]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/librustc_trait_selection/traits/mod.rs
bd0ba5570c7bb4f688bd5dd85d39d2d621a1e5b1
[rust.git] / src / librustc_trait_selection / traits / mod.rs
1 //! Trait Resolution. See the [rustc dev guide] for more information on how this works.
2 //!
3 //! [rustc dev guide]: https://rustc-dev-guide.rust-lang.org/traits/resolution.html
4
5 #[allow(dead_code)]
6 pub mod auto_trait;
7 mod chalk_fulfill;
8 pub mod codegen;
9 mod coherence;
10 mod engine;
11 pub mod error_reporting;
12 mod fulfill;
13 pub mod misc;
14 mod object_safety;
15 mod on_unimplemented;
16 mod project;
17 pub mod query;
18 mod select;
19 mod specialize;
20 mod structural_match;
21 mod util;
22 pub mod wf;
23
24 use crate::infer::outlives::env::OutlivesEnvironment;
25 use crate::infer::{InferCtxt, RegionckMode, TyCtxtInferExt};
26 use crate::traits::error_reporting::InferCtxtExt as _;
27 use crate::traits::query::evaluate_obligation::InferCtxtExt as _;
28 use rustc_errors::ErrorReported;
29 use rustc_hir as hir;
30 use rustc_hir::def_id::DefId;
31 use rustc_middle::ty::fold::TypeFoldable;
32 use rustc_middle::ty::subst::{InternalSubsts, SubstsRef};
33 use rustc_middle::ty::{
34     self, GenericParamDefKind, ParamEnv, ToPredicate, Ty, TyCtxt, WithConstness,
35 };
36 use rustc_span::Span;
37
38 use std::fmt::Debug;
39
40 pub use self::FulfillmentErrorCode::*;
41 pub use self::ImplSource::*;
42 pub use self::ObligationCauseCode::*;
43 pub use self::SelectionError::*;
44
45 pub use self::coherence::{add_placeholder_note, orphan_check, overlapping_impls};
46 pub use self::coherence::{OrphanCheckErr, OverlapResult};
47 pub use self::engine::TraitEngineExt;
48 pub use self::fulfill::{FulfillmentContext, PendingPredicateObligation};
49 pub use self::object_safety::astconv_object_safety_violations;
50 pub use self::object_safety::is_vtable_safe_method;
51 pub use self::object_safety::MethodViolationCode;
52 pub use self::object_safety::ObjectSafetyViolation;
53 pub use self::on_unimplemented::{OnUnimplementedDirective, OnUnimplementedNote};
54 pub use self::project::{
55     normalize, normalize_projection_type, normalize_to, poly_project_and_unify_type,
56 };
57 pub use self::select::{EvaluationCache, SelectionCache, SelectionContext};
58 pub use self::select::{EvaluationResult, IntercrateAmbiguityCause, OverflowError};
59 pub use self::specialize::specialization_graph::FutureCompatOverlapError;
60 pub use self::specialize::specialization_graph::FutureCompatOverlapErrorKind;
61 pub use self::specialize::{specialization_graph, translate_substs, OverlapError};
62 pub use self::structural_match::search_for_structural_match_violation;
63 pub use self::structural_match::NonStructuralMatchTy;
64 pub use self::util::{elaborate_predicates, elaborate_trait_ref, elaborate_trait_refs};
65 pub use self::util::{expand_trait_aliases, TraitAliasExpander};
66 pub use self::util::{
67     get_vtable_index_of_object_method, impl_item_is_final, predicate_for_trait_def, upcast_choices,
68 };
69 pub use self::util::{
70     supertrait_def_ids, supertraits, transitive_bounds, SupertraitDefIds, Supertraits,
71 };
72
73 pub use self::chalk_fulfill::FulfillmentContext as ChalkFulfillmentContext;
74
75 pub use rustc_infer::traits::*;
76
77 /// Whether to skip the leak check, as part of a future compatibility warning step.
78 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Debug)]
79 pub enum SkipLeakCheck {
80     Yes,
81     No,
82 }
83
84 impl SkipLeakCheck {
85     fn is_yes(self) -> bool {
86         self == SkipLeakCheck::Yes
87     }
88 }
89
90 /// The "default" for skip-leak-check corresponds to the current
91 /// behavior (do not skip the leak check) -- not the behavior we are
92 /// transitioning into.
93 impl Default for SkipLeakCheck {
94     fn default() -> Self {
95         SkipLeakCheck::No
96     }
97 }
98
99 /// The mode that trait queries run in.
100 #[derive(Copy, Clone, PartialEq, Eq, Debug)]
101 pub enum TraitQueryMode {
102     // Standard/un-canonicalized queries get accurate
103     // spans etc. passed in and hence can do reasonable
104     // error reporting on their own.
105     Standard,
106     // Canonicalized queries get dummy spans and hence
107     // must generally propagate errors to
108     // pre-canonicalization callsites.
109     Canonical,
110 }
111
112 /// Creates predicate obligations from the generic bounds.
113 pub fn predicates_for_generics<'tcx>(
114     cause: ObligationCause<'tcx>,
115     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
116     generic_bounds: ty::InstantiatedPredicates<'tcx>,
117 ) -> impl Iterator<Item = PredicateObligation<'tcx>> {
118     util::predicates_for_generics(cause, 0, param_env, generic_bounds)
119 }
120
121 /// Determines whether the type `ty` is known to meet `bound` and
122 /// returns true if so. Returns false if `ty` either does not meet
123 /// `bound` or is not known to meet bound (note that this is
124 /// conservative towards *no impl*, which is the opposite of the
125 /// `evaluate` methods).
126 pub fn type_known_to_meet_bound_modulo_regions<'a, 'tcx>(
127     infcx: &InferCtxt<'a, 'tcx>,
128     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
129     ty: Ty<'tcx>,
130     def_id: DefId,
131     span: Span,
132 ) -> bool {
133     debug!(
134         "type_known_to_meet_bound_modulo_regions(ty={:?}, bound={:?})",
135         ty,
136         infcx.tcx.def_path_str(def_id)
137     );
138
139     let trait_ref = ty::TraitRef { def_id, substs: infcx.tcx.mk_substs_trait(ty, &[]) };
140     let obligation = Obligation {
141         param_env,
142         cause: ObligationCause::misc(span, hir::CRATE_HIR_ID),
143         recursion_depth: 0,
144         predicate: trait_ref.without_const().to_predicate(infcx.tcx),
145     };
146
147     let result = infcx.predicate_must_hold_modulo_regions(&obligation);
148     debug!(
149         "type_known_to_meet_ty={:?} bound={} => {:?}",
150         ty,
151         infcx.tcx.def_path_str(def_id),
152         result
153     );
154
155     if result && ty.has_infer_types_or_consts() {
156         // Because of inference "guessing", selection can sometimes claim
157         // to succeed while the success requires a guess. To ensure
158         // this function's result remains infallible, we must confirm
159         // that guess. While imperfect, I believe this is sound.
160
161         // The handling of regions in this area of the code is terrible,
162         // see issue #29149. We should be able to improve on this with
163         // NLL.
164         let mut fulfill_cx = FulfillmentContext::new_ignoring_regions();
165
166         // We can use a dummy node-id here because we won't pay any mind
167         // to region obligations that arise (there shouldn't really be any
168         // anyhow).
169         let cause = ObligationCause::misc(span, hir::CRATE_HIR_ID);
170
171         fulfill_cx.register_bound(infcx, param_env, ty, def_id, cause);
172
173         // Note: we only assume something is `Copy` if we can
174         // *definitively* show that it implements `Copy`. Otherwise,
175         // assume it is move; linear is always ok.
176         match fulfill_cx.select_all_or_error(infcx) {
177             Ok(()) => {
178                 debug!(
179                     "type_known_to_meet_bound_modulo_regions: ty={:?} bound={} success",
180                     ty,
181                     infcx.tcx.def_path_str(def_id)
182                 );
183                 true
184             }
185             Err(e) => {
186                 debug!(
187                     "type_known_to_meet_bound_modulo_regions: ty={:?} bound={} errors={:?}",
188                     ty,
189                     infcx.tcx.def_path_str(def_id),
190                     e
191                 );
192                 false
193             }
194         }
195     } else {
196         result
197     }
198 }
199
200 fn do_normalize_predicates<'tcx>(
201     tcx: TyCtxt<'tcx>,
202     region_context: DefId,
203     cause: ObligationCause<'tcx>,
204     elaborated_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
205     predicates: Vec<ty::Predicate<'tcx>>,
206 ) -> Result<Vec<ty::Predicate<'tcx>>, ErrorReported> {
207     debug!(
208         "do_normalize_predicates(predicates={:?}, region_context={:?}, cause={:?})",
209         predicates, region_context, cause,
210     );
211     let span = cause.span;
212     tcx.infer_ctxt().enter(|infcx| {
213         // FIXME. We should really... do something with these region
214         // obligations. But this call just continues the older
215         // behavior (i.e., doesn't cause any new bugs), and it would
216         // take some further refactoring to actually solve them. In
217         // particular, we would have to handle implied bounds
218         // properly, and that code is currently largely confined to
219         // regionck (though I made some efforts to extract it
220         // out). -nmatsakis
221         //
222         // @arielby: In any case, these obligations are checked
223         // by wfcheck anyway, so I'm not sure we have to check
224         // them here too, and we will remove this function when
225         // we move over to lazy normalization *anyway*.
226         let fulfill_cx = FulfillmentContext::new_ignoring_regions();
227         let predicates =
228             match fully_normalize(&infcx, fulfill_cx, cause, elaborated_env, &predicates) {
229                 Ok(predicates) => predicates,
230                 Err(errors) => {
231                     infcx.report_fulfillment_errors(&errors, None, false);
232                     return Err(ErrorReported);
233                 }
234             };
235
236         debug!("do_normalize_predictes: normalized predicates = {:?}", predicates);
237
238         // We can use the `elaborated_env` here; the region code only
239         // cares about declarations like `'a: 'b`.
240         let outlives_env = OutlivesEnvironment::new(elaborated_env);
241
242         infcx.resolve_regions_and_report_errors(
243             region_context,
244             &outlives_env,
245             RegionckMode::default(),
246         );
247
248         let predicates = match infcx.fully_resolve(&predicates) {
249             Ok(predicates) => predicates,
250             Err(fixup_err) => {
251                 // If we encounter a fixup error, it means that some type
252                 // variable wound up unconstrained. I actually don't know
253                 // if this can happen, and I certainly don't expect it to
254                 // happen often, but if it did happen it probably
255                 // represents a legitimate failure due to some kind of
256                 // unconstrained variable, and it seems better not to ICE,
257                 // all things considered.
258                 tcx.sess.span_err(span, &fixup_err.to_string());
259                 return Err(ErrorReported);
260             }
261         };
262         if predicates.needs_infer() {
263             tcx.sess.delay_span_bug(span, "encountered inference variables after `fully_resolve`");
264             Err(ErrorReported)
265         } else {
266             Ok(predicates)
267         }
268     })
269 }
270
271 // FIXME: this is gonna need to be removed ...
272 /// Normalizes the parameter environment, reporting errors if they occur.
273 pub fn normalize_param_env_or_error<'tcx>(
274     tcx: TyCtxt<'tcx>,
275     region_context: DefId,
276     unnormalized_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
277     cause: ObligationCause<'tcx>,
278 ) -> ty::ParamEnv<'tcx> {
279     // I'm not wild about reporting errors here; I'd prefer to
280     // have the errors get reported at a defined place (e.g.,
281     // during typeck). Instead I have all parameter
282     // environments, in effect, going through this function
283     // and hence potentially reporting errors. This ensures of
284     // course that we never forget to normalize (the
285     // alternative seemed like it would involve a lot of
286     // manual invocations of this fn -- and then we'd have to
287     // deal with the errors at each of those sites).
288     //
289     // In any case, in practice, typeck constructs all the
290     // parameter environments once for every fn as it goes,
291     // and errors will get reported then; so after typeck we
292     // can be sure that no errors should occur.
293
294     debug!(
295         "normalize_param_env_or_error(region_context={:?}, unnormalized_env={:?}, cause={:?})",
296         region_context, unnormalized_env, cause
297     );
298
299     let mut predicates: Vec<_> =
300         util::elaborate_predicates(tcx, unnormalized_env.caller_bounds().into_iter())
301             .map(|obligation| obligation.predicate)
302             .collect();
303
304     debug!("normalize_param_env_or_error: elaborated-predicates={:?}", predicates);
305
306     let elaborated_env = ty::ParamEnv::new(
307         tcx.intern_predicates(&predicates),
308         unnormalized_env.reveal(),
309         unnormalized_env.def_id,
310     );
311
312     // HACK: we are trying to normalize the param-env inside *itself*. The problem is that
313     // normalization expects its param-env to be already normalized, which means we have
314     // a circularity.
315     //
316     // The way we handle this is by normalizing the param-env inside an unnormalized version
317     // of the param-env, which means that if the param-env contains unnormalized projections,
318     // we'll have some normalization failures. This is unfortunate.
319     //
320     // Lazy normalization would basically handle this by treating just the
321     // normalizing-a-trait-ref-requires-itself cycles as evaluation failures.
322     //
323     // Inferred outlives bounds can create a lot of `TypeOutlives` predicates for associated
324     // types, so to make the situation less bad, we normalize all the predicates *but*
325     // the `TypeOutlives` predicates first inside the unnormalized parameter environment, and
326     // then we normalize the `TypeOutlives` bounds inside the normalized parameter environment.
327     //
328     // This works fairly well because trait matching  does not actually care about param-env
329     // TypeOutlives predicates - these are normally used by regionck.
330     let outlives_predicates: Vec<_> = predicates
331         .drain_filter(|predicate| match predicate.ignore_quantifiers().skip_binder().kind() {
332             ty::PredicateKind::TypeOutlives(..) => true,
333             _ => false,
334         })
335         .collect();
336
337     debug!(
338         "normalize_param_env_or_error: predicates=(non-outlives={:?}, outlives={:?})",
339         predicates, outlives_predicates
340     );
341     let non_outlives_predicates = match do_normalize_predicates(
342         tcx,
343         region_context,
344         cause.clone(),
345         elaborated_env,
346         predicates,
347     ) {
348         Ok(predicates) => predicates,
349         // An unnormalized env is better than nothing.
350         Err(ErrorReported) => {
351             debug!("normalize_param_env_or_error: errored resolving non-outlives predicates");
352             return elaborated_env;
353         }
354     };
355
356     debug!("normalize_param_env_or_error: non-outlives predicates={:?}", non_outlives_predicates);
357
358     // Not sure whether it is better to include the unnormalized TypeOutlives predicates
359     // here. I believe they should not matter, because we are ignoring TypeOutlives param-env
360     // predicates here anyway. Keeping them here anyway because it seems safer.
361     let outlives_env: Vec<_> =
362         non_outlives_predicates.iter().chain(&outlives_predicates).cloned().collect();
363     let outlives_env =
364         ty::ParamEnv::new(tcx.intern_predicates(&outlives_env), unnormalized_env.reveal(), None);
365     let outlives_predicates = match do_normalize_predicates(
366         tcx,
367         region_context,
368         cause,
369         outlives_env,
370         outlives_predicates,
371     ) {
372         Ok(predicates) => predicates,
373         // An unnormalized env is better than nothing.
374         Err(ErrorReported) => {
375             debug!("normalize_param_env_or_error: errored resolving outlives predicates");
376             return elaborated_env;
377         }
378     };
379     debug!("normalize_param_env_or_error: outlives predicates={:?}", outlives_predicates);
380
381     let mut predicates = non_outlives_predicates;
382     predicates.extend(outlives_predicates);
383     debug!("normalize_param_env_or_error: final predicates={:?}", predicates);
384     ty::ParamEnv::new(
385         tcx.intern_predicates(&predicates),
386         unnormalized_env.reveal(),
387         unnormalized_env.def_id,
388     )
389 }
390
391 pub fn fully_normalize<'a, 'tcx, T>(
392     infcx: &InferCtxt<'a, 'tcx>,
393     mut fulfill_cx: FulfillmentContext<'tcx>,
394     cause: ObligationCause<'tcx>,
395     param_env: ty::ParamEnv<'tcx>,
396     value: &T,
397 ) -> Result<T, Vec<FulfillmentError<'tcx>>>
398 where
399     T: TypeFoldable<'tcx>,
400 {
401     debug!("fully_normalize_with_fulfillcx(value={:?})", value);
402     let selcx = &mut SelectionContext::new(infcx);
403     let Normalized { value: normalized_value, obligations } =
404         project::normalize(selcx, param_env, cause, value);
405     debug!(
406         "fully_normalize: normalized_value={:?} obligations={:?}",
407         normalized_value, obligations
408     );
409     for obligation in obligations {
410         fulfill_cx.register_predicate_obligation(selcx.infcx(), obligation);
411     }
412
413     debug!("fully_normalize: select_all_or_error start");
414     fulfill_cx.select_all_or_error(infcx)?;
415     debug!("fully_normalize: select_all_or_error complete");
416     let resolved_value = infcx.resolve_vars_if_possible(&normalized_value);
417     debug!("fully_normalize: resolved_value={:?}", resolved_value);
418     Ok(resolved_value)
419 }
420
421 /// Normalizes the predicates and checks whether they hold in an empty environment. If this
422 /// returns true, then either normalize encountered an error or one of the predicates did not
423 /// hold. Used when creating vtables to check for unsatisfiable methods.
424 pub fn impossible_predicates<'tcx>(
425     tcx: TyCtxt<'tcx>,
426     predicates: Vec<ty::Predicate<'tcx>>,
427 ) -> bool {
428     debug!("impossible_predicates(predicates={:?})", predicates);
429
430     let result = tcx.infer_ctxt().enter(|infcx| {
431         let param_env = ty::ParamEnv::reveal_all();
432         let mut selcx = SelectionContext::new(&infcx);
433         let mut fulfill_cx = FulfillmentContext::new();
434         let cause = ObligationCause::dummy();
435         let Normalized { value: predicates, obligations } =
436             normalize(&mut selcx, param_env, cause.clone(), &predicates);
437         for obligation in obligations {
438             fulfill_cx.register_predicate_obligation(&infcx, obligation);
439         }
440         for predicate in predicates {
441             let obligation = Obligation::new(cause.clone(), param_env, predicate);
442             fulfill_cx.register_predicate_obligation(&infcx, obligation);
443         }
444
445         fulfill_cx.select_all_or_error(&infcx).is_err()
446     });
447     debug!("impossible_predicates(predicates={:?}) = {:?}", predicates, result);
448     result
449 }
450
451 fn subst_and_check_impossible_predicates<'tcx>(
452     tcx: TyCtxt<'tcx>,
453     key: (DefId, SubstsRef<'tcx>),
454 ) -> bool {
455     debug!("subst_and_check_impossible_predicates(key={:?})", key);
456
457     let mut predicates = tcx.predicates_of(key.0).instantiate(tcx, key.1).predicates;
458     predicates.retain(|predicate| !predicate.needs_subst());
459     let result = impossible_predicates(tcx, predicates);
460
461     debug!("subst_and_check_impossible_predicates(key={:?}) = {:?}", key, result);
462     result
463 }
464
465 /// Given a trait `trait_ref`, iterates the vtable entries
466 /// that come from `trait_ref`, including its supertraits.
467 #[inline] // FIXME(#35870): avoid closures being unexported due to `impl Trait`.
468 fn vtable_methods<'tcx>(
469     tcx: TyCtxt<'tcx>,
470     trait_ref: ty::PolyTraitRef<'tcx>,
471 ) -> &'tcx [Option<(DefId, SubstsRef<'tcx>)>] {
472     debug!("vtable_methods({:?})", trait_ref);
473
474     tcx.arena.alloc_from_iter(supertraits(tcx, trait_ref).flat_map(move |trait_ref| {
475         let trait_methods = tcx
476             .associated_items(trait_ref.def_id())
477             .in_definition_order()
478             .filter(|item| item.kind == ty::AssocKind::Fn);
479
480         // Now list each method's DefId and InternalSubsts (for within its trait).
481         // If the method can never be called from this object, produce None.
482         trait_methods.map(move |trait_method| {
483             debug!("vtable_methods: trait_method={:?}", trait_method);
484             let def_id = trait_method.def_id;
485
486             // Some methods cannot be called on an object; skip those.
487             if !is_vtable_safe_method(tcx, trait_ref.def_id(), &trait_method) {
488                 debug!("vtable_methods: not vtable safe");
489                 return None;
490             }
491
492             // The method may have some early-bound lifetimes; add regions for those.
493             let substs = trait_ref.map_bound(|trait_ref| {
494                 InternalSubsts::for_item(tcx, def_id, |param, _| match param.kind {
495                     GenericParamDefKind::Lifetime => tcx.lifetimes.re_erased.into(),
496                     GenericParamDefKind::Type { .. } | GenericParamDefKind::Const => {
497                         trait_ref.substs[param.index as usize]
498                     }
499                 })
500             });
501
502             // The trait type may have higher-ranked lifetimes in it;
503             // erase them if they appear, so that we get the type
504             // at some particular call site.
505             let substs =
506                 tcx.normalize_erasing_late_bound_regions(ty::ParamEnv::reveal_all(), &substs);
507
508             // It's possible that the method relies on where-clauses that
509             // do not hold for this particular set of type parameters.
510             // Note that this method could then never be called, so we
511             // do not want to try and codegen it, in that case (see #23435).
512             let predicates = tcx.predicates_of(def_id).instantiate_own(tcx, substs);
513             if impossible_predicates(tcx, predicates.predicates) {
514                 debug!("vtable_methods: predicates do not hold");
515                 return None;
516             }
517
518             Some((def_id, substs))
519         })
520     }))
521 }
522
523 /// Check whether a `ty` implements given trait(trait_def_id).
524 ///
525 /// NOTE: Always return `false` for a type which needs inference.
526 fn type_implements_trait<'tcx>(
527     tcx: TyCtxt<'tcx>,
528     key: (
529         DefId,    // trait_def_id,
530         Ty<'tcx>, // type
531         SubstsRef<'tcx>,
532         ParamEnv<'tcx>,
533     ),
534 ) -> bool {
535     let (trait_def_id, ty, params, param_env) = key;
536
537     debug!(
538         "type_implements_trait: trait_def_id={:?}, type={:?}, params={:?}, param_env={:?}",
539         trait_def_id, ty, params, param_env
540     );
541
542     let trait_ref = ty::TraitRef { def_id: trait_def_id, substs: tcx.mk_substs_trait(ty, params) };
543
544     let obligation = Obligation {
545         cause: ObligationCause::dummy(),
546         param_env,
547         recursion_depth: 0,
548         predicate: trait_ref.without_const().to_predicate(tcx),
549     };
550     tcx.infer_ctxt().enter(|infcx| infcx.predicate_must_hold_modulo_regions(&obligation))
551 }
552
553 pub fn provide(providers: &mut ty::query::Providers) {
554     object_safety::provide(providers);
555     structural_match::provide(providers);
556     *providers = ty::query::Providers {
557         specialization_graph_of: specialize::specialization_graph_provider,
558         specializes: specialize::specializes,
559         codegen_fulfill_obligation: codegen::codegen_fulfill_obligation,
560         vtable_methods,
561         type_implements_trait,
562         subst_and_check_impossible_predicates,
563         ..*providers
564     };
565 }