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[rust.git] / src / stacked_borrows.rs
1 //! Implements "Stacked Borrows".  See <https://github.com/rust-lang/unsafe-code-guidelines/blob/master/wip/stacked-borrows.md>
2 //! for further information.
3
4 use std::cell::RefCell;
5 use std::fmt;
6 use std::num::NonZeroU64;
7 use std::rc::Rc;
8
9 use rustc_data_structures::fx::{FxHashMap, FxHashSet};
10 use rustc::mir::RetagKind;
11 use rustc::ty::{self, layout::Size};
12 use rustc_hir::Mutability;
13
14 use crate::*;
15
16 pub type PtrId = NonZeroU64;
17 pub type CallId = NonZeroU64;
18 pub type AllocExtra = Stacks;
19
20 /// Tracking pointer provenance
21 #[derive(Copy, Clone, Hash, PartialEq, Eq)]
22 pub enum Tag {
23     Tagged(PtrId),
24     Untagged,
25 }
26
27 impl fmt::Debug for Tag {
28     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
29         match self {
30             Tag::Tagged(id) => write!(f, "<{}>", id),
31             Tag::Untagged => write!(f, "<untagged>"),
32         }
33     }
34 }
35
36 /// Indicates which permission is granted (by this item to some pointers)
37 #[derive(Copy, Clone, Debug, Hash, PartialEq, Eq)]
38 pub enum Permission {
39     /// Grants unique mutable access.
40     Unique,
41     /// Grants shared mutable access.
42     SharedReadWrite,
43     /// Grants shared read-only access.
44     SharedReadOnly,
45     /// Grants no access, but separates two groups of SharedReadWrite so they are not
46     /// all considered mutually compatible.
47     Disabled,
48 }
49
50 /// An item in the per-location borrow stack.
51 #[derive(Copy, Clone, Hash, PartialEq, Eq)]
52 pub struct Item {
53     /// The permission this item grants.
54     perm: Permission,
55     /// The pointers the permission is granted to.
56     tag: Tag,
57     /// An optional protector, ensuring the item cannot get popped until `CallId` is over.
58     protector: Option<CallId>,
59 }
60
61 impl fmt::Debug for Item {
62     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
63         write!(f, "[{:?} for {:?}", self.perm, self.tag)?;
64         if let Some(call) = self.protector {
65             write!(f, " (call {})", call)?;
66         }
67         write!(f, "]")?;
68         Ok(())
69     }
70 }
71
72 /// Extra per-location state.
73 #[derive(Clone, Debug, PartialEq, Eq)]
74 pub struct Stack {
75     /// Used *mostly* as a stack; never empty.
76     /// Invariants:
77     /// * Above a `SharedReadOnly` there can only be more `SharedReadOnly`.
78     /// * Except for `Untagged`, no tag occurs in the stack more than once.
79     borrows: Vec<Item>,
80 }
81
82 /// Extra per-allocation state.
83 #[derive(Clone, Debug)]
84 pub struct Stacks {
85     // Even reading memory can have effects on the stack, so we need a `RefCell` here.
86     stacks: RefCell<RangeMap<Stack>>,
87     // Pointer to global state
88     global: MemoryExtra,
89 }
90
91 /// Extra global state, available to the memory access hooks.
92 #[derive(Debug)]
93 pub struct GlobalState {
94     /// Next unused pointer ID (tag).
95     next_ptr_id: PtrId,
96     /// Table storing the "base" tag for each allocation.
97     /// The base tag is the one used for the initial pointer.
98     /// We need this in a separate table to handle cyclic statics.
99     base_ptr_ids: FxHashMap<AllocId, Tag>,
100     /// Next unused call ID (for protectors).
101     next_call_id: CallId,
102     /// Those call IDs corresponding to functions that are still running.
103     active_calls: FxHashSet<CallId>,
104     /// The id to trace in this execution run
105     tracked_pointer_tag: Option<PtrId>,
106 }
107 /// Memory extra state gives us interior mutable access to the global state.
108 pub type MemoryExtra = Rc<RefCell<GlobalState>>;
109
110 /// Indicates which kind of access is being performed.
111 #[derive(Copy, Clone, Hash, PartialEq, Eq)]
112 pub enum AccessKind {
113     Read,
114     Write,
115 }
116
117 impl fmt::Display for AccessKind {
118     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
119         match self {
120             AccessKind::Read => write!(f, "read access"),
121             AccessKind::Write => write!(f, "write access"),
122         }
123     }
124 }
125
126 /// Indicates which kind of reference is being created.
127 /// Used by high-level `reborrow` to compute which permissions to grant to the
128 /// new pointer.
129 #[derive(Copy, Clone, Hash, PartialEq, Eq)]
130 pub enum RefKind {
131     /// `&mut` and `Box`.
132     Unique { two_phase: bool },
133     /// `&` with or without interior mutability.
134     Shared,
135     /// `*mut`/`*const` (raw pointers).
136     Raw { mutable: bool },
137 }
138
139 impl fmt::Display for RefKind {
140     fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
141         match self {
142             RefKind::Unique { two_phase: false } => write!(f, "unique"),
143             RefKind::Unique { two_phase: true } => write!(f, "unique (two-phase)"),
144             RefKind::Shared => write!(f, "shared"),
145             RefKind::Raw { mutable: true } => write!(f, "raw (mutable)"),
146             RefKind::Raw { mutable: false } => write!(f, "raw (constant)"),
147         }
148     }
149 }
150
151 /// Utilities for initialization and ID generation
152 impl GlobalState {
153     pub fn new(tracked_pointer_tag: Option<PtrId>) -> Self {
154         GlobalState {
155             next_ptr_id: NonZeroU64::new(1).unwrap(),
156             base_ptr_ids: FxHashMap::default(),
157             next_call_id: NonZeroU64::new(1).unwrap(),
158             active_calls: FxHashSet::default(),
159             tracked_pointer_tag,
160         }
161     }
162
163     fn new_ptr(&mut self) -> PtrId {
164         let id = self.next_ptr_id;
165         self.next_ptr_id = NonZeroU64::new(id.get() + 1).unwrap();
166         id
167     }
168
169     pub fn new_call(&mut self) -> CallId {
170         let id = self.next_call_id;
171         trace!("new_call: Assigning ID {}", id);
172         assert!(self.active_calls.insert(id));
173         self.next_call_id = NonZeroU64::new(id.get() + 1).unwrap();
174         id
175     }
176
177     pub fn end_call(&mut self, id: CallId) {
178         assert!(self.active_calls.remove(&id));
179     }
180
181     fn is_active(&self, id: CallId) -> bool {
182         self.active_calls.contains(&id)
183     }
184
185     pub fn static_base_ptr(&mut self, id: AllocId) -> Tag {
186         self.base_ptr_ids.get(&id).copied().unwrap_or_else(|| {
187             let tag = Tag::Tagged(self.new_ptr());
188             trace!("New allocation {:?} has base tag {:?}", id, tag);
189             self.base_ptr_ids.insert(id, tag).unwrap_none();
190             tag
191         })
192     }
193 }
194
195 /// Error reporting
196 fn err_sb_ub(msg: String) -> InterpError<'static> {
197     // FIXME: use `err_machine_stop!` macro, once that exists.
198     InterpError::MachineStop(Box::new(TerminationInfo::ExperimentalUb {
199         msg,
200         url: format!("https://github.com/rust-lang/unsafe-code-guidelines/blob/master/wip/stacked-borrows.md"),
201     }))
202 }
203
204 // # Stacked Borrows Core Begin
205
206 /// We need to make at least the following things true:
207 ///
208 /// U1: After creating a `Uniq`, it is at the top.
209 /// U2: If the top is `Uniq`, accesses must be through that `Uniq` or remove it it.
210 /// U3: If an access happens with a `Uniq`, it requires the `Uniq` to be in the stack.
211 ///
212 /// F1: After creating a `&`, the parts outside `UnsafeCell` have our `SharedReadOnly` on top.
213 /// F2: If a write access happens, it pops the `SharedReadOnly`.  This has three pieces:
214 ///     F2a: If a write happens granted by an item below our `SharedReadOnly`, the `SharedReadOnly`
215 ///          gets popped.
216 ///     F2b: No `SharedReadWrite` or `Unique` will ever be added on top of our `SharedReadOnly`.
217 /// F3: If an access happens with an `&` outside `UnsafeCell`,
218 ///     it requires the `SharedReadOnly` to still be in the stack.
219
220 /// Core relation on `Permission` to define which accesses are allowed
221 impl Permission {
222     /// This defines for a given permission, whether it permits the given kind of access.
223     fn grants(self, access: AccessKind) -> bool {
224         // Disabled grants nothing. Otherwise, all items grant read access, and except for SharedReadOnly they grant write access.
225         self != Permission::Disabled
226             && (access == AccessKind::Read || self != Permission::SharedReadOnly)
227     }
228 }
229
230 /// Core per-location operations: access, dealloc, reborrow.
231 impl<'tcx> Stack {
232     /// Find the item granting the given kind of access to the given tag, and return where
233     /// it is on the stack.
234     fn find_granting(&self, access: AccessKind, tag: Tag) -> Option<usize> {
235         self.borrows
236             .iter()
237             .enumerate() // we also need to know *where* in the stack
238             .rev() // search top-to-bottom
239             // Return permission of first item that grants access.
240             // We require a permission with the right tag, ensuring U3 and F3.
241             .find_map(
242                 |(idx, item)| {
243                     if tag == item.tag && item.perm.grants(access) { Some(idx) } else { None }
244                 },
245             )
246     }
247
248     /// Find the first write-incompatible item above the given one --
249     /// i.e, find the height to which the stack will be truncated when writing to `granting`.
250     fn find_first_write_incompatible(&self, granting: usize) -> usize {
251         let perm = self.borrows[granting].perm;
252         match perm {
253             Permission::SharedReadOnly => bug!("Cannot use SharedReadOnly for writing"),
254             Permission::Disabled => bug!("Cannot use Disabled for anything"),
255             // On a write, everything above us is incompatible.
256             Permission::Unique => granting + 1,
257             Permission::SharedReadWrite => {
258                 // The SharedReadWrite *just* above us are compatible, to skip those.
259                 let mut idx = granting + 1;
260                 while let Some(item) = self.borrows.get(idx) {
261                     if item.perm == Permission::SharedReadWrite {
262                         // Go on.
263                         idx += 1;
264                     } else {
265                         // Found first incompatible!
266                         break;
267                     }
268                 }
269                 idx
270             }
271         }
272     }
273
274     /// Check if the given item is protected.
275     fn check_protector(item: &Item, tag: Option<Tag>, global: &GlobalState) -> InterpResult<'tcx> {
276         if let Tag::Tagged(id) = item.tag {
277             if Some(id) == global.tracked_pointer_tag {
278                 register_diagnostic(NonHaltingDiagnostic::PoppedTrackedPointerTag(item.clone()));
279             }
280         }
281         if let Some(call) = item.protector {
282             if global.is_active(call) {
283                 if let Some(tag) = tag {
284                     Err(err_sb_ub(format!(
285                         "not granting access to tag {:?} because incompatible item is protected: {:?}",
286                         tag, item
287                     )))?
288                 } else {
289                     Err(err_sb_ub(format!(
290                         "deallocating while item is protected: {:?}",
291                         item
292                     )))?
293                 }
294             }
295         }
296         Ok(())
297     }
298
299     /// Test if a memory `access` using pointer tagged `tag` is granted.
300     /// If yes, return the index of the item that granted it.
301     fn access(&mut self, access: AccessKind, tag: Tag, global: &GlobalState) -> InterpResult<'tcx> {
302         // Two main steps: Find granting item, remove incompatible items above.
303
304         // Step 1: Find granting item.
305         let granting_idx = self.find_granting(access, tag).ok_or_else(|| {
306             err_sb_ub(format!(
307                 "no item granting {} to tag {:?} found in borrow stack.",
308                 access, tag
309             ))
310         })?;
311
312         // Step 2: Remove incompatible items above them.  Make sure we do not remove protected
313         // items.  Behavior differs for reads and writes.
314         if access == AccessKind::Write {
315             // Remove everything above the write-compatible items, like a proper stack. This makes sure read-only and unique
316             // pointers become invalid on write accesses (ensures F2a, and ensures U2 for write accesses).
317             let first_incompatible_idx = self.find_first_write_incompatible(granting_idx);
318             for item in self.borrows.drain(first_incompatible_idx..).rev() {
319                 trace!("access: popping item {:?}", item);
320                 Stack::check_protector(&item, Some(tag), global)?;
321             }
322         } else {
323             // On a read, *disable* all `Unique` above the granting item.  This ensures U2 for read accesses.
324             // The reason this is not following the stack discipline (by removing the first Unique and
325             // everything on top of it) is that in `let raw = &mut *x as *mut _; let _val = *x;`, the second statement
326             // would pop the `Unique` from the reborrow of the first statement, and subsequently also pop the
327             // `SharedReadWrite` for `raw`.
328             // This pattern occurs a lot in the standard library: create a raw pointer, then also create a shared
329             // reference and use that.
330             // We *disable* instead of removing `Unique` to avoid "connecting" two neighbouring blocks of SRWs.
331             for idx in ((granting_idx + 1)..self.borrows.len()).rev() {
332                 let item = &mut self.borrows[idx];
333                 if item.perm == Permission::Unique {
334                     trace!("access: disabling item {:?}", item);
335                     Stack::check_protector(item, Some(tag), global)?;
336                     item.perm = Permission::Disabled;
337                 }
338             }
339         }
340
341         // Done.
342         Ok(())
343     }
344
345     /// Deallocate a location: Like a write access, but also there must be no
346     /// active protectors at all because we will remove all items.
347     fn dealloc(&mut self, tag: Tag, global: &GlobalState) -> InterpResult<'tcx> {
348         // Step 1: Find granting item.
349         self.find_granting(AccessKind::Write, tag).ok_or_else(|| {
350             err_sb_ub(format!(
351                 "no item granting write access for deallocation to tag {:?} found in borrow stack",
352                 tag,
353             ))
354         })?;
355
356         // Step 2: Remove all items.  Also checks for protectors.
357         for item in self.borrows.drain(..).rev() {
358             Stack::check_protector(&item, None, global)?;
359         }
360
361         Ok(())
362     }
363
364     /// Derived a new pointer from one with the given tag.
365     /// `weak` controls whether this operation is weak or strong: weak granting does not act as
366     /// an access, and they add the new item directly on top of the one it is derived
367     /// from instead of all the way at the top of the stack.
368     fn grant(&mut self, derived_from: Tag, new: Item, global: &GlobalState) -> InterpResult<'tcx> {
369         // Figure out which access `perm` corresponds to.
370         let access =
371             if new.perm.grants(AccessKind::Write) { AccessKind::Write } else { AccessKind::Read };
372         // Now we figure out which item grants our parent (`derived_from`) this kind of access.
373         // We use that to determine where to put the new item.
374         let granting_idx = self.find_granting(access, derived_from)
375             .ok_or_else(|| err_sb_ub(format!(
376                 "trying to reborrow for {:?}, but parent tag {:?} does not have an appropriate item in the borrow stack",
377                 new.perm, derived_from,
378             )))?;
379
380         // Compute where to put the new item.
381         // Either way, we ensure that we insert the new item in a way such that between
382         // `derived_from` and the new one, there are only items *compatible with* `derived_from`.
383         let new_idx = if new.perm == Permission::SharedReadWrite {
384             assert!(
385                 access == AccessKind::Write,
386                 "this case only makes sense for stack-like accesses"
387             );
388             // SharedReadWrite can coexist with "existing loans", meaning they don't act like a write
389             // access.  Instead of popping the stack, we insert the item at the place the stack would
390             // be popped to (i.e., we insert it above all the write-compatible items).
391             // This ensures F2b by adding the new item below any potentially existing `SharedReadOnly`.
392             self.find_first_write_incompatible(granting_idx)
393         } else {
394             // A "safe" reborrow for a pointer that actually expects some aliasing guarantees.
395             // Here, creating a reference actually counts as an access.
396             // This ensures F2b for `Unique`, by removing offending `SharedReadOnly`.
397             self.access(access, derived_from, global)?;
398
399             // We insert "as far up as possible": We know only compatible items are remaining
400             // on top of `derived_from`, and we want the new item at the top so that we
401             // get the strongest possible guarantees.
402             // This ensures U1 and F1.
403             self.borrows.len()
404         };
405
406         // Put the new item there. As an optimization, deduplicate if it is equal to one of its new neighbors.
407         if self.borrows[new_idx - 1] == new || self.borrows.get(new_idx) == Some(&new) {
408             // Optimization applies, done.
409             trace!("reborrow: avoiding adding redundant item {:?}", new);
410         } else {
411             trace!("reborrow: adding item {:?}", new);
412             self.borrows.insert(new_idx, new);
413         }
414
415         Ok(())
416     }
417 }
418 // # Stacked Borrows Core End
419
420 /// Map per-stack operations to higher-level per-location-range operations.
421 impl<'tcx> Stacks {
422     /// Creates new stack with initial tag.
423     fn new(size: Size, perm: Permission, tag: Tag, extra: MemoryExtra) -> Self {
424         let item = Item { perm, tag, protector: None };
425         let stack = Stack { borrows: vec![item] };
426
427         Stacks { stacks: RefCell::new(RangeMap::new(size, stack)), global: extra }
428     }
429
430     /// Call `f` on every stack in the range.
431     fn for_each(
432         &self,
433         ptr: Pointer<Tag>,
434         size: Size,
435         f: impl Fn(&mut Stack, &GlobalState) -> InterpResult<'tcx>,
436     ) -> InterpResult<'tcx> {
437         let global = self.global.borrow();
438         let mut stacks = self.stacks.borrow_mut();
439         for stack in stacks.iter_mut(ptr.offset, size) {
440             f(stack, &*global)?;
441         }
442         Ok(())
443     }
444 }
445
446 /// Glue code to connect with Miri Machine Hooks
447 impl Stacks {
448     pub fn new_allocation(
449         id: AllocId,
450         size: Size,
451         extra: MemoryExtra,
452         kind: MemoryKind<MiriMemoryKind>,
453     ) -> (Self, Tag) {
454         let (tag, perm) = match kind {
455             // New unique borrow. This tag is not accessible by the program,
456             // so it will only ever be used when using the local directly (i.e.,
457             // not through a pointer). That is, whenever we directly write to a local, this will pop
458             // everything else off the stack, invalidating all previous pointers,
459             // and in particular, *all* raw pointers.
460             MemoryKind::Stack => (Tag::Tagged(extra.borrow_mut().new_ptr()), Permission::Unique),
461             // Static memory can be referenced by "global" pointers from `tcx`.
462             // Thus we call `static_base_ptr` such that the global pointers get the same tag
463             // as what we use here.
464             // The base pointer is not unique, so the base permission is `SharedReadWrite`.
465             MemoryKind::Machine(MiriMemoryKind::Static) | MemoryKind::Machine(MiriMemoryKind::Machine) =>
466                 (extra.borrow_mut().static_base_ptr(id), Permission::SharedReadWrite),
467             // Everything else we handle entirely untagged for now.
468             // FIXME: experiment with more precise tracking.
469             _ => (Tag::Untagged, Permission::SharedReadWrite),
470         };
471         (Stacks::new(size, perm, tag, extra), tag)
472     }
473
474     #[inline(always)]
475     pub fn memory_read<'tcx>(&self, ptr: Pointer<Tag>, size: Size) -> InterpResult<'tcx> {
476         trace!("read access with tag {:?}: {:?}, size {}", ptr.tag, ptr.erase_tag(), size.bytes());
477         self.for_each(ptr, size, |stack, global| {
478             stack.access(AccessKind::Read, ptr.tag, global)?;
479             Ok(())
480         })
481     }
482
483     #[inline(always)]
484     pub fn memory_written<'tcx>(&mut self, ptr: Pointer<Tag>, size: Size) -> InterpResult<'tcx> {
485         trace!("write access with tag {:?}: {:?}, size {}", ptr.tag, ptr.erase_tag(), size.bytes());
486         self.for_each(ptr, size, |stack, global| {
487             stack.access(AccessKind::Write, ptr.tag, global)?;
488             Ok(())
489         })
490     }
491
492     #[inline(always)]
493     pub fn memory_deallocated<'tcx>(
494         &mut self,
495         ptr: Pointer<Tag>,
496         size: Size,
497     ) -> InterpResult<'tcx> {
498         trace!("deallocation with tag {:?}: {:?}, size {}", ptr.tag, ptr.erase_tag(), size.bytes());
499         self.for_each(ptr, size, |stack, global| stack.dealloc(ptr.tag, global))
500     }
501 }
502
503 /// Retagging/reborrowing.  There is some policy in here, such as which permissions
504 /// to grant for which references, and when to add protectors.
505 impl<'mir, 'tcx> EvalContextPrivExt<'mir, 'tcx> for crate::MiriEvalContext<'mir, 'tcx> {}
506 trait EvalContextPrivExt<'mir, 'tcx: 'mir>: crate::MiriEvalContextExt<'mir, 'tcx> {
507     fn reborrow(
508         &mut self,
509         place: MPlaceTy<'tcx, Tag>,
510         size: Size,
511         kind: RefKind,
512         new_tag: Tag,
513         protect: bool,
514     ) -> InterpResult<'tcx> {
515         let this = self.eval_context_mut();
516         let protector = if protect { Some(this.frame().extra.call_id) } else { None };
517         let ptr = place.ptr.assert_ptr();
518         trace!(
519             "reborrow: {} reference {:?} derived from {:?} (pointee {}): {:?}, size {}",
520             kind,
521             new_tag,
522             ptr.tag,
523             place.layout.ty,
524             ptr.erase_tag(),
525             size.bytes()
526         );
527
528         // Get the allocation. It might not be mutable, so we cannot use `get_mut`.
529         let extra = &this.memory.get_raw(ptr.alloc_id)?.extra;
530         let stacked_borrows =
531             extra.stacked_borrows.as_ref().expect("we should have Stacked Borrows data");
532         // Update the stacks.
533         // Make sure that raw pointers and mutable shared references are reborrowed "weak":
534         // There could be existing unique pointers reborrowed from them that should remain valid!
535         let perm = match kind {
536             RefKind::Unique { two_phase: false } => Permission::Unique,
537             RefKind::Unique { two_phase: true } => Permission::SharedReadWrite,
538             RefKind::Raw { mutable: true } => Permission::SharedReadWrite,
539             RefKind::Shared | RefKind::Raw { mutable: false } => {
540                 // Shared references and *const are a whole different kind of game, the
541                 // permission is not uniform across the entire range!
542                 // We need a frozen-sensitive reborrow.
543                 return this.visit_freeze_sensitive(place, size, |cur_ptr, size, frozen| {
544                     // We are only ever `SharedReadOnly` inside the frozen bits.
545                     let perm = if frozen {
546                         Permission::SharedReadOnly
547                     } else {
548                         Permission::SharedReadWrite
549                     };
550                     let item = Item { perm, tag: new_tag, protector };
551                     stacked_borrows.for_each(cur_ptr, size, |stack, global| {
552                         stack.grant(cur_ptr.tag, item, global)
553                     })
554                 });
555             }
556         };
557         let item = Item { perm, tag: new_tag, protector };
558         stacked_borrows.for_each(ptr, size, |stack, global| stack.grant(ptr.tag, item, global))
559     }
560
561     /// Retags an indidual pointer, returning the retagged version.
562     /// `mutbl` can be `None` to make this a raw pointer.
563     fn retag_reference(
564         &mut self,
565         val: ImmTy<'tcx, Tag>,
566         kind: RefKind,
567         protect: bool,
568     ) -> InterpResult<'tcx, Immediate<Tag>> {
569         let this = self.eval_context_mut();
570         // We want a place for where the ptr *points to*, so we get one.
571         let place = this.ref_to_mplace(val)?;
572         let size = this
573             .size_and_align_of_mplace(place)?
574             .map(|(size, _)| size)
575             .unwrap_or_else(|| place.layout.size);
576         // We can see dangling ptrs in here e.g. after a Box's `Unique` was
577         // updated using "self.0 = ..." (can happen in Box::from_raw); see miri#1050.
578         let place = this.mplace_access_checked(place)?;
579         if size == Size::ZERO {
580             // Nothing to do for ZSTs.
581             return Ok(*val);
582         }
583
584         // Compute new borrow.
585         let new_tag = match kind {
586             // Give up tracking for raw pointers.
587             // FIXME: Experiment with more precise tracking. Blocked on `&raw`
588             // because `Rc::into_raw` currently creates intermediate references,
589             // breaking `Rc::from_raw`.
590             RefKind::Raw { .. } => Tag::Untagged,
591             // All other pointesr are properly tracked.
592             _ => Tag::Tagged(
593                 this.memory.extra.stacked_borrows.as_ref().unwrap().borrow_mut().new_ptr(),
594             ),
595         };
596
597         // Reborrow.
598         this.reborrow(place, size, kind, new_tag, protect)?;
599         let new_place = place.replace_tag(new_tag);
600
601         // Return new pointer.
602         Ok(new_place.to_ref())
603     }
604 }
605
606 impl<'mir, 'tcx> EvalContextExt<'mir, 'tcx> for crate::MiriEvalContext<'mir, 'tcx> {}
607 pub trait EvalContextExt<'mir, 'tcx: 'mir>: crate::MiriEvalContextExt<'mir, 'tcx> {
608     fn retag(&mut self, kind: RetagKind, place: PlaceTy<'tcx, Tag>) -> InterpResult<'tcx> {
609         let this = self.eval_context_mut();
610         // Determine mutability and whether to add a protector.
611         // Cannot use `builtin_deref` because that reports *immutable* for `Box`,
612         // making it useless.
613         fn qualify(ty: ty::Ty<'_>, kind: RetagKind) -> Option<(RefKind, bool)> {
614             match ty.kind {
615                 // References are simple.
616                 ty::Ref(_, _, Mutability::Mut) => Some((
617                     RefKind::Unique { two_phase: kind == RetagKind::TwoPhase },
618                     kind == RetagKind::FnEntry,
619                 )),
620                 ty::Ref(_, _, Mutability::Not) =>
621                     Some((RefKind::Shared, kind == RetagKind::FnEntry)),
622                 // Raw pointers need to be enabled.
623                 ty::RawPtr(tym) if kind == RetagKind::Raw =>
624                     Some((RefKind::Raw { mutable: tym.mutbl == Mutability::Mut }, false)),
625                 // Boxes do not get a protector: protectors reflect that references outlive the call
626                 // they were passed in to; that's just not the case for boxes.
627                 ty::Adt(..) if ty.is_box() => Some((RefKind::Unique { two_phase: false }, false)),
628                 _ => None,
629             }
630         }
631
632         // We only reborrow "bare" references/boxes.
633         // Not traversing into fields helps with <https://github.com/rust-lang/unsafe-code-guidelines/issues/125>,
634         // but might also cost us optimization and analyses. We will have to experiment more with this.
635         if let Some((mutbl, protector)) = qualify(place.layout.ty, kind) {
636             // Fast path.
637             let val = this.read_immediate(this.place_to_op(place)?)?;
638             let val = this.retag_reference(val, mutbl, protector)?;
639             this.write_immediate(val, place)?;
640         }
641
642         Ok(())
643     }
644 }