[project @ 2002-11-21 17:54:54 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / deSugar / DsCCall.lhs
index a50bdc4..beadd17 100644 (file)
@@ -1,37 +1,57 @@
 %
-% (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1994-1996
+% (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1994-1998
 %
 \section[DsCCall]{Desugaring \tr{_ccall_}s and \tr{_casm_}s}
 
 \begin{code}
-#include "HsVersions.h"
-
-module DsCCall ( dsCCall ) where
+module DsCCall 
+       ( dsCCall
+       , mkFCall
+       , unboxArg
+       , boxResult
+       , resultWrapper
+       ) where
 
-IMP_Ubiq()
+#include "HsVersions.h"
 
 import CoreSyn
 
 import DsMonad
-import DsUtils
 
-import CoreUtils       ( coreExprType )
-import Id              ( dataConArgTys )
+import CoreUtils       ( exprType, mkCoerce2 )
+import Id              ( Id, mkWildId )
+import MkId            ( mkFCallId, realWorldPrimId, mkPrimOpId )
 import Maybes          ( maybeToBool )
-import PprStyle                ( PprStyle(..) )
-import PprType         ( GenType{-instances-} )
-import Pretty
-import PrelVals                ( packStringForCId )
+import ForeignCall     ( ForeignCall(..), CCallSpec(..), CCallTarget(..), Safety, CCallConv(..) )
+import DataCon         ( splitProductType_maybe, dataConSourceArity, dataConWrapId )
+import ForeignCall     ( ForeignCall, CCallTarget(..) )
+
+import TcType          ( tcSplitTyConApp_maybe )
+import Type            ( Type, isUnLiftedType, mkFunTys, mkFunTy,
+                         tyVarsOfType, mkForAllTys, mkTyConApp, 
+                         isPrimitiveType, splitTyConApp_maybe, splitNewType_maybe
+                       )
+
 import PrimOp          ( PrimOp(..) )
-import Type            ( isPrimType, maybeAppDataTyConExpandingDicts, maybeAppTyCon,
-                         eqTy, maybeBoxedPrimType )
-import TysPrim         ( byteArrayPrimTy, realWorldTy,  realWorldStatePrimTy,
-                         byteArrayPrimTyCon, mutableByteArrayPrimTyCon )
-import TysWiredIn      ( getStatePairingConInfo,
-                         realWorldStateTy, stateDataCon, pairDataCon, unitDataCon,
-                         stringTy
+import TysPrim         ( realWorldStatePrimTy, intPrimTy,
+                         byteArrayPrimTyCon, mutableByteArrayPrimTyCon
+                       )
+import TyCon           ( TyCon, tyConDataCons )
+import TysWiredIn      ( unitDataConId,
+                         unboxedSingletonDataCon, unboxedPairDataCon,
+                         unboxedSingletonTyCon, unboxedPairTyCon,
+                         trueDataCon, falseDataCon, 
+                         trueDataConId, falseDataConId 
                        )
-import Util            ( pprPanic, pprError, panic )
+import Literal         ( mkMachInt )
+import CStrings                ( CLabelString )
+import PrelNames       ( Unique, hasKey, ioTyConKey, boolTyConKey, unitTyConKey,
+                         int8TyConKey, int16TyConKey, int32TyConKey,
+                         word8TyConKey, word16TyConKey, word32TyConKey
+                       )
+import VarSet          ( varSetElems )
+import Constants       ( wORD_SIZE)
+import Outputable
 \end{code}
 
 Desugaring of @ccall@s consists of adding some state manipulation,
@@ -70,30 +90,46 @@ follows:
 \end{verbatim}
 
 \begin{code}
-dsCCall :: FAST_STRING -- C routine to invoke
+dsCCall :: CLabelString        -- C routine to invoke
        -> [CoreExpr]   -- Arguments (desugared)
-       -> Bool         -- True <=> might cause Haskell GC
+       -> Safety       -- Safety of the call
        -> Bool         -- True <=> really a "_casm_"
-       -> Type         -- Type of the result (a boxed-prim type)
+       -> Type         -- Type of the result: IO t
        -> DsM CoreExpr
 
-dsCCall label args may_gc is_asm result_ty
-  = newSysLocalDs realWorldStateTy     `thenDs` \ old_s ->
-
-    mapAndUnzipDs unboxArg (Var old_s : args)  `thenDs` \ (final_args, arg_wrappers) ->
-
-    boxResult result_ty                                `thenDs` \ (final_result_ty, res_wrapper) ->
-
+dsCCall lbl args may_gc is_asm result_ty
+  = mapAndUnzipDs unboxArg args        `thenDs` \ (unboxed_args, arg_wrappers) ->
+    boxResult [] result_ty     `thenDs` \ (ccall_result_ty, res_wrapper) ->
+    getUniqueDs                        `thenDs` \ uniq ->
     let
-       the_ccall_op = CCallOp label is_asm may_gc
-                              (map coreExprType final_args)
-                              final_result_ty
+       target | is_asm    = CasmTarget lbl
+              | otherwise = StaticTarget lbl
+       the_fcall    = CCall (CCallSpec target CCallConv may_gc)
+       the_prim_app = mkFCall uniq the_fcall unboxed_args ccall_result_ty
     in
-    mkPrimDs the_ccall_op (map VarArg final_args) `thenDs` \ the_prim_app ->
-    let
-       the_body = foldr ($) (res_wrapper the_prim_app) arg_wrappers
-    in
-    returnDs (Lam (ValBinder old_s) the_body)
+    returnDs (foldr ($) (res_wrapper the_prim_app) arg_wrappers)
+
+mkFCall :: Unique -> ForeignCall 
+       -> [CoreExpr]   -- Args
+       -> Type         -- Result type
+       -> CoreExpr
+-- Construct the ccall.  The only tricky bit is that the ccall Id should have
+-- no free vars, so if any of the arg tys do we must give it a polymorphic type.
+--     [I forget *why* it should have no free vars!]
+-- For example:
+--     mkCCall ... [s::StablePtr (a->b), x::Addr, c::Char]
+--
+-- Here we build a ccall thus
+--     (ccallid::(forall a b.  StablePtr (a -> b) -> Addr -> Char -> IO Addr))
+--                     a b s x c
+mkFCall uniq the_fcall val_args res_ty
+  = mkApps (mkVarApps (Var the_fcall_id) tyvars) val_args
+  where
+    arg_tys = map exprType val_args
+    body_ty = (mkFunTys arg_tys res_ty)
+    tyvars  = varSetElems (tyVarsOfType body_ty)
+    ty             = mkForAllTys tyvars body_ty
+    the_fcall_id = mkFCallId uniq the_fcall ty
 \end{code}
 
 \begin{code}
@@ -101,144 +137,209 @@ unboxArg :: CoreExpr                    -- The supplied argument
         -> DsM (CoreExpr,              -- To pass as the actual argument
                 CoreExpr -> CoreExpr   -- Wrapper to unbox the arg
                )
-unboxArg arg
+-- Example: if the arg is e::Int, unboxArg will return
+--     (x#::Int#, \W. case x of I# x# -> W)
+-- where W is a CoreExpr that probably mentions x#
 
-  -- Primitive types
-  -- ADR Question: can this ever be used?  None of the PrimTypes are
-  -- instances of the CCallable class.
-  --
-  -- SOF response:
-  --    Oh yes they are, I've just added them :-) Having _ccall_ and _casm_
-  --  that accept unboxed arguments is a Good Thing if you have a stub generator
-  --  which generates the boiler-plate box-unbox code for you, i.e., it may help
-  --  us nuke this very module :-)
-  --
-  | isPrimType arg_ty
+unboxArg arg
+  -- Primtive types: nothing to unbox
+  | isPrimitiveType arg_ty
   = returnDs (arg, \body -> body)
 
-  -- Strings
-  | arg_ty `eqTy` stringTy
-  -- ToDo (ADR): - allow synonyms of Strings too?
-  = newSysLocalDs byteArrayPrimTy              `thenDs` \ prim_arg ->
-    mkAppDs (Var packStringForCId) [VarArg arg]        `thenDs` \ pack_appn ->
+  -- Recursive newtypes
+  | Just rep_ty <- splitNewType_maybe arg_ty
+  = unboxArg (mkCoerce2 rep_ty arg_ty arg)
+      
+  -- Booleans
+  | Just (tc,_) <- splitTyConApp_maybe arg_ty, 
+    tc `hasKey` boolTyConKey
+  = newSysLocalDs intPrimTy            `thenDs` \ prim_arg ->
     returnDs (Var prim_arg,
-             \body -> Case pack_appn (PrimAlts []
-                                                   (BindDefault prim_arg body))
-    )
+             \ body -> Case (Case arg (mkWildId arg_ty)
+                                      [(DataAlt falseDataCon,[],mkIntLit 0),
+                                       (DataAlt trueDataCon, [],mkIntLit 1)])
+                             prim_arg 
+                            [(DEFAULT,[],body)])
 
-  | null data_cons
-    -- oops: we can't see the data constructors!!!
-  = can't_see_datacons_error "argument" arg_ty
+  -- Data types with a single constructor, which has a single, primitive-typed arg
+  -- This deals with Int, Float etc
+  | is_product_type && data_con_arity == 1 
+  = ASSERT(isUnLiftedType data_con_arg_ty1 )   -- Typechecker ensures this
+    newSysLocalDs arg_ty               `thenDs` \ case_bndr ->
+    newSysLocalDs data_con_arg_ty1     `thenDs` \ prim_arg ->
+    returnDs (Var prim_arg,
+             \ body -> Case arg case_bndr [(DataAlt data_con,[prim_arg],body)]
+    )
 
   -- Byte-arrays, both mutable and otherwise; hack warning
-  | is_data_type &&
-    length data_con_arg_tys == 2 &&
-    maybeToBool maybe_arg2_tycon &&
-    (arg2_tycon ==  byteArrayPrimTyCon ||
-     arg2_tycon ==  mutableByteArrayPrimTyCon)
+  -- We're looking for values of type ByteArray, MutableByteArray
+  --   data ByteArray          ix = ByteArray        ix ix ByteArray#
+  --   data MutableByteArray s ix = MutableByteArray ix ix (MutableByteArray# s)
+  | is_product_type &&
+    data_con_arity == 3 &&
+    maybeToBool maybe_arg3_tycon &&
+    (arg3_tycon ==  byteArrayPrimTyCon ||
+     arg3_tycon ==  mutableByteArrayPrimTyCon)
     -- and, of course, it is an instance of CCallable
-  = newSysLocalsDs data_con_arg_tys            `thenDs` \ vars@[ixs_var, arr_cts_var] ->
+  = newSysLocalDs arg_ty               `thenDs` \ case_bndr ->
+    newSysLocalsDs data_con_arg_tys    `thenDs` \ vars@[l_var, r_var, arr_cts_var] ->
     returnDs (Var arr_cts_var,
-             \ body -> Case arg (AlgAlts [(the_data_con,vars,body)]
-                                             NoDefault)
-    )
-
-  -- Data types with a single constructor, which has a single, primitive-typed arg
-  | maybeToBool maybe_boxed_prim_arg_ty
-  = newSysLocalDs the_prim_arg_ty              `thenDs` \ prim_arg ->
-    returnDs (Var prim_arg,
-             \ body -> Case arg (AlgAlts [(box_data_con,[prim_arg],body)]
-                                             NoDefault)
+             \ body -> Case arg case_bndr [(DataAlt data_con,vars,body)]
     )
 
   | otherwise
-  = pprPanic "unboxArg: " (ppr PprDebug arg_ty)
+  = getSrcLocDs `thenDs` \ l ->
+    pprPanic "unboxArg: " (ppr l <+> ppr arg_ty)
   where
-    arg_ty = coreExprType arg
-
-    maybe_boxed_prim_arg_ty = maybeBoxedPrimType arg_ty
-    (Just (box_data_con, the_prim_arg_ty)) = maybe_boxed_prim_arg_ty
-
-    maybe_data_type                       = maybeAppDataTyConExpandingDicts arg_ty
-    is_data_type                          = maybeToBool maybe_data_type
-    (Just (tycon, tycon_arg_tys, data_cons)) = maybe_data_type
-    (the_data_con : other_data_cons)       = data_cons
-
-    data_con_arg_tys = dataConArgTys the_data_con tycon_arg_tys
-    (data_con_arg_ty1 : data_con_arg_ty2 : _) = data_con_arg_tys
-
-    maybe_arg2_tycon = maybeAppTyCon data_con_arg_ty2
-    Just (arg2_tycon,_) = maybe_arg2_tycon
-
-can't_see_datacons_error thing ty
-  = pprError "ERROR: Can't see the data constructor(s) for _ccall_/_casm_ "
-            (ppBesides [ppStr thing, ppStr "; type: ", ppr PprForUser ty])
+    arg_ty                                     = exprType arg
+    maybe_product_type                                 = splitProductType_maybe arg_ty
+    is_product_type                            = maybeToBool maybe_product_type
+    Just (_, _, data_con, data_con_arg_tys)    = maybe_product_type
+    data_con_arity                             = dataConSourceArity data_con
+    (data_con_arg_ty1 : _)                     = data_con_arg_tys
+
+    (_ : _ : data_con_arg_ty3 : _) = data_con_arg_tys
+    maybe_arg3_tycon              = splitTyConApp_maybe data_con_arg_ty3
+    Just (arg3_tycon,_)                   = maybe_arg3_tycon
 \end{code}
 
 
 \begin{code}
-boxResult :: Type                              -- Type of desired result
-         -> DsM (Type,                 -- Type of the result of the ccall itself
-                 CoreExpr -> CoreExpr) -- Wrapper for the ccall
-                                                       -- to box the result
-boxResult result_ty
-  | null data_cons
-  -- oops! can't see the data constructors
-  = can't_see_datacons_error "result" result_ty
-
-  -- Data types with a single constructor, which has a single, primitive-typed arg
-  | (maybeToBool maybe_data_type) &&                           -- Data type
-    (null other_data_cons) &&                                  -- Just one constr
-    not (null data_con_arg_tys) && null other_args_tys &&      -- Just one arg
-    isPrimType the_prim_result_ty                              -- of primitive type
-  =
-    newSysLocalDs realWorldStatePrimTy                 `thenDs` \ prim_state_id ->
-    newSysLocalDs the_prim_result_ty                   `thenDs` \ prim_result_id ->
-
-    mkConDs stateDataCon [TyArg realWorldTy, VarArg (Var prim_state_id)]  `thenDs` \ new_state ->
-    mkConDs the_data_con (map TyArg tycon_arg_tys ++ [VarArg (Var prim_result_id)]) `thenDs` \ the_result ->
-
-    mkConDs pairDataCon
-           [TyArg result_ty, TyArg realWorldStateTy, VarArg the_result, VarArg new_state]
-                                                       `thenDs` \ the_pair ->
-    let
-       the_alt = (state_and_prim_datacon, [prim_state_id, prim_result_id], the_pair)
+boxResult :: [Id] -> Type -> DsM (Type, CoreExpr -> CoreExpr)
+
+-- Takes the result of the user-level ccall: 
+--     either (IO t), 
+--     or maybe just t for an side-effect-free call
+-- Returns a wrapper for the primitive ccall itself, along with the
+-- type of the result of the primitive ccall.  This result type
+-- will be of the form  
+--     State# RealWorld -> (# State# RealWorld, t' #)
+-- where t' is the unwrapped form of t.  If t is simply (), then
+-- the result type will be 
+--     State# RealWorld -> (# State# RealWorld #)
+
+boxResult arg_ids result_ty
+  = case tcSplitTyConApp_maybe result_ty of
+       -- This split absolutely has to be a tcSplit, because we must
+       -- see the IO type; and it's a newtype which is transparent to splitTyConApp.
+
+       -- The result is IO t, so wrap the result in an IO constructor
+       Just (io_tycon, [io_res_ty]) | io_tycon `hasKey` ioTyConKey
+               -> mk_alt return_result 
+                         (resultWrapper io_res_ty)     `thenDs` \ (ccall_res_ty, the_alt) ->
+                  newSysLocalDs  realWorldStatePrimTy   `thenDs` \ state_id ->
+                  let
+                       io_data_con = head (tyConDataCons io_tycon)
+                       wrap = \ the_call -> 
+                                mkApps (Var (dataConWrapId io_data_con))
+                                          [ Type io_res_ty, 
+                                            Lam state_id $
+                                             Case (App the_call (Var state_id))
+                                                  (mkWildId ccall_res_ty)
+                                                  [the_alt]
+                                          ]
+                  in
+                  returnDs (realWorldStatePrimTy `mkFunTy` ccall_res_ty, wrap)
+               where
+                  return_result state ans = mkConApp unboxedPairDataCon 
+                                                     [Type realWorldStatePrimTy, Type io_res_ty, 
+                                                      state, ans]
+
+       -- It isn't, so do unsafePerformIO
+       -- It's not conveniently available, so we inline it
+       other -> mk_alt return_result
+                       (resultWrapper result_ty) `thenDs` \ (ccall_res_ty, the_alt) ->
+                let
+                   wrap = \ the_call -> Case (App the_call (Var realWorldPrimId)) 
+                                             (mkWildId ccall_res_ty)
+                                             [the_alt]
+                in
+                returnDs (realWorldStatePrimTy `mkFunTy` ccall_res_ty, wrap)
+             where
+                return_result state ans = ans
+  where
+    mk_alt return_result (Nothing, wrap_result)
+       =       -- The ccall returns ()
+         newSysLocalDs realWorldStatePrimTy    `thenDs` \ state_id ->
+         let
+               the_rhs = return_result (Var state_id) 
+                                       (wrap_result (panic "boxResult"))
+
+               ccall_res_ty = mkTyConApp unboxedSingletonTyCon [realWorldStatePrimTy]
+               the_alt      = (DataAlt unboxedSingletonDataCon, [state_id], the_rhs)
+         in
+         returnDs (ccall_res_ty, the_alt)
+
+    mk_alt return_result (Just prim_res_ty, wrap_result)
+       =       -- The ccall returns a non-() value
+         newSysLocalDs prim_res_ty             `thenDs` \ result_id ->
+         newSysLocalDs realWorldStatePrimTy    `thenDs` \ state_id ->
+         let
+               the_rhs = return_result (Var state_id) 
+                                       (wrap_result (Var result_id))
+
+               ccall_res_ty = mkTyConApp unboxedPairTyCon [realWorldStatePrimTy, prim_res_ty]
+               the_alt      = (DataAlt unboxedPairDataCon, [state_id, result_id], the_rhs)
+         in
+         returnDs (ccall_res_ty, the_alt)
+
+
+resultWrapper :: Type
+             -> (Maybe Type,           -- Type of the expected result, if any
+                 CoreExpr -> CoreExpr) -- Wrapper for the result 
+resultWrapper result_ty
+  -- Base case 1: primitive types
+  | isPrimitiveType result_ty
+  = (Just result_ty, \e -> e)
+
+  -- Base case 2: the unit type ()
+  | Just (tc,_) <- maybe_tc_app, tc `hasKey` unitTyConKey
+  = (Nothing, \e -> Var unitDataConId)
+
+  -- Base case 3: the boolean type
+  | Just (tc,_) <- maybe_tc_app, tc `hasKey` boolTyConKey
+  = (Just intPrimTy, \e -> Case e (mkWildId intPrimTy)
+                                 [(DEFAULT             ,[],Var trueDataConId ),
+                                  (LitAlt (mkMachInt 0),[],Var falseDataConId)])
+
+  -- Recursive newtypes
+  | Just rep_ty <- splitNewType_maybe result_ty
+  = let
+        (maybe_ty, wrapper) = resultWrapper rep_ty
     in
-    returnDs (state_and_prim_ty,
-             \prim_app -> Case prim_app (AlgAlts [the_alt] NoDefault)
-    )
-
-  -- Data types with a single nullary constructor
-  | (maybeToBool maybe_data_type) &&                           -- Data type
-    (null other_data_cons) &&                                  -- Just one constr
-    (null data_con_arg_tys)
-  =
-    newSysLocalDs realWorldStatePrimTy         `thenDs` \ prim_state_id ->
-
-    mkConDs stateDataCon [TyArg realWorldTy, VarArg (Var prim_state_id)]
-                                               `thenDs` \ new_state ->
-    mkConDs pairDataCon
-           [TyArg result_ty, TyArg realWorldStateTy, VarArg (Var unitDataCon), VarArg new_state]
-                                               `thenDs` \ the_pair ->
-
-    let
-       the_alt  = (stateDataCon, [prim_state_id], the_pair)
+    (maybe_ty, \e -> mkCoerce2 result_ty rep_ty (wrapper e))
+
+  -- Data types with a single constructor, which has a single arg
+  | Just (tycon, tycon_arg_tys, data_con, data_con_arg_tys) <- splitProductType_maybe result_ty,
+    dataConSourceArity data_con == 1
+  = let
+        (maybe_ty, wrapper)    = resultWrapper unwrapped_res_ty
+       (unwrapped_res_ty : _) = data_con_arg_tys
+       narrow_wrapper         = maybeNarrow tycon
     in
-    returnDs (realWorldStateTy,
-             \prim_app -> Case prim_app (AlgAlts [the_alt] NoDefault)
-    )
+    (maybe_ty, \e -> mkApps (Var (dataConWrapId data_con)) 
+                           (map Type tycon_arg_tys ++ [wrapper (narrow_wrapper e)]))
 
   | otherwise
-  = pprPanic "boxResult: " (ppr PprDebug result_ty)
-
+  = pprPanic "resultWrapper" (ppr result_ty)
   where
-    maybe_data_type                       = maybeAppDataTyConExpandingDicts result_ty
-    Just (tycon, tycon_arg_tys, data_cons) = maybe_data_type
-    (the_data_con : other_data_cons)       = data_cons
-
-    data_con_arg_tys                      = dataConArgTys the_data_con tycon_arg_tys
-    (the_prim_result_ty : other_args_tys)  = data_con_arg_tys
-
-    (state_and_prim_datacon, state_and_prim_ty) = getStatePairingConInfo the_prim_result_ty
+    maybe_tc_app = splitTyConApp_maybe result_ty
+
+-- When the result of a foreign call is smaller than the word size, we
+-- need to sign- or zero-extend the result up to the word size.  The C
+-- standard appears to say that this is the responsibility of the
+-- caller, not the callee.
+
+maybeNarrow :: TyCon -> (CoreExpr -> CoreExpr)
+maybeNarrow tycon
+  | tycon `hasKey` int8TyConKey   = \e -> App (Var (mkPrimOpId Narrow8IntOp)) e
+  | tycon `hasKey` int16TyConKey  = \e -> App (Var (mkPrimOpId Narrow16IntOp)) e
+  | tycon `hasKey` int32TyConKey
+        && wORD_SIZE > 4         = \e -> App (Var (mkPrimOpId Narrow32IntOp)) e
+
+  | tycon `hasKey` word8TyConKey  = \e -> App (Var (mkPrimOpId Narrow8WordOp)) e
+  | tycon `hasKey` word16TyConKey = \e -> App (Var (mkPrimOpId Narrow16WordOp)) e
+  | tycon `hasKey` word32TyConKey
+        && wORD_SIZE > 4         = \e -> App (Var (mkPrimOpId Narrow32WordOp)) e
+  | otherwise                    = id
 \end{code}
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