]> Cypherpunks.ru repositories - gostls13.git/blob - src/cmd/compile/internal/types2/unify.go
go/types: check for non-negative index in tparamIndex
[gostls13.git] / src / cmd / compile / internal / types2 / unify.go
1 // Copyright 2020 The Go Authors. All rights reserved.
2 // Use of this source code is governed by a BSD-style
3 // license that can be found in the LICENSE file.
4
5 // This file implements type unification.
6
7 package types2
8
9 import (
10         "bytes"
11         "fmt"
12 )
13
14 // The unifier maintains two separate sets of type parameters x and y
15 // which are used to resolve type parameters in the x and y arguments
16 // provided to the unify call. For unidirectional unification, only
17 // one of these sets (say x) is provided, and then type parameters are
18 // only resolved for the x argument passed to unify, not the y argument
19 // (even if that also contains possibly the same type parameters). This
20 // is crucial to infer the type parameters of self-recursive calls:
21 //
22 //      func f[P any](a P) { f(a) }
23 //
24 // For the call f(a) we want to infer that the type argument for P is P.
25 // During unification, the parameter type P must be resolved to the type
26 // parameter P ("x" side), but the argument type P must be left alone so
27 // that unification resolves the type parameter P to P.
28 //
29 // For bidirection unification, both sets are provided. This enables
30 // unification to go from argument to parameter type and vice versa.
31 // For constraint type inference, we use bidirectional unification
32 // where both the x and y type parameters are identical. This is done
33 // by setting up one of them (using init) and then assigning its value
34 // to the other.
35
36 // A unifier maintains the current type parameters for x and y
37 // and the respective types inferred for each type parameter.
38 // A unifier is created by calling newUnifier.
39 type unifier struct {
40         exact bool
41         x, y  tparamsList // x and y must initialized via tparamsList.init
42         types []Type      // inferred types, shared by x and y
43 }
44
45 // newUnifier returns a new unifier.
46 // If exact is set, unification requires unified types to match
47 // exactly. If exact is not set, a named type's underlying type
48 // is considered if unification would fail otherwise, and the
49 // direction of channels is ignored.
50 func newUnifier(exact bool) *unifier {
51         u := &unifier{exact: exact}
52         u.x.unifier = u
53         u.y.unifier = u
54         return u
55 }
56
57 // unify attempts to unify x and y and reports whether it succeeded.
58 func (u *unifier) unify(x, y Type) bool {
59         return u.nify(x, y, nil)
60 }
61
62 // A tparamsList describes a list of type parameters and the types inferred for them.
63 type tparamsList struct {
64         unifier *unifier
65         tparams []*TypeParam
66         // For each tparams element, there is a corresponding type slot index in indices.
67         // index  < 0: unifier.types[-index-1] == nil
68         // index == 0: no type slot allocated yet
69         // index  > 0: unifier.types[index-1] == typ
70         // Joined tparams elements share the same type slot and thus have the same index.
71         // By using a negative index for nil types we don't need to check unifier.types
72         // to see if we have a type or not.
73         indices []int // len(d.indices) == len(d.tparams)
74 }
75
76 // String returns a string representation for a tparamsList. For debugging.
77 func (d *tparamsList) String() string {
78         var buf bytes.Buffer
79         w := newTypeWriter(&buf, nil)
80         w.byte('[')
81         for i, tpar := range d.tparams {
82                 if i > 0 {
83                         w.string(", ")
84                 }
85                 w.typ(tpar)
86                 w.string(": ")
87                 w.typ(d.at(i))
88         }
89         w.byte(']')
90         return buf.String()
91 }
92
93 // init initializes d with the given type parameters.
94 // The type parameters must be in the order in which they appear in their declaration
95 // (this ensures that the tparams indices match the respective type parameter index).
96 func (d *tparamsList) init(tparams []*TypeParam) {
97         if len(tparams) == 0 {
98                 return
99         }
100         if debug {
101                 for i, tpar := range tparams {
102                         assert(i == tpar.index)
103                 }
104         }
105         d.tparams = tparams
106         d.indices = make([]int, len(tparams))
107 }
108
109 // join unifies the i'th type parameter of x with the j'th type parameter of y.
110 // If both type parameters already have a type associated with them and they are
111 // not joined, join fails and returns false.
112 func (u *unifier) join(i, j int) bool {
113         ti := u.x.indices[i]
114         tj := u.y.indices[j]
115         switch {
116         case ti == 0 && tj == 0:
117                 // Neither type parameter has a type slot associated with them.
118                 // Allocate a new joined nil type slot (negative index).
119                 u.types = append(u.types, nil)
120                 u.x.indices[i] = -len(u.types)
121                 u.y.indices[j] = -len(u.types)
122         case ti == 0:
123                 // The type parameter for x has no type slot yet. Use slot of y.
124                 u.x.indices[i] = tj
125         case tj == 0:
126                 // The type parameter for y has no type slot yet. Use slot of x.
127                 u.y.indices[j] = ti
128
129         // Both type parameters have a slot: ti != 0 && tj != 0.
130         case ti == tj:
131                 // Both type parameters already share the same slot. Nothing to do.
132                 break
133         case ti > 0 && tj > 0:
134                 // Both type parameters have (possibly different) inferred types. Cannot join.
135                 // TODO(gri) Should we check if types are identical? Investigate.
136                 return false
137         case ti > 0:
138                 // Only the type parameter for x has an inferred type. Use x slot for y.
139                 u.y.setIndex(j, ti)
140         // This case is handled like the default case.
141         // case tj > 0:
142         //      // Only the type parameter for y has an inferred type. Use y slot for x.
143         //      u.x.setIndex(i, tj)
144         default:
145                 // Neither type parameter has an inferred type. Use y slot for x
146                 // (or x slot for y, it doesn't matter).
147                 u.x.setIndex(i, tj)
148         }
149         return true
150 }
151
152 // If typ is a type parameter of d, index returns the type parameter index.
153 // Otherwise, the result is < 0.
154 func (d *tparamsList) index(typ Type) int {
155         if tpar, ok := typ.(*TypeParam); ok {
156                 return tparamIndex(d.tparams, tpar)
157         }
158         return -1
159 }
160
161 // If tpar is a type parameter in list, tparamIndex returns the type parameter index.
162 // Otherwise, the result is < 0. tpar must not be nil.
163 func tparamIndex(list []*TypeParam, tpar *TypeParam) int {
164         // Once a type parameter is bound its index is >= 0. However, there are some
165         // code paths (namely tracing and type hashing) by which it is possible to
166         // arrive here with a type parameter that has not been bound, hence the check
167         // for 0 <= i below.
168         // TODO(rfindley): investigate a better approach for guarding against using
169         // unbound type parameters.
170         if i := tpar.index; 0 <= i && i < len(list) && list[i] == tpar {
171                 return i
172         }
173         return -1
174 }
175
176 // setIndex sets the type slot index for the i'th type parameter
177 // (and all its joined parameters) to tj. The type parameter
178 // must have a (possibly nil) type slot associated with it.
179 func (d *tparamsList) setIndex(i, tj int) {
180         ti := d.indices[i]
181         assert(ti != 0 && tj != 0)
182         for k, tk := range d.indices {
183                 if tk == ti {
184                         d.indices[k] = tj
185                 }
186         }
187 }
188
189 // at returns the type set for the i'th type parameter; or nil.
190 func (d *tparamsList) at(i int) Type {
191         if ti := d.indices[i]; ti > 0 {
192                 return d.unifier.types[ti-1]
193         }
194         return nil
195 }
196
197 // set sets the type typ for the i'th type parameter;
198 // typ must not be nil and it must not have been set before.
199 func (d *tparamsList) set(i int, typ Type) {
200         assert(typ != nil)
201         u := d.unifier
202         switch ti := d.indices[i]; {
203         case ti < 0:
204                 u.types[-ti-1] = typ
205                 d.setIndex(i, -ti)
206         case ti == 0:
207                 u.types = append(u.types, typ)
208                 d.indices[i] = len(u.types)
209         default:
210                 panic("type already set")
211         }
212 }
213
214 // types returns the list of inferred types (via unification) for the type parameters
215 // described by d, and an index. If all types were inferred, the returned index is < 0.
216 // Otherwise, it is the index of the first type parameter which couldn't be inferred;
217 // i.e., for which list[index] is nil.
218 func (d *tparamsList) types() (list []Type, index int) {
219         list = make([]Type, len(d.tparams))
220         index = -1
221         for i := range d.tparams {
222                 t := d.at(i)
223                 list[i] = t
224                 if index < 0 && t == nil {
225                         index = i
226                 }
227         }
228         return
229 }
230
231 func (u *unifier) nifyEq(x, y Type, p *ifacePair) bool {
232         return x == y || u.nify(x, y, p)
233 }
234
235 // nify implements the core unification algorithm which is an
236 // adapted version of Checker.identical. For changes to that
237 // code the corresponding changes should be made here.
238 // Must not be called directly from outside the unifier.
239 func (u *unifier) nify(x, y Type, p *ifacePair) bool {
240         if !u.exact {
241                 // If exact unification is known to fail because we attempt to
242                 // match a type name against an unnamed type literal, consider
243                 // the underlying type of the named type.
244                 // (We use !hasName to exclude any type with a name, including
245                 // basic types and type parameters; the rest are unamed types.)
246                 if nx, _ := x.(*Named); nx != nil && !hasName(y) {
247                         return u.nify(nx.under(), y, p)
248                 } else if ny, _ := y.(*Named); ny != nil && !hasName(x) {
249                         return u.nify(x, ny.under(), p)
250                 }
251         }
252
253         // Cases where at least one of x or y is a type parameter.
254         switch i, j := u.x.index(x), u.y.index(y); {
255         case i >= 0 && j >= 0:
256                 // both x and y are type parameters
257                 if u.join(i, j) {
258                         return true
259                 }
260                 // both x and y have an inferred type - they must match
261                 return u.nifyEq(u.x.at(i), u.y.at(j), p)
262
263         case i >= 0:
264                 // x is a type parameter, y is not
265                 if tx := u.x.at(i); tx != nil {
266                         return u.nifyEq(tx, y, p)
267                 }
268                 // otherwise, infer type from y
269                 u.x.set(i, y)
270                 return true
271
272         case j >= 0:
273                 // y is a type parameter, x is not
274                 if ty := u.y.at(j); ty != nil {
275                         return u.nifyEq(x, ty, p)
276                 }
277                 // otherwise, infer type from x
278                 u.y.set(j, x)
279                 return true
280         }
281
282         // For type unification, do not shortcut (x == y) for identical
283         // types. Instead keep comparing them element-wise to unify the
284         // matching (and equal type parameter types). A simple test case
285         // where this matters is: func f[P any](a P) { f(a) } .
286
287         switch x := x.(type) {
288         case *Basic:
289                 // Basic types are singletons except for the rune and byte
290                 // aliases, thus we cannot solely rely on the x == y check
291                 // above. See also comment in TypeName.IsAlias.
292                 if y, ok := y.(*Basic); ok {
293                         return x.kind == y.kind
294                 }
295
296         case *Array:
297                 // Two array types are identical if they have identical element types
298                 // and the same array length.
299                 if y, ok := y.(*Array); ok {
300                         // If one or both array lengths are unknown (< 0) due to some error,
301                         // assume they are the same to avoid spurious follow-on errors.
302                         return (x.len < 0 || y.len < 0 || x.len == y.len) && u.nify(x.elem, y.elem, p)
303                 }
304
305         case *Slice:
306                 // Two slice types are identical if they have identical element types.
307                 if y, ok := y.(*Slice); ok {
308                         return u.nify(x.elem, y.elem, p)
309                 }
310
311         case *Struct:
312                 // Two struct types are identical if they have the same sequence of fields,
313                 // and if corresponding fields have the same names, and identical types,
314                 // and identical tags. Two embedded fields are considered to have the same
315                 // name. Lower-case field names from different packages are always different.
316                 if y, ok := y.(*Struct); ok {
317                         if x.NumFields() == y.NumFields() {
318                                 for i, f := range x.fields {
319                                         g := y.fields[i]
320                                         if f.embedded != g.embedded ||
321                                                 x.Tag(i) != y.Tag(i) ||
322                                                 !f.sameId(g.pkg, g.name) ||
323                                                 !u.nify(f.typ, g.typ, p) {
324                                                 return false
325                                         }
326                                 }
327                                 return true
328                         }
329                 }
330
331         case *Pointer:
332                 // Two pointer types are identical if they have identical base types.
333                 if y, ok := y.(*Pointer); ok {
334                         return u.nify(x.base, y.base, p)
335                 }
336
337         case *Tuple:
338                 // Two tuples types are identical if they have the same number of elements
339                 // and corresponding elements have identical types.
340                 if y, ok := y.(*Tuple); ok {
341                         if x.Len() == y.Len() {
342                                 if x != nil {
343                                         for i, v := range x.vars {
344                                                 w := y.vars[i]
345                                                 if !u.nify(v.typ, w.typ, p) {
346                                                         return false
347                                                 }
348                                         }
349                                 }
350                                 return true
351                         }
352                 }
353
354         case *Signature:
355                 // Two function types are identical if they have the same number of parameters
356                 // and result values, corresponding parameter and result types are identical,
357                 // and either both functions are variadic or neither is. Parameter and result
358                 // names are not required to match.
359                 // TODO(gri) handle type parameters or document why we can ignore them.
360                 if y, ok := y.(*Signature); ok {
361                         return x.variadic == y.variadic &&
362                                 u.nify(x.params, y.params, p) &&
363                                 u.nify(x.results, y.results, p)
364                 }
365
366         case *Interface:
367                 // Two interface types are identical if they have the same set of methods with
368                 // the same names and identical function types. Lower-case method names from
369                 // different packages are always different. The order of the methods is irrelevant.
370                 if y, ok := y.(*Interface); ok {
371                         xset := x.typeSet()
372                         yset := y.typeSet()
373                         if !xset.terms.equal(yset.terms) {
374                                 return false
375                         }
376                         a := xset.methods
377                         b := yset.methods
378                         if len(a) == len(b) {
379                                 // Interface types are the only types where cycles can occur
380                                 // that are not "terminated" via named types; and such cycles
381                                 // can only be created via method parameter types that are
382                                 // anonymous interfaces (directly or indirectly) embedding
383                                 // the current interface. Example:
384                                 //
385                                 //    type T interface {
386                                 //        m() interface{T}
387                                 //    }
388                                 //
389                                 // If two such (differently named) interfaces are compared,
390                                 // endless recursion occurs if the cycle is not detected.
391                                 //
392                                 // If x and y were compared before, they must be equal
393                                 // (if they were not, the recursion would have stopped);
394                                 // search the ifacePair stack for the same pair.
395                                 //
396                                 // This is a quadratic algorithm, but in practice these stacks
397                                 // are extremely short (bounded by the nesting depth of interface
398                                 // type declarations that recur via parameter types, an extremely
399                                 // rare occurrence). An alternative implementation might use a
400                                 // "visited" map, but that is probably less efficient overall.
401                                 q := &ifacePair{x, y, p}
402                                 for p != nil {
403                                         if p.identical(q) {
404                                                 return true // same pair was compared before
405                                         }
406                                         p = p.prev
407                                 }
408                                 if debug {
409                                         assertSortedMethods(a)
410                                         assertSortedMethods(b)
411                                 }
412                                 for i, f := range a {
413                                         g := b[i]
414                                         if f.Id() != g.Id() || !u.nify(f.typ, g.typ, q) {
415                                                 return false
416                                         }
417                                 }
418                                 return true
419                         }
420                 }
421
422         case *Map:
423                 // Two map types are identical if they have identical key and value types.
424                 if y, ok := y.(*Map); ok {
425                         return u.nify(x.key, y.key, p) && u.nify(x.elem, y.elem, p)
426                 }
427
428         case *Chan:
429                 // Two channel types are identical if they have identical value types.
430                 if y, ok := y.(*Chan); ok {
431                         return (!u.exact || x.dir == y.dir) && u.nify(x.elem, y.elem, p)
432                 }
433
434         case *Named:
435                 // TODO(gri) This code differs now from the parallel code in Checker.identical. Investigate.
436                 if y, ok := y.(*Named); ok {
437                         xargs := x.targs.list()
438                         yargs := y.targs.list()
439
440                         // TODO(gri) This is not always correct: two types may have the same names
441                         //           in the same package if one of them is nested in a function.
442                         //           Extremely unlikely but we need an always correct solution.
443                         if x.obj.pkg == y.obj.pkg && x.obj.name == y.obj.name {
444                                 assert(len(xargs) == len(yargs))
445                                 for i, x := range xargs {
446                                         if !u.nify(x, yargs[i], p) {
447                                                 return false
448                                         }
449                                 }
450                                 return true
451                         }
452                 }
453
454         case *TypeParam:
455                 // Two type parameters (which are not part of the type parameters of the
456                 // enclosing type as those are handled in the beginning of this function)
457                 // are identical if they originate in the same declaration.
458                 return x == y
459
460         case nil:
461                 // avoid a crash in case of nil type
462
463         default:
464                 panic(fmt.Sprintf("### u.nify(%s, %s), u.x.tparams = %s", x, y, u.x.tparams))
465         }
466
467         return false
468 }