]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blobdiff - src/stacked_borrows.rs
env shim: make sure we clean up all the memory we allocate
[rust.git] / src / stacked_borrows.rs
index 0ab9dabab9b78a91bc4dd7e86a81a174bcb106ba..c130abf0576be7da1d5eb53fb8a1d9be4cf2a341 100644 (file)
@@ -2,19 +2,16 @@
 //! for further information.
 
 use std::cell::RefCell;
-use std::collections::{HashMap, HashSet};
-use std::rc::Rc;
 use std::fmt;
 use std::num::NonZeroU64;
+use std::rc::Rc;
 
-use rustc::ty::{self, layout::Size};
-use rustc::hir::Mutability::{Mutable, Immutable};
+use rustc_data_structures::fx::{FxHashMap, FxHashSet};
 use rustc::mir::RetagKind;
+use rustc::ty::{self, layout::Size};
+use rustc_hir::Mutability;
 
-use crate::{
-    InterpResult, HelpersEvalContextExt,
-    MemoryKind, MiriMemoryKind, RangeMap, AllocId, Pointer, Immediate, ImmTy, PlaceTy, MPlaceTy,
-};
+use crate::*;
 
 pub type PtrId = NonZeroU64;
 pub type CallId = NonZeroU64;
@@ -82,7 +79,6 @@ pub struct Stack {
     borrows: Vec<Item>,
 }
 
-
 /// Extra per-allocation state.
 #[derive(Clone, Debug)]
 pub struct Stacks {
@@ -100,11 +96,13 @@ pub struct GlobalState {
     /// Table storing the "base" tag for each allocation.
     /// The base tag is the one used for the initial pointer.
     /// We need this in a separate table to handle cyclic statics.
-    base_ptr_ids: HashMap<AllocId, Tag>,
+    base_ptr_ids: FxHashMap<AllocId, Tag>,
     /// Next unused call ID (for protectors).
     next_call_id: CallId,
     /// Those call IDs corresponding to functions that are still running.
-    active_calls: HashSet<CallId>,
+    active_calls: FxHashSet<CallId>,
+    /// The id to trace in this execution run
+    tracked_pointer_tag: Option<PtrId>,
 }
 /// Memory extra state gives us interior mutable access to the global state.
 pub type MemoryExtra = Rc<RefCell<GlobalState>>;
@@ -151,18 +149,17 @@ fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
 }
 
 /// Utilities for initialization and ID generation
-impl Default for GlobalState {
-    fn default() -> Self {
+impl GlobalState {
+    pub fn new(tracked_pointer_tag: Option<PtrId>) -> Self {
         GlobalState {
             next_ptr_id: NonZeroU64::new(1).unwrap(),
-            base_ptr_ids: HashMap::default(),
+            base_ptr_ids: FxHashMap::default(),
             next_call_id: NonZeroU64::new(1).unwrap(),
-            active_calls: HashSet::default(),
+            active_calls: FxHashSet::default(),
+            tracked_pointer_tag,
         }
     }
-}
 
-impl GlobalState {
     fn new_ptr(&mut self) -> PtrId {
         let id = self.next_ptr_id;
         self.next_ptr_id = NonZeroU64::new(id.get() + 1).unwrap();
@@ -185,7 +182,7 @@ fn is_active(&self, id: CallId) -> bool {
         self.active_calls.contains(&id)
     }
 
-    pub fn static_base_ptr(&mut self, id: AllocId) -> Tag {
+    pub fn global_base_ptr(&mut self, id: AllocId) -> Tag {
         self.base_ptr_ids.get(&id).copied().unwrap_or_else(|| {
             let tag = Tag::Tagged(self.new_ptr());
             trace!("New allocation {:?} has base tag {:?}", id, tag);
@@ -195,6 +192,14 @@ pub fn static_base_ptr(&mut self, id: AllocId) -> Tag {
     }
 }
 
+/// Error reporting
+fn err_sb_ub(msg: String) -> InterpError<'static> {
+    err_machine_stop!(TerminationInfo::ExperimentalUb {
+        msg,
+        url: format!("https://github.com/rust-lang/unsafe-code-guidelines/blob/master/wip/stacked-borrows.md"),
+    })
+}
+
 // # Stacked Borrows Core Begin
 
 /// We need to make at least the following things true:
@@ -216,7 +221,8 @@ impl Permission {
     /// This defines for a given permission, whether it permits the given kind of access.
     fn grants(self, access: AccessKind) -> bool {
         // Disabled grants nothing. Otherwise, all items grant read access, and except for SharedReadOnly they grant write access.
-        self != Permission::Disabled && (access == AccessKind::Read || self != Permission::SharedReadOnly)
+        self != Permission::Disabled
+            && (access == AccessKind::Read || self != Permission::SharedReadOnly)
     }
 }
 
@@ -225,17 +231,16 @@ impl<'tcx> Stack {
     /// Find the item granting the given kind of access to the given tag, and return where
     /// it is on the stack.
     fn find_granting(&self, access: AccessKind, tag: Tag) -> Option<usize> {
-        self.borrows.iter()
+        self.borrows
+            .iter()
             .enumerate() // we also need to know *where* in the stack
             .rev() // search top-to-bottom
             // Return permission of first item that grants access.
             // We require a permission with the right tag, ensuring U3 and F3.
-            .find_map(|(idx, item)|
-                if tag == item.tag && item.perm.grants(access) {
-                    Some(idx)
-                } else {
-                    None
-                }
+            .find_map(
+                |(idx, item)| {
+                    if tag == item.tag && item.perm.grants(access) { Some(idx) } else { None }
+                },
             )
     }
 
@@ -244,13 +249,10 @@ fn find_granting(&self, access: AccessKind, tag: Tag) -> Option<usize> {
     fn find_first_write_incompatible(&self, granting: usize) -> usize {
         let perm = self.borrows[granting].perm;
         match perm {
-            Permission::SharedReadOnly =>
-                bug!("Cannot use SharedReadOnly for writing"),
-            Permission::Disabled =>
-                bug!("Cannot use Disabled for anything"),
-            Permission::Unique =>
-                // On a write, everything above us is incompatible.
-                granting + 1,
+            Permission::SharedReadOnly => bug!("Cannot use SharedReadOnly for writing"),
+            Permission::Disabled => bug!("Cannot use Disabled for anything"),
+            // On a write, everything above us is incompatible.
+            Permission::Unique => granting + 1,
             Permission::SharedReadWrite => {
                 // The SharedReadWrite *just* above us are compatible, to skip those.
                 let mut idx = granting + 1;
@@ -270,17 +272,23 @@ fn find_first_write_incompatible(&self, granting: usize) -> usize {
 
     /// Check if the given item is protected.
     fn check_protector(item: &Item, tag: Option<Tag>, global: &GlobalState) -> InterpResult<'tcx> {
+        if let Tag::Tagged(id) = item.tag {
+            if Some(id) == global.tracked_pointer_tag {
+                register_diagnostic(NonHaltingDiagnostic::PoppedTrackedPointerTag(item.clone()));
+            }
+        }
         if let Some(call) = item.protector {
             if global.is_active(call) {
                 if let Some(tag) = tag {
-                    throw_ub!(UbExperimental(format!(
+                    Err(err_sb_ub(format!(
                         "not granting access to tag {:?} because incompatible item is protected: {:?}",
                         tag, item
-                    )));
+                    )))?
                 } else {
-                    throw_ub!(UbExperimental(format!(
-                        "deallocating while item is protected: {:?}", item
-                    )));
+                    Err(err_sb_ub(format!(
+                        "deallocating while item is protected: {:?}",
+                        item
+                    )))?
                 }
             }
         }
@@ -289,20 +297,16 @@ fn check_protector(item: &Item, tag: Option<Tag>, global: &GlobalState) -> Inter
 
     /// Test if a memory `access` using pointer tagged `tag` is granted.
     /// If yes, return the index of the item that granted it.
-    fn access(
-        &mut self,
-        access: AccessKind,
-        tag: Tag,
-        global: &GlobalState,
-    ) -> InterpResult<'tcx> {
+    fn access(&mut self, access: AccessKind, tag: Tag, global: &GlobalState) -> InterpResult<'tcx> {
         // Two main steps: Find granting item, remove incompatible items above.
 
         // Step 1: Find granting item.
-        let granting_idx = self.find_granting(access, tag)
-            .ok_or_else(|| err_ub!(UbExperimental(format!(
-                "no item granting {} to tag {:?} found in borrow stack",
-                access, tag,
-            ))))?;
+        let granting_idx = self.find_granting(access, tag).ok_or_else(|| {
+            err_sb_ub(format!(
+                "no item granting {} to tag {:?} found in borrow stack.",
+                access, tag
+            ))
+        })?;
 
         // Step 2: Remove incompatible items above them.  Make sure we do not remove protected
         // items.  Behavior differs for reads and writes.
@@ -323,7 +327,7 @@ fn access(
             // This pattern occurs a lot in the standard library: create a raw pointer, then also create a shared
             // reference and use that.
             // We *disable* instead of removing `Unique` to avoid "connecting" two neighbouring blocks of SRWs.
-            for idx in (granting_idx+1 .. self.borrows.len()).rev() {
+            for idx in ((granting_idx + 1)..self.borrows.len()).rev() {
                 let item = &mut self.borrows[idx];
                 if item.perm == Permission::Unique {
                     trace!("access: disabling item {:?}", item);
@@ -339,17 +343,14 @@ fn access(
 
     /// Deallocate a location: Like a write access, but also there must be no
     /// active protectors at all because we will remove all items.
-    fn dealloc(
-        &mut self,
-        tag: Tag,
-        global: &GlobalState,
-    ) -> InterpResult<'tcx> {
+    fn dealloc(&mut self, tag: Tag, global: &GlobalState) -> InterpResult<'tcx> {
         // Step 1: Find granting item.
-        self.find_granting(AccessKind::Write, tag)
-            .ok_or_else(|| err_ub!(UbExperimental(format!(
+        self.find_granting(AccessKind::Write, tag).ok_or_else(|| {
+            err_sb_ub(format!(
                 "no item granting write access for deallocation to tag {:?} found in borrow stack",
                 tag,
-            ))))?;
+            ))
+        })?;
 
         // Step 2: Remove all items.  Also checks for protectors.
         for item in self.borrows.drain(..).rev() {
@@ -363,30 +364,26 @@ fn dealloc(
     /// `weak` controls whether this operation is weak or strong: weak granting does not act as
     /// an access, and they add the new item directly on top of the one it is derived
     /// from instead of all the way at the top of the stack.
-    fn grant(
-        &mut self,
-        derived_from: Tag,
-        new: Item,
-        global: &GlobalState,
-    ) -> InterpResult<'tcx> {
+    fn grant(&mut self, derived_from: Tag, new: Item, global: &GlobalState) -> InterpResult<'tcx> {
         // Figure out which access `perm` corresponds to.
-        let access = if new.perm.grants(AccessKind::Write) {
-            AccessKind::Write
-        } else {
-            AccessKind::Read
-        };
+        let access =
+            if new.perm.grants(AccessKind::Write) { AccessKind::Write } else { AccessKind::Read };
         // Now we figure out which item grants our parent (`derived_from`) this kind of access.
         // We use that to determine where to put the new item.
         let granting_idx = self.find_granting(access, derived_from)
-            .ok_or_else(|| err_ub!(UbExperimental(format!(
-                "trying to reborrow for {:?}, but parent tag {:?} does not have an appropriate item in the borrow stack", new.perm, derived_from,
-            ))))?;
+            .ok_or_else(|| err_sb_ub(format!(
+                "trying to reborrow for {:?}, but parent tag {:?} does not have an appropriate item in the borrow stack",
+                new.perm, derived_from,
+            )))?;
 
         // Compute where to put the new item.
         // Either way, we ensure that we insert the new item in a way such that between
         // `derived_from` and the new one, there are only items *compatible with* `derived_from`.
         let new_idx = if new.perm == Permission::SharedReadWrite {
-            assert!(access == AccessKind::Write, "this case only makes sense for stack-like accesses");
+            assert!(
+                access == AccessKind::Write,
+                "this case only makes sense for stack-like accesses"
+            );
             // SharedReadWrite can coexist with "existing loans", meaning they don't act like a write
             // access.  Instead of popping the stack, we insert the item at the place the stack would
             // be popped to (i.e., we insert it above all the write-compatible items).
@@ -406,7 +403,7 @@ fn grant(
         };
 
         // Put the new item there. As an optimization, deduplicate if it is equal to one of its new neighbors.
-        if self.borrows[new_idx-1] == new || self.borrows.get(new_idx) == Some(&new) {
+        if self.borrows[new_idx - 1] == new || self.borrows.get(new_idx) == Some(&new) {
             // Optimization applies, done.
             trace!("reborrow: avoiding adding redundant item {:?}", new);
         } else {
@@ -422,21 +419,11 @@ fn grant(
 /// Map per-stack operations to higher-level per-location-range operations.
 impl<'tcx> Stacks {
     /// Creates new stack with initial tag.
-    fn new(
-        size: Size,
-        perm: Permission,
-        tag: Tag,
-        extra: MemoryExtra,
-    ) -> Self {
+    fn new(size: Size, perm: Permission, tag: Tag, extra: MemoryExtra) -> Self {
         let item = Item { perm, tag, protector: None };
-        let stack = Stack {
-            borrows: vec![item],
-        };
+        let stack = Stack { borrows: vec![item] };
 
-        Stacks {
-            stacks: RefCell::new(RangeMap::new(size, stack)),
-            global: extra,
-        }
+        Stacks { stacks: RefCell::new(RangeMap::new(size, stack)), global: extra }
     }
 
     /// Call `f` on every stack in the range.
@@ -464,28 +451,29 @@ pub fn new_allocation(
         kind: MemoryKind<MiriMemoryKind>,
     ) -> (Self, Tag) {
         let (tag, perm) = match kind {
-            MemoryKind::Stack =>
-                // New unique borrow. This tag is not accessible by the program,
-                // so it will only ever be used when using the local directly (i.e.,
-                // not through a pointer). That is, whenever we directly write to a local, this will pop
-                // everything else off the stack, invalidating all previous pointers,
-                // and in particular, *all* raw pointers.
-                (Tag::Tagged(extra.borrow_mut().new_ptr()), Permission::Unique),
-            MemoryKind::Machine(MiriMemoryKind::Static) =>
-                (extra.borrow_mut().static_base_ptr(id), Permission::SharedReadWrite),
-            _ =>
-                (Tag::Untagged, Permission::SharedReadWrite),
+            // New unique borrow. This tag is not accessible by the program,
+            // so it will only ever be used when using the local directly (i.e.,
+            // not through a pointer). That is, whenever we directly write to a local, this will pop
+            // everything else off the stack, invalidating all previous pointers,
+            // and in particular, *all* raw pointers.
+            MemoryKind::Stack => (Tag::Tagged(extra.borrow_mut().new_ptr()), Permission::Unique),
+            // Global memory can be referenced by global pointers from `tcx`.
+            // Thus we call `global_base_ptr` such that the global pointers get the same tag
+            // as what we use here.
+            // `Machine` is used for extern statics, and thus must also be listed here.
+            // `Env` we list because we can get away with precise tracking there.
+            // The base pointer is not unique, so the base permission is `SharedReadWrite`.
+            MemoryKind::Machine(MiriMemoryKind::Global | MiriMemoryKind::Machine | MiriMemoryKind::Env) =>
+                (extra.borrow_mut().global_base_ptr(id), Permission::SharedReadWrite),
+            // Everything else we handle entirely untagged for now.
+            // FIXME: experiment with more precise tracking.
+            _ => (Tag::Untagged, Permission::SharedReadWrite),
         };
-        let stack = Stacks::new(size, perm, tag, extra);
-        (stack, tag)
+        (Stacks::new(size, perm, tag, extra), tag)
     }
 
     #[inline(always)]
-    pub fn memory_read<'tcx>(
-        &self,
-        ptr: Pointer<Tag>,
-        size: Size,
-    ) -> InterpResult<'tcx> {
+    pub fn memory_read<'tcx>(&self, ptr: Pointer<Tag>, size: Size) -> InterpResult<'tcx> {
         trace!("read access with tag {:?}: {:?}, size {}", ptr.tag, ptr.erase_tag(), size.bytes());
         self.for_each(ptr, size, |stack, global| {
             stack.access(AccessKind::Read, ptr.tag, global)?;
@@ -494,11 +482,7 @@ pub fn memory_read<'tcx>(
     }
 
     #[inline(always)]
-    pub fn memory_written<'tcx>(
-        &mut self,
-        ptr: Pointer<Tag>,
-        size: Size,
-    ) -> InterpResult<'tcx> {
+    pub fn memory_written<'tcx>(&mut self, ptr: Pointer<Tag>, size: Size) -> InterpResult<'tcx> {
         trace!("write access with tag {:?}: {:?}, size {}", ptr.tag, ptr.erase_tag(), size.bytes());
         self.for_each(ptr, size, |stack, global| {
             stack.access(AccessKind::Write, ptr.tag, global)?;
@@ -513,9 +497,7 @@ pub fn memory_deallocated<'tcx>(
         size: Size,
     ) -> InterpResult<'tcx> {
         trace!("deallocation with tag {:?}: {:?}, size {}", ptr.tag, ptr.erase_tag(), size.bytes());
-        self.for_each(ptr, size, |stack, global| {
-            stack.dealloc(ptr.tag, global)
-        })
+        self.for_each(ptr, size, |stack, global| stack.dealloc(ptr.tag, global))
     }
 }
 
@@ -532,14 +514,22 @@ fn reborrow(
         protect: bool,
     ) -> InterpResult<'tcx> {
         let this = self.eval_context_mut();
-        let protector = if protect { Some(this.frame().extra) } else { None };
-        let ptr = place.ptr.to_ptr().expect("we should have a proper pointer");
-        trace!("reborrow: {} reference {:?} derived from {:?} (pointee {}): {:?}, size {}",
-            kind, new_tag, ptr.tag, place.layout.ty, ptr.erase_tag(), size.bytes());
+        let protector = if protect { Some(this.frame().extra.call_id) } else { None };
+        let ptr = place.ptr.assert_ptr();
+        trace!(
+            "reborrow: {} reference {:?} derived from {:?} (pointee {}): {:?}, size {}",
+            kind,
+            new_tag,
+            ptr.tag,
+            place.layout.ty,
+            ptr.erase_tag(),
+            size.bytes()
+        );
 
         // Get the allocation. It might not be mutable, so we cannot use `get_mut`.
         let extra = &this.memory.get_raw(ptr.alloc_id)?.extra;
-        let stacked_borrows = extra.stacked_borrows.as_ref().expect("we should have Stacked Borrows data");
+        let stacked_borrows =
+            extra.stacked_borrows.as_ref().expect("we should have Stacked Borrows data");
         // Update the stacks.
         // Make sure that raw pointers and mutable shared references are reborrowed "weak":
         // There could be existing unique pointers reborrowed from them that should remain valid!
@@ -553,7 +543,11 @@ fn reborrow(
                 // We need a frozen-sensitive reborrow.
                 return this.visit_freeze_sensitive(place, size, |cur_ptr, size, frozen| {
                     // We are only ever `SharedReadOnly` inside the frozen bits.
-                    let perm = if frozen { Permission::SharedReadOnly } else { Permission::SharedReadWrite };
+                    let perm = if frozen {
+                        Permission::SharedReadOnly
+                    } else {
+                        Permission::SharedReadWrite
+                    };
                     let item = Item { perm, tag: new_tag, protector };
                     stacked_borrows.for_each(cur_ptr, size, |stack, global| {
                         stack.grant(cur_ptr.tag, item, global)
@@ -562,9 +556,7 @@ fn reborrow(
             }
         };
         let item = Item { perm, tag: new_tag, protector };
-        stacked_borrows.for_each(ptr, size, |stack, global| {
-            stack.grant(ptr.tag, item, global)
-        })
+        stacked_borrows.for_each(ptr, size, |stack, global| stack.grant(ptr.tag, item, global))
     }
 
     /// Retags an indidual pointer, returning the retagged version.
@@ -578,7 +570,8 @@ fn retag_reference(
         let this = self.eval_context_mut();
         // We want a place for where the ptr *points to*, so we get one.
         let place = this.ref_to_mplace(val)?;
-        let size = this.size_and_align_of_mplace(place)?
+        let size = this
+            .size_and_align_of_mplace(place)?
             .map(|(size, _)| size)
             .unwrap_or_else(|| place.layout.size);
         // We can see dangling ptrs in here e.g. after a Box's `Unique` was
@@ -591,8 +584,15 @@ fn retag_reference(
 
         // Compute new borrow.
         let new_tag = match kind {
+            // Give up tracking for raw pointers.
+            // FIXME: Experiment with more precise tracking. Blocked on `&raw`
+            // because `Rc::into_raw` currently creates intermediate references,
+            // breaking `Rc::from_raw`.
             RefKind::Raw { .. } => Tag::Untagged,
-            _ => Tag::Tagged(this.memory.extra.stacked_borrows.borrow_mut().new_ptr()),
+            // All other pointesr are properly tracked.
+            _ => Tag::Tagged(
+                this.memory.extra.stacked_borrows.as_ref().unwrap().borrow_mut().new_ptr(),
+            ),
         };
 
         // Reborrow.
@@ -606,11 +606,7 @@ fn retag_reference(
 
 impl<'mir, 'tcx> EvalContextExt<'mir, 'tcx> for crate::MiriEvalContext<'mir, 'tcx> {}
 pub trait EvalContextExt<'mir, 'tcx: 'mir>: crate::MiriEvalContextExt<'mir, 'tcx> {
-    fn retag(
-        &mut self,
-        kind: RetagKind,
-        place: PlaceTy<'tcx, Tag>
-    ) -> InterpResult<'tcx> {
+    fn retag(&mut self, kind: RetagKind, place: PlaceTy<'tcx, Tag>) -> InterpResult<'tcx> {
         let this = self.eval_context_mut();
         // Determine mutability and whether to add a protector.
         // Cannot use `builtin_deref` because that reports *immutable* for `Box`,
@@ -618,13 +614,15 @@ fn retag(
         fn qualify(ty: ty::Ty<'_>, kind: RetagKind) -> Option<(RefKind, bool)> {
             match ty.kind {
                 // References are simple.
-                ty::Ref(_, _, Mutable) =>
-                    Some((RefKind::Unique { two_phase: kind == RetagKind::TwoPhase}, kind == RetagKind::FnEntry)),
-                ty::Ref(_, _, Immutable) =>
+                ty::Ref(_, _, Mutability::Mut) => Some((
+                    RefKind::Unique { two_phase: kind == RetagKind::TwoPhase },
+                    kind == RetagKind::FnEntry,
+                )),
+                ty::Ref(_, _, Mutability::Not) =>
                     Some((RefKind::Shared, kind == RetagKind::FnEntry)),
                 // Raw pointers need to be enabled.
                 ty::RawPtr(tym) if kind == RetagKind::Raw =>
-                    Some((RefKind::Raw { mutable: tym.mutbl == Mutable }, false)),
+                    Some((RefKind::Raw { mutable: tym.mutbl == Mutability::Mut }, false)),
                 // Boxes do not get a protector: protectors reflect that references outlive the call
                 // they were passed in to; that's just not the case for boxes.
                 ty::Adt(..) if ty.is_box() => Some((RefKind::Unique { two_phase: false }, false)),