[project @ 2004-04-02 12:38:33 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcDeriv.lhs
index 85f0688..06b1c28 100644 (file)
@@ -15,9 +15,9 @@ import CmdLineOpts    ( DynFlag(..) )
 
 import Generics                ( mkTyConGenericBinds )
 import TcRnMonad
-import TcEnv           ( newDFunName, 
+import TcEnv           ( newDFunName, pprInstInfoDetails, 
                          InstInfo(..), InstBindings(..),
-                         pprInstInfoDetails, tcLookupTyCon, tcExtendTyVarEnv
+                         tcLookupClass, tcLookupTyCon, tcExtendTyVarEnv
                        )
 import TcGenDeriv      -- Deriv stuff
 import InstEnv         ( simpleDFunClassTyCon, extendInstEnv )
@@ -29,32 +29,31 @@ import RnEnv                ( bindLocalNames )
 import TcRnMonad       ( thenM, returnM, mapAndUnzipM )
 import HscTypes                ( DFunId, FixityEnv )
 
-import BasicTypes      ( NewOrData(..) )
 import Class           ( className, classArity, classKey, classTyVars, classSCTheta, Class )
 import Subst           ( mkTyVarSubst, substTheta )
 import ErrUtils                ( dumpIfSet_dyn )
 import MkId            ( mkDictFunId )
-import DataCon         ( dataConOrigArgTys, isNullaryDataCon, isExistentialDataCon )
+import DataCon         ( isNullaryDataCon, isExistentialDataCon, dataConOrigArgTys )
 import Maybes          ( catMaybes )
 import RdrName         ( RdrName )
 import Name            ( Name, getSrcLoc )
 import NameSet         ( NameSet, emptyNameSet, duDefs )
 import Unique          ( Unique, getUnique )
-
+import Kind            ( splitKindFunTys )
 import TyCon           ( tyConTyVars, tyConDataCons, tyConArity, tyConHasGenerics,
-                         tyConTheta, isProductTyCon, isDataTyCon,
+                         tyConTheta, isProductTyCon, isDataTyCon, newTyConRhs,
                          isEnumerationTyCon, isRecursiveTyCon, TyCon
                        )
-import TcType          ( TcType, ThetaType, mkTyVarTy, mkTyVarTys, mkTyConApp, 
+import TcType          ( TcType, ThetaType, mkTyVarTys, mkTyConApp, 
                          getClassPredTys_maybe, tcTyConAppTyCon,
-                         isUnLiftedType, mkClassPred, tyVarsOfTypes, tcSplitFunTys, isTypeKind,
+                         isUnLiftedType, mkClassPred, tyVarsOfTypes, isArgTypeKind,
                          tcEqTypes, tcSplitAppTys, mkAppTys, tcSplitDFunTy )
 import Var             ( TyVar, tyVarKind, idType, varName )
 import VarSet          ( mkVarSet, subVarSet )
 import PrelNames
 import SrcLoc          ( srcLocSpan, Located(..) )
 import Util            ( zipWithEqual, sortLt, notNull )
-import ListSetOps      ( removeDups,  assoc )
+import ListSetOps      ( removeDups,  assocMaybe )
 import Outputable
 import Bag
 \end{code}
@@ -184,6 +183,20 @@ pattern matching against a constructor from a data type with a context
 gives rise to the constraints for that context -- or at least the thinned
 version.  So now all classes are "offending".
 
+[Newtype deriving]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Consider this:
+    class C a b
+    instance C [a] Char
+    newtype T = T Char deriving( C [a] )
+
+Notice the free 'a' in the deriving.  We have to fill this out to 
+    newtype T = T Char deriving( forall a. C [a] )
+
+And then translate it to:
+    instance C [a] Char => C [a] T where ...
+    
+       
 
 
 %************************************************************************
@@ -302,7 +315,6 @@ makeDerivEqns tycl_decls
     ------------------------------------------------------------------
     derive_these :: [(NewOrData, Name, LHsPred Name)]
        -- Find the (nd, TyCon, Pred) pairs that must be `derived'
-       -- NB: only source-language decls have deriving, no imported ones do
     derive_these = [ (nd, tycon, pred) 
                   | L _ (TyData { tcdND = nd, tcdLName = L _ tycon, 
                                  tcdDerivs = Just (L _ preds) }) <- tycl_decls,
@@ -328,43 +340,19 @@ makeDerivEqns tycl_decls
     ------------------------------------------------------------------
     mk_eqn_help gla_exts DataType tycon clas tys
       | Just err <- checkSideConditions gla_exts clas tycon tys
-      = bale_out (derivingThingErr clas tys tycon tyvars err)
+      = bale_out (derivingThingErr clas tys tycon (tyConTyVars tycon) err)
       | otherwise 
-      = new_dfun_name clas tycon        `thenM` \ dfun_name ->
-       returnM (Just (dfun_name, clas, tycon, tyvars, constraints), Nothing)
-      where
-       tyvars      = tyConTyVars tycon
-       constraints = extra_constraints ++ ordinary_constraints
-                -- "extra_constraints": see note [Data decl contexts] above
-       extra_constraints = tyConTheta tycon
-
-       ordinary_constraints
-         | clas `hasKey` typeableClassKey      -- For the Typeable class, the constraints
-                                               -- don't involve the constructor ags, only 
-                                               -- the tycon tyvars
-                                               -- e.g.   data T a b = ...
-                                               -- we want
-                                               --      instance (Typeable a, Typable b)
-                                               --               => Typeable (T a b) where
-         = [mkClassPred clas [mkTyVarTy tv] | tv <- tyvars]
-         | otherwise
-         = [ mkClassPred clas [arg_ty] 
-           | data_con <- tyConDataCons tycon,
-             arg_ty   <- dataConOrigArgTys data_con,
-                       -- Use the same type variables
-                       -- as the type constructor,
-                       -- hence no need to instantiate
-             not (isUnLiftedType arg_ty)       -- No constraints for unlifted types?
-           ]
+      = do { eqn <- mkDataTypeEqn tycon clas
+          ; returnM (Just eqn, Nothing) }
 
     mk_eqn_help gla_exts NewType tycon clas tys
-      | can_derive_via_isomorphism && (gla_exts || standard_class gla_exts clas)
+      | can_derive_via_isomorphism && (gla_exts || std_class_via_iso clas)
       =                -- Go ahead and use the isomorphism
           traceTc (text "newtype deriving:" <+> ppr tycon <+> ppr rep_tys)     `thenM_`
                   new_dfun_name clas tycon             `thenM` \ dfun_name ->
           returnM (Nothing, Just (InstInfo { iDFunId = mk_dfun dfun_name,
                                              iBinds = NewTypeDerived rep_tys }))
-      | standard_class gla_exts clas
+      | std_class gla_exts clas
       = mk_eqn_help gla_exts DataType tycon clas tys   -- Go via bale-out route
 
       | otherwise                              -- Non-standard instance
@@ -375,23 +363,28 @@ makeDerivEqns tycl_decls
       where
        -- Here is the plan for newtype derivings.  We see
        --        newtype T a1...an = T (t ak...an) deriving (.., C s1 .. sm, ...)
-       -- where aj...an do not occur free in t, and the (C s1 ... sm) is a 
-       -- *partial applications* of class C with the last parameter missing
+       -- where t is a type,
+       --       ak...an is a suffix of a1..an
+       --       ak...an do not occur free in t, 
+       --       (C s1 ... sm) is a  *partial applications* of class C 
+       --                      with the last parameter missing
        --
        -- We generate the instances
-       --       instance C s1 .. sm (t ak...aj) => C s1 .. sm (T a1...aj)
-       -- where T a1...aj is the partial application of the LHS of the correct kind
+       --       instance C s1 .. sm (t ak...ap) => C s1 .. sm (T a1...ap)
+       -- where T a1...ap is the partial application of the LHS of the correct kind
+       -- and p >= k
        --
        -- Running example: newtype T s a = MkT (ST s a) deriving( Monad )
        --      instance Monad (ST s) => Monad (T s) where 
        --        fail = coerce ... (fail @ ST s)
+       -- (Actually we don't need the coerce, because non-rec newtypes are transparent
 
        clas_tyvars = classTyVars clas
        kind = tyVarKind (last clas_tyvars)
                -- Kind of the thing we want to instance
                --   e.g. argument kind of Monad, *->*
 
-       (arg_kinds, _) = tcSplitFunTys kind
+       (arg_kinds, _) = splitKindFunTys kind
        n_args_to_drop = length arg_kinds       
                -- Want to drop 1 arg from (T s a) and (ST s a)
                -- to get       instance Monad (ST s) => Monad (T s)
@@ -405,8 +398,7 @@ makeDerivEqns tycl_decls
        --      newtype A = MkA B deriving( Num )
        -- We want the Num instance of B, *not* the Num instance of Int,
        -- when making the Num instance of A!
-       tyvars                = tyConTyVars tycon
-        rep_ty                       = head (dataConOrigArgTys (head (tyConDataCons tycon)))
+        (tyvars, rep_ty)      = newTyConRhs tycon
        (rep_fn, rep_ty_args) = tcSplitAppTys rep_ty
 
        n_tyvars_to_keep = tyConArity tycon  - n_args_to_drop
@@ -474,11 +466,14 @@ makeDerivEqns tycl_decls
                                                --      newtype A = MkA [A]
                                                -- Don't want
                                                --      instance Eq [A] => Eq A !!
-
                        -- Here's a recursive newtype that's actually OK
                        --      newtype S1 = S1 [T1 ()]
                        --      newtype T1 a = T1 (StateT S1 IO a ) deriving( Monad )
                        -- It's currently rejected.  Oh well.
+                       -- In fact we generate an instance decl that has method of form
+                       --      meth @ instTy = meth @ repTy
+                       -- (no coerce's).  We'd need a coerce if we wanted to handle
+                       -- recursive newtypes too
 
        -- Check that eta reduction is OK
        --      (a) the dropped-off args are identical
@@ -509,12 +504,18 @@ makeDerivEqns tycl_decls
                                       ptext SLIT("Try -fglasgow-exts for GHC's newtype-deriving extension")])
 
     bale_out err = addErrTc err `thenM_` returnM (Nothing, Nothing) 
-    standard_class gla_exts clas =  key `elem` derivableClassKeys
-                                || (gla_exts && (key == typeableClassKey || key == dataClassKey))
-       where
-         key = classKey clas
-
 
+std_class gla_exts clas 
+  =  key `elem` derivableClassKeys
+  || (gla_exts && (key == typeableClassKey || key == dataClassKey))
+  where
+     key = classKey clas
+    
+std_class_via_iso clas -- These standard classes can be derived for a newtype
+                       -- using the isomorphism trick *even if no -fglasgow-exts*
+  = classKey clas `elem`  [eqClassKey, ordClassKey, ixClassKey, boundedClassKey]
+       -- Not Read/Show because they respect the type
+       -- Not Enum, becuase newtypes are never in Enum
 
 
 new_dfun_name clas tycon       -- Just a simple wrapper
@@ -523,6 +524,42 @@ new_dfun_name clas tycon   -- Just a simple wrapper
        -- a suitable string; hence the empty type arg list
 
 ------------------------------------------------------------------
+mkDataTypeEqn :: TyCon -> Class -> TcM DerivEqn
+mkDataTypeEqn tycon clas
+  | clas `hasKey` typeableClassKey
+  =    -- The Typeable class is special in several ways
+       --        data T a b = ... deriving( Typeable )
+       -- gives
+       --        instance Typeable2 T where ...
+       -- 1. There are no constraints in the instance
+       -- 2. There are no type variables either
+       -- 2. The actual class we want to generate isn't necessarily
+       --      Typeable; it depends on the arity of the type
+    do { real_clas <- tcLookupClass (typeableClassNames !! tyConArity tycon)
+       ; dfun_name <- new_dfun_name real_clas tycon
+       ; return (dfun_name, real_clas, tycon, [], []) }
+
+  | otherwise
+  = do { dfun_name <- new_dfun_name clas tycon
+       ; return (dfun_name, clas, tycon, tyvars, constraints) }
+  where
+    tyvars            = tyConTyVars tycon
+    constraints       = extra_constraints ++ ordinary_constraints
+    extra_constraints = tyConTheta tycon
+        -- "extra_constraints": see note [Data decl contexts] above
+
+    ordinary_constraints
+      = [ mkClassPred clas [arg_ty] 
+        | data_con <- tyConDataCons tycon,
+          arg_ty   <- dataConOrigArgTys data_con,
+               -- Use the same type variables
+               -- as the type constructor,
+               -- hence no need to instantiate
+          not (isUnLiftedType arg_ty)  -- No constraints for unlifted types?
+        ]
+
+
+------------------------------------------------------------------
 -- Check side conditions that dis-allow derivability for particular classes
 -- This is *apart* from the newtype-deriving mechanism
 
@@ -536,7 +573,7 @@ checkSideConditions gla_exts clas tycon tys
        [cond] -> cond (gla_exts, tycon)
        other  -> pprPanic "checkSideConditions" (ppr clas)
   where
-    ty_args_why             = quotes (ppr (mkClassPred clas tys)) <+> ptext SLIT("is not a class")
+    ty_args_why        = quotes (ppr (mkClassPred clas tys)) <+> ptext SLIT("is not a class")
 
 non_std_why clas = quotes (ppr clas) <+> ptext SLIT("is not a derivable class")
 
@@ -594,7 +631,7 @@ cond_isProduct (gla_exts, tycon)
 
 cond_allTypeKind :: Condition
 cond_allTypeKind (gla_exts, tycon)
-  | all (isTypeKind . tyVarKind) (tyConTyVars tycon) = Nothing
+  | all (isArgTypeKind . tyVarKind) (tyConTyVars tycon) = Nothing
   | otherwise                                       = Just why
   where
     why  = quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("is parameterised over arguments of kind other than `*'")
@@ -761,8 +798,7 @@ genInst dfun
        (tyvars,_,clas,[ty])    = tcSplitDFunTy (idType dfun)
        clas_nm                 = className clas
        tycon                   = tcTyConAppTyCon ty 
-       (meth_binds, aux_binds) = assoc "gen_bind:bad derived class"
-                                 gen_list (getUnique clas) fix_env tycon
+       (meth_binds, aux_binds) = genDerivBinds clas fix_env tycon
     in
        -- Bring the right type variables into 
        -- scope, and rename the method binds
@@ -773,22 +809,31 @@ genInst dfun
     returnM (InstInfo { iDFunId = dfun, iBinds = VanillaInst rn_meth_binds [] }, 
             aux_binds)
 
-gen_list :: [(Unique, FixityEnv -> TyCon -> (LHsBinds RdrName, LHsBinds RdrName))]
-gen_list = [(eqClassKey,      no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Eq_binds))
-          ,(ordClassKey,     no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Ord_binds))
-          ,(enumClassKey,    no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Enum_binds))
-          ,(boundedClassKey, no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Bounded_binds))
-          ,(ixClassKey,      no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Ix_binds))
-          ,(typeableClassKey,no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Typeable_binds))
-          ,(showClassKey,    no_aux_binds gen_Show_binds)
-          ,(readClassKey,    no_aux_binds gen_Read_binds)
-          ,(dataClassKey,    gen_Data_binds)
-          ]
-
-  -- no_aux_binds is used for generators that don't 
-  -- need to produce any auxiliary bindings
-no_aux_binds f fix_env tc = (f fix_env tc, emptyBag)
-ignore_fix_env f fix_env tc = f tc
+genDerivBinds clas fix_env tycon
+  | className clas `elem` typeableClassNames
+  = (gen_Typeable_binds tycon, emptyBag)
+
+  | otherwise
+  = case assocMaybe gen_list (getUnique clas) of
+       Just gen_fn -> gen_fn fix_env tycon
+       Nothing     -> pprPanic "genDerivBinds: bad derived class" (ppr clas)
+  where
+    gen_list :: [(Unique, FixityEnv -> TyCon -> (LHsBinds RdrName, LHsBinds RdrName))]
+    gen_list = [(eqClassKey,      no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Eq_binds))
+              ,(ordClassKey,     no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Ord_binds))
+              ,(enumClassKey,    no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Enum_binds))
+              ,(boundedClassKey, no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Bounded_binds))
+              ,(ixClassKey,      no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Ix_binds))
+              ,(typeableClassKey,no_aux_binds (ignore_fix_env gen_Typeable_binds))
+              ,(showClassKey,    no_aux_binds gen_Show_binds)
+              ,(readClassKey,    no_aux_binds gen_Read_binds)
+              ,(dataClassKey,    gen_Data_binds)
+              ]
+
+      -- no_aux_binds is used for generators that don't 
+      -- need to produce any auxiliary bindings
+    no_aux_binds f fix_env tc = (f fix_env tc, emptyBag)
+    ignore_fix_env f fix_env tc = f tc
 \end{code}