More vectorisation-related built-ins
[ghc-hetmet.git] / docs / users_guide / glasgow_exts.xml
index b1e9c31..a27a918 100644 (file)
@@ -1152,16 +1152,16 @@ GHC allows a small extension to the syntax of left operator sections, which
 allows you to define postfix operators.  The extension is this:  the left section
 <programlisting>
   (e !)
-</programlisting> 
+</programlisting>
 is equivalent (from the point of view of both type checking and execution) to the expression
 <programlisting>
   ((!) e)
-</programlisting> 
+</programlisting>
 (for any expression <literal>e</literal> and operator <literal>(!)</literal>.
 The strict Haskell 98 interpretation is that the section is equivalent to
 <programlisting>
   (\y -> (!) e y)
-</programlisting> 
+</programlisting>
 That is, the operator must be a function of two arguments.  GHC allows it to
 take only one argument, and that in turn allows you to write the function
 postfix.
@@ -1689,8 +1689,8 @@ adding a new existential quantification construct.
 
 </sect3>
 
-<sect3>
-<title>Type classes</title>
+<sect3 id="existential-with-context">
+<title>Existentials and type classes</title>
 
 <para>
 An easy extension is to allow
@@ -2016,19 +2016,8 @@ In the example, the equality dictionary is used to satisfy the equality constrai
 generated by the call to <literal>elem</literal>, so that the type of
 <literal>insert</literal> itself has no <literal>Eq</literal> constraint.
 </para>
-<para>This behaviour contrasts with Haskell 98's peculiar treatment of 
-contexts on a data type declaration (Section 4.2.1 of the Haskell 98 Report).
-In Haskell 98 the definition
-<programlisting>
-  data Eq a => Set' a = MkSet' [a]
-</programlisting>
-gives <literal>MkSet'</literal> the same type as <literal>MkSet</literal> above.  But instead of 
-<emphasis>making available</emphasis> an <literal>(Eq a)</literal> constraint, pattern-matching
-on <literal>MkSet'</literal> <emphasis>requires</emphasis> an <literal>(Eq a)</literal> constraint!
-GHC faithfully implements this behaviour, odd though it is.  But for GADT-style declarations,
-GHC's behaviour is much more useful, as well as much more intuitive.</para>
 <para>
-For example, a possible application of GHC's behaviour is to reify dictionaries:
+For example, one possible application is to reify dictionaries:
 <programlisting>
    data NumInst a where
      MkNumInst :: Num a => NumInst a
@@ -2042,6 +2031,38 @@ For example, a possible application of GHC's behaviour is to reify dictionaries:
 Here, a value of type <literal>NumInst a</literal> is equivalent 
 to an explicit <literal>(Num a)</literal> dictionary.
 </para>
+<para>
+All this applies to constructors declared using the syntax of <xref linkend="existential-with-context"/>.
+For example, the <literal>NumInst</literal> data type above could equivalently be declared 
+like this:
+<programlisting>
+   data NumInst a 
+      = Num a => MkNumInst (NumInst a)
+</programlisting>
+Notice that, unlike the situation when declaring an existental, there is 
+no <literal>forall</literal>, because the <literal>Num</literal> constrains the
+data type's univerally quantified type variable <literal>a</literal>.  
+A constructor may have both universal and existential type variables: for example,
+the following two declarations are equivalent:
+<programlisting>
+   data T1 a 
+       = forall b. (Num a, Eq b) => MkT1 a b
+   data T2 a where
+       MkT2 :: (Num a, Eq b) => a -> b -> T2 a
+</programlisting>
+</para>
+<para>All this behaviour contrasts with Haskell 98's peculiar treatment of 
+contexts on a data type declaration (Section 4.2.1 of the Haskell 98 Report).
+In Haskell 98 the definition
+<programlisting>
+  data Eq a => Set' a = MkSet' [a]
+</programlisting>
+gives <literal>MkSet'</literal> the same type as <literal>MkSet</literal> above.  But instead of 
+<emphasis>making available</emphasis> an <literal>(Eq a)</literal> constraint, pattern-matching
+on <literal>MkSet'</literal> <emphasis>requires</emphasis> an <literal>(Eq a)</literal> constraint!
+GHC faithfully implements this behaviour, odd though it is.  But for GADT-style declarations,
+GHC's behaviour is much more useful, as well as much more intuitive.
+</para>
 
 <para>
 The rest of this section gives further details about GADT-style data
@@ -2388,14 +2409,14 @@ Haskell 98, you can inherit instances of <literal>Eq</literal>, <literal>Ord</li
 other classes you have to write an explicit instance declaration. For
 example, if you define
 
-<programlisting> 
+<programlisting>
   newtype Dollars = Dollars Int 
-</programlisting> 
+</programlisting>
 
 and you want to use arithmetic on <literal>Dollars</literal>, you have to
 explicitly define an instance of <literal>Num</literal>:
 
-<programlisting> 
+<programlisting>
   instance Num Dollars where
     Dollars a + Dollars b = Dollars (a+b)
     ...
@@ -2413,17 +2434,17 @@ dictionary, only slower!
 GHC now permits such instances to be derived instead, 
 using the flag <option>-XGeneralizedNewtypeDeriving</option>,
 so one can write 
-<programlisting> 
+<programlisting>
   newtype Dollars = Dollars Int deriving (Eq,Show,Num)
-</programlisting> 
+</programlisting>
 
 and the implementation uses the <emphasis>same</emphasis> <literal>Num</literal> dictionary
 for <literal>Dollars</literal> as for <literal>Int</literal>. Notionally, the compiler
 derives an instance declaration of the form
 
-<programlisting> 
+<programlisting>
   instance Num Int => Num Dollars
-</programlisting> 
+</programlisting>
 
 which just adds or removes the <literal>newtype</literal> constructor according to the type.
 </para>
@@ -2433,27 +2454,27 @@ We can also derive instances of constructor classes in a similar
 way. For example, suppose we have implemented state and failure monad
 transformers, such that
 
-<programlisting> 
+<programlisting>
   instance Monad m => Monad (State s m) 
   instance Monad m => Monad (Failure m)
-</programlisting> 
+</programlisting>
 In Haskell 98, we can define a parsing monad by 
-<programlisting> 
+<programlisting>
   type Parser tok m a = State [tok] (Failure m) a
-</programlisting> 
+</programlisting>
 
 which is automatically a monad thanks to the instance declarations
 above. With the extension, we can make the parser type abstract,
 without needing to write an instance of class <literal>Monad</literal>, via
 
-<programlisting> 
+<programlisting>
   newtype Parser tok m a = Parser (State [tok] (Failure m) a)
                          deriving Monad
 </programlisting>
 In this case the derived instance declaration is of the form 
-<programlisting> 
+<programlisting>
   instance Monad (State [tok] (Failure m)) => Monad (Parser tok m) 
-</programlisting> 
+</programlisting>
 
 Notice that, since <literal>Monad</literal> is a constructor class, the
 instance is a <emphasis>partial application</emphasis> of the new type, not the
@@ -2468,12 +2489,12 @@ newtype is the last class parameter. In this case, a ``partial
 application'' of the class appears in the <literal>deriving</literal>
 clause. For example, given the class
 
-<programlisting> 
+<programlisting>
   class StateMonad s m | m -> s where ... 
   instance Monad m => StateMonad s (State s m) where ... 
-</programlisting> 
+</programlisting>
 then we can derive an instance of <literal>StateMonad</literal> for <literal>Parser</literal>s by 
-<programlisting> 
+<programlisting>
   newtype Parser tok m a = Parser (State [tok] (Failure m) a)
                          deriving (Monad, StateMonad [tok])
 </programlisting>
@@ -2481,7 +2502,7 @@ then we can derive an instance of <literal>StateMonad</literal> for <literal>Par
 The derived instance is obtained by completing the application of the
 class to the new type:
 
-<programlisting> 
+<programlisting>
   instance StateMonad [tok] (State [tok] (Failure m)) =>
            StateMonad [tok] (Parser tok m)
 </programlisting>
@@ -2501,9 +2522,9 @@ the newtype and its representation.
 Derived instance declarations are constructed as follows. Consider the
 declaration (after expansion of any type synonyms)
 
-<programlisting> 
+<programlisting>
   newtype T v1...vn = T' (t vk+1...vn) deriving (c1...cm) 
-</programlisting> 
+</programlisting>
 
 where 
  <itemizedlist>
@@ -2532,17 +2553,17 @@ where
 </itemizedlist>
 Then, for each <literal>ci</literal>, the derived instance
 declaration is:
-<programlisting> 
+<programlisting>
   instance ci t => ci (T v1...vk)
 </programlisting>
 As an example which does <emphasis>not</emphasis> work, consider 
-<programlisting> 
+<programlisting>
   newtype NonMonad m s = NonMonad (State s m s) deriving Monad 
-</programlisting> 
+</programlisting>
 Here we cannot derive the instance 
-<programlisting> 
+<programlisting>
   instance Monad (State s m) => Monad (NonMonad m) 
-</programlisting> 
+</programlisting>
 
 because the type variable <literal>s</literal> occurs in <literal>State s m</literal>,
 and so cannot be "eta-converted" away. It is a good thing that this
@@ -2556,7 +2577,7 @@ Notice also that the <emphasis>order</emphasis> of class parameters becomes
 important, since we can only derive instances for the last one. If the
 <literal>StateMonad</literal> class above were instead defined as
 
-<programlisting> 
+<programlisting>
   class StateMonad m s | m -> s where ... 
 </programlisting>
 
@@ -2668,7 +2689,7 @@ class type variable, thus:
 The type of <literal>elem</literal> is illegal in Haskell 98, because it
 contains the constraint <literal>Eq a</literal>, constrains only the 
 class type variable (in this case <literal>a</literal>).
-GHC lifts this restriction.
+GHC lifts this restriction (flag <option>-XConstrainedClassMethods</option>).
 </para>
 
 
@@ -3015,7 +3036,7 @@ must be of the form <literal>C a</literal> where <literal>a</literal>
 is a type variable that occurs in the head.
 </para>
 <para>
-The <option>-fglasgow-exts</option> flag loosens these restrictions
+The <option>-XFlexibleInstances</option> flag loosens these restrictions
 considerably.  Firstly, multi-parameter type classes are permitted.  Secondly,
 the context and head of the instance declaration can each consist of arbitrary
 (well-kinded) assertions <literal>(C t1 ... tn)</literal> subject only to the
@@ -3144,7 +3165,7 @@ typechecker loop:
   class F a b | a->b
   instance F [a] [[a]]
   instance (D c, F a c) => D [a]   -- 'c' is not mentioned in the head
-</programlisting>  
+</programlisting>
 Similarly, it can be tempting to lift the coverage condition:
 <programlisting>
   class Mul a b c | a b -> c where
@@ -3421,7 +3442,7 @@ to work since it gets translated into an equality comparison.
 <sect2 id="type-restrictions">
 <title>Type signatures</title>
 
-<sect3><title>The context of a type signature</title>
+<sect3 id="flexible-contexts"><title>The context of a type signature</title>
 <para>
 Unlike Haskell 98, constraints in types do <emphasis>not</emphasis> have to be of
 the form <emphasis>(class type-variable)</emphasis> or
@@ -4057,9 +4078,18 @@ The function <literal>f3</literal> has a rank-3 type;
 it has rank-2 types on the left of a function arrow.
 </para>
 <para>
-GHC allows types of arbitrary rank; you can nest <literal>forall</literal>s
-arbitrarily deep in function arrows.   (GHC used to be restricted to rank 2, but
-that restriction has now been lifted.)
+GHC has three flags to control higher-rank types:
+<itemizedlist>
+<listitem><para>
+ <option>-XPolymorphicComponents</option>: data constructors (only) can have polymorphic argment types.
+</para></listitem>
+<listitem><para>
+ <option>-XRank2Types</option>: any function (including data constructors) can have a rank-2 type.
+</para></listitem>
+<listitem><para>
+ <option>-XRankNTypes</option>: any function (including data constructors) can have an arbitrary-rank type.
+That is,  you can nest <literal>forall</literal>s
+arbitrarily deep in function arrows.
 In particular, a forall-type (also called a "type scheme"),
 including an operational type class context, is legal:
 <itemizedlist>
@@ -4071,6 +4101,8 @@ field type signatures.</para> </listitem>
 <listitem> <para> As the type of an implicit parameter </para> </listitem>
 <listitem> <para> In a pattern type signature (see <xref linkend="scoped-type-variables"/>) </para> </listitem>
 </itemizedlist>
+</para></listitem>
+</itemizedlist>
 Of course <literal>forall</literal> becomes a keyword; you can't use <literal>forall</literal> as
 a type variable any more!
 </para>
@@ -4450,7 +4482,7 @@ type variable <literal>s</literal> into scope, in the annotated expression
 <title>Pattern type signatures</title>
 <para>
 A type signature may occur in any pattern; this is a <emphasis>pattern type
-signature</emphasis>.  
+signature</emphasis>. 
 For example:
 <programlisting>
   -- f and g assume that 'a' is already in scope
@@ -4463,9 +4495,27 @@ already in scope (i.e. bound by the enclosing context), matters are simple: the
 signature simply constrains the type of the pattern in the obvious way.
 </para>
 <para>
-There is only one situation in which you can write a pattern type signature that
-mentions a type variable that is not already in scope, namely in pattern match
-of an existential data constructor.  For example:
+Unlike expression and declaration type signatures, pattern type signatures are not implictly generalised.
+The pattern in a <emphasis>patterm binding</emphasis> may only mention type variables
+that are already in scope.  For example:
+<programlisting>
+  f :: forall a. [a] -> (Int, [a])
+  f xs = (n, zs)
+    where
+      (ys::[a], n) = (reverse xs, length xs) -- OK
+      zs::[a] = xs ++ ys                     -- OK
+
+      Just (v::b) = ...  -- Not OK; b is not in scope
+</programlisting>
+Here, the pattern signatures for <literal>ys</literal> and <literal>zs</literal>
+are fine, but the one for <literal>v</literal> is not because <literal>b</literal> is
+not in scope. 
+</para>
+<para>
+However, in all patterns <emphasis>other</emphasis> than pattern bindings, a pattern
+type signature may mention a type variable that is not in scope; in this case,
+<emphasis>the signature brings that type variable into scope</emphasis>.
+This is particularly important for existential data constructors.  For example:
 <programlisting>
   data T = forall a. MkT [a]
 
@@ -4475,14 +4525,19 @@ of an existential data constructor.  For example:
                    t3::[a] = [t,t,t]
 </programlisting>
 Here, the pattern type signature <literal>(t::a)</literal> mentions a lexical type
-variable that is not already in scope.  Indeed, it cannot already be in scope,
+variable that is not already in scope.  Indeed, it <emphasis>cannot</emphasis> already be in scope,
 because it is bound by the pattern match.  GHC's rule is that in this situation
 (and only then), a pattern type signature can mention a type variable that is
 not already in scope; the effect is to bring it into scope, standing for the
 existentially-bound type variable.
 </para>
 <para>
-If this seems a little odd, we think so too.  But we must have
+When a pattern type signature binds a type variable in this way, GHC insists that the 
+type variable is bound to a <emphasis>rigid</emphasis>, or fully-known, type variable.
+This means that any user-written type signature always stands for a completely known type.
+</para>
+<para>
+If all this seems a little odd, we think so too.  But we must have
 <emphasis>some</emphasis> way to bring such type variables into scope, else we
 could not name existentially-bound type variables in subsequent type signatures.
 </para>
@@ -5835,8 +5890,26 @@ key_function :: Int -> String -> (Bool, Double)
         <para>The major effect of an <literal>INLINE</literal> pragma
         is to declare a function's &ldquo;cost&rdquo; to be very low.
         The normal unfolding machinery will then be very keen to
-        inline it.</para>
-
+        inline it.  However, an <literal>INLINE</literal> pragma for a 
+       function "<literal>f</literal>" has a number of other effects:
+<itemizedlist>
+<listitem><para>
+No funtions are inlined into <literal>f</literal>.  Otherwise
+GHC might inline a big function into <literal>f</literal>'s right hand side, 
+making <literal>f</literal> big; and then inline <literal>f</literal> blindly.
+</para></listitem>
+<listitem><para>
+The float-in, float-out, and common-sub-expression transformations are not 
+applied to the body of <literal>f</literal>.  
+</para></listitem>
+<listitem><para>
+An INLINE function is not worker/wrappered by strictness analysis.
+It's going to be inlined wholesale instead.
+</para></listitem>
+</itemizedlist>
+All of these effects are aimed at ensuring that what gets inlined is
+exactly what you asked for, no more and no less.
+</para>
        <para>Syntactically, an <literal>INLINE</literal> pragma for a
         function can be put anywhere its type signature could be
         put.</para>
@@ -6024,7 +6097,7 @@ happen.
 
   h :: Eq a => a -> a -> a
   {-# SPECIALISE h :: (Eq a) => [a] -> [a] -> [a] #-}
-</programlisting>  
+</programlisting>
 The last of these examples will generate a 
 RULE with a somewhat-complex left-hand side (try it yourself), so it might not fire very
 well.  If you use this kind of specialisation, let us know how well it works.
@@ -7125,7 +7198,7 @@ can be completely switched off by
   [x] = e                    -- A pattern binding
 </programlisting>
 Experimentally, GHC now makes pattern bindings monomorphic <emphasis>by
-default</emphasis>.  Use <option>-XMonoPatBinds</option> to recover the
+default</emphasis>.  Use <option>-XNoMonoPatBinds</option> to recover the
 standard behaviour.
 </para>
 </sect2>