]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - src/tools/clippy/clippy_lints/src/non_copy_const.rs
Auto merge of #92740 - cuviper:update-rayons, r=Mark-Simulacrum
[rust.git] / src / tools / clippy / clippy_lints / src / non_copy_const.rs
1 //! Checks for uses of const which the type is not `Freeze` (`Cell`-free).
2 //!
3 //! This lint is **warn** by default.
4
5 use std::ptr;
6
7 use clippy_utils::diagnostics::span_lint_and_then;
8 use clippy_utils::in_constant;
9 use if_chain::if_chain;
10 use rustc_hir::def::{DefKind, Res};
11 use rustc_hir::def_id::DefId;
12 use rustc_hir::{
13     BodyId, Expr, ExprKind, HirId, Impl, ImplItem, ImplItemKind, Item, ItemKind, Node, TraitItem, TraitItemKind, UnOp,
14 };
15 use rustc_lint::{LateContext, LateLintPass, Lint};
16 use rustc_middle::mir::interpret::{ConstValue, ErrorHandled};
17 use rustc_middle::ty::adjustment::Adjust;
18 use rustc_middle::ty::{self, Const, Ty};
19 use rustc_session::{declare_lint_pass, declare_tool_lint};
20 use rustc_span::{InnerSpan, Span, DUMMY_SP};
21 use rustc_typeck::hir_ty_to_ty;
22
23 // FIXME: this is a correctness problem but there's no suitable
24 // warn-by-default category.
25 declare_clippy_lint! {
26     /// ### What it does
27     /// Checks for declaration of `const` items which is interior
28     /// mutable (e.g., contains a `Cell`, `Mutex`, `AtomicXxxx`, etc.).
29     ///
30     /// ### Why is this bad?
31     /// Consts are copied everywhere they are referenced, i.e.,
32     /// every time you refer to the const a fresh instance of the `Cell` or `Mutex`
33     /// or `AtomicXxxx` will be created, which defeats the whole purpose of using
34     /// these types in the first place.
35     ///
36     /// The `const` should better be replaced by a `static` item if a global
37     /// variable is wanted, or replaced by a `const fn` if a constructor is wanted.
38     ///
39     /// ### Known problems
40     /// A "non-constant" const item is a legacy way to supply an
41     /// initialized value to downstream `static` items (e.g., the
42     /// `std::sync::ONCE_INIT` constant). In this case the use of `const` is legit,
43     /// and this lint should be suppressed.
44     ///
45     /// Even though the lint avoids triggering on a constant whose type has enums that have variants
46     /// with interior mutability, and its value uses non interior mutable variants (see
47     /// [#3962](https://github.com/rust-lang/rust-clippy/issues/3962) and
48     /// [#3825](https://github.com/rust-lang/rust-clippy/issues/3825) for examples);
49     /// it complains about associated constants without default values only based on its types;
50     /// which might not be preferable.
51     /// There're other enums plus associated constants cases that the lint cannot handle.
52     ///
53     /// Types that have underlying or potential interior mutability trigger the lint whether
54     /// the interior mutable field is used or not. See issues
55     /// [#5812](https://github.com/rust-lang/rust-clippy/issues/5812) and
56     ///
57     /// ### Example
58     /// ```rust
59     /// use std::sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering::SeqCst};
60     ///
61     /// // Bad.
62     /// const CONST_ATOM: AtomicUsize = AtomicUsize::new(12);
63     /// CONST_ATOM.store(6, SeqCst); // the content of the atomic is unchanged
64     /// assert_eq!(CONST_ATOM.load(SeqCst), 12); // because the CONST_ATOM in these lines are distinct
65     ///
66     /// // Good.
67     /// static STATIC_ATOM: AtomicUsize = AtomicUsize::new(15);
68     /// STATIC_ATOM.store(9, SeqCst);
69     /// assert_eq!(STATIC_ATOM.load(SeqCst), 9); // use a `static` item to refer to the same instance
70     /// ```
71     #[clippy::version = "pre 1.29.0"]
72     pub DECLARE_INTERIOR_MUTABLE_CONST,
73     style,
74     "declaring `const` with interior mutability"
75 }
76
77 // FIXME: this is a correctness problem but there's no suitable
78 // warn-by-default category.
79 declare_clippy_lint! {
80     /// ### What it does
81     /// Checks if `const` items which is interior mutable (e.g.,
82     /// contains a `Cell`, `Mutex`, `AtomicXxxx`, etc.) has been borrowed directly.
83     ///
84     /// ### Why is this bad?
85     /// Consts are copied everywhere they are referenced, i.e.,
86     /// every time you refer to the const a fresh instance of the `Cell` or `Mutex`
87     /// or `AtomicXxxx` will be created, which defeats the whole purpose of using
88     /// these types in the first place.
89     ///
90     /// The `const` value should be stored inside a `static` item.
91     ///
92     /// ### Known problems
93     /// When an enum has variants with interior mutability, use of its non
94     /// interior mutable variants can generate false positives. See issue
95     /// [#3962](https://github.com/rust-lang/rust-clippy/issues/3962)
96     ///
97     /// Types that have underlying or potential interior mutability trigger the lint whether
98     /// the interior mutable field is used or not. See issues
99     /// [#5812](https://github.com/rust-lang/rust-clippy/issues/5812) and
100     /// [#3825](https://github.com/rust-lang/rust-clippy/issues/3825)
101     ///
102     /// ### Example
103     /// ```rust
104     /// use std::sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering::SeqCst};
105     /// const CONST_ATOM: AtomicUsize = AtomicUsize::new(12);
106     ///
107     /// // Bad.
108     /// CONST_ATOM.store(6, SeqCst); // the content of the atomic is unchanged
109     /// assert_eq!(CONST_ATOM.load(SeqCst), 12); // because the CONST_ATOM in these lines are distinct
110     ///
111     /// // Good.
112     /// static STATIC_ATOM: AtomicUsize = CONST_ATOM;
113     /// STATIC_ATOM.store(9, SeqCst);
114     /// assert_eq!(STATIC_ATOM.load(SeqCst), 9); // use a `static` item to refer to the same instance
115     /// ```
116     #[clippy::version = "pre 1.29.0"]
117     pub BORROW_INTERIOR_MUTABLE_CONST,
118     style,
119     "referencing `const` with interior mutability"
120 }
121
122 fn is_unfrozen<'tcx>(cx: &LateContext<'tcx>, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
123     // Ignore types whose layout is unknown since `is_freeze` reports every generic types as `!Freeze`,
124     // making it indistinguishable from `UnsafeCell`. i.e. it isn't a tool to prove a type is
125     // 'unfrozen'. However, this code causes a false negative in which
126     // a type contains a layout-unknown type, but also an unsafe cell like `const CELL: Cell<T>`.
127     // Yet, it's better than `ty.has_type_flags(TypeFlags::HAS_TY_PARAM | TypeFlags::HAS_PROJECTION)`
128     // since it works when a pointer indirection involves (`Cell<*const T>`).
129     // Making up a `ParamEnv` where every generic params and assoc types are `Freeze`is another option;
130     // but I'm not sure whether it's a decent way, if possible.
131     cx.tcx.layout_of(cx.param_env.and(ty)).is_ok() && !ty.is_freeze(cx.tcx.at(DUMMY_SP), cx.param_env)
132 }
133
134 fn is_value_unfrozen_raw<'tcx>(
135     cx: &LateContext<'tcx>,
136     result: Result<ConstValue<'tcx>, ErrorHandled>,
137     ty: Ty<'tcx>,
138 ) -> bool {
139     fn inner<'tcx>(cx: &LateContext<'tcx>, val: &'tcx Const<'tcx>) -> bool {
140         match val.ty.kind() {
141             // the fact that we have to dig into every structs to search enums
142             // leads us to the point checking `UnsafeCell` directly is the only option.
143             ty::Adt(ty_def, ..) if Some(ty_def.did) == cx.tcx.lang_items().unsafe_cell_type() => true,
144             ty::Array(..) | ty::Adt(..) | ty::Tuple(..) => {
145                 let val = cx.tcx.destructure_const(cx.param_env.and(val));
146                 val.fields.iter().any(|field| inner(cx, field))
147             },
148             _ => false,
149         }
150     }
151
152     result.map_or_else(
153         |err| {
154             // Consider `TooGeneric` cases as being unfrozen.
155             // This causes a false positive where an assoc const whose type is unfrozen
156             // have a value that is a frozen variant with a generic param (an example is
157             // `declare_interior_mutable_const::enums::BothOfCellAndGeneric::GENERIC_VARIANT`).
158             // However, it prevents a number of false negatives that is, I think, important:
159             // 1. assoc consts in trait defs referring to consts of themselves
160             //    (an example is `declare_interior_mutable_const::traits::ConcreteTypes::ANOTHER_ATOMIC`).
161             // 2. a path expr referring to assoc consts whose type is doesn't have
162             //    any frozen variants in trait defs (i.e. without substitute for `Self`).
163             //    (e.g. borrowing `borrow_interior_mutable_const::trait::ConcreteTypes::ATOMIC`)
164             // 3. similar to the false positive above;
165             //    but the value is an unfrozen variant, or the type has no enums. (An example is
166             //    `declare_interior_mutable_const::enums::BothOfCellAndGeneric::UNFROZEN_VARIANT`
167             //    and `declare_interior_mutable_const::enums::BothOfCellAndGeneric::NO_ENUM`).
168             // One might be able to prevent these FNs correctly, and replace this with `false`;
169             // e.g. implementing `has_frozen_variant` described above, and not running this function
170             // when the type doesn't have any frozen variants would be the 'correct' way for the 2nd
171             // case (that actually removes another suboptimal behavior (I won't say 'false positive') where,
172             // similar to 2., but with the a frozen variant) (e.g. borrowing
173             // `borrow_interior_mutable_const::enums::AssocConsts::TO_BE_FROZEN_VARIANT`).
174             // I chose this way because unfrozen enums as assoc consts are rare (or, hopefully, none).
175             err == ErrorHandled::TooGeneric
176         },
177         |val| inner(cx, Const::from_value(cx.tcx, val, ty)),
178     )
179 }
180
181 fn is_value_unfrozen_poly<'tcx>(cx: &LateContext<'tcx>, body_id: BodyId, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
182     let result = cx.tcx.const_eval_poly(body_id.hir_id.owner.to_def_id());
183     is_value_unfrozen_raw(cx, result, ty)
184 }
185
186 fn is_value_unfrozen_expr<'tcx>(cx: &LateContext<'tcx>, hir_id: HirId, def_id: DefId, ty: Ty<'tcx>) -> bool {
187     let substs = cx.typeck_results().node_substs(hir_id);
188
189     let result = cx.tcx.const_eval_resolve(
190         cx.param_env,
191         ty::Unevaluated::new(ty::WithOptConstParam::unknown(def_id), substs),
192         None,
193     );
194     is_value_unfrozen_raw(cx, result, ty)
195 }
196
197 #[derive(Copy, Clone)]
198 enum Source {
199     Item { item: Span },
200     Assoc { item: Span },
201     Expr { expr: Span },
202 }
203
204 impl Source {
205     #[must_use]
206     fn lint(&self) -> (&'static Lint, &'static str, Span) {
207         match self {
208             Self::Item { item } | Self::Assoc { item, .. } => (
209                 DECLARE_INTERIOR_MUTABLE_CONST,
210                 "a `const` item should never be interior mutable",
211                 *item,
212             ),
213             Self::Expr { expr } => (
214                 BORROW_INTERIOR_MUTABLE_CONST,
215                 "a `const` item with interior mutability should not be borrowed",
216                 *expr,
217             ),
218         }
219     }
220 }
221
222 fn lint(cx: &LateContext<'_>, source: Source) {
223     let (lint, msg, span) = source.lint();
224     span_lint_and_then(cx, lint, span, msg, |diag| {
225         if span.from_expansion() {
226             return; // Don't give suggestions into macros.
227         }
228         match source {
229             Source::Item { .. } => {
230                 let const_kw_span = span.from_inner(InnerSpan::new(0, 5));
231                 diag.span_label(const_kw_span, "make this a static item (maybe with lazy_static)");
232             },
233             Source::Assoc { .. } => (),
234             Source::Expr { .. } => {
235                 diag.help("assign this const to a local or static variable, and use the variable here");
236             },
237         }
238     });
239 }
240
241 declare_lint_pass!(NonCopyConst => [DECLARE_INTERIOR_MUTABLE_CONST, BORROW_INTERIOR_MUTABLE_CONST]);
242
243 impl<'tcx> LateLintPass<'tcx> for NonCopyConst {
244     fn check_item(&mut self, cx: &LateContext<'tcx>, it: &'tcx Item<'_>) {
245         if let ItemKind::Const(hir_ty, body_id) = it.kind {
246             let ty = hir_ty_to_ty(cx.tcx, hir_ty);
247
248             if is_unfrozen(cx, ty) && is_value_unfrozen_poly(cx, body_id, ty) {
249                 lint(cx, Source::Item { item: it.span });
250             }
251         }
252     }
253
254     fn check_trait_item(&mut self, cx: &LateContext<'tcx>, trait_item: &'tcx TraitItem<'_>) {
255         if let TraitItemKind::Const(hir_ty, body_id_opt) = &trait_item.kind {
256             let ty = hir_ty_to_ty(cx.tcx, hir_ty);
257
258             // Normalize assoc types because ones originated from generic params
259             // bounded other traits could have their bound.
260             let normalized = cx.tcx.normalize_erasing_regions(cx.param_env, ty);
261             if is_unfrozen(cx, normalized)
262                 // When there's no default value, lint it only according to its type;
263                 // in other words, lint consts whose value *could* be unfrozen, not definitely is.
264                 // This feels inconsistent with how the lint treats generic types,
265                 // which avoids linting types which potentially become unfrozen.
266                 // One could check whether an unfrozen type have a *frozen variant*
267                 // (like `body_id_opt.map_or_else(|| !has_frozen_variant(...), ...)`),
268                 // and do the same as the case of generic types at impl items.
269                 // Note that it isn't sufficient to check if it has an enum
270                 // since all of that enum's variants can be unfrozen:
271                 // i.e. having an enum doesn't necessary mean a type has a frozen variant.
272                 // And, implementing it isn't a trivial task; it'll probably end up
273                 // re-implementing the trait predicate evaluation specific to `Freeze`.
274                 && body_id_opt.map_or(true, |body_id| is_value_unfrozen_poly(cx, body_id, normalized))
275             {
276                 lint(cx, Source::Assoc { item: trait_item.span });
277             }
278         }
279     }
280
281     fn check_impl_item(&mut self, cx: &LateContext<'tcx>, impl_item: &'tcx ImplItem<'_>) {
282         if let ImplItemKind::Const(hir_ty, body_id) = &impl_item.kind {
283             let item_def_id = cx.tcx.hir().get_parent_item(impl_item.hir_id());
284             let item = cx.tcx.hir().expect_item(item_def_id);
285
286             match &item.kind {
287                 ItemKind::Impl(Impl {
288                     of_trait: Some(of_trait_ref),
289                     ..
290                 }) => {
291                     if_chain! {
292                         // Lint a trait impl item only when the definition is a generic type,
293                         // assuming an assoc const is not meant to be an interior mutable type.
294                         if let Some(of_trait_def_id) = of_trait_ref.trait_def_id();
295                         if let Some(of_assoc_item) = cx
296                             .tcx
297                             .associated_item(impl_item.def_id)
298                             .trait_item_def_id;
299                         if cx
300                             .tcx
301                             .layout_of(cx.tcx.param_env(of_trait_def_id).and(
302                                 // Normalize assoc types because ones originated from generic params
303                                 // bounded other traits could have their bound at the trait defs;
304                                 // and, in that case, the definition is *not* generic.
305                                 cx.tcx.normalize_erasing_regions(
306                                     cx.tcx.param_env(of_trait_def_id),
307                                     cx.tcx.type_of(of_assoc_item),
308                                 ),
309                             ))
310                             .is_err();
311                             // If there were a function like `has_frozen_variant` described above,
312                             // we should use here as a frozen variant is a potential to be frozen
313                             // similar to unknown layouts.
314                             // e.g. `layout_of(...).is_err() || has_frozen_variant(...);`
315                         let ty = hir_ty_to_ty(cx.tcx, hir_ty);
316                         let normalized = cx.tcx.normalize_erasing_regions(cx.param_env, ty);
317                         if is_unfrozen(cx, normalized);
318                         if is_value_unfrozen_poly(cx, *body_id, normalized);
319                         then {
320                             lint(
321                                cx,
322                                Source::Assoc {
323                                    item: impl_item.span,
324                                 },
325                             );
326                         }
327                     }
328                 },
329                 ItemKind::Impl(Impl { of_trait: None, .. }) => {
330                     let ty = hir_ty_to_ty(cx.tcx, hir_ty);
331                     // Normalize assoc types originated from generic params.
332                     let normalized = cx.tcx.normalize_erasing_regions(cx.param_env, ty);
333
334                     if is_unfrozen(cx, ty) && is_value_unfrozen_poly(cx, *body_id, normalized) {
335                         lint(cx, Source::Assoc { item: impl_item.span });
336                     }
337                 },
338                 _ => (),
339             }
340         }
341     }
342
343     fn check_expr(&mut self, cx: &LateContext<'tcx>, expr: &'tcx Expr<'_>) {
344         if let ExprKind::Path(qpath) = &expr.kind {
345             // Only lint if we use the const item inside a function.
346             if in_constant(cx, expr.hir_id) {
347                 return;
348             }
349
350             // Make sure it is a const item.
351             let item_def_id = match cx.qpath_res(qpath, expr.hir_id) {
352                 Res::Def(DefKind::Const | DefKind::AssocConst, did) => did,
353                 _ => return,
354             };
355
356             // Climb up to resolve any field access and explicit referencing.
357             let mut cur_expr = expr;
358             let mut dereferenced_expr = expr;
359             let mut needs_check_adjustment = true;
360             loop {
361                 let parent_id = cx.tcx.hir().get_parent_node(cur_expr.hir_id);
362                 if parent_id == cur_expr.hir_id {
363                     break;
364                 }
365                 if let Some(Node::Expr(parent_expr)) = cx.tcx.hir().find(parent_id) {
366                     match &parent_expr.kind {
367                         ExprKind::AddrOf(..) => {
368                             // `&e` => `e` must be referenced.
369                             needs_check_adjustment = false;
370                         },
371                         ExprKind::Field(..) => {
372                             needs_check_adjustment = true;
373
374                             // Check whether implicit dereferences happened;
375                             // if so, no need to go further up
376                             // because of the same reason as the `ExprKind::Unary` case.
377                             if cx
378                                 .typeck_results()
379                                 .expr_adjustments(dereferenced_expr)
380                                 .iter()
381                                 .any(|adj| matches!(adj.kind, Adjust::Deref(_)))
382                             {
383                                 break;
384                             }
385
386                             dereferenced_expr = parent_expr;
387                         },
388                         ExprKind::Index(e, _) if ptr::eq(&**e, cur_expr) => {
389                             // `e[i]` => desugared to `*Index::index(&e, i)`,
390                             // meaning `e` must be referenced.
391                             // no need to go further up since a method call is involved now.
392                             needs_check_adjustment = false;
393                             break;
394                         },
395                         ExprKind::Unary(UnOp::Deref, _) => {
396                             // `*e` => desugared to `*Deref::deref(&e)`,
397                             // meaning `e` must be referenced.
398                             // no need to go further up since a method call is involved now.
399                             needs_check_adjustment = false;
400                             break;
401                         },
402                         _ => break,
403                     }
404                     cur_expr = parent_expr;
405                 } else {
406                     break;
407                 }
408             }
409
410             let ty = if needs_check_adjustment {
411                 let adjustments = cx.typeck_results().expr_adjustments(dereferenced_expr);
412                 if let Some(i) = adjustments
413                     .iter()
414                     .position(|adj| matches!(adj.kind, Adjust::Borrow(_) | Adjust::Deref(_)))
415                 {
416                     if i == 0 {
417                         cx.typeck_results().expr_ty(dereferenced_expr)
418                     } else {
419                         adjustments[i - 1].target
420                     }
421                 } else {
422                     // No borrow adjustments means the entire const is moved.
423                     return;
424                 }
425             } else {
426                 cx.typeck_results().expr_ty(dereferenced_expr)
427             };
428
429             if is_unfrozen(cx, ty) && is_value_unfrozen_expr(cx, expr.hir_id, item_def_id, ty) {
430                 lint(cx, Source::Expr { expr: expr.span });
431             }
432         }
433     }
434 }