[project @ 2004-08-17 15:23:47 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcDeriv.lhs
index 0f104c6..82a6d26 100644 (file)
@@ -15,45 +15,42 @@ 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 )
-import TcHsType                ( tcHsPred )
+import TcHsType                ( tcHsDeriv )
 import TcSimplify      ( tcSimplifyDeriv )
 
 import RnBinds         ( rnMethodBinds, rnTopBinds )
 import RnEnv           ( bindLocalNames )
-import TcRnMonad       ( thenM, returnM, mapAndUnzipM )
 import HscTypes                ( DFunId, FixityEnv )
 
 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, 
-                         getClassPredTys_maybe, tcTyConAppTyCon,
+import TcType          ( TcType, ThetaType, mkTyVarTys, mkTyConApp, tcTyConAppTyCon,
                          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 Util            ( zipWithEqual, sortLe, notNull )
+import ListSetOps      ( removeDups,  assocMaybe )
 import Outputable
 import Bag
 \end{code}
@@ -183,6 +180,20 @@ 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 ...
+    
+       
 
 
 %************************************************************************
@@ -299,64 +310,40 @@ makeDerivEqns tycl_decls
     returnM (catMaybes maybe_ordinaries, catMaybes maybe_newtypes)
   where
     ------------------------------------------------------------------
-    derive_these :: [(NewOrData, Name, LHsPred Name)]
+    derive_these :: [(NewOrData, Name, LHsType 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,
+                                 tcdDerivs = Just preds }) <- tycl_decls,
                     pred <- preds ]
 
     ------------------------------------------------------------------
-    mk_eqn :: (NewOrData, Name, LHsPred Name) -> TcM (Maybe DerivEqn, Maybe InstInfo)
+    mk_eqn :: (NewOrData, Name, LHsType Name) -> TcM (Maybe DerivEqn, Maybe InstInfo)
        -- We swizzle the tyvars and datacons out of the tycon
        -- to make the rest of the equation
+       --
+       -- The "deriv_ty" is a LHsType to take account of the fact that for newtype derivign
+       -- we allow deriving (forall a. C [a]).
 
-    mk_eqn (new_or_data, tycon_name, pred)
+    mk_eqn (new_or_data, tycon_name, hs_deriv_ty)
       = tcLookupTyCon tycon_name               `thenM` \ tycon ->
        addSrcSpan (srcLocSpan (getSrcLoc tycon))               $
         addErrCtxt (derivCtxt Nothing tycon)   $
        tcExtendTyVarEnv (tyConTyVars tycon)    $       -- Deriving preds may (now) mention
                                                        -- the type variables for the type constructor
-        tcHsPred pred                          `thenM` \ pred' ->
-       case getClassPredTys_maybe pred' of
-          Nothing          -> bale_out (malformedPredErr tycon pred)
-          Just (clas, tys) -> doptM Opt_GlasgowExts                    `thenM` \ gla_exts ->
-                              mk_eqn_help gla_exts new_or_data tycon clas tys
+       tcHsDeriv hs_deriv_ty                   `thenM` \ (deriv_tvs, clas, tys) ->
+       doptM Opt_GlasgowExts                   `thenM` \ gla_exts ->
+        mk_eqn_help gla_exts new_or_data tycon deriv_tvs clas tys
 
     ------------------------------------------------------------------
-    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)
+    mk_eqn_help gla_exts DataType tycon deriv_tvs clas tys
+      | Just err <- checkSideConditions gla_exts tycon deriv_tvs clas tys
+      = 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?
-           ]
-
-    mk_eqn_help gla_exts NewType tycon clas tys
+      = do { eqn <- mkDataTypeEqn tycon clas
+          ; returnM (Just eqn, Nothing) }
+
+    mk_eqn_help gla_exts NewType tycon deriv_tvs clas tys
       | 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_`
@@ -364,7 +351,7 @@ makeDerivEqns tycl_decls
           returnM (Nothing, Just (InstInfo { iDFunId = mk_dfun dfun_name,
                                              iBinds = NewTypeDerived rep_tys }))
       | std_class gla_exts clas
-      = mk_eqn_help gla_exts DataType tycon clas tys   -- Go via bale-out route
+      = mk_eqn_help gla_exts DataType tycon deriv_tvs clas tys -- Go via bale-out route
 
       | otherwise                              -- Non-standard instance
       = bale_out (if gla_exts then     
@@ -374,16 +361,21 @@ 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)
@@ -396,21 +388,19 @@ makeDerivEqns tycl_decls
                -- to get       instance Monad (ST s) => Monad (T s)
 
        -- 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
+       -- Need newTyConRhs *not* newTyConRep to get the representation 
+       -- type, because the latter looks through all intermediate newtypes
+       -- 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)))
+        (tc_tvs, rep_ty)      = newTyConRhs 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
+       tyvars_to_drop   = drop n_tyvars_to_keep tc_tvs
+       tyvars_to_keep   = take n_tyvars_to_keep tc_tvs
 
        n_args_to_keep = length rep_ty_args - n_args_to_drop
        args_to_drop   = drop n_args_to_keep rep_ty_args
@@ -446,11 +436,12 @@ makeDerivEqns tycl_decls
 
                -- 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
+       dict_tvs = deriv_tvs ++ tc_tvs
+       dict_args | null dict_tvs = []
+                 | 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
+       mk_dfun dfun_name = mkDictFunId dfun_name dict_tvs dict_args clas inst_tys
 
        -------------------------------------------------------------------
        --  Figuring out whether we can only do this newtype-deriving thing
@@ -473,11 +464,14 @@ 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
@@ -528,12 +522,49 @@ 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 ...
+       -- Notice that:
+       -- 1. There are no constraints in the instance
+       -- 2. There are no type variables either
+       -- 3. 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
 
-checkSideConditions :: Bool -> Class -> TyCon -> [TcType] -> Maybe SDoc
-checkSideConditions gla_exts clas tycon tys
-  | notNull tys        
+checkSideConditions :: Bool -> TyCon -> [TyVar] -> Class -> [TcType] -> Maybe SDoc
+checkSideConditions gla_exts tycon deriv_tvs clas tys
+  | notNull deriv_tvs || notNull tys   
   = Just ty_args_why   -- e.g. deriving( Foo s )
   | otherwise
   = case [cond | (key,cond) <- sideConditions, key == getUnique clas] of
@@ -541,7 +572,7 @@ 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")
 
@@ -554,7 +585,7 @@ sideConditions
        (enumClassKey,     cond_std `andCond` cond_isEnumeration),
        (ixClassKey,       cond_std `andCond` (cond_isEnumeration `orCond` cond_isProduct)),
        (boundedClassKey,  cond_std `andCond` (cond_isEnumeration `orCond` cond_isProduct)),
-       (typeableClassKey, cond_glaExts `andCond` cond_allTypeKind),
+       (typeableClassKey, cond_glaExts `andCond` cond_typeableOK),
        (dataClassKey,     cond_glaExts `andCond` cond_std)
     ]
 
@@ -597,12 +628,17 @@ cond_isProduct (gla_exts, tycon)
   where
     why = quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has more than one constructor")
 
-cond_allTypeKind :: Condition
-cond_allTypeKind (gla_exts, tycon)
-  | all (isArgTypeKind . tyVarKind) (tyConTyVars tycon) = Nothing
-  | otherwise                                       = Just why
+cond_typeableOK :: Condition
+-- OK for Typeable class
+-- Currently: (a) args all of kind *
+--           (b) 7 or fewer args
+cond_typeableOK (gla_exts, tycon)
+  | tyConArity tycon > 7                                     = Just too_many
+  | not (all (isArgTypeKind . tyVarKind) (tyConTyVars tycon)) = Just bad_kind
+  | otherwise                                                = Nothing
   where
-    why  = quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("is parameterised over arguments of kind other than `*'")
+    too_many = quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has too many arguments")
+    bad_kind = quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has arguments of kind other than `*'")
 
 cond_glaExts :: Condition
 cond_glaExts (gla_exts, tycon) | gla_exts  = Nothing
@@ -678,7 +714,7 @@ solveDerivEqns orig_eqns
       = addSrcSpan (srcLocSpan (getSrcLoc tc))         $
        addErrCtxt (derivCtxt (Just clas) tc)   $
        tcSimplifyDeriv tyvars deriv_rhs        `thenM` \ theta ->
-       returnM (sortLt (<) theta)      -- Canonicalise before returning the soluction
+       returnM (sortLe (<=) theta)     -- Canonicalise before returning the soluction
 
 mk_deriv_dfun (dfun_name, clas, tycon, tyvars, _) theta
   = mkDictFunId dfun_name tyvars theta
@@ -766,8 +802,7 @@ 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
@@ -778,22 +813,31 @@ 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}
 
 
@@ -881,8 +925,6 @@ derivingThingErr clas tys tycon tyvars why
   where
     pred = mkClassPred clas (tys ++ [mkTyConApp tycon (mkTyVarTys tyvars)])
 
-malformedPredErr tycon pred = ptext SLIT("Illegal deriving item") <+> ppr pred
-
 derivCtxt :: Maybe Class -> TyCon -> SDoc
 derivCtxt maybe_cls tycon
   = ptext SLIT("When deriving") <+> cls <+> ptext SLIT("for type") <+> quotes (ppr tycon)