[project @ 2001-12-20 11:19:05 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcDeriv.lhs
index ee364ac..9bc4540 100644 (file)
@@ -13,7 +13,7 @@ module TcDeriv ( tcDeriving ) where
 import HsSyn           ( HsBinds(..), MonoBinds(..), TyClDecl(..),
                          collectLocatedMonoBinders )
 import RdrHsSyn                ( RdrNameMonoBinds )
-import RnHsSyn         ( RenamedHsBinds, RenamedMonoBinds, RenamedTyClDecl )
+import RnHsSyn         ( RenamedHsBinds, RenamedMonoBinds, RenamedTyClDecl, RenamedHsPred )
 import CmdLineOpts     ( DynFlag(..), DynFlags )
 
 import TcMonad
@@ -22,6 +22,7 @@ import TcEnv          ( tcSetInstEnv, newDFunName, InstInfo(..), pprInstInfo,
                        )
 import TcGenDeriv      -- Deriv stuff
 import InstEnv         ( InstEnv, simpleDFunClassTyCon, extendInstEnv )
+import TcMonoType      ( tcHsPred )
 import TcSimplify      ( tcSimplifyThetas )
 
 import RnBinds         ( rnMethodBinds, rnTopMonoBinds )
@@ -29,29 +30,33 @@ import RnEnv                ( bindLocatedLocalsRn )
 import RnMonad         ( renameDerivedCode, thenRn, mapRn, returnRn )
 import HscTypes                ( DFunId, PersistentRenamerState )
 
-import BasicTypes      ( Fixity )
-import Class           ( className, classKey, Class )
+import BasicTypes      ( Fixity, NewOrData(..) )
+import Class           ( className, classKey, classTyVars, Class )
 import ErrUtils                ( dumpIfSet_dyn, Message )
 import MkId            ( mkDictFunId )
-import DataCon         ( dataConArgTys, isNullaryDataCon, isExistentialDataCon )
+import DataCon         ( dataConRepArgTys, isNullaryDataCon, isExistentialDataCon )
 import PrelInfo                ( needsDataDeclCtxtClassKeys )
 import Maybes          ( maybeToBool, catMaybes )
 import Module          ( Module )
 import Name            ( Name, getSrcLoc, nameUnique )
 import RdrName         ( RdrName )
 
-import TyCon           ( tyConTyVars, tyConDataCons,
+import TyCon           ( tyConTyVars, tyConDataCons, tyConArity, newTyConRep,
                          tyConTheta, maybeTyConSingleCon, isDataTyCon,
                          isEnumerationTyCon, TyCon
                        )
-import TcType          ( ThetaType, mkTyVarTys, mkTyConApp, 
-                         isUnLiftedType, mkClassPred )
-import Var             ( TyVar )
+import TcType          ( TcType, ThetaType, mkTyVarTys, mkTyConApp, getClassPredTys_maybe,
+                         isUnLiftedType, mkClassPred, tyVarsOfTypes, tcSplitFunTys, 
+                         tcSplitTyConApp_maybe )
+import Var             ( TyVar, tyVarKind )
+import VarSet          ( mkVarSet, subVarSet )
 import PrelNames
 import Util            ( zipWithEqual, sortLt )
 import ListSetOps      ( removeDups,  assoc )
 import Outputable
+import Maybe           ( isJust )
 import List            ( nub )
+import FastString      ( FastString )
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -187,17 +192,37 @@ tcDeriving  :: PersistentRenamerState
            -> TcM ([InstInfo],         -- The generated "instance decls".
                    RenamedHsBinds)     -- Extra generated bindings
 
-tcDeriving prs mod inst_env_in get_fixity tycl_decls
+tcDeriving prs mod inst_env get_fixity tycl_decls
   = recoverTc (returnTc ([], EmptyBinds)) $
 
        -- Fish the "deriving"-related information out of the TcEnv
        -- and make the necessary "equations".
-    makeDerivEqns tycl_decls           `thenTc` \ eqns ->
-    if null eqns then
-       returnTc ([], EmptyBinds)
-    else
+    makeDerivEqns tycl_decls                           `thenTc` \ (ordinary_eqns, inst_info2) ->
+    
+    deriveOrdinaryStuff mod prs inst_env get_fixity 
+                       ordinary_eqns                   `thenTc` \ (inst_info1, binds) ->
+    let
+       inst_info  = inst_info2 ++ inst_info1   -- info2 usually empty
+    in
+
+    getDOptsTc                         `thenNF_Tc` \ dflags ->
+    ioToTc (dumpIfSet_dyn dflags Opt_D_dump_deriv "Derived instances" 
+                         (ddump_deriving inst_info binds))     `thenTc_`
+
+    returnTc (inst_info, binds)
+
+  where
+    ddump_deriving :: [InstInfo] -> RenamedHsBinds -> SDoc
+    ddump_deriving inst_infos extra_binds
+      = vcat (map pprInstInfo inst_infos) $$ ppr extra_binds
+
 
-       -- Take the equation list and solve it, to deliver a list of
+-----------------------------------------
+deriveOrdinaryStuff mod prs inst_env_in get_fixity []  -- Short cut
+  = returnTc ([], EmptyBinds)
+
+deriveOrdinaryStuff mod prs inst_env_in get_fixity 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            `thenTc` \ new_dfuns ->
@@ -207,11 +232,10 @@ tcDeriving prs mod inst_env_in get_fixity tycl_decls
        -- generate extra not-one-inst-decl-specific binds, notably
        -- "con2tag" and/or "tag2con" functions.  We do these
        -- separately.
-
     gen_taggery_Names new_dfuns                        `thenTc` \ nm_alist_etc ->
 
     tcGetEnv                                   `thenNF_Tc` \ env ->
-    getDOptsTc                                 `thenTc` \ dflags ->
+    getDOptsTc                                 `thenNF_Tc` \ dflags ->
     let
        extra_mbind_list = map gen_tag_n_con_monobind nm_alist_etc
        extra_mbinds     = foldr AndMonoBinds EmptyMonoBinds extra_mbind_list
@@ -228,20 +252,11 @@ tcDeriving prs mod inst_env_in get_fixity tycl_decls
                        mapRn rn_meths method_binds_s           `thenRn` \ rn_method_binds_s ->
                        returnRn (rn_method_binds_s, rn_extra_binds)
                  )
-
        new_inst_infos = zipWith gen_inst_info new_dfuns rn_method_binds_s
     in
-
-    ioToTc (dumpIfSet_dyn dflags Opt_D_dump_deriv "Derived instances" 
-             (ddump_deriving new_inst_infos rn_extra_binds))   `thenTc_`
-
     returnTc (new_inst_infos, rn_extra_binds)
-  where
-    ddump_deriving :: [InstInfo] -> RenamedHsBinds -> SDoc
-    ddump_deriving inst_infos extra_binds
-      = vcat (map pprInstInfo inst_infos) $$ ppr extra_binds
-      where
 
+  where
        -- Make a Real dfun instead of the dummy one we have so far
     gen_inst_info :: DFunId -> RenamedMonoBinds -> InstInfo
     gen_inst_info dfun binds
@@ -274,68 +289,138 @@ or} has just one data constructor (e.g., tuples).
 all those.
 
 \begin{code}
-makeDerivEqns :: [RenamedTyClDecl] -> TcM [DerivEqn]
+makeDerivEqns :: [RenamedTyClDecl] 
+             -> TcM ([DerivEqn],       -- Ordinary derivings
+                     [InstInfo])       -- Special newtype derivings
 
 makeDerivEqns tycl_decls
-  = mapTc mk_eqn derive_these          `thenTc` \ maybe_eqns ->
-    returnTc (catMaybes maybe_eqns)
+  = mapAndUnzipTc mk_eqn derive_these          `thenTc` \ (maybe_ordinaries, maybe_newtypes) ->
+    returnTc (catMaybes maybe_ordinaries, catMaybes maybe_newtypes)
   where
     ------------------------------------------------------------------
-    derive_these :: [(Name, Name)]
-       -- Find the (Class,TyCon) pairs that must be `derived'
+    derive_these :: [(NewOrData, Name, RenamedHsPred)]
+       -- Find the (nd, TyCon, Pred) pairs that must be `derived'
        -- NB: only source-language decls have deriving, no imported ones do
-    derive_these = [ (clas,tycon) 
-                  | TyData {tcdName = tycon, tcdDerivs = Just classes} <- tycl_decls,
-                    clas <- nub classes ]
+    derive_these = [ (nd, tycon, pred) 
+                  | TyData {tcdND = nd, tcdName = tycon, tcdDerivs = Just preds} <- tycl_decls,
+                    pred <- preds ]
 
     ------------------------------------------------------------------
-    mk_eqn :: (Name, Name) -> NF_TcM (Maybe DerivEqn)
-       -- we swizzle the tyvars and datacons out of the tycon
+    mk_eqn :: (NewOrData, Name, RenamedHsPred) -> NF_TcM (Maybe DerivEqn, Maybe InstInfo)
+       -- We swizzle the tyvars and datacons out of the tycon
        -- to make the rest of the equation
 
-    mk_eqn (clas_name, tycon_name)
-      = tcLookupClass clas_name                                        `thenNF_Tc` \ clas ->
-       tcLookupTyCon tycon_name                                `thenNF_Tc` \ tycon ->
-       let
-           clas_key  = classKey clas
-           tyvars    = tyConTyVars tycon
-           tyvar_tys = mkTyVarTys tyvars
-           ty        = mkTyConApp tycon tyvar_tys
-           data_cons = tyConDataCons tycon
-           locn      = getSrcLoc tycon
-           constraints = extra_constraints ++ concat (map mk_constraints data_cons)
+    mk_eqn (new_or_data, tycon_name, pred)
+      = tcLookupTyCon tycon_name               `thenNF_Tc` \ tycon ->
+       tcAddSrcLoc (getSrcLoc tycon)           $
+        tcAddErrCtxt (derivCtxt tycon)         $
+        tcHsPred pred                          `thenTc` \ pred' ->
+       case getClassPredTys_maybe pred' of
+          Nothing          -> bale_out (malformedPredErr tycon pred)
+          Just (clas, tys) -> mk_eqn_help new_or_data tycon clas tys
 
-           -- "extra_constraints": see notes above about contexts on data decls
-           extra_constraints
-             | offensive_class = tyConTheta tycon
-             | otherwise       = []
+    ------------------------------------------------------------------
+    mk_eqn_help DataType tycon clas tys
+      | Just err <- chk_out clas tycon tys
+      = bale_out (derivingThingErr clas tys tycon tyvars err)
+      | otherwise 
+      = new_dfun_name clas tycon        `thenNF_Tc` \ dfun_name ->
+       returnNF_Tc (Just (dfun_name, clas, tycon, tyvars, constraints), Nothing)
+      where
+       tyvars    = tyConTyVars tycon
+       data_cons = tyConDataCons tycon
+       constraints = extra_constraints ++ 
+                     [ mkClassPred clas [arg_ty] 
+                     | data_con <- tyConDataCons tycon,
+                       arg_ty   <- dataConRepArgTys 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?
+                     ]
 
-           offensive_class = clas_key `elem` needsDataDeclCtxtClassKeys
-    
-           mk_constraints data_con
-              = [ mkClassPred clas [arg_ty]
-                | arg_ty <- dataConArgTys data_con tyvar_tys,
-                  not (isUnLiftedType arg_ty)  -- No constraints for unlifted types?
-                ]
-       in
-       case chk_out clas tycon of
-          Just err ->  tcAddSrcLoc (getSrcLoc tycon)   $
-                       addErrTc err                    `thenNF_Tc_` 
-                       returnNF_Tc Nothing
-          Nothing  ->  newDFunName clas [ty] locn `thenNF_Tc` \ dfun_name ->
-                       returnNF_Tc (Just (dfun_name, clas, tycon, tyvars, constraints))
+       
+        -- "extra_constraints": see notes above about contexts on data decls
+       extra_constraints | 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 ->
+          returnTc (Nothing, Just (NewTypeDerived (mk_dfun dfun_name)))
+      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
+       --
+       -- We generate the instances
+       --       instance Ci (t ak...aj) => Ci (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 )
 
+       kind = tyVarKind (last (classTyVars clas))
+               -- Kind of the thing we want to instance
+               --   e.g. argument kind of Monad, *->*
 
+       (arg_kinds, _) = tcSplitFunTys 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)
+
+       (tyvars, rep_ty)           = newTyConRep tycon
+       maybe_rep_app              = tcSplitTyConApp_maybe rep_ty       
+       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
+
+       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
+
+       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]
+
+       -- 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
+
+       cant_derive_err = derivingThingErr clas tys tycon tyvars_to_keep
+                                          SLIT("too hard for cunning newtype deriving")
+
+
+    bale_out err = addErrTc err `thenNF_Tc_` returnNF_Tc (Nothing, Nothing) 
 
     ------------------------------------------------------------------
-    chk_out :: Class -> TyCon -> Maybe Message
-    chk_out clas tycon
-       | clas `hasKey` enumClassKey    && not is_enumeration           = bog_out nullary_why
-       | clas `hasKey` boundedClassKey && not is_enumeration_or_single = bog_out single_nullary_why
-       | clas `hasKey` ixClassKey      && not is_enumeration_or_single = bog_out single_nullary_why
-       | null data_cons                     = bog_out no_cons_why
-       | any isExistentialDataCon data_cons = Just (existentialErr clas tycon)
-       | otherwise                          = Nothing
+    chk_out :: Class -> TyCon -> [TcType] -> Maybe FastString
+    chk_out clas tycon tys
+       | not (null 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
+       | clas `hasKey` ixClassKey      && not is_enumeration_or_single = Just single_nullary_why
+       | null data_cons                                                = Just no_cons_why
+       | any isExistentialDataCon data_cons                            = Just existential_why     
+       | otherwise                                                     = Nothing
        where
            data_cons = tyConDataCons tycon
            is_enumeration = isEnumerationTyCon tycon
@@ -345,8 +430,13 @@ makeDerivEqns tycl_decls
            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)")
 
-           bog_out why = Just (derivingThingErr clas tycon why)
+new_dfun_name clas tycon       -- Just a simple wrapper
+  = newDFunName clas [mkTyConApp tycon []] (getSrcLoc tycon)
+       -- The type passed to newDFunName is only used to generate
+       -- a suitable string; hence the empty type arg list
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -402,7 +492,7 @@ solveDerivEqns inst_env_in orig_eqns
     iterateOnce current_solns
       =            -- Extend the inst info from the explicit instance decls
            -- with the current set of solutions, giving a
-       getDOptsTc                              `thenTc` \ dflags ->
+       getDOptsTc                              `thenNF_Tc` \ dflags ->
         let (new_dfuns, inst_env) =
                add_solns dflags inst_env_in orig_eqns current_solns
         in
@@ -611,17 +701,15 @@ gen_taggery_Names dfuns
 \end{code}
 
 \begin{code}
-derivingThingErr :: Class -> TyCon -> FAST_STRING -> Message
-
-derivingThingErr clas tycon why
-  = sep [hsep [ptext SLIT("Can't make a derived instance of"), quotes (ppr clas)],
-        hsep [ptext SLIT("for the type"), quotes (ppr tycon)],
+derivingThingErr clas tys tycon tyvars why
+  = sep [hsep [ptext SLIT("Can't make a derived instance of"), quotes (ppr pred)],
         parens (ptext why)]
+  where
+    pred = mkClassPred clas (tys ++ [mkTyConApp tycon (mkTyVarTys tyvars)])
 
-existentialErr clas tycon
-  = sep [ptext SLIT("Can't derive any instances for type") <+> quotes (ppr tycon),
-        ptext SLIT("because it has existentially-quantified constructor(s)")]
+malformedPredErr tycon pred = ptext SLIT("Illegal deriving item") <+> ppr pred
 
 derivCtxt tycon
   = ptext SLIT("When deriving classes for") <+> quotes (ppr tycon)
 \end{code}
+