Add Applicative instances for ST monads (proposal #4455)
[ghc-base.git] / Control / Applicative.hs
index cb76bcc..ab6b365 100644 (file)
@@ -4,7 +4,7 @@
 -- Copyright   :  Conor McBride and Ross Paterson 2005
 -- License     :  BSD-style (see the LICENSE file in the distribution)
 --
--- Maintainer  :  ross@soi.city.ac.uk
+-- Maintainer  :  libraries@haskell.org
 -- Stability   :  experimental
 -- Portability :  portable
 --
 -- 'Data.Traversable.Traversable' class.
 
 module Control.Applicative (
-       -- * Applicative functors
-       Applicative(..),
-       -- * Alternatives
-       Alternative(..),
-       -- * Instances
-       Const(..), WrappedMonad(..), WrappedArrow(..), ZipList(..),
-       -- * Utility functions
-       (<$>), (<$), (*>), (<*), (<**>),
-       liftA, liftA2, liftA3,
-       optional, some, many
-       ) where
-
-#ifdef __HADDOCK__
-import Prelude
-#endif
-
-import Control.Compositor
+        -- * Applicative functors
+        Applicative(..),
+        -- * Alternatives
+        Alternative(..),
+        -- * Instances
+        Const(..), WrappedMonad(..), WrappedArrow(..), ZipList(..),
+        -- * Utility functions
+        (<$>), (<$), (<**>),
+        liftA, liftA2, liftA3,
+        optional,
+        ) where
+
+import Prelude hiding (id,(.))
+
+import Control.Category
 import Control.Arrow
-       (Arrow(arr, (&&&)), ArrowZero(zeroArrow), ArrowPlus((<+>)))
+        (Arrow(arr, (&&&)), ArrowZero(zeroArrow), ArrowPlus((<+>)))
 import Control.Monad (liftM, ap, MonadPlus(..))
 import Control.Monad.Instances ()
+import Control.Monad.ST (ST)
+import qualified Control.Monad.ST.Lazy as Lazy (ST)
+import Data.Functor ((<$>), (<$))
 import Data.Monoid (Monoid(..))
 
+#ifdef __GLASGOW_HASKELL__
+import GHC.Conc (STM, retry, orElse)
+#endif
+
 infixl 3 <|>
-infixl 4 <$>, <$
 infixl 4 <*>, <*, *>, <**>
 
 -- | A functor with application.
@@ -55,106 +59,165 @@ infixl 4 <*>, <*, *>, <**>
 -- Instances should satisfy the following laws:
 --
 -- [/identity/]
---     @'pure' 'id' '<*>' v = v@
+--      @'pure' 'id' '<*>' v = v@
 --
 -- [/composition/]
---     @'pure' (.) '<*>' u '<*>' v '<*>' w = u '<*>' (v '<*>' w)@
+--      @'pure' (.) '<*>' u '<*>' v '<*>' w = u '<*>' (v '<*>' w)@
 --
 -- [/homomorphism/]
---     @'pure' f '<*>' 'pure' x = 'pure' (f x)@
+--      @'pure' f '<*>' 'pure' x = 'pure' (f x)@
 --
 -- [/interchange/]
---     @u '<*>' 'pure' y = 'pure' ('$' y) '<*>' u@
+--      @u '<*>' 'pure' y = 'pure' ('$' y) '<*>' u@
+--
+-- [/ignore left value/]
+--      @u '*>' v = 'pure' ('const' 'id') '<*>' u '<*>' v@
+--
+-- [/ignore right value/]
+--      @u '<*' v = 'pure' 'const' '<*>' u '<*>' v@
 --
 -- The 'Functor' instance should satisfy
 --
 -- @
---     'fmap' f x = 'pure' f '<*>' x
+--      'fmap' f x = 'pure' f '<*>' x
 -- @
 --
 -- If @f@ is also a 'Monad', define @'pure' = 'return'@ and @('<*>') = 'ap'@.
+--
+-- Minimal complete definition: 'pure' and '<*>'.
 
 class Functor f => Applicative f where
-       -- | Lift a value.
-       pure :: a -> f a
+        -- | Lift a value.
+        pure :: a -> f a
 
         -- | Sequential application.
-       (<*>) :: f (a -> b) -> f a -> f b
+        (<*>) :: f (a -> b) -> f a -> f b
+
+       -- | Sequence actions, discarding the value of the first argument.
+       (*>) :: f a -> f b -> f b
+       (*>) = liftA2 (const id)
+
+       -- | Sequence actions, discarding the value of the second argument.
+       (<*) :: f a -> f b -> f a
+       (<*) = liftA2 const
 
 -- | A monoid on applicative functors.
+--
+-- Minimal complete definition: 'empty' and '<|>'.
+--
+-- 'some' and 'many' should be the least solutions of the equations:
+--
+-- * @some v = (:) '<$>' v '<*>' many v@
+--
+-- * @many v = some v '<|>' 'pure' []@
 class Applicative f => Alternative f where
-       -- | The identity of '<|>'
-       empty :: f a
-       -- | An associative binary operation
-       (<|>) :: f a -> f a -> f a
+        -- | The identity of '<|>'
+        empty :: f a
+        -- | An associative binary operation
+        (<|>) :: f a -> f a -> f a
+
+       -- | One or more.
+       some :: f a -> f [a]
+       some v = some_v
+         where many_v = some_v <|> pure []
+               some_v = (:) <$> v <*> many_v
+
+       -- | Zero or more.
+       many :: f a -> f [a]
+       many v = many_v
+         where many_v = some_v <|> pure []
+               some_v = (:) <$> v <*> many_v
 
 -- instances for Prelude types
 
 instance Applicative Maybe where
-       pure = return
-       (<*>) = ap
+        pure = return
+        (<*>) = ap
 
 instance Alternative Maybe where
-       empty = Nothing
-       Nothing <|> p = p
-       Just x <|> _ = Just x
+        empty = Nothing
+        Nothing <|> p = p
+        Just x <|> _ = Just x
 
 instance Applicative [] where
-       pure = return
-       (<*>) = ap
+        pure = return
+        (<*>) = ap
 
 instance Alternative [] where
-       empty = []
-       (<|>) = (++)
+        empty = []
+        (<|>) = (++)
 
 instance Applicative IO where
-       pure = return
-       (<*>) = ap
+        pure = return
+        (<*>) = ap
+
+instance Applicative (ST s) where
+        pure = return
+        (<*>) = ap
+
+instance Applicative (Lazy.ST s) where
+        pure = return
+        (<*>) = ap
+
+#ifdef __GLASGOW_HASKELL__
+instance Applicative STM where
+    pure = return
+    (<*>) = ap
+
+instance Alternative STM where
+    empty = retry
+    (<|>) = orElse
+#endif
 
 instance Applicative ((->) a) where
-       pure = const
-       (<*>) f g x = f x (g x)
+        pure = const
+        (<*>) f g x = f x (g x)
 
 instance Monoid a => Applicative ((,) a) where
-       pure x = (mempty, x)
-       (u, f) <*> (v, x) = (u `mappend` v, f x)
+        pure x = (mempty, x)
+        (u, f) <*> (v, x) = (u `mappend` v, f x)
+
+instance Applicative (Either e) where
+        pure          = Right
+        Left  e <*> _ = Left e
+        Right f <*> r = fmap f r
 
 -- new instances
 
 newtype Const a b = Const { getConst :: a }
 
 instance Functor (Const m) where
-       fmap _ (Const v) = Const v
+        fmap _ (Const v) = Const v
 
 instance Monoid m => Applicative (Const m) where
-       pure _ = Const mempty
-       Const f <*> Const v = Const (f `mappend` v)
+        pure _ = Const mempty
+        Const f <*> Const v = Const (f `mappend` v)
 
 newtype WrappedMonad m a = WrapMonad { unwrapMonad :: m a }
 
 instance Monad m => Functor (WrappedMonad m) where
-       fmap f (WrapMonad v) = WrapMonad (liftM f v)
+        fmap f (WrapMonad v) = WrapMonad (liftM f v)
 
 instance Monad m => Applicative (WrappedMonad m) where
-       pure = WrapMonad . return
-       WrapMonad f <*> WrapMonad v = WrapMonad (f `ap` v)
+        pure = WrapMonad . return
+        WrapMonad f <*> WrapMonad v = WrapMonad (f `ap` v)
 
 instance MonadPlus m => Alternative (WrappedMonad m) where
-       empty = WrapMonad mzero
-       WrapMonad u <|> WrapMonad v = WrapMonad (u `mplus` v)
+        empty = WrapMonad mzero
+        WrapMonad u <|> WrapMonad v = WrapMonad (u `mplus` v)
 
 newtype WrappedArrow a b c = WrapArrow { unwrapArrow :: a b c }
 
 instance Arrow a => Functor (WrappedArrow a b) where
-       fmap f (WrapArrow a) = WrapArrow (a >>> arr f)
+        fmap f (WrapArrow a) = WrapArrow (a >>> arr f)
 
 instance Arrow a => Applicative (WrappedArrow a b) where
-       pure x = WrapArrow (arr (const x))
-       WrapArrow f <*> WrapArrow v = WrapArrow (f &&& v >>> arr (uncurry id))
+        pure x = WrapArrow (arr (const x))
+        WrapArrow f <*> WrapArrow v = WrapArrow (f &&& v >>> arr (uncurry id))
 
 instance (ArrowZero a, ArrowPlus a) => Alternative (WrappedArrow a b) where
-       empty = WrapArrow zeroArrow
-       WrapArrow u <|> WrapArrow v = WrapArrow (u <+> v)
+        empty = WrapArrow zeroArrow
+        WrapArrow u <|> WrapArrow v = WrapArrow (u <+> v)
 
 -- | Lists, but with an 'Applicative' functor based on zipping, so that
 --
@@ -163,30 +226,14 @@ instance (ArrowZero a, ArrowPlus a) => Alternative (WrappedArrow a b) where
 newtype ZipList a = ZipList { getZipList :: [a] }
 
 instance Functor ZipList where
-       fmap f (ZipList xs) = ZipList (map f xs)
+        fmap f (ZipList xs) = ZipList (map f xs)
 
 instance Applicative ZipList where
-       pure x = ZipList (repeat x)
-       ZipList fs <*> ZipList xs = ZipList (zipWith id fs xs)
+        pure x = ZipList (repeat x)
+        ZipList fs <*> ZipList xs = ZipList (zipWith id fs xs)
 
 -- extra functions
 
--- | A synonym for 'fmap'.
-(<$>) :: Functor f => (a -> b) -> f a -> f b
-f <$> a = fmap f a
-
--- | Replace the value.
-(<$) :: Functor f => a -> f b -> f a
-(<$) = (<$>) . const
--- | Sequence actions, discarding the value of the first argument.
-(*>) :: Applicative f => f a -> f b -> f b
-(*>) = liftA2 (const id)
--- | Sequence actions, discarding the value of the second argument.
-(<*) :: Applicative f => f a -> f b -> f a
-(<*) = liftA2 const
 -- | A variant of '<*>' with the arguments reversed.
 (<**>) :: Applicative f => f a -> f (a -> b) -> f b
 (<**>) = liftA2 (flip ($))
@@ -207,15 +254,3 @@ liftA3 f a b c = f <$> a <*> b <*> c
 -- | One or none.
 optional :: Alternative f => f a -> f (Maybe a)
 optional v = Just <$> v <|> pure Nothing
-
--- | One or more.
-some :: Alternative f => f a -> f [a]
-some v = some_v
-  where many_v = some_v <|> pure []
-       some_v = (:) <$> v <*> many_v
-
--- | Zero or more.
-many :: Alternative f => f a -> f [a]
-many v = many_v
-  where many_v = some_v <|> pure []
-       some_v = (:) <$> v <*> many_v