[project @ 2003-04-08 11:27:30 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcDeriv.lhs
index 0dc41a8..1e178fa 100644 (file)
@@ -17,43 +17,44 @@ import RnHsSyn              ( RenamedHsBinds, RenamedMonoBinds, RenamedTyClDecl, RenamedHsPr
 import CmdLineOpts     ( DynFlag(..) )
 
 import TcRnMonad
-import TcEnv           ( tcGetInstEnv, tcSetInstEnv, newDFunName, InstInfo(..), pprInstInfo,
+import TcEnv           ( tcExtendTempInstEnv, newDFunName, 
+                         InstInfo(..), pprInstInfo, InstBindings(..),
                          pprInstInfoDetails, tcLookupTyCon, tcExtendTyVarEnv
                        )
 import TcGenDeriv      -- Deriv stuff
-import InstEnv         ( InstEnv, simpleDFunClassTyCon, extendInstEnv )
+import InstEnv         ( simpleDFunClassTyCon )
 import TcMonoType      ( tcHsPred )
 import TcSimplify      ( tcSimplifyDeriv )
 
 import RnBinds         ( rnMethodBinds, rnTopMonoBinds )
-import RnEnv           ( bindLocalsFVRn )
-import TcRnMonad               ( thenM, returnM, mapAndUnzipM )
+import RnEnv           ( bindLocalsFV )
+import TcRnMonad       ( thenM, returnM, mapAndUnzipM )
 import HscTypes                ( DFunId )
 
 import BasicTypes      ( NewOrData(..) )
-import Class           ( className, classKey, classTyVars, Class )
+import Class           ( className, classArity, classKey, classTyVars, classSCTheta, Class )
+import Subst           ( mkTyVarSubst, substTheta )
 import ErrUtils                ( dumpIfSet_dyn )
 import MkId            ( mkDictFunId )
-import DataCon         ( dataConRepArgTys, isNullaryDataCon, isExistentialDataCon )
+import DataCon         ( dataConOrigArgTys, isNullaryDataCon, isExistentialDataCon )
 import Maybes          ( maybeToBool, catMaybes )
 import Name            ( Name, getSrcLoc, nameUnique )
 import NameSet
 import RdrName         ( RdrName )
 
-import TyCon           ( tyConTyVars, tyConDataCons, tyConArity, newTyConRep,
+import TyCon           ( tyConTyVars, tyConDataCons, tyConArity, 
                          tyConTheta, maybeTyConSingleCon, isDataTyCon,
                          isEnumerationTyCon, isRecursiveTyCon, TyCon
                        )
 import TcType          ( TcType, ThetaType, mkTyVarTys, mkTyConApp, getClassPredTys_maybe,
                          isUnLiftedType, mkClassPred, tyVarsOfTypes, tcSplitFunTys, 
-                         tcSplitTyConApp_maybe, tcEqTypes )
+                         tcEqTypes, tcSplitAppTys, mkAppTys )
 import Var             ( TyVar, tyVarKind )
 import VarSet          ( mkVarSet, subVarSet )
 import PrelNames
 import Util            ( zipWithEqual, sortLt, notNull )
 import ListSetOps      ( removeDups,  assoc )
 import Outputable
-import Maybe           ( isJust )
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -153,8 +154,8 @@ type DerivSoln = DerivRhs
 \end{code}
 
 
-A note about contexts on data decls
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+[Data decl contexts] A note about contexts on data decls
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 Consider
 
        data (RealFloat a) => Complex a = !a :+ !a deriving( Read )
@@ -198,18 +199,15 @@ tcDeriving  :: [RenamedTyClDecl]  -- All type constructors
 tcDeriving tycl_decls
   = recoverM (returnM ([], EmptyBinds, emptyFVs)) $
     getDOpts                   `thenM` \ dflags ->
-    tcGetInstEnv               `thenM` \ inst_env ->
 
        -- Fish the "deriving"-related information out of the TcEnv
        -- and make the necessary "equations".
     makeDerivEqns tycl_decls                           `thenM` \ (ordinary_eqns, newtype_inst_info) ->
-    let
+    tcExtendTempInstEnv (map iDFunId newtype_inst_info)        $
        -- Add the newtype-derived instances to the inst env
        -- before tacking the "ordinary" ones
-       inst_env1 = extend_inst_env dflags inst_env 
-                                   (map iDFunId newtype_inst_info)
-    in    
-    deriveOrdinaryStuff inst_env1 ordinary_eqns                `thenM` \ (ordinary_inst_info, binds, fvs) ->
+
+    deriveOrdinaryStuff ordinary_eqns                  `thenM` \ (ordinary_inst_info, binds, fvs) ->
     let
        inst_info  = newtype_inst_info ++ ordinary_inst_info
     in
@@ -229,14 +227,14 @@ tcDeriving tycl_decls
        -- pprInstInfo doesn't print much: only the type
 
 -----------------------------------------
-deriveOrdinaryStuff inst_env_in []     -- Short cut
+deriveOrdinaryStuff [] -- Short cut
   = returnM ([], EmptyBinds, emptyFVs)
 
-deriveOrdinaryStuff inst_env_in eqns
+deriveOrdinaryStuff eqns
   =    -- Take the equation list and solve it, to deliver a list of
        -- solutions, a.k.a. the contexts for the instance decls
        -- required for the corresponding equations.
-    solveDerivEqns inst_env_in eqns            `thenM` \ new_dfuns ->
+    solveDerivEqns eqns                        `thenM` \ new_dfuns ->
 
        -- Now augment the InstInfos, adding in the rather boring
        -- actual-code-to-do-the-methods binds.  We may also need to
@@ -258,11 +256,11 @@ deriveOrdinaryStuff inst_env_in eqns
        -- Rename to get RenamedBinds.
        -- The only tricky bit is that the extra_binds must scope 
        -- over the method bindings for the instances.
-       bindLocalsFVRn (ptext (SLIT("deriving"))) mbinders      $ \ _ ->
-       rnTopMonoBinds extra_mbinds []                  `thenM` \ (rn_extra_binds, fvs) ->
+       bindLocalsFV (ptext (SLIT("deriving"))) mbinders        $ \ _ ->
+       rnTopMonoBinds extra_mbinds []                  `thenM` \ (rn_extra_binds, dus) ->
        mapAndUnzipM rn_meths method_binds_s            `thenM` \ (rn_method_binds_s, fvs_s) ->
        returnM ((rn_method_binds_s, rn_extra_binds), 
-                 fvs `plusFV` plusFVs fvs_s)
+                 duUses dus `plusFV` plusFVs fvs_s)
     )                          `thenM` \ ((rn_method_binds_s, rn_extra_binds), fvs) ->
     let
        new_inst_infos = zipWith gen_inst_info new_dfuns rn_method_binds_s
@@ -273,7 +271,7 @@ deriveOrdinaryStuff inst_env_in eqns
        -- Make a Real dfun instead of the dummy one we have so far
     gen_inst_info :: DFunId -> RenamedMonoBinds -> InstInfo
     gen_inst_info dfun binds
-      = InstInfo { iDFunId = dfun, iBinds = binds, iPrags = [] }
+      = InstInfo { iDFunId = dfun, iBinds = VanillaInst binds [] }
 
     rn_meths (cls, meths) = rnMethodBinds cls [] meths
 \end{code}
@@ -346,45 +344,51 @@ makeDerivEqns tycl_decls
        constraints = extra_constraints ++ 
                      [ mkClassPred clas [arg_ty] 
                      | data_con <- tyConDataCons tycon,
-                       arg_ty   <- dataConRepArgTys data_con,  
+                       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?
                      ]
 
-        -- "extra_constraints": see notes above about contexts on data decls
+        -- "extra_constraints": see note [Data decl contexts] above
        extra_constraints = tyConTheta tycon
 
-       --    | offensive_class = tyConTheta tycon
-       --    | otherwise           = []
-       -- offensive_class = classKey clas `elem` PrelInfo.needsDataDeclCtxtClassKeys
-
-
     mk_eqn_help NewType tycon clas tys
       =        doptM Opt_GlasgowExts                   `thenM` \ gla_exts ->
         if can_derive_via_isomorphism && (gla_exts || standard_instance) then
                -- 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 (NewTypeDerived (mk_dfun dfun_name)))
+          returnM (Nothing, Just (InstInfo { iDFunId = mk_dfun dfun_name,
+                                             iBinds = NewTypeDerived rep_tys }))
        else
-          if standard_instance then
+       if standard_instance then
                mk_eqn_help DataType tycon clas []      -- Go via bale-out route
-          else
+       else
+       -- Non-standard instance
+       if gla_exts then
+               -- Too hard
                bale_out cant_derive_err
+       else
+               -- Just complain about being a non-std instance
+               bale_out non_std_err
       where
        -- Here is the plan for newtype derivings.  We see
-       --        newtype T a1...an = T (t ak...an) deriving (C1...Cm)
-       -- where aj...an do not occur free in t, and the Ci are *partial applications* of
-       -- classes with the last parameter missing
+       --        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
        --
        -- We generate the instances
-       --       instance Ci (t ak...aj) => Ci (T a1...aj)
+       --       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
        --
        -- 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)
 
-       kind = tyVarKind (last (classTyVars clas))
+       clas_tyvars = classTyVars clas
+       kind = tyVarKind (last clas_tyvars)
                -- Kind of the thing we want to instance
                --   e.g. argument kind of Monad, *->*
 
@@ -393,33 +397,77 @@ makeDerivEqns tycl_decls
                -- Want to drop 1 arg from (T s a) and (ST s a)
                -- to get       instance Monad (ST s) => Monad (T s)
 
-       (tyvars, rep_ty)           = newTyConRep tycon
-       maybe_rep_app              = tcSplitTyConApp_maybe rep_ty       
-       Just (rep_tc, rep_ty_args) = maybe_rep_app
+       -- Note [newtype representation]
+       -- We must not use newTyConRep to get the representation 
+       -- type, because that looks through all intermediate newtypes
+       -- To get the RHS of *this* newtype, just look at the data
+       -- constructor.  For example
+       --      newtype B = MkB Int
+       --      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)))
+       (rep_fn, rep_ty_args) = tcSplitAppTys rep_ty
 
        n_tyvars_to_keep = tyConArity tycon  - n_args_to_drop
        tyvars_to_drop   = drop n_tyvars_to_keep tyvars
        tyvars_to_keep   = take n_tyvars_to_keep tyvars
 
-       n_args_to_keep = tyConArity rep_tc - n_args_to_drop
+       n_args_to_keep = length rep_ty_args - n_args_to_drop
        args_to_drop   = drop n_args_to_keep rep_ty_args
        args_to_keep   = take n_args_to_keep rep_ty_args
 
-       ctxt_pred = mkClassPred clas (tys ++ [mkTyConApp rep_tc args_to_keep])
-
-       mk_dfun dfun_name = mkDictFunId dfun_name clas tyvars 
-                                                 (tys ++ [mkTyConApp tycon (mkTyVarTys tyvars_to_keep)] )
-                                                 [ctxt_pred]
+       rep_tys  = tys ++ [mkAppTys rep_fn args_to_keep]
+       rep_pred = mkClassPred clas rep_tys
+               -- rep_pred is the representation dictionary, from where
+               -- we are gong to get all the methods for the newtype dictionary
+
+       inst_tys = (tys ++ [mkTyConApp tycon (mkTyVarTys tyvars_to_keep)])
+               -- The 'tys' here come from the partial application
+               -- in the deriving clause. The last arg is the new
+               -- instance type.
+
+               -- We must pass the superclasses; the newtype might be an instance
+               -- of them in a different way than the representation type
+               -- E.g.         newtype Foo a = Foo a deriving( Show, Num, Eq )
+               -- Then the Show instance is not done via isomprphism; it shows
+               --      Foo 3 as "Foo 3"
+               -- The Num instance is derived via isomorphism, but the Show superclass
+               -- dictionary must the Show instance for Foo, *not* the Show dictionary
+               -- gotten from the Num dictionary. So we must build a whole new dictionary
+               -- not just use the Num one.  The instance we want is something like:
+               --      instance (Num a, Show (Foo a), Eq (Foo a)) => Num (Foo a) where
+               --              (+) = ((+)@a)
+               --              ...etc...
+               -- There's no 'corece' needed because after the type checker newtypes
+               -- are transparent.
+
+       sc_theta = substTheta (mkTyVarSubst clas_tyvars inst_tys)
+                             (classSCTheta clas)
+
+               -- If there are no tyvars, there's no need
+               -- to abstract over the dictionaries we need
+       dict_args | null tyvars = []
+                 | otherwise   = rep_pred : sc_theta
+
+               -- Finally! Here's where we build the dictionary Id
+       mk_dfun dfun_name = mkDictFunId dfun_name tyvars dict_args clas inst_tys
+
+       -------------------------------------------------------------------
+       --  Figuring out whether we can only do this newtype-deriving thing
 
-       -- We can only do this newtype deriving thing if:
        standard_instance = null tys && classKey clas `elem` derivableClassKeys
+       right_arity = length tys + 1 == classArity clas
 
        can_derive_via_isomorphism
           =  not (clas `hasKey` readClassKey)  -- Never derive Read,Show this way
           && not (clas `hasKey` showClassKey)
+          && right_arity                       -- Well kinded;
+                                               -- eg not: newtype T ... deriving( ST )
+                                               --      because ST needs *2* type params
           && n_tyvars_to_keep >= 0             -- Well kinded; 
                                                -- eg not: newtype T = T Int deriving( Monad )
-          && isJust maybe_rep_app              -- The rep type is a type constructor app
           && n_args_to_keep   >= 0             -- Well kinded: 
                                                -- eg not: newtype T a = T Int deriving( Monad )
           && eta_ok                            -- Eta reduction works
@@ -436,15 +484,30 @@ makeDerivEqns tycl_decls
              && (tyVarsOfTypes args_to_keep `subVarSet` mkVarSet tyvars_to_keep) 
 
        cant_derive_err = derivingThingErr clas tys tycon tyvars_to_keep
-                               (ptext SLIT("too hard for cunning newtype deriving"))
+                               (vcat [ptext SLIT("even with cunning newtype deriving:"),
+                                       if right_arity then empty else
+                                       quotes (ppr (mkClassPred clas tys)) <+> ptext SLIT("does not have arity 1"),
+                                       if n_tyvars_to_keep >= 0 && n_args_to_keep >= 0 then empty else
+                                         ptext SLIT("the type constructor has wrong kind"),
+                                       if n_args_to_keep >= 0 then empty else
+                                         ptext SLIT("representation type has wrong kind"),
+                                       if eta_ok then empty else 
+                                         ptext SLIT("the eta-reduction property does not hold"),
+                                       if not (isRecursiveTyCon tycon) then empty else
+                                         ptext SLIT("the newtype is recursive")
+                                     ])
+
+       non_std_err = derivingThingErr clas tys tycon tyvars_to_keep
+                               (vcat [non_std_why clas,
+                                      ptext SLIT("Try -fglasgow-exts for GHC's newtype-deriving extension")])
 
     bale_out err = addErrTc err `thenM_` returnM (Nothing, Nothing) 
 
     ------------------------------------------------------------------
     chk_out :: Class -> TyCon -> [TcType] -> Maybe SDoc
     chk_out clas tycon tys
-       | notNull tys                                                   = Just non_std_why
-       | not (getUnique clas `elem` derivableClassKeys)                = Just non_std_why
+       | notNull tys                                                   = Just ty_args_why
+       | not (getUnique clas `elem` derivableClassKeys)                = Just (non_std_why clas)
        | clas `hasKey` enumClassKey    && not is_enumeration           = Just nullary_why
        | clas `hasKey` boundedClassKey && not is_enumeration_or_single = Just single_nullary_why
        | clas `hasKey` ixClassKey      && not is_enumeration_or_single = Just single_nullary_why
@@ -457,11 +520,15 @@ makeDerivEqns tycl_decls
            is_single_con  = maybeToBool (maybeTyConSingleCon tycon)
            is_enumeration_or_single = is_enumeration || is_single_con
 
-    single_nullary_why = ptext SLIT("one constructor data type or type with all nullary constructors expected")
-    nullary_why        = ptext SLIT("data type with all nullary constructors expected")
-    no_cons_why               = ptext SLIT("type has no data constructors")
-    non_std_why               = ptext SLIT("not a derivable class")
-    existential_why    = ptext SLIT("it has existentially-quantified constructor(s)")
+           single_nullary_why = ptext SLIT("one constructor data type or type with all nullary constructors expected")
+           nullary_why        = quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has non-nullary constructors")
+           no_cons_why        = quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has no data constructors")
+           ty_args_why        = quotes (ppr pred) <+> ptext SLIT("is not a class")
+           existential_why    = quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has existentially-quantified constructor(s)")
+
+           pred = mkClassPred clas tys
+
+non_std_why clas = quotes (ppr clas) <+> ptext SLIT("is not a derivable class")
 
 new_dfun_name clas tycon       -- Just a simple wrapper
   = newDFunName clas [mkTyConApp tycon []] (getSrcLoc tycon)
@@ -490,12 +557,11 @@ ordered by sorting on type varible, tv, (major key) and then class, k,
 \end{itemize}
 
 \begin{code}
-solveDerivEqns :: InstEnv
-              -> [DerivEqn]
+solveDerivEqns :: [DerivEqn]
               -> TcM [DFunId]  -- Solns in same order as eqns.
                                -- This bunch is Absolutely minimal...
 
-solveDerivEqns inst_env_in orig_eqns
+solveDerivEqns orig_eqns
   = iterateDeriv 1 initial_solutions
   where
        -- The initial solutions for the equations claim that each
@@ -517,15 +583,13 @@ solveDerivEqns inst_env_in orig_eqns
       = pprPanic "solveDerivEqns: probable loop" 
                 (vcat (map pprDerivEqn orig_eqns) $$ ppr current_solns)
       | otherwise
-      =        getDOpts                                `thenM` \ dflags ->
-        let 
-           dfuns    = zipWithEqual "add_solns" mk_deriv_dfun orig_eqns current_solns
-           inst_env = extend_inst_env dflags inst_env_in dfuns
+      =        let 
+           dfuns = zipWithEqual "add_solns" mk_deriv_dfun orig_eqns current_solns
         in
         checkNoErrs (
                  -- Extend the inst info from the explicit instance decls
                  -- with the current set of solutions, and simplify each RHS
-           tcSetInstEnv inst_env $
+           tcExtendTempInstEnv dfuns $
            mappM gen_soln orig_eqns
        )                               `thenM` \ new_solns ->
        if (current_solns == new_solns) then
@@ -540,21 +604,10 @@ solveDerivEqns inst_env_in orig_eqns
        addErrCtxt (derivCtxt (Just clas) tc)   $
        tcSimplifyDeriv tyvars deriv_rhs        `thenM` \ theta ->
        returnM (sortLt (<) theta)      -- Canonicalise before returning the soluction
-\end{code}
-
-\begin{code}
-extend_inst_env dflags inst_env new_dfuns
-  = new_inst_env
-  where
-    (new_inst_env, _errs) = extendInstEnv dflags inst_env new_dfuns
-       -- Ignore the errors about duplicate instances.
-       -- We don't want repeated error messages
-       -- They'll appear later, when we do the top-level extendInstEnvs
 
 mk_deriv_dfun (dfun_name, clas, tycon, tyvars, _) theta
-  = mkDictFunId dfun_name clas tyvars 
-               [mkTyConApp tycon (mkTyVarTys tyvars)] 
-               theta
+  = mkDictFunId dfun_name tyvars theta
+               clas [mkTyConApp tycon (mkTyVarTys tyvars)] 
 \end{code}
 
 %************************************************************************