<'_>, entry_ln: LiveNode) {
1477         for p in body.params {
1478             self.check_unused_vars_in_pat(&p.pat, Some(entry_ln), |spans, hir_id, ln, var| {
1479                 if self.live_on_entry(ln, var).is_none() {
1480                     self.report_dead_assign(hir_id, spans, var, true);
1481                 }
1482             });
1483         }
1484     }
1485
1486     fn check_unused_vars_in_pat(
1487         &self,
1488         pat: &hir::Pat<'_>,
1489         entry_ln: Option<LiveNode>,
1490         on_used_on_entry: impl Fn(Vec<Span>, HirId, LiveNode, Variable),
1491     ) {
1492         // In an or-pattern, only consider the variable; any later patterns must have the same
1493         // bindings, and we also consider the first pattern to be the "authoritative" set of ids.
1494         // However, we should take the spans of variables with the same name from the later
1495         // patterns so the suggestions to prefix with underscores will apply to those too.
1496         let mut vars: FxIndexMap<String, (LiveNode, Variable, HirId, Vec<Span>)> = <_>::default();
1497
1498         pat.each_binding(|_, hir_id, pat_sp, ident| {
1499             let ln = entry_ln.unwrap_or_else(|| self.live_node(hir_id, pat_sp));
1500             let var = self.variable(hir_id, ident.span);
1501             vars.entry(self.ir.variable_name(var))
1502                 .and_modify(|(.., spans)| spans.push(ident.span))
1503                 .or_insert_with(|| (ln, var, hir_id, vec![ident.span]));
1504         });
1505
1506         for (_, (ln, var, id, spans)) in vars {
1507             if self.used_on_entry(ln, var) {
1508                 on_used_on_entry(spans, id, ln, var);
1509             } else {
1510                 self.report_unused(spans, id, ln, var);
1511             }
1512         }
1513     }
1514
1515     fn report_unused(&self, spans: Vec<Span>, hir_id: HirId, ln: LiveNode, var: Variable) {
1516         if let Some(name) = self.should_warn(var).filter(|name| name != "self") {
1517             // annoying: for parameters in funcs like `fn(x: i32)
1518             // {ret}`, there is only one node, so asking about
1519             // assigned_on_exit() is not meaningful.
1520             let is_assigned =
1521                 if ln == self.s.exit_ln { false } else { self.assigned_on_exit(ln, var).is_some() };
1522
1523             if is_assigned {
1524                 self.ir.tcx.struct_span_lint_hir(
1525                     lint::builtin::UNUSED_VARIABLES,
1526                     hir_id,
1527                     spans,
1528                     |lint| {
1529                         lint.build(&format!("variable `{}` is assigned to, but never used", name))
1530                             .note(&format!("consider using `_{}` instead", name))
1531                             .emit();
1532                     },
1533                 )
1534             } else {
1535                 self.ir.tcx.struct_span_lint_hir(
1536                     lint::builtin::UNUSED_VARIABLES,
1537                     hir_id,
1538                     spans.clone(),
1539                     |lint| {
1540                         let mut err = lint.build(&format!("unused variable: `{}`", name));
1541                         if self.ir.variable_is_shorthand(var) {
1542                             if let Node::Binding(pat) = self.ir.tcx.hir().get(hir_id) {
1543                                 // Handle `ref` and `ref mut`.
1544                                 let spans = spans
1545                                     .iter()
1546                                     .map(|_span| (pat.span, format!("{}: _", name)))
1547                                     .collect();
1548
1549                                 err.multipart_suggestion(
1550                                     "try ignoring the field",
1551                                     spans,
1552                                     Applicability::MachineApplicable,
1553                                 );
1554                             }
1555                         } else {
1556                             err.multipart_suggestion(
1557                                 "consider prefixing with an underscore",
1558                                 spans.iter().map(|span| (*span, format!("_{}", name))).collect(),
1559                                 Applicability::MachineApplicable,
1560                             );
1561                         }
1562                         err.emit()
1563                     },
1564                 );
1565             }
1566         }
1567     }
1568
1569     fn warn_about_dead_assign(&self, spans: Vec<Span>, hir_id: HirId, ln: LiveNode, var: Variable) {
1570         if self.live_on_exit(ln, var).is_none() {
1571             self.report_dead_assign(hir_id, spans, var, false);
1572         }
1573     }
1574
1575     fn report_dead_assign(&self, hir_id: HirId, spans: Vec<Span>, var: Variable, is_param: bool) {
1576         if let Some(name) = self.should_warn(var) {
1577             if is_param {
1578                 self.ir.tcx.struct_span_lint_hir(
1579                     lint::builtin::UNUSED_ASSIGNMENTS,
1580                     hir_id,
1581                     spans,
1582                     |lint| {
1583                         lint.build(&format!("value passed to `{}` is never read", name))
1584                             .help("maybe it is overwritten before being read?")
1585                             .emit();
1586                     },
1587                 )
1588             } else {
1589                 self.ir.tcx.struct_span_lint_hir(
1590                     lint::builtin::UNUSED_ASSIGNMENTS,
1591                     hir_id,
1592                     spans,
1593                     |lint| {
1594                         lint.build(&format!("value assigned to `{}` is never read", name))
1595                             .help("maybe it is overwritten before being read?")
1596                             .emit();
1597                     },
1598                 )
1599             }
1600         }
1601     }
1602 }