[project @ 2002-09-09 12:50:26 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcDeriv.lhs
index 9bc4540..80dbea9 100644 (file)
@@ -14,25 +14,25 @@ import HsSyn                ( HsBinds(..), MonoBinds(..), TyClDecl(..),
                          collectLocatedMonoBinders )
 import RdrHsSyn                ( RdrNameMonoBinds )
 import RnHsSyn         ( RenamedHsBinds, RenamedMonoBinds, RenamedTyClDecl, RenamedHsPred )
-import CmdLineOpts     ( DynFlag(..), DynFlags )
+import CmdLineOpts     ( DynFlag(..) )
 
 import TcMonad
 import TcEnv           ( tcSetInstEnv, newDFunName, InstInfo(..), pprInstInfo,
-                         tcLookupClass, tcLookupTyCon
+                         tcLookupTyCon, tcExtendTyVarEnv
                        )
 import TcGenDeriv      -- Deriv stuff
 import InstEnv         ( InstEnv, simpleDFunClassTyCon, extendInstEnv )
 import TcMonoType      ( tcHsPred )
-import TcSimplify      ( tcSimplifyThetas )
+import TcSimplify      ( tcSimplifyDeriv )
 
 import RnBinds         ( rnMethodBinds, rnTopMonoBinds )
 import RnEnv           ( bindLocatedLocalsRn )
 import RnMonad         ( renameDerivedCode, thenRn, mapRn, returnRn )
-import HscTypes                ( DFunId, PersistentRenamerState )
+import HscTypes                ( DFunId, PersistentRenamerState, FixityEnv )
 
-import BasicTypes      ( Fixity, NewOrData(..) )
+import BasicTypes      ( NewOrData(..) )
 import Class           ( className, classKey, classTyVars, Class )
-import ErrUtils                ( dumpIfSet_dyn, Message )
+import ErrUtils                ( dumpIfSet_dyn )
 import MkId            ( mkDictFunId )
 import DataCon         ( dataConRepArgTys, isNullaryDataCon, isExistentialDataCon )
 import PrelInfo                ( needsDataDeclCtxtClassKeys )
@@ -43,20 +43,18 @@ import RdrName              ( RdrName )
 
 import TyCon           ( tyConTyVars, tyConDataCons, tyConArity, newTyConRep,
                          tyConTheta, maybeTyConSingleCon, isDataTyCon,
-                         isEnumerationTyCon, TyCon
+                         isEnumerationTyCon, isRecursiveTyCon, TyCon
                        )
 import TcType          ( TcType, ThetaType, mkTyVarTys, mkTyConApp, getClassPredTys_maybe,
                          isUnLiftedType, mkClassPred, tyVarsOfTypes, tcSplitFunTys, 
-                         tcSplitTyConApp_maybe )
+                         tcSplitTyConApp_maybe, tcEqTypes )
 import Var             ( TyVar, tyVarKind )
 import VarSet          ( mkVarSet, subVarSet )
 import PrelNames
-import Util            ( zipWithEqual, sortLt )
+import Util            ( zipWithEqual, sortLt, notNull )
 import ListSetOps      ( removeDups,  assoc )
 import Outputable
 import Maybe           ( isJust )
-import List            ( nub )
-import FastString      ( FastString )
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -148,6 +146,9 @@ type DerivEqn = (Name, Class, TyCon, [TyVar], DerivRhs)
                -- The Name is the name for the DFun we'll build
                -- The tyvars bind all the variables in the RHS
 
+pprDerivEqn (n,c,tc,tvs,rhs)
+  = parens (hsep [ppr n, ppr c, ppr tc, ppr tvs] <+> equals <+> ppr rhs)
+
 type DerivRhs  = ThetaType
 type DerivSoln = DerivRhs
 \end{code}
@@ -176,6 +177,12 @@ context to the instance decl.  The "offending classes" are
 
        Read, Enum?
 
+FURTHER NOTE ADDED March 2002.  In fact, Haskell98 now requires that
+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".
+
+
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -187,25 +194,30 @@ context to the instance decl.  The "offending classes" are
 tcDeriving  :: PersistentRenamerState
            -> Module                   -- name of module under scrutiny
            -> InstEnv                  -- What we already know about instances
-           -> (Name -> Maybe Fixity)   -- used in deriving Show and Read
+           -> FixityEnv        -- used in deriving Show and Read
            -> [RenamedTyClDecl]        -- All type constructors
            -> TcM ([InstInfo],         -- The generated "instance decls".
                    RenamedHsBinds)     -- Extra generated bindings
 
 tcDeriving prs mod inst_env get_fixity tycl_decls
   = recoverTc (returnTc ([], EmptyBinds)) $
+    getDOptsTc                           `thenNF_Tc` \ dflags ->
 
        -- Fish the "deriving"-related information out of the TcEnv
        -- and make the necessary "equations".
-    makeDerivEqns tycl_decls                           `thenTc` \ (ordinary_eqns, inst_info2) ->
-    
-    deriveOrdinaryStuff mod prs inst_env get_fixity 
-                       ordinary_eqns                   `thenTc` \ (inst_info1, binds) ->
+    makeDerivEqns tycl_decls                           `thenTc` \ (ordinary_eqns, newtype_inst_info) ->
     let
-       inst_info  = inst_info2 ++ inst_info1   -- info2 usually empty
+       -- 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 mod prs inst_env1 get_fixity 
+                       ordinary_eqns                   `thenTc` \ (ordinary_inst_info, binds) ->
+    let
+       inst_info  = newtype_inst_info ++ ordinary_inst_info
     in
 
-    getDOptsTc                         `thenNF_Tc` \ dflags ->
     ioToTc (dumpIfSet_dyn dflags Opt_D_dump_deriv "Derived instances" 
                          (ddump_deriving inst_info binds))     `thenTc_`
 
@@ -214,8 +226,11 @@ tcDeriving prs mod inst_env get_fixity tycl_decls
   where
     ddump_deriving :: [InstInfo] -> RenamedHsBinds -> SDoc
     ddump_deriving inst_infos extra_binds
-      = vcat (map pprInstInfo inst_infos) $$ ppr extra_binds
+      = vcat (map ppr_info inst_infos) $$ ppr extra_binds
 
+    ppr_info inst_info = pprInstInfo inst_info $$ 
+                        nest 4 (ppr (iBinds inst_info))
+       -- pprInstInfo doesn't print much: only the type
 
 -----------------------------------------
 deriveOrdinaryStuff mod prs inst_env_in get_fixity []  -- Short cut
@@ -313,7 +328,9 @@ makeDerivEqns tycl_decls
     mk_eqn (new_or_data, tycon_name, pred)
       = tcLookupTyCon tycon_name               `thenNF_Tc` \ tycon ->
        tcAddSrcLoc (getSrcLoc tycon)           $
-        tcAddErrCtxt (derivCtxt tycon)         $
+        tcAddErrCtxt (derivCtxt Nothing tycon) $
+       tcExtendTyVarEnv (tyConTyVars tycon)    $       -- Deriving preds may (now) mention
+                                                       -- the type variables for the type constructor
         tcHsPred pred                          `thenTc` \ pred' ->
        case getClassPredTys_maybe pred' of
           Nothing          -> bale_out (malformedPredErr tycon pred)
@@ -339,27 +356,25 @@ makeDerivEqns tycl_decls
                        not (isUnLiftedType arg_ty)     -- No constraints for unlifted types?
                      ]
 
-       
         -- "extra_constraints": see notes above about contexts on data decls
-       extra_constraints | offensive_class = tyConTheta tycon
-                         | otherwise       = []
-       
-       offensive_class = classKey clas `elem` needsDataDeclCtxtClassKeys
+       extra_constraints = tyConTheta tycon
 
+       --    | offensive_class = tyConTheta tycon
+       --    | otherwise           = []
+       -- offensive_class = classKey clas `elem` needsDataDeclCtxtClassKeys
 
-    mk_eqn_help NewType tycon clas []
-      | clas `hasKey` readClassKey || clas `hasKey` showClassKey
-      = mk_eqn_help DataType tycon clas []     -- Use the generate-full-code mechanism for Read and Show
 
     mk_eqn_help NewType tycon clas tys
-      = doptsTc Opt_GlasgowExts                        `thenTc` \ gla_exts ->
-       if not gla_exts then                    -- Not glasgow-exts?
-          mk_eqn_help DataType tycon clas tys  --   revert to ordinary mechanism
-        else if not can_derive then
-          bale_out cant_derive_err
-       else
-          new_dfun_name clas tycon             `thenNF_Tc` \ dfun_name ->
+      =        doptsTc Opt_GlasgowExts                 `thenTc` \ gla_exts ->
+        if can_derive_via_isomorphism && (gla_exts || standard_instance) then
+               -- Go ahead and use the isomorphism
+                  new_dfun_name clas tycon             `thenNF_Tc` \ dfun_name ->
           returnTc (Nothing, Just (NewTypeDerived (mk_dfun dfun_name)))
+       else
+          if standard_instance then
+               mk_eqn_help DataType tycon clas []      -- Go via bale-out route
+          else
+               bale_out cant_derive_err
       where
        -- Here is the plan for newtype derivings.  We see
        --        newtype T a1...an = T (t ak...an) deriving (C1...Cm)
@@ -386,12 +401,12 @@ makeDerivEqns tycl_decls
        Just (rep_tc, rep_ty_args) = maybe_rep_app
 
        n_tyvars_to_keep = tyConArity tycon  - n_args_to_drop
-       tyvars_to_keep = ASSERT( n_tyvars_to_keep >= 0 && n_tyvars_to_keep <= length tyvars )
-                        take n_tyvars_to_keep tyvars   -- Kind checking should ensure this
+       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
-       args_to_keep   = ASSERT( n_args_to_keep >= 0 && n_args_to_keep <= length rep_ty_args )
-                        take n_args_to_keep rep_ty_args
+       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])
 
@@ -400,20 +415,38 @@ makeDerivEqns tycl_decls
                                                  [ctxt_pred]
 
        -- We can only do this newtype deriving thing if:
-       can_derive =  isJust maybe_rep_app      -- The rep type is a type constructor app
-                  && (tyVarsOfTypes args_to_keep `subVarSet` mkVarSet tyvars_to_keep) 
-                                               -- and the tyvars are all in scope
+       standard_instance = null tys && classKey clas `elem` derivableClassKeys
+
+       can_derive_via_isomorphism
+          =  not (clas `hasKey` readClassKey)  -- Never derive Read,Show this way
+          && not (clas `hasKey` showClassKey)
+          && 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
+          && not (isRecursiveTyCon tycon)      -- Does not work for recursive tycons:
+                                               --      newtype A = MkA [A]
+                                               -- Don't want
+                                               --      instance Eq [A] => Eq A !!
+
+       -- Check that eta reduction is OK
+       --      (a) the dropped-off args are identical
+       --      (b) the remaining type args mention 
+       --          only the remaining type variables
+       eta_ok = (args_to_drop `tcEqTypes` mkTyVarTys tyvars_to_drop)
+             && (tyVarsOfTypes args_to_keep `subVarSet` mkVarSet tyvars_to_keep) 
 
        cant_derive_err = derivingThingErr clas tys tycon tyvars_to_keep
-                                          SLIT("too hard for cunning newtype deriving")
-
+                               (ptext SLIT("too hard for cunning newtype deriving"))
 
     bale_out err = addErrTc err `thenNF_Tc_` returnNF_Tc (Nothing, Nothing) 
 
     ------------------------------------------------------------------
-    chk_out :: Class -> TyCon -> [TcType] -> Maybe FastString
+    chk_out :: Class -> TyCon -> [TcType] -> Maybe SDoc
     chk_out clas tycon tys
-       | not (null tys)                                                = Just non_std_why
+       | notNull tys                                                   = Just non_std_why
        | not (getUnique clas `elem` derivableClassKeys)                = Just non_std_why
        | clas `hasKey` enumClassKey    && not is_enumeration           = Just nullary_why
        | clas `hasKey` boundedClassKey && not is_enumeration_or_single = Just single_nullary_why
@@ -427,11 +460,11 @@ makeDerivEqns tycl_decls
            is_single_con  = maybeToBool (maybeTyConSingleCon tycon)
            is_enumeration_or_single = is_enumeration || is_single_con
 
-           single_nullary_why = SLIT("one constructor data type or type with all nullary constructors expected")
-           nullary_why        = SLIT("data type with all nullary constructors expected")
-           no_cons_why        = SLIT("type has no data constructors")
-           non_std_why        = SLIT("not a derivable class")
-           existential_why    = 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        = 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)")
 
 new_dfun_name clas tycon       -- Just a simple wrapper
   = newDFunName clas [mkTyConApp tycon []] (getSrcLoc tycon)
@@ -466,7 +499,7 @@ solveDerivEqns :: InstEnv
                                -- This bunch is Absolutely minimal...
 
 solveDerivEqns inst_env_in orig_eqns
-  = iterateDeriv initial_solutions
+  = iterateDeriv 1 initial_solutions
   where
        -- The initial solutions for the equations claim that each
        -- instance has an empty context; this solution is certainly
@@ -479,58 +512,52 @@ solveDerivEqns inst_env_in orig_eqns
        -- compares it with the current one; finishes if they are the
        -- same, otherwise recurses with the new solutions.
        -- It fails if any iteration fails
-    iterateDeriv :: [DerivSoln] ->TcM [DFunId]
-    iterateDeriv current_solns
-      = checkNoErrsTc (iterateOnce current_solns)
-                                               `thenTc` \ (new_dfuns, new_solns) ->
+    iterateDeriv :: Int -> [DerivSoln] ->TcM [DFunId]
+    iterateDeriv n current_solns
+      | n > 20         -- Looks as if we are in an infinite loop
+               -- This can happen if we have -fallow-undecidable-instances
+               -- (See TcSimplify.tcSimplifyDeriv.)
+      = pprPanic "solveDerivEqns: probable loop" 
+                (vcat (map pprDerivEqn orig_eqns) $$ ppr current_solns)
+      | otherwise
+      =        getDOptsTc                              `thenNF_Tc` \ dflags ->
+        let 
+           dfuns    = zipWithEqual "add_solns" mk_deriv_dfun orig_eqns current_solns
+           inst_env = extend_inst_env dflags inst_env_in dfuns
+        in
+        checkNoErrsTc (
+                 -- Extend the inst info from the explicit instance decls
+                 -- with the current set of solutions, and simplify each RHS
+           tcSetInstEnv inst_env $
+           mapTc gen_soln orig_eqns
+       )                               `thenTc` \ new_solns ->
        if (current_solns == new_solns) then
-           returnTc new_dfuns
+           returnTc dfuns
        else
-           iterateDeriv new_solns
+           iterateDeriv (n+1) new_solns
 
     ------------------------------------------------------------------
-    iterateOnce current_solns
-      =            -- Extend the inst info from the explicit instance decls
-           -- with the current set of solutions, giving a
-       getDOptsTc                              `thenNF_Tc` \ dflags ->
-        let (new_dfuns, inst_env) =
-               add_solns dflags inst_env_in orig_eqns current_solns
-        in
-           -- Simplify each RHS
-       tcSetInstEnv inst_env (
-         listTc [ tcAddSrcLoc (getSrcLoc tc)   $
-                  tcAddErrCtxt (derivCtxt tc)  $
-                  tcSimplifyThetas deriv_rhs
-                | (_, _,tc,_,deriv_rhs) <- orig_eqns ]  
-       )                                       `thenTc` \ next_solns ->
-
-           -- Canonicalise the solutions, so they compare nicely
-       let canonicalised_next_solns = [ sortLt (<) next_soln | next_soln <- next_solns ]
-       in
-       returnTc (new_dfuns, canonicalised_next_solns)
+
+    gen_soln (_, clas, tc,tyvars,deriv_rhs)
+      = tcAddSrcLoc (getSrcLoc tc)             $
+       tcAddErrCtxt (derivCtxt (Just clas) tc) $
+       tcSimplifyDeriv tyvars deriv_rhs        `thenTc` \ theta ->
+       returnTc (sortLt (<) theta)     -- Canonicalise before returning the soluction
 \end{code}
 
 \begin{code}
-add_solns :: DynFlags
-         -> InstEnv                            -- The global, non-derived ones
-         -> [DerivEqn] -> [DerivSoln]
-         -> ([DFunId], InstEnv)
-    -- the eqns and solns move "in lockstep"; we have the eqns
-    -- because we need the LHS info for addClassInstance.
-
-add_solns dflags inst_env_in eqns solns
-  = (new_dfuns, inst_env)
-    where
-      new_dfuns     = zipWithEqual "add_solns" mk_deriv_dfun eqns solns
-      (inst_env, _) = extendInstEnv dflags inst_env_in new_dfuns
+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
+mk_deriv_dfun (dfun_name, clas, tycon, tyvars, _) theta
+  = mkDictFunId dfun_name clas tyvars 
+               [mkTyConApp tycon (mkTyVarTys tyvars)] 
+               theta
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -599,7 +626,7 @@ the renamer.  What a great hack!
 -- Generate the method bindings for the required instance
 -- (paired with class name, as we need that when renaming
 --  the method binds)
-gen_bind :: (Name -> Maybe Fixity) -> DFunId -> (Name, RdrNameMonoBinds)
+gen_bind :: FixityEnv -> DFunId -> (Name, RdrNameMonoBinds)
 gen_bind get_fixity dfun
   = (cls_nm, binds)
   where
@@ -703,13 +730,18 @@ gen_taggery_Names dfuns
 \begin{code}
 derivingThingErr clas tys tycon tyvars why
   = sep [hsep [ptext SLIT("Can't make a derived instance of"), quotes (ppr pred)],
-        parens (ptext why)]
+        parens why]
   where
     pred = mkClassPred clas (tys ++ [mkTyConApp tycon (mkTyVarTys tyvars)])
 
 malformedPredErr tycon pred = ptext SLIT("Illegal deriving item") <+> ppr pred
 
-derivCtxt tycon
-  = ptext SLIT("When deriving classes for") <+> quotes (ppr tycon)
+derivCtxt :: Maybe Class -> TyCon -> SDoc
+derivCtxt maybe_cls tycon
+  = ptext SLIT("When deriving") <+> cls <+> ptext SLIT("for type") <+> quotes (ppr tycon)
+  where
+    cls = case maybe_cls of
+           Nothing -> ptext SLIT("instances")
+           Just c  -> ptext SLIT("the") <+> quotes (ppr c) <+> ptext SLIT("instance")
 \end{code}