]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/libsyntax/ext/tt/macro_parser.rs
cd2fc0eabd052962ef9a2fbf34cc9689fa653827
[rust.git] / src / libsyntax / ext / tt / macro_parser.rs
1 // Copyright 2012-2017 The Rust Project Developers. See the COPYRIGHT
2 // file at the top-level directory of this distribution and at
3 // http://rust-lang.org/COPYRIGHT.
4 //
5 // Licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE or
6 // http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
7 // <LICENSE-MIT or http://opensource.org/licenses/MIT>, at your
8 // option. This file may not be copied, modified, or distributed
9 // except according to those terms.
10
11 //! This is an NFA-based parser, which calls out to the main rust parser for named nonterminals
12 //! (which it commits to fully when it hits one in a grammar). There's a set of current NFA threads
13 //! and a set of next ones. Instead of NTs, we have a special case for Kleene star. The big-O, in
14 //! pathological cases, is worse than traditional use of NFA or Earley parsing, but it's an easier
15 //! fit for Macro-by-Example-style rules.
16 //!
17 //! (In order to prevent the pathological case, we'd need to lazily construct the resulting
18 //! `NamedMatch`es at the very end. It'd be a pain, and require more memory to keep around old
19 //! items, but it would also save overhead)
20 //!
21 //! We don't say this parser uses the Earley algorithm, because it's unnecessarily innacurate.
22 //! The macro parser restricts itself to the features of finite state automata. Earley parsers
23 //! can be described as an extension of NFAs with completion rules, prediction rules, and recursion.
24 //!
25 //! Quick intro to how the parser works:
26 //!
27 //! A 'position' is a dot in the middle of a matcher, usually represented as a
28 //! dot. For example `· a $( a )* a b` is a position, as is `a $( · a )* a b`.
29 //!
30 //! The parser walks through the input a character at a time, maintaining a list
31 //! of threads consistent with the current position in the input string: `cur_items`.
32 //!
33 //! As it processes them, it fills up `eof_items` with threads that would be valid if
34 //! the macro invocation is now over, `bb_items` with threads that are waiting on
35 //! a Rust nonterminal like `$e:expr`, and `next_items` with threads that are waiting
36 //! on a particular token. Most of the logic concerns moving the · through the
37 //! repetitions indicated by Kleene stars. The rules for moving the · without
38 //! consuming any input are called epsilon transitions. It only advances or calls
39 //! out to the real Rust parser when no `cur_items` threads remain.
40 //!
41 //! Example:
42 //!
43 //! ```text, ignore
44 //! Start parsing a a a a b against [· a $( a )* a b].
45 //!
46 //! Remaining input: a a a a b
47 //! next: [· a $( a )* a b]
48 //!
49 //! - - - Advance over an a. - - -
50 //!
51 //! Remaining input: a a a b
52 //! cur: [a · $( a )* a b]
53 //! Descend/Skip (first item).
54 //! next: [a $( · a )* a b]  [a $( a )* · a b].
55 //!
56 //! - - - Advance over an a. - - -
57 //!
58 //! Remaining input: a a b
59 //! cur: [a $( a · )* a b]  [a $( a )* a · b]
60 //! Follow epsilon transition: Finish/Repeat (first item)
61 //! next: [a $( a )* · a b]  [a $( · a )* a b]  [a $( a )* a · b]
62 //!
63 //! - - - Advance over an a. - - - (this looks exactly like the last step)
64 //!
65 //! Remaining input: a b
66 //! cur: [a $( a · )* a b]  [a $( a )* a · b]
67 //! Follow epsilon transition: Finish/Repeat (first item)
68 //! next: [a $( a )* · a b]  [a $( · a )* a b]  [a $( a )* a · b]
69 //!
70 //! - - - Advance over an a. - - - (this looks exactly like the last step)
71 //!
72 //! Remaining input: b
73 //! cur: [a $( a · )* a b]  [a $( a )* a · b]
74 //! Follow epsilon transition: Finish/Repeat (first item)
75 //! next: [a $( a )* · a b]  [a $( · a )* a b]  [a $( a )* a · b]
76 //!
77 //! - - - Advance over a b. - - -
78 //!
79 //! Remaining input: ''
80 //! eof: [a $( a )* a b ·]
81 //! ```
82
83 pub use self::NamedMatch::*;
84 pub use self::ParseResult::*;
85 use self::TokenTreeOrTokenTreeVec::*;
86
87 use ast::Ident;
88 use syntax_pos::{self, BytePos, Span};
89 use errors::FatalError;
90 use ext::tt::quoted::{self, TokenTree};
91 use parse::{Directory, ParseSess};
92 use parse::parser::{Parser, PathStyle};
93 use parse::token::{self, DocComment, Nonterminal, Token};
94 use print::pprust;
95 use symbol::keywords;
96 use tokenstream::TokenStream;
97 use util::small_vector::SmallVector;
98
99 use std::mem;
100 use std::rc::Rc;
101 use std::collections::HashMap;
102 use std::collections::hash_map::Entry::{Occupied, Vacant};
103
104 // To avoid costly uniqueness checks, we require that `MatchSeq` always has a nonempty body.
105
106 /// Either a sequence of token trees or a single one. This is used as the representation of the
107 /// sequence of tokens that make up a matcher.
108 #[derive(Clone)]
109 enum TokenTreeOrTokenTreeVec {
110     Tt(TokenTree),
111     TtSeq(Vec<TokenTree>),
112 }
113
114 impl TokenTreeOrTokenTreeVec {
115     /// Returns the number of constituent top-level token trees of `self` (top-level in that it
116     /// will not recursively descend into subtrees).
117     fn len(&self) -> usize {
118         match *self {
119             TtSeq(ref v) => v.len(),
120             Tt(ref tt) => tt.len(),
121         }
122     }
123
124     /// The the `index`-th token tree of `self`.
125     fn get_tt(&self, index: usize) -> TokenTree {
126         match *self {
127             TtSeq(ref v) => v[index].clone(),
128             Tt(ref tt) => tt.get_tt(index),
129         }
130     }
131 }
132
133 /// An unzipping of `TokenTree`s... see the `stack` field of `MatcherPos`.
134 ///
135 /// This is used by `inner_parse_loop` to keep track of delimited submatchers that we have
136 /// descended into.
137 #[derive(Clone)]
138 struct MatcherTtFrame {
139     /// The "parent" matcher that we are descending into.
140     elts: TokenTreeOrTokenTreeVec,
141     /// The position of the "dot" in `elts` at the time we descended.
142     idx: usize,
143 }
144
145 /// Represents a single "position" (aka "matcher position", aka "item"), as described in the module
146 /// documentation.
147 #[derive(Clone)]
148 struct MatcherPos {
149     /// The token or sequence of tokens that make up the matcher
150     top_elts: TokenTreeOrTokenTreeVec,
151     /// The position of the "dot" in this matcher
152     idx: usize,
153     /// The beginning position in the source that the beginning of this matcher corresponds to. In
154     /// other words, the token in the source at `sp_lo` is matched against the first token of the
155     /// matcher.
156     sp_lo: BytePos,
157
158     /// For each named metavar in the matcher, we keep track of token trees matched against the
159     /// metavar by the black box parser. In particular, there may be more than one match per
160     /// metavar if we are in a repetition (each repetition matches each of the variables).
161     /// Moreover, matchers and repetitions can be nested; the `matches` field is shared (hence the
162     /// `Rc`) among all "nested" matchers. `match_lo`, `match_cur`, and `match_hi` keep track of
163     /// the current position of the `self` matcher position in the shared `matches` list.
164     ///
165     /// Also, note that while we are descending into a sequence, matchers are given their own
166     /// `matches` vector. Only once we reach the end of a full repetition of the sequence do we add
167     /// all bound matches from the submatcher into the shared top-level `matches` vector. If `sep`
168     /// and `up` are `Some`, then `matches` is _not_ the shared top-level list. Instead, if one
169     /// wants the shared `matches`, one should use `up.matches`.
170     matches: Vec<Rc<Vec<NamedMatch>>>,
171     /// The position in `matches` corresponding to the first metavar in this matcher's sequence of
172     /// token trees. In other words, the first metavar in the first token of `top_elts` corresponds
173     /// to `matches[match_lo]`.
174     match_lo: usize,
175     /// The position in `matches` corresponding to the metavar we are currently trying to match
176     /// against the source token stream. `match_lo <= match_cur <= match_hi`.
177     match_cur: usize,
178     /// Similar to `match_lo` except `match_hi` is the position in `matches` of the _last_ metavar
179     /// in this matcher.
180     match_hi: usize,
181
182     // Specifically used if we are matching a repetition. If we aren't both should be `None`.
183     /// The KleeneOp of this sequence if we are in a repetition.
184     seq_op: Option<quoted::KleeneOp>,
185     /// The separator if we are in a repetition
186     sep: Option<Token>,
187     /// The "parent" matcher position if we are in a repetition. That is, the matcher position just
188     /// before we enter the sequence.
189     up: Option<Box<MatcherPos>>,
190
191     // Specifically used to "unzip" token trees. By "unzip", we mean to unwrap the delimiters from
192     // a delimited token tree (e.g. something wrapped in `(` `)`) or to get the contents of a doc
193     // comment...
194     /// When matching against matchers with nested delimited submatchers (e.g. `pat ( pat ( .. )
195     /// pat ) pat`), we need to keep track of the matchers we are descending into. This stack does
196     /// that where the bottom of the stack is the outermost matcher.
197     // Also, throughout the comments, this "descent" is often referred to as "unzipping"...
198     stack: Vec<MatcherTtFrame>,
199 }
200
201 impl MatcherPos {
202     /// Add `m` as a named match for the `idx`-th metavar.
203     fn push_match(&mut self, idx: usize, m: NamedMatch) {
204         let matches = Rc::make_mut(&mut self.matches[idx]);
205         matches.push(m);
206     }
207 }
208
209 /// Represents the possible results of an attempted parse.
210 pub enum ParseResult<T> {
211     /// Parsed successfully.
212     Success(T),
213     /// Arm failed to match. If the second parameter is `token::Eof`, it indicates an unexpected
214     /// end of macro invocation. Otherwise, it indicates that no rules expected the given token.
215     Failure(syntax_pos::Span, Token),
216     /// Fatal error (malformed macro?). Abort compilation.
217     Error(syntax_pos::Span, String),
218 }
219
220 /// A `ParseResult` where the `Success` variant contains a mapping of `Ident`s to `NamedMatch`es.
221 /// This represents the mapping of metavars to the token trees they bind to.
222 pub type NamedParseResult = ParseResult<HashMap<Ident, Rc<NamedMatch>>>;
223
224 /// Count how many metavars are named in the given matcher `ms`.
225 pub fn count_names(ms: &[TokenTree]) -> usize {
226     ms.iter().fold(0, |count, elt| {
227         count + match *elt {
228             TokenTree::Sequence(_, ref seq) => seq.num_captures,
229             TokenTree::Delimited(_, ref delim) => count_names(&delim.tts),
230             TokenTree::MetaVar(..) => 0,
231             TokenTree::MetaVarDecl(..) => 1,
232             TokenTree::Token(..) => 0,
233         }
234     })
235 }
236
237 /// Initialize `len` empty shared `Vec`s to be used to store matches of metavars.
238 fn create_matches(len: usize) -> Vec<Rc<Vec<NamedMatch>>> {
239     (0..len).into_iter().map(|_| Rc::new(Vec::new())).collect()
240 }
241
242 /// Generate the top-level matcher position in which the "dot" is before the first token of the
243 /// matcher `ms` and we are going to start matching at position `lo` in the source.
244 fn initial_matcher_pos(ms: Vec<TokenTree>, lo: BytePos) -> Box<MatcherPos> {
245     let match_idx_hi = count_names(&ms[..]);
246     let matches = create_matches(match_idx_hi);
247     Box::new(MatcherPos {
248         // Start with the top level matcher given to us
249         top_elts: TtSeq(ms), // "elts" is an abbr. for "elements"
250         // The "dot" is before the first token of the matcher
251         idx: 0,
252         // We start matching with byte `lo` in the source code
253         sp_lo: lo,
254
255         // Initialize `matches` to a bunch of empty `Vec`s -- one for each metavar in `top_elts`.
256         // `match_lo` for `top_elts` is 0 and `match_hi` is `matches.len()`. `match_cur` is 0 since
257         // we haven't actually matched anything yet.
258         matches,
259         match_lo: 0,
260         match_cur: 0,
261         match_hi: match_idx_hi,
262
263         // Haven't descended into any delimiters, so empty stack
264         stack: vec![],
265
266         // Haven't descended into any sequences, so both of these are `None`.
267         seq_op: None,
268         sep: None,
269         up: None,
270     })
271 }
272
273 /// `NamedMatch` is a pattern-match result for a single `token::MATCH_NONTERMINAL`:
274 /// so it is associated with a single ident in a parse, and all
275 /// `MatchedNonterminal`s in the `NamedMatch` have the same nonterminal type
276 /// (expr, item, etc). Each leaf in a single `NamedMatch` corresponds to a
277 /// single `token::MATCH_NONTERMINAL` in the `TokenTree` that produced it.
278 ///
279 /// The in-memory structure of a particular `NamedMatch` represents the match
280 /// that occurred when a particular subset of a matcher was applied to a
281 /// particular token tree.
282 ///
283 /// The width of each `MatchedSeq` in the `NamedMatch`, and the identity of
284 /// the `MatchedNonterminal`s, will depend on the token tree it was applied
285 /// to: each `MatchedSeq` corresponds to a single `TTSeq` in the originating
286 /// token tree. The depth of the `NamedMatch` structure will therefore depend
287 /// only on the nesting depth of `ast::TTSeq`s in the originating
288 /// token tree it was derived from.
289 #[derive(Debug, Clone)]
290 pub enum NamedMatch {
291     MatchedSeq(Rc<Vec<NamedMatch>>, syntax_pos::Span),
292     MatchedNonterminal(Rc<Nonterminal>),
293 }
294
295 /// Takes a sequence of token trees `ms` representing a matcher which successfully matched input
296 /// and an iterator of items that matched input and produces a `NamedParseResult`.
297 fn nameize<I: Iterator<Item = NamedMatch>>(
298     sess: &ParseSess,
299     ms: &[TokenTree],
300     mut res: I,
301 ) -> NamedParseResult {
302     // Recursively descend into each type of matcher (e.g. sequences, delimited, metavars) and make
303     // sure that each metavar has _exactly one_ binding. If a metavar does not have exactly one
304     // binding, then there is an error. If it does, then we insert the binding into the
305     // `NamedParseResult`.
306     fn n_rec<I: Iterator<Item = NamedMatch>>(
307         sess: &ParseSess,
308         m: &TokenTree,
309         res: &mut I,
310         ret_val: &mut HashMap<Ident, Rc<NamedMatch>>,
311     ) -> Result<(), (syntax_pos::Span, String)> {
312         match *m {
313             TokenTree::Sequence(_, ref seq) => for next_m in &seq.tts {
314                 n_rec(sess, next_m, res.by_ref(), ret_val)?
315             },
316             TokenTree::Delimited(_, ref delim) => for next_m in &delim.tts {
317                 n_rec(sess, next_m, res.by_ref(), ret_val)?;
318             },
319             TokenTree::MetaVarDecl(span, _, id) if id.name == keywords::Invalid.name() => {
320                 if sess.missing_fragment_specifiers.borrow_mut().remove(&span) {
321                     return Err((span, "missing fragment specifier".to_string()));
322                 }
323             }
324             TokenTree::MetaVarDecl(sp, bind_name, _) => {
325                 match ret_val.entry(bind_name) {
326                     Vacant(spot) => {
327                         // FIXME(simulacrum): Don't construct Rc here
328                         spot.insert(Rc::new(res.next().unwrap()));
329                     }
330                     Occupied(..) => {
331                         return Err((sp, format!("duplicated bind name: {}", bind_name)))
332                     }
333                 }
334             }
335             TokenTree::MetaVar(..) | TokenTree::Token(..) => (),
336         }
337
338         Ok(())
339     }
340
341     let mut ret_val = HashMap::new();
342     for m in ms {
343         match n_rec(sess, m, res.by_ref(), &mut ret_val) {
344             Ok(_) => {}
345             Err((sp, msg)) => return Error(sp, msg),
346         }
347     }
348
349     Success(ret_val)
350 }
351
352 /// Generate an appropriate parsing failure message. For EOF, this is "unexpected end...". For
353 /// other tokens, this is "unexpected token...".
354 pub fn parse_failure_msg(tok: Token) -> String {
355     match tok {
356         token::Eof => "unexpected end of macro invocation".to_string(),
357         _ => format!(
358             "no rules expected the token `{}`",
359             pprust::token_to_string(&tok)
360         ),
361     }
362 }
363
364 /// Perform a token equality check, ignoring syntax context (that is, an unhygienic comparison)
365 fn token_name_eq(t1: &Token, t2: &Token) -> bool {
366     if let (Some((id1, is_raw1)), Some((id2, is_raw2))) = (t1.ident(), t2.ident()) {
367         id1.name == id2.name && is_raw1 == is_raw2
368     } else if let (&token::Lifetime(id1), &token::Lifetime(id2)) = (t1, t2) {
369         id1.name == id2.name
370     } else {
371         *t1 == *t2
372     }
373 }
374
375 /// Process the matcher positions of `cur_items` until it is empty. In the process, this will
376 /// produce more items in `next_items`, `eof_items`, and `bb_items`.
377 ///
378 /// For more info about the how this happens, see the module-level doc comments and the inline
379 /// comments of this function.
380 ///
381 /// # Parameters
382 ///
383 /// - `sess`: the parsing session into which errors are emitted.
384 /// - `cur_items`: the set of current items to be processed. This should be empty by the end of a
385 ///   successful execution of this function.
386 /// - `next_items`: the set of newly generated items. These are used to replenish `cur_items` in
387 ///   the function `parse`.
388 /// - `eof_items`: the set of items that would be valid if this was the EOF.
389 /// - `bb_items`: the set of items that are waiting for the black-box parser.
390 /// - `token`: the current token of the parser.
391 /// - `span`: the `Span` in the source code corresponding to the token trees we are trying to match
392 ///   against the matcher positions in `cur_items`.
393 ///
394 /// # Returns
395 ///
396 /// A `ParseResult`. Note that matches are kept track of through the items generated.
397 fn inner_parse_loop(
398     sess: &ParseSess,
399     cur_items: &mut SmallVector<Box<MatcherPos>>,
400     next_items: &mut Vec<Box<MatcherPos>>,
401     eof_items: &mut SmallVector<Box<MatcherPos>>,
402     bb_items: &mut SmallVector<Box<MatcherPos>>,
403     token: &Token,
404     span: syntax_pos::Span,
405 ) -> ParseResult<()> {
406     // Pop items from `cur_items` until it is empty.
407     while let Some(mut item) = cur_items.pop() {
408         // When unzipped trees end, remove them. This corresponds to backtracking out of a
409         // delimited submatcher into which we already descended. In backtracking out again, we need
410         // to advance the "dot" past the delimiters in the outer matcher.
411         while item.idx >= item.top_elts.len() {
412             match item.stack.pop() {
413                 Some(MatcherTtFrame { elts, idx }) => {
414                     item.top_elts = elts;
415                     item.idx = idx + 1;
416                 }
417                 None => break,
418             }
419         }
420
421         // Get the current position of the "dot" (`idx`) in `item` and the number of token trees in
422         // the matcher (`len`).
423         let idx = item.idx;
424         let len = item.top_elts.len();
425
426         // If `idx >= len`, then we are at or past the end of the matcher of `item`.
427         if idx >= len {
428             // We are repeating iff there is a parent. If the matcher is inside of a repetition,
429             // then we could be at the end of a sequence or at the beginning of the next
430             // repetition.
431             if item.up.is_some() {
432                 // At this point, regardless of whether there is a separator, we should add all
433                 // matches from the complete repetition of the sequence to the shared, top-level
434                 // `matches` list (actually, `up.matches`, which could itself not be the top-level,
435                 // but anyway...). Moreover, we add another item to `cur_items` in which the "dot"
436                 // is at the end of the `up` matcher. This ensures that the "dot" in the `up`
437                 // matcher is also advanced sufficiently.
438                 //
439                 // NOTE: removing the condition `idx == len` allows trailing separators.
440                 if idx == len {
441                     // Get the `up` matcher
442                     let mut new_pos = item.up.clone().unwrap();
443
444                     // Add matches from this repetition to the `matches` of `up`
445                     for idx in item.match_lo..item.match_hi {
446                         let sub = item.matches[idx].clone();
447                         let span = span.with_lo(item.sp_lo);
448                         new_pos.push_match(idx, MatchedSeq(sub, span));
449                     }
450
451                     // Move the "dot" past the repetition in `up`
452                     new_pos.match_cur = item.match_hi;
453                     new_pos.idx += 1;
454                     cur_items.push(new_pos);
455                 }
456
457                 // Check if we need a separator.
458                 if idx == len && item.sep.is_some() {
459                     // We have a separator, and it is the current token. We can advance past the
460                     // separator token.
461                     if item.sep
462                         .as_ref()
463                         .map(|sep| token_name_eq(token, sep))
464                         .unwrap_or(false)
465                     {
466                         item.idx += 1;
467                         next_items.push(item);
468                     }
469                 }
470                 // We don't need a separator. Move the "dot" back to the beginning of the matcher
471                 // and try to match again UNLESS we are only allowed to have _one_ repetition.
472                 else if item.seq_op != Some(quoted::KleeneOp::ZeroOrOne) {
473                     item.match_cur = item.match_lo;
474                     item.idx = 0;
475                     cur_items.push(item);
476                 }
477             }
478             // If we are not in a repetition, then being at the end of a matcher means that we have
479             // reached the potential end of the input.
480             else {
481                 eof_items.push(item);
482             }
483         }
484         // We are in the middle of a matcher.
485         else {
486             // Look at what token in the matcher we are trying to match the current token (`token`)
487             // against. Depending on that, we may generate new items.
488             match item.top_elts.get_tt(idx) {
489                 // Need to descend into a sequence
490                 TokenTree::Sequence(sp, seq) => {
491                     // Examine the case where there are 0 matches of this sequence
492                     if seq.op == quoted::KleeneOp::ZeroOrMore
493                         || seq.op == quoted::KleeneOp::ZeroOrOne
494                     {
495                         let mut new_item = item.clone();
496                         new_item.match_cur += seq.num_captures;
497                         new_item.idx += 1;
498                         for idx in item.match_cur..item.match_cur + seq.num_captures {
499                             new_item.push_match(idx, MatchedSeq(Rc::new(vec![]), sp));
500                         }
501                         cur_items.push(new_item);
502                     }
503
504                     let matches = create_matches(item.matches.len());
505                     cur_items.push(Box::new(MatcherPos {
506                         stack: vec![],
507                         sep: seq.separator.clone(),
508                         seq_op: Some(seq.op),
509                         idx: 0,
510                         matches,
511                         match_lo: item.match_cur,
512                         match_cur: item.match_cur,
513                         match_hi: item.match_cur + seq.num_captures,
514                         up: Some(item),
515                         sp_lo: sp.lo(),
516                         top_elts: Tt(TokenTree::Sequence(sp, seq)),
517                     }));
518                 }
519
520                 // We need to match a metavar (but the identifier is invalid)... this is an error
521                 TokenTree::MetaVarDecl(span, _, id) if id.name == keywords::Invalid.name() => {
522                     if sess.missing_fragment_specifiers.borrow_mut().remove(&span) {
523                         return Error(span, "missing fragment specifier".to_string());
524                     }
525                 }
526
527                 // We need to match a metavar with a valid ident... call out to the black-box
528                 // parser by adding an item to `bb_items`.
529                 TokenTree::MetaVarDecl(_, _, id) => {
530                     // Built-in nonterminals never start with these tokens,
531                     // so we can eliminate them from consideration.
532                     if may_begin_with(&*id.name.as_str(), token) {
533                         bb_items.push(item);
534                     }
535                 }
536
537                 // We need to descend into a delimited submatcher or a doc comment. To do this, we
538                 // push the current matcher onto a stack and push a new item containing the
539                 // submatcher onto `cur_items`.
540                 //
541                 // At the beginning of the loop, if we reach the end of the delimited submatcher,
542                 // we pop the stack to backtrack out of the descent.
543                 seq @ TokenTree::Delimited(..) | seq @ TokenTree::Token(_, DocComment(..)) => {
544                     let lower_elts = mem::replace(&mut item.top_elts, Tt(seq));
545                     let idx = item.idx;
546                     item.stack.push(MatcherTtFrame {
547                         elts: lower_elts,
548                         idx,
549                     });
550                     item.idx = 0;
551                     cur_items.push(item);
552                 }
553
554                 // We just matched a normal token. We can just advance the parser.
555                 TokenTree::Token(_, ref t) if token_name_eq(t, token) => {
556                     item.idx += 1;
557                     next_items.push(item);
558                 }
559
560                 // There was another token that was not `token`... This means we can't add any
561                 // rules. NOTE that this is not necessarily an error unless _all_ items in
562                 // `cur_items` end up doing this. There may still be some other matchers that do
563                 // end up working out.
564                 TokenTree::Token(..) | TokenTree::MetaVar(..) => {}
565             }
566         }
567     }
568
569     // Yay a successful parse (so far)!
570     Success(())
571 }
572
573 /// Use the given sequence of token trees (`ms`) as a matcher. Match the given token stream `tts`
574 /// against it and return the match.
575 ///
576 /// # Parameters
577 ///
578 /// - `sess`: The session into which errors are emitted
579 /// - `tts`: The tokenstream we are matching against the pattern `ms`
580 /// - `ms`: A sequence of token trees representing a pattern against which we are matching
581 /// - `directory`: Information about the file locations (needed for the black-box parser)
582 /// - `recurse_into_modules`: Whether or not to recurse into modules (needed for the black-box
583 ///   parser)
584 pub fn parse(
585     sess: &ParseSess,
586     tts: TokenStream,
587     ms: &[TokenTree],
588     directory: Option<Directory>,
589     recurse_into_modules: bool,
590 ) -> NamedParseResult {
591     // Create a parser that can be used for the "black box" parts.
592     let mut parser = Parser::new(sess, tts, directory, recurse_into_modules, true);
593
594     // A queue of possible matcher positions. We initialize it with the matcher position in which
595     // the "dot" is before the first token of the first token tree in `ms`. `inner_parse_loop` then
596     // processes all of these possible matcher positions and produces posible next positions into
597     // `next_items`. After some post-processing, the contents of `next_items` replenish `cur_items`
598     // and we start over again.
599     let mut cur_items = SmallVector::one(initial_matcher_pos(ms.to_owned(), parser.span.lo()));
600     let mut next_items = Vec::new();
601
602     loop {
603         // Matcher positions black-box parsed by parser.rs (`parser`)
604         let mut bb_items = SmallVector::new();
605
606         // Matcher positions that would be valid if the macro invocation was over now
607         let mut eof_items = SmallVector::new();
608         assert!(next_items.is_empty());
609
610         // Process `cur_items` until either we have finished the input or we need to get some
611         // parsing from the black-box parser done. The result is that `next_items` will contain a
612         // bunch of possible next matcher positions in `next_items`.
613         match inner_parse_loop(
614             sess,
615             &mut cur_items,
616             &mut next_items,
617             &mut eof_items,
618             &mut bb_items,
619             &parser.token,
620             parser.span,
621         ) {
622             Success(_) => {}
623             Failure(sp, tok) => return Failure(sp, tok),
624             Error(sp, msg) => return Error(sp, msg),
625         }
626
627         // inner parse loop handled all cur_items, so it's empty
628         assert!(cur_items.is_empty());
629
630         // We need to do some post processing after the `inner_parser_loop`.
631         //
632         // Error messages here could be improved with links to original rules.
633
634         // If we reached the EOF, check that there is EXACTLY ONE possible matcher. Otherwise,
635         // either the parse is ambiguous (which should never happen) or their is a syntax error.
636         if token_name_eq(&parser.token, &token::Eof) {
637             if eof_items.len() == 1 {
638                 let matches = eof_items[0]
639                     .matches
640                     .iter_mut()
641                     .map(|dv| Rc::make_mut(dv).pop().unwrap());
642                 return nameize(sess, ms, matches);
643             } else if eof_items.len() > 1 {
644                 return Error(
645                     parser.span,
646                     "ambiguity: multiple successful parses".to_string(),
647                 );
648             } else {
649                 return Failure(parser.span, token::Eof);
650             }
651         }
652         // Another possibility is that we need to call out to parse some rust nonterminal
653         // (black-box) parser. However, if there is not EXACTLY ONE of these, something is wrong.
654         else if (!bb_items.is_empty() && !next_items.is_empty()) || bb_items.len() > 1 {
655             let nts = bb_items
656                 .iter()
657                 .map(|item| match item.top_elts.get_tt(item.idx) {
658                     TokenTree::MetaVarDecl(_, bind, name) => format!("{} ('{}')", name, bind),
659                     _ => panic!(),
660                 })
661                 .collect::<Vec<String>>()
662                 .join(" or ");
663
664             return Error(
665                 parser.span,
666                 format!(
667                     "local ambiguity: multiple parsing options: {}",
668                     match next_items.len() {
669                         0 => format!("built-in NTs {}.", nts),
670                         1 => format!("built-in NTs {} or 1 other option.", nts),
671                         n => format!("built-in NTs {} or {} other options.", nts, n),
672                     }
673                 ),
674             );
675         }
676         // If there are no posible next positions AND we aren't waiting for the black-box parser,
677         // then their is a syntax error.
678         else if bb_items.is_empty() && next_items.is_empty() {
679             return Failure(parser.span, parser.token);
680         }
681         // Dump all possible `next_items` into `cur_items` for the next iteration.
682         else if !next_items.is_empty() {
683             // Now process the next token
684             cur_items.extend(next_items.drain(..));
685             parser.bump();
686         }
687         // Finally, we have the case where we need to call the black-box parser to get some
688         // nonterminal.
689         else {
690             assert_eq!(bb_items.len(), 1);
691
692             let mut item = bb_items.pop().unwrap();
693             if let TokenTree::MetaVarDecl(span, _, ident) = item.top_elts.get_tt(item.idx) {
694                 let match_cur = item.match_cur;
695                 item.push_match(
696                     match_cur,
697                     MatchedNonterminal(Rc::new(parse_nt(&mut parser, span, &ident.name.as_str()))),
698                 );
699                 item.idx += 1;
700                 item.match_cur += 1;
701             } else {
702                 unreachable!()
703             }
704             cur_items.push(item);
705         }
706
707         assert!(!cur_items.is_empty());
708     }
709 }
710
711 /// The token is an identifier, but not `_`.
712 /// We prohibit passing `_` to macros expecting `ident` for now.
713 fn get_macro_ident(token: &Token) -> Option<(Ident, bool)> {
714     match *token {
715         token::Ident(ident, is_raw) if ident.name != keywords::Underscore.name() =>
716             Some((ident, is_raw)),
717         _ => None,
718     }
719 }
720
721 /// Checks whether a non-terminal may begin with a particular token.
722 ///
723 /// Returning `false` is a *stability guarantee* that such a matcher will *never* begin with that
724 /// token. Be conservative (return true) if not sure.
725 fn may_begin_with(name: &str, token: &Token) -> bool {
726     /// Checks whether the non-terminal may contain a single (non-keyword) identifier.
727     fn may_be_ident(nt: &token::Nonterminal) -> bool {
728         match *nt {
729             token::NtItem(_) | token::NtBlock(_) | token::NtVis(_) => false,
730             _ => true,
731         }
732     }
733
734     match name {
735         "expr" => token.can_begin_expr(),
736         "ty" => token.can_begin_type(),
737         "ident" => get_macro_ident(token).is_some(),
738         "vis" => match *token {
739             // The follow-set of :vis + "priv" keyword + interpolated
740             Token::Comma | Token::Ident(..) | Token::Interpolated(_) => true,
741             _ => token.can_begin_type(),
742         },
743         "block" => match *token {
744             Token::OpenDelim(token::Brace) => true,
745             Token::Interpolated(ref nt) => match nt.0 {
746                 token::NtItem(_)
747                 | token::NtPat(_)
748                 | token::NtTy(_)
749                 | token::NtIdent(..)
750                 | token::NtMeta(_)
751                 | token::NtPath(_)
752                 | token::NtVis(_) => false, // none of these may start with '{'.
753                 _ => true,
754             },
755             _ => false,
756         },
757         "path" | "meta" => match *token {
758             Token::ModSep | Token::Ident(..) => true,
759             Token::Interpolated(ref nt) => match nt.0 {
760                 token::NtPath(_) | token::NtMeta(_) => true,
761                 _ => may_be_ident(&nt.0),
762             },
763             _ => false,
764         },
765         "pat" => match *token {
766             Token::Ident(..) |               // box, ref, mut, and other identifiers (can stricten)
767             Token::OpenDelim(token::Paren) |    // tuple pattern
768             Token::OpenDelim(token::Bracket) |  // slice pattern
769             Token::BinOp(token::And) |          // reference
770             Token::BinOp(token::Minus) |        // negative literal
771             Token::AndAnd |                     // double reference
772             Token::Literal(..) |                // literal
773             Token::DotDot |                     // range pattern (future compat)
774             Token::DotDotDot |                  // range pattern (future compat)
775             Token::ModSep |                     // path
776             Token::Lt |                         // path (UFCS constant)
777             Token::BinOp(token::Shl) => true,   // path (double UFCS)
778             Token::Interpolated(ref nt) => may_be_ident(&nt.0),
779             _ => false,
780         },
781         _ => match *token {
782             token::CloseDelim(_) => false,
783             _ => true,
784         },
785     }
786 }
787
788 /// A call to the "black-box" parser to parse some rust nonterminal.
789 ///
790 /// # Parameters
791 ///
792 /// - `p`: the "black-box" parser to use
793 /// - `sp`: the `Span` we want to parse
794 /// - `name`: the name of the metavar _matcher_ we want to match (e.g. `tt`, `ident`, `block`,
795 ///   etc...)
796 ///
797 /// # Returns
798 ///
799 /// The parsed nonterminal.
800 fn parse_nt<'a>(p: &mut Parser<'a>, sp: Span, name: &str) -> Nonterminal {
801     if name == "tt" {
802         return token::NtTT(p.parse_token_tree());
803     }
804     // check at the beginning and the parser checks after each bump
805     p.process_potential_macro_variable();
806     match name {
807         "item" => match panictry!(p.parse_item()) {
808             Some(i) => token::NtItem(i),
809             None => {
810                 p.fatal("expected an item keyword").emit();
811                 FatalError.raise();
812             }
813         },
814         "block" => token::NtBlock(panictry!(p.parse_block())),
815         "stmt" => match panictry!(p.parse_stmt()) {
816             Some(s) => token::NtStmt(s),
817             None => {
818                 p.fatal("expected a statement").emit();
819                 FatalError.raise();
820             }
821         },
822         "pat" => token::NtPat(panictry!(p.parse_pat())),
823         "expr" => token::NtExpr(panictry!(p.parse_expr())),
824         "ty" => token::NtTy(panictry!(p.parse_ty())),
825         // this could be handled like a token, since it is one
826         "ident" => if let Some((ident, is_raw)) = get_macro_ident(&p.token) {
827             let span = p.span;
828             p.bump();
829             token::NtIdent(Ident::new(ident.name, span), is_raw)
830         } else {
831             let token_str = pprust::token_to_string(&p.token);
832             p.fatal(&format!("expected ident, found {}", &token_str)).emit();
833             FatalError.raise()
834         }
835         "path" => token::NtPath(panictry!(p.parse_path_common(PathStyle::Type, false))),
836         "meta" => token::NtMeta(panictry!(p.parse_meta_item())),
837         "vis" => token::NtVis(panictry!(p.parse_visibility(true))),
838         "lifetime" => token::NtLifetime(p.expect_lifetime()),
839         // this is not supposed to happen, since it has been checked
840         // when compiling the macro.
841         _ => p.span_bug(sp, "invalid fragment specifier"),
842     }
843 }