Remove Control.Parallel*, now in package parallel
[haskell-directory.git] / GHC / IOBase.lhs
index cbad7db..896806a 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 \begin{code}
-{-# OPTIONS -fno-implicit-prelude #-}
+{-# OPTIONS_GHC -fno-implicit-prelude #-}
 -----------------------------------------------------------------------------
 -- |
 -- Module      :  GHC.IOBase
 --
 -----------------------------------------------------------------------------
 
-module GHC.IOBase where
-
+-- #hide
+module GHC.IOBase(
+    IO(..), unIO, failIO, liftIO, bindIO, thenIO, returnIO, 
+    unsafePerformIO, unsafeInterleaveIO,
+    unsafeDupablePerformIO, unsafeDupableInterleaveIO,
+    noDuplicate,
+  
+       -- To and from from ST
+    stToIO, ioToST, unsafeIOToST, unsafeSTToIO,
+
+       -- References
+    IORef(..), newIORef, readIORef, writeIORef, 
+    IOArray(..), newIOArray, readIOArray, writeIOArray, unsafeReadIOArray, unsafeWriteIOArray,
+    MVar(..),
+
+       -- Handles, file descriptors,
+    FilePath,  
+    Handle(..), Handle__(..), HandleType(..), IOMode(..), FD, 
+    isReadableHandleType, isWritableHandleType, isReadWriteHandleType, showHandle,
+  
+       -- Buffers
+    Buffer(..), RawBuffer, BufferState(..), BufferList(..), BufferMode(..),
+    bufferIsWritable, bufferEmpty, bufferFull, 
+
+       -- Exceptions
+    Exception(..), ArithException(..), AsyncException(..), ArrayException(..),
+    stackOverflow, heapOverflow, throw, throwIO, ioException, 
+    IOError, IOException(..), IOErrorType(..), ioError, userError,
+    ExitCode(..) 
+  ) where
+       
 import GHC.ST
 import GHC.Arr -- to derive Ix class
 import GHC.Enum -- to derive Enum class
 import GHC.STRef
 import GHC.Base
-import GHC.Num -- To get fromInteger etc, needed because of -fno-implicit-prelude
+--  import GHC.Num     -- To get fromInteger etc, needed because of -fno-implicit-prelude
 import Data.Maybe  ( Maybe(..) )
 import GHC.Show
 import GHC.List
 import GHC.Read
+import Foreign.C.Types (CInt)
 
 #ifndef __HADDOCK__
-import {-# SOURCE #-} Data.Dynamic
+import {-# SOURCE #-} Data.Typeable    ( showsTypeRep )
+import {-# SOURCE #-} Data.Dynamic     ( Dynamic, dynTypeRep )
 #endif
 
 -- ---------------------------------------------------------------------------
@@ -112,13 +143,25 @@ 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
+
+unsafeSTToIO :: ST s a -> IO a
+unsafeSTToIO (ST m) = IO (unsafeCoerce# m)
+
 -- ---------------------------------------------------------------------------
 -- Unsafe IO operations
 
@@ -164,7 +207,7 @@ 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
@@ -174,9 +217,41 @@ once you use 'unsafePerformIO'.  Indeed, it is
 possible to write @coerce :: a -> b@ with the
 help of 'unsafePerformIO'.  So be careful!
 -}
-{-# NOINLINE unsafePerformIO #-}
 unsafePerformIO        :: IO a -> a
-unsafePerformIO (IO m) = case m realWorld# of (# _, r #)   -> r
+unsafePerformIO m = unsafeDupablePerformIO (noDuplicate >> m)
+
+{-| 
+This version of 'unsafePerformIO' is slightly more efficient,
+because it omits the check that the IO is only being performed by a
+single thread.  Hence, when you write 'unsafeDupablePerformIO',
+there is a possibility that the IO action may be performed multiple
+times (on a multiprocessor), and you should therefore ensure that
+it gives the same results each time.
+-}
+{-# NOINLINE unsafeDupablePerformIO #-}
+unsafeDupablePerformIO :: IO a -> a
+unsafeDupablePerformIO (IO m) = lazy (case m realWorld# of (# _, r #) -> r)
+
+-- Why do we NOINLINE unsafeDupablePerformIO?  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.
+
+-- Why is there a call to 'lazy' in unsafeDupablePerformIO?
+-- If we don't have it, the demand analyser discovers the following strictness
+-- for unsafeDupablePerformIO:  C(U(AV))
+-- But then consider
+--     unsafeDupablePerformIO (\s -> let r = f x in 
+--                            case writeIORef v r s of (# s1, _ #) ->
+--                            (# s1, r #)
+-- The strictness analyser will find that the binding for r is strict,
+-- (becuase of uPIO's strictness sig), and so it'll evaluate it before 
+-- doing the writeIORef.  This actually makes tests/lib/should_run/memo002
+-- get a deadlock!  
+--
+-- Solution: don't expose the strictness of unsafeDupablePerformIO,
+--          by hiding it with 'lazy'
 
 {-|
 'unsafeInterleaveIO' allows 'IO' computation to be deferred lazily.
@@ -184,14 +259,35 @@ 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)
+unsafeInterleaveIO m = unsafeDupableInterleaveIO (noDuplicate >> m)
+
+-- 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.
+
+{-# INLINE unsafeDupableInterleaveIO #-}
+unsafeDupableInterleaveIO :: IO a -> IO a
+unsafeDupableInterleaveIO (IO m)
   = IO ( \ s -> let
                   r = case m s of (# _, res #) -> res
                in
                (# s, r #))
 
+{-| 
+Ensures that the suspensions under evaluation by the current thread
+are unique; that is, the current thread is not evaluating anything
+that is also under evaluation by another thread that has also executed
+'noDuplicate'.
+
+This operation is used in the definition of 'unsafePerformIO' to
+prevent the IO action from being executed multiple times, which is usually
+undesirable.
+-}
+noDuplicate :: IO ()
+noDuplicate = IO $ \s -> case noDuplicate# s of s' -> (# s', () #)
+
 -- ---------------------------------------------------------------------------
 -- Handle type
 
@@ -220,6 +316,43 @@ 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)
@@ -240,14 +373,15 @@ instance Eq Handle where
  (DuplexHandle _ h1 _) == (DuplexHandle _ h2 _) = h1 == h2
  _ == _ = False 
 
-type FD = Int -- XXX ToDo: should be CInt
+type FD = CInt
 
 data Handle__
   = Handle__ {
       haFD         :: !FD,                  -- file descriptor
       haType        :: HandleType,          -- type (read/write/append etc.)
       haIsBin       :: Bool,                -- binary mode?
-      haIsStream    :: Bool,                -- is this a stream handle?
+      haIsStream    :: Bool,                -- Windows : is this a socket?
+                                             -- Unix    : is O_NONBLOCK set?
       haBufferMode  :: BufferMode,          -- buffer contains read/write data?
       haBuffer     :: !(IORef Buffer),      -- the current buffer
       haBuffers     :: !(IORef BufferList),  -- spare buffers
@@ -340,53 +474,66 @@ 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.
+isReadWriteHandleType ReadWriteHandle{} = True
+isReadWriteHandleType _                 = False
+
+-- | 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)
 
 -- ---------------------------------------------------------------------------
@@ -480,7 +627,8 @@ showHandle file = showString "{handle: " . showString file . showString "}"
 -- |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
@@ -499,8 +647,16 @@ 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.
+  | NestedAtomically
+       -- ^The runtime detected an attempt to nest one STM transaction
+       -- inside another one, presumably due to the use of 
+       -- 'unsafePeformIO' with 'atomically'.
   | Deadlock
        -- ^There are no runnable threads, so the program is
        -- deadlocked.  The 'Deadlock' exception is
@@ -514,7 +670,7 @@ data Exception
   | ExitException      ExitCode
        -- ^The 'ExitException' exception is thrown by 'System.Exit.exitWith' (and
        -- 'System.Exit.exitFailure').  The 'ExitCode' argument is the value passed 
-       -- to 'System.exitWith'.  An unhandled 'ExitException' exception in the
+       -- 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
@@ -582,7 +738,7 @@ 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)
@@ -635,9 +791,11 @@ instance Show Exception where
   showsPrec _ (RecConError err)                 = showString err
   showsPrec _ (RecUpdError err)                 = showString err
   showsPrec _ (AssertionFailed err)      = showString err
-  showsPrec _ (DynException _err)        = showString "unknown exception"
+  showsPrec _ (DynException err)         = showString "exception :: " . showsTypeRep (dynTypeRep err)
   showsPrec _ (AsyncException e)        = shows e
   showsPrec _ (BlockedOnDeadMVar)       = showString "thread blocked indefinitely"
+  showsPrec _ (BlockedIndefinitely)     = showString "thread blocked indefinitely"
+  showsPrec _ (NestedAtomically)        = showString "Control.Concurrent.STM.atomically was nested"
   showsPrec _ (NonTermination)           = showString "<<loop>>"
   showsPrec _ (Deadlock)                 = showString "<<deadlock>>"
 
@@ -657,24 +815,24 @@ instance Eq Exception where
   AsyncException e1   == AsyncException e2   = e1 == e2
   BlockedOnDeadMVar   == BlockedOnDeadMVar   = True
   NonTermination      == NonTermination      = True
+  NestedAtomically    == NestedAtomically    = True
   Deadlock            == Deadlock            = True
   _                   == _                   = False
 
 -- -----------------------------------------------------------------------------
 -- 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
@@ -689,8 +847,8 @@ throw exception = raise# exception
 -- Although 'throwIO' has a type that is an instance of the type of 'throw', the
 -- two functions are subtly different:
 --
--- > throw e   `seq` return ()  ===> throw e
--- > throwIO e `seq` return ()  ===> return ()
+-- > throw e   `seq` x  ===> throw e
+-- > throwIO e `seq` x  ===> x
 --
 -- The first example will cause the exception @e@ to be raised,
 -- whereas the second one won\'t.  In fact, 'throwIO' will only cause
@@ -705,13 +863,18 @@ throwIO err       =  IO $ raiseIO# err
 ioException    :: IOException -> IO a
 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
 
@@ -733,6 +896,7 @@ 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
@@ -788,6 +952,14 @@ 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