[project @ 2005-01-31 21:07:15 by panne]
[ghc-base.git] / GHC / IOBase.lhs
index 048d2bb..233148b 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 \begin{code}
-{-# OPTIONS -fno-implicit-prelude #-}
+{-# OPTIONS_GHC -fno-implicit-prelude #-}
 -----------------------------------------------------------------------------
 -- |
 -- Module      :  GHC.IOBase
@@ -112,13 +112,22 @@ returnIO x = IO (\ s -> (# s, x #))
 -- ---------------------------------------------------------------------------
 -- Coercions between IO and ST
 
---stToIO        :: (forall s. ST s a) -> IO a
+-- | A monad transformer embedding strict state transformers in the 'IO'
+-- monad.  The 'RealWorld' parameter indicates that the internal state
+-- used by the 'ST' computation is a special one supplied by the 'IO'
+-- monad, and thus distinct from those used by invocations of 'runST'.
 stToIO       :: ST RealWorld a -> IO a
 stToIO (ST m) = IO m
 
 ioToST       :: IO a -> ST RealWorld a
 ioToST (IO m) = (ST m)
 
+-- This relies on IO and ST having the same representation modulo the
+-- constraint on the type of the state
+--
+unsafeIOToST        :: IO a -> ST s a
+unsafeIOToST (IO io) = ST $ \ s -> (unsafeCoerce# io) s
+
 -- ---------------------------------------------------------------------------
 -- Unsafe IO operations
 
@@ -164,7 +173,7 @@ It is less well known that
 >     
 >     main = do
 >            writeIORef test [42]
->            bang \<- readIORef test
+>            bang <- readIORef test
 >            print (bang :: [Char])
 
 This program will core dump.  This problem with polymorphic references
@@ -178,13 +187,19 @@ help of 'unsafePerformIO'.  So be careful!
 unsafePerformIO        :: IO a -> a
 unsafePerformIO (IO m) = case m realWorld# of (# _, r #)   -> r
 
+-- Why do we NOINLINE unsafePerformIO?  See the comment with
+-- GHC.ST.runST.  Essentially the issue is that the IO computation
+-- inside unsafePerformIO must be atomic: it must either all run, or
+-- not at all.  If we let the compiler see the application of the IO
+-- to realWorld#, it might float out part of the IO.
+
 {-|
 'unsafeInterleaveIO' allows 'IO' computation to be deferred lazily.
 When passed a value of type @IO a@, the 'IO' will only be performed
 when the value of the @a@ is demanded.  This is used to implement lazy
 file reading, see 'System.IO.hGetContents'.
 -}
-{-# NOINLINE unsafeInterleaveIO #-}
+{-# INLINE unsafeInterleaveIO #-}
 unsafeInterleaveIO :: IO a -> IO a
 unsafeInterleaveIO (IO m)
   = IO ( \ s -> let
@@ -192,6 +207,10 @@ unsafeInterleaveIO (IO m)
                in
                (# s, r #))
 
+-- We believe that INLINE on unsafeInterleaveIO is safe, because the
+-- state from this IO thread is passed explicitly to the interleaved
+-- IO, so it cannot be floated out and shared.
+
 -- ---------------------------------------------------------------------------
 -- Handle type
 
@@ -220,11 +239,51 @@ instance Eq (MVar a) where
 -- Note: when a Handle is garbage collected, we want to flush its buffer
 -- and close the OS file handle, so as to free up a (precious) resource.
 
+-- | Haskell defines operations to read and write characters from and to files,
+-- represented by values of type @Handle@.  Each value of this type is a
+-- /handle/: a record used by the Haskell run-time system to /manage/ I\/O
+-- with file system objects.  A handle has at least the following properties:
+-- 
+--  * whether it manages input or output or both;
+--
+--  * whether it is /open/, /closed/ or /semi-closed/;
+--
+--  * whether the object is seekable;
+--
+--  * whether buffering is disabled, or enabled on a line or block basis;
+--
+--  * a buffer (whose length may be zero).
+--
+-- Most handles will also have a current I\/O position indicating where the next
+-- input or output operation will occur.  A handle is /readable/ if it
+-- manages only input or both input and output; likewise, it is /writable/ if
+-- it manages only output or both input and output.  A handle is /open/ when
+-- first allocated.
+-- Once it is closed it can no longer be used for either input or output,
+-- though an implementation cannot re-use its storage while references
+-- remain to it.  Handles are in the 'Show' and 'Eq' classes.  The string
+-- produced by showing a handle is system dependent; it should include
+-- enough information to identify the handle for debugging.  A handle is
+-- equal according to '==' only to itself; no attempt
+-- is made to compare the internal state of different handles for equality.
+--
+-- GHC note: a 'Handle' will be automatically closed when the garbage
+-- collector detects that it has become unreferenced by the program.
+-- However, relying on this behaviour is not generally recommended:
+-- the garbage collector is unpredictable.  If possible, use explicit
+-- an explicit 'hClose' to close 'Handle's when they are no longer
+-- required.  GHC does not currently attempt to free up file
+-- descriptors when they have run out, it is your responsibility to
+-- ensure that this doesn't happen.
+
 data Handle 
   = FileHandle                         -- A normal handle to a file
+       FilePath                        -- the file (invariant)
        !(MVar Handle__)
 
   | DuplexHandle                       -- A handle to a read/write stream
+       FilePath                        -- file for a FIFO, otherwise some
+                                       --   descriptive string.
        !(MVar Handle__)                -- The read side
        !(MVar Handle__)                -- The write side
 
@@ -233,8 +292,8 @@ data Handle
 --      seekable.
 
 instance Eq Handle where
- (FileHandle h1)     == (FileHandle h2)     = h1 == h2
- (DuplexHandle h1 _) == (DuplexHandle h2 _) = h1 == h2
+ (FileHandle _ h1)     == (FileHandle _ h2)     = h1 == h2
+ (DuplexHandle _ h1 _) == (DuplexHandle _ h2 _) = h1 == h2
  _ == _ = False 
 
 type FD = Int -- XXX ToDo: should be CInt
@@ -246,7 +305,6 @@ data Handle__
       haIsBin       :: Bool,                -- binary mode?
       haIsStream    :: Bool,                -- is this a stream handle?
       haBufferMode  :: BufferMode,          -- buffer contains read/write data?
-      haFilePath    :: FilePath,            -- file name, possibly
       haBuffer     :: !(IORef Buffer),      -- the current buffer
       haBuffers     :: !(IORef BufferList),  -- spare buffers
       haOtherSide   :: Maybe (MVar Handle__) -- ptr to the write side of a 
@@ -338,60 +396,74 @@ isWritableHandleType WriteHandle     = True
 isWritableHandleType ReadWriteHandle = True
 isWritableHandleType _              = False
 
--- File names are specified using @FilePath@, a OS-dependent
--- string that (hopefully, I guess) maps to an accessible file/object.
+-- | File and directory names are values of type 'String', whose precise
+-- meaning is operating system dependent. Files can be opened, yielding a
+-- handle which can then be used to operate on the contents of that file.
 
 type FilePath = String
 
 -- ---------------------------------------------------------------------------
 -- Buffering modes
 
--- Three kinds of buffering are supported: line-buffering, 
+-- | Three kinds of buffering are supported: line-buffering, 
 -- block-buffering or no-buffering.  These modes have the following
--- effects. For output, items are written out from the internal
--- buffer according to the buffer mode:
+-- effects. For output, items are written out, or /flushed/,
+-- from the internal buffer according to the buffer mode:
 --
--- o line-buffering  the entire output buffer is written
---   out whenever a newline is output, the output buffer overflows, 
---   a flush is issued, or the handle is closed.
+--  * /line-buffering/: the entire output buffer is flushed
+--    whenever a newline is output, the buffer overflows, 
+--    a 'System.IO.hFlush' is issued, or the handle is closed.
 --
--- o block-buffering the entire output buffer is written out whenever 
---   it overflows, a flush is issued, or the handle
---   is closed.
+--  * /block-buffering/: the entire buffer is written out whenever it
+--    overflows, a 'System.IO.hFlush' is issued, or the handle is closed.
 --
--- o no-buffering output is written immediately, and never stored
---   in the output buffer.
+--  * /no-buffering/: output is written immediately, and never stored
+--    in the buffer.
 --
+-- An implementation is free to flush the buffer more frequently,
+-- but not less frequently, than specified above.
 -- The output buffer is emptied as soon as it has been written out.
-
--- Similarly, input occurs according to the buffer mode for handle {\em hdl}.
-
--- o line-buffering when the input buffer for the handle is not empty,
---   the next item is obtained from the buffer;
---   otherwise, when the input buffer is empty,
---   characters up to and including the next newline
---   character are read into the buffer.  No characters
---   are available until the newline character is
---   available.
 --
--- o block-buffering when the input buffer for the handle becomes empty,
---   the next block of data is read into this buffer.
+-- Similarly, input occurs according to the buffer mode for the handle:
 --
--- o no-buffering the next input item is read and returned.
-
+--  * /line-buffering/: when the buffer for the handle is not empty,
+--    the next item is obtained from the buffer; otherwise, when the
+--    buffer is empty, characters up to and including the next newline
+--    character are read into the buffer.  No characters are available
+--    until the newline character is available or the buffer is full.
+--
+--  * /block-buffering/: when the buffer for the handle becomes empty,
+--    the next block of data is read into the buffer.
+--
+--  * /no-buffering/: the next input item is read and returned.
+--    The 'System.IO.hLookAhead' operation implies that even a no-buffered
+--    handle may require a one-character buffer.
+--
+-- The default buffering mode when a handle is opened is
+-- implementation-dependent and may depend on the file system object
+-- which is attached to that handle.
 -- For most implementations, physical files will normally be block-buffered 
--- and terminals will normally be line-buffered. (the IO interface provides
--- operations for changing the default buffering of a handle tho.)
+-- and terminals will normally be line-buffered.
 
 data BufferMode  
- = NoBuffering | LineBuffering | BlockBuffering (Maybe Int)
+ = NoBuffering -- ^ buffering is disabled if possible.
+ | LineBuffering
+               -- ^ line-buffering should be enabled if possible.
+ | BlockBuffering (Maybe Int)
+               -- ^ block-buffering should be enabled if possible.
+               -- The size of the buffer is @n@ items if the argument
+               -- is 'Just' @n@ and is otherwise implementation-dependent.
    deriving (Eq, Ord, Read, Show)
 
 -- ---------------------------------------------------------------------------
 -- IORefs
 
 -- |A mutable variable in the 'IO' monad
-newtype IORef a = IORef (STRef RealWorld a) deriving Eq
+newtype IORef a = IORef (STRef RealWorld a)
+
+-- explicit instance because Haddock can't figure out a derived one
+instance Eq (IORef a) where
+  IORef x == IORef y = x == y
 
 -- |Build a new 'IORef'
 newIORef    :: a -> IO (IORef a)
@@ -415,7 +487,11 @@ writeIORef (IORef var) v = stToIO (writeSTRef var v)
 --
 -- 
 
-newtype IOArray i e = IOArray (STArray RealWorld i e) deriving Eq
+newtype IOArray i e = IOArray (STArray RealWorld i e)
+
+-- explicit instance because Haddock can't figure out a derived one
+instance Eq (IOArray i e) where
+  IOArray x == IOArray y = x == y
 
 -- |Build a new 'IOArray'
 newIOArray :: Ix i => (i,i) -> e -> IO (IOArray i e)
@@ -459,46 +535,10 @@ instance Show HandleType where
       ReadWriteHandle   -> showString "read-writable"
 
 instance Show Handle where 
-  showsPrec p (FileHandle   h)   = showHandle p h False
-  showsPrec p (DuplexHandle _ h) = showHandle p h True
-   
-showHandle p h duplex =
-    let
-     -- (Big) SIGH: unfolded defn of takeMVar to avoid
-     -- an (oh-so) unfortunate module loop with GHC.Conc.
-     hdl_ = unsafePerformIO (IO $ \ s# ->
-            case h                 of { MVar h# ->
-            case takeMVar# h# s#   of { (# s2# , r #) -> 
-            case putMVar# h# r s2# of { s3# ->
-            (# s3#, r #) }}})
-
-     showType | duplex = showString "duplex (read-write)"
-             | otherwise = showsPrec p (haType hdl_)
-    in
-    showChar '{' . 
-    showHdl (haType hdl_) 
-           (showString "loc=" . showString (haFilePath hdl_) . showChar ',' .
-            showString "type=" . showType . showChar ',' .
-            showString "binary=" . showsPrec p (haIsBin hdl_) . showChar ',' .
-            showString "buffering=" . showBufMode (unsafePerformIO (readIORef (haBuffer hdl_))) (haBufferMode hdl_) . showString "}" )
-   where
-
-    showHdl :: HandleType -> ShowS -> ShowS
-    showHdl ht cont = 
-       case ht of
-        ClosedHandle  -> showsPrec p ht . showString "}"
-       _ -> cont
-       
-    showBufMode :: Buffer -> BufferMode -> ShowS
-    showBufMode buf bmo =
-      case bmo of
-        NoBuffering   -> showString "none"
-       LineBuffering -> showString "line"
-       BlockBuffering (Just n) -> showString "block " . showParen True (showsPrec p n)
-       BlockBuffering Nothing  -> showString "block " . showParen True (showsPrec p def)
-      where
-       def :: Int 
-       def = bufSize buf
+  showsPrec p (FileHandle   file _)   = showHandle file
+  showsPrec p (DuplexHandle file _ _) = showHandle file
+
+showHandle file = showString "{handle: " . showString file . showString "}"
 
 -- ------------------------------------------------------------------------
 -- Exception datatype and operations
@@ -506,7 +546,8 @@ showHandle p h duplex =
 -- |The type of exceptions.  Every kind of system-generated exception
 -- has a constructor in the 'Exception' type, and values of other
 -- types may be injected into 'Exception' by coercing them to
--- 'Dynamic' (see the section on Dynamic Exceptions: "Control.Exception\#DynamicExceptions").
+-- 'Data.Dynamic.Dynamic' (see the section on Dynamic Exceptions:
+-- "Control.Exception\#DynamicExceptions").
 data Exception
   = ArithException     ArithException
        -- ^Exceptions raised by arithmetic
@@ -525,8 +566,12 @@ data Exception
        -- ^Asynchronous exceptions (see section on Asynchronous Exceptions: "Control.Exception\#AsynchronousExceptions").
   | BlockedOnDeadMVar
        -- ^The current thread was executing a call to
-       -- 'takeMVar' that could never return, because there are no other
-       -- references to this 'MVar'.
+       -- 'Control.Concurrent.MVar.takeMVar' that could never return,
+       -- because there are no other references to this 'MVar'.
+  | BlockedIndefinitely
+       -- ^The current thread was waiting to retry an atomic memory transaction
+       -- that could never become possible to complete because there are no other
+       -- threads referring to any of teh TVars involved.
   | Deadlock
        -- ^There are no runnable threads, so the program is
        -- deadlocked.  The 'Deadlock' exception is
@@ -538,9 +583,9 @@ data Exception
        -- argument of 'ErrorCall' is the string passed to 'error' when it was
        -- called.
   | ExitException      ExitCode
-       -- ^The 'ExitException' exception is thrown by 'System.exitWith' (and
-       -- 'System.exitFailure').  The 'ExitCode' argument is the value passed 
-       -- to 'System.exitWith'.  An unhandled 'ExitException' exception in the
+       -- ^The 'ExitException' exception is thrown by 'System.Exit.exitWith' (and
+       -- 'System.Exit.exitFailure').  The 'ExitCode' argument is the value passed 
+       -- to 'System.Exit.exitWith'.  An unhandled 'ExitException' exception in the
        -- main thread will cause the program to be terminated with the given 
        -- exit code.
   | IOException        IOException
@@ -608,7 +653,7 @@ data AsyncException
        --      * GHC currently does not throw 'HeapOverflow' exceptions.
   | ThreadKilled
        -- ^This exception is raised by another thread
-       -- calling 'killThread', or by the system
+       -- calling 'Control.Concurrent.killThread', or by the system
        -- if it needs to terminate the thread for some
        -- reason.
   deriving (Eq, Ord)
@@ -664,6 +709,7 @@ instance Show Exception where
   showsPrec _ (DynException _err)        = showString "unknown exception"
   showsPrec _ (AsyncException e)        = shows e
   showsPrec _ (BlockedOnDeadMVar)       = showString "thread blocked indefinitely"
+  showsPrec _ (BlockedIndefinitely)     = showString "thread blocked indefinitely"
   showsPrec _ (NonTermination)           = showString "<<loop>>"
   showsPrec _ (Deadlock)                 = showString "<<deadlock>>"
 
@@ -689,18 +735,17 @@ instance Eq Exception where
 -- -----------------------------------------------------------------------------
 -- The ExitCode type
 
--- The `ExitCode' type defines the exit codes that a program
--- can return.  `ExitSuccess' indicates successful termination;
--- and `ExitFailure code' indicates program failure
--- with value `code'.  The exact interpretation of `code'
--- is operating-system dependent.  In particular, some values of 
--- `code' may be prohibited (e.g. 0 on a POSIX-compliant system).
-
 -- We need it here because it is used in ExitException in the
 -- Exception datatype (above).
 
-data ExitCode = ExitSuccess | ExitFailure Int 
-                deriving (Eq, Ord, Read, Show)
+data ExitCode
+  = ExitSuccess        -- ^ indicates successful termination;
+  | ExitFailure Int
+               -- ^ indicates program failure with an exit code.
+               -- The exact interpretation of the code is
+               -- operating-system dependent.  In particular, some values
+               -- may be prohibited (e.g. 0 on a POSIX-compliant system).
+  deriving (Eq, Ord, Read, Show)
 
 -- --------------------------------------------------------------------------
 -- Primitive throw
@@ -725,19 +770,24 @@ throw exception = raise# exception
 -- raise an exception within the 'IO' monad because it guarantees
 -- ordering with respect to other 'IO' operations, whereas 'throw'
 -- does not.
-throwIO         :: Exception -> IO a 
-throwIO err    =  IO $ \s -> throw err s
+throwIO         :: Exception -> IO a
+throwIO err    =  IO $ raiseIO# err
 
 ioException    :: IOException -> IO a
-ioException err =  IO $ \s -> throw (IOException err) s
+ioException err =  IO $ raiseIO# (IOException err)
 
+-- | Raise an 'IOError' in the 'IO' monad.
 ioError         :: IOError -> IO a 
 ioError                =  ioException
 
 -- ---------------------------------------------------------------------------
 -- IOError type
 
--- | The Haskell 98 type for exceptions in the @IO@ monad.
+-- | The Haskell 98 type for exceptions in the 'IO' monad.
+-- Any I\/O operation may raise an 'IOError' instead of returning a result.
+-- For a more general type of exception, including also those that arise
+-- in pure code, see 'Control.Exception.Exception'.
+--
 -- In Haskell 98, this is an opaque type.
 type IOError = IOException
 
@@ -759,6 +809,7 @@ instance Eq IOException where
   (IOError h1 e1 loc1 str1 fn1) == (IOError h2 e2 loc2 str2 fn2) = 
     e1==e2 && str1==str2 && h1==h2 && loc1==loc2 && fn1==fn2
 
+-- | An abstract type that contains a value for each variant of 'IOError'.
 data IOErrorType
   -- Haskell 98:
   = AlreadyExists
@@ -814,6 +865,14 @@ instance Show IOErrorType where
       UnsupportedOperation -> "unsupported operation"
       DynIOError{}      -> "unknown IO error"
 
+-- | Construct an 'IOError' value with a string describing the error.
+-- The 'fail' method of the 'IO' instance of the 'Monad' class raises a
+-- 'userError', thus:
+--
+-- > instance Monad IO where 
+-- >   ...
+-- >   fail s = ioError (userError s)
+--
 userError       :: String  -> IOError
 userError str  =  IOError Nothing UserError "" str Nothing
 
@@ -822,19 +881,18 @@ userError str     =  IOError Nothing UserError "" str Nothing
 
 instance Show IOException where
     showsPrec p (IOError hdl iot loc s fn) =
-      showsPrec p iot .
+      (case fn of
+        Nothing -> case hdl of
+                       Nothing -> id
+                       Just h  -> showsPrec p h . showString ": "
+        Just name -> showString name . showString ": ") .
       (case loc of
          "" -> id
-        _  -> showString "\nAction: " . showString loc) .
-      (case hdl of
-        Nothing -> id
-       Just h  -> showString "\nHandle: " . showsPrec p h) .
+        _  -> showString loc . showString ": ") .
+      showsPrec p iot . 
       (case s of
         "" -> id
-        _  -> showString "\nReason: " . showString s) .
-      (case fn of
-        Nothing -> id
-        Just name -> showString "\nFile: " . showString name)
+        _  -> showString " (" . showString s . showString ")")
 
 -- -----------------------------------------------------------------------------
 -- IOMode type