[project @ 2002-04-01 08:23:30 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcExpr.lhs
index 56fc0e3..32f687f 100644 (file)
@@ -9,21 +9,22 @@ module TcExpr ( tcExpr, tcMonoExpr, tcId ) where
 #include "HsVersions.h"
 
 import HsSyn           ( HsExpr(..), HsLit(..), ArithSeqInfo(..), 
-                         HsMatchContext(..), HsDoContext(..), mkMonoBind
+                         HsMatchContext(..), HsDoContext(..), 
+                         mkMonoBind 
                        )
 import RnHsSyn         ( RenamedHsExpr, RenamedRecordBinds )
-import TcHsSyn         ( TcExpr, TcRecordBinds, simpleHsLitTy  )
+import TcHsSyn         ( TcExpr, TcRecordBinds, simpleHsLitTy, mkHsDictApp, mkHsTyApp )
 
 import TcMonad
-import TcUnify         ( tcSub, tcGen, (<$>),
+import TcUnify         ( tcSubExp, tcGen, (<$>),
                          unifyTauTy, unifyFunTy, unifyListTy, unifyPArrTy,
                          unifyTupleTy )
 import BasicTypes      ( RecFlag(..),  isMarkedStrict )
 import Inst            ( InstOrigin(..), 
                          LIE, mkLIE, emptyLIE, unitLIE, plusLIE, plusLIEs,
                          newOverloadedLit, newMethod, newIPDict,
-                         newDicts, 
-                         instToId, tcInstId
+                         newDicts, newMethodWithGivenTy,
+                         instToId, tcInstCall, tcInstDataCon
                        )
 import TcBinds         ( tcBindsAndThen )
 import TcEnv           ( tcLookupClass, tcLookupGlobalId, tcLookupGlobal_maybe,
@@ -33,25 +34,26 @@ import TcMatches    ( tcMatchesCase, tcMatchLambda, tcStmts )
 import TcMonoType      ( tcHsSigType, UserTypeCtxt(..) )
 import TcPat           ( badFieldCon )
 import TcSimplify      ( tcSimplifyIPs )
-import TcMType         ( tcInstTyVars, newTyVarTy, newTyVarTys, zonkTcType )
-import TcType          ( TcType, TcSigmaType, TcPhiType,
-                         tcSplitFunTys, tcSplitTyConApp,
-                         isSigmaTy, mkFunTy, mkAppTy, mkTyConTy,
+import TcMType         ( tcInstTyVars, tcInstType, newHoleTyVarTy, zapToType,
+                         newTyVarTy, newTyVarTys, zonkTcType, readHoleResult )
+import TcType          ( TcType, TcSigmaType, TcRhoType, TyVarDetails(VanillaTv),
+                         tcSplitFunTys, tcSplitTyConApp, mkTyVarTys,
+                         isSigmaTy, mkFunTy, mkAppTy, mkTyConTy, mkFunTys,
                          mkTyConApp, mkClassPred, tcFunArgTy,
-                         tyVarsOfTypes, 
+                         tyVarsOfTypes, isLinearPred,
                          liftedTypeKind, openTypeKind, mkArrowKind,
                          tcSplitSigmaTy, tcTyConAppTyCon,
                          tidyOpenType
                        )
 import FieldLabel      ( FieldLabel, fieldLabelName, fieldLabelType, fieldLabelTyCon )
-import Id              ( idType, recordSelectorFieldLabel, isRecordSelector )
+import Id              ( idType, recordSelectorFieldLabel, isRecordSelector, isDataConWrapId_maybe )
 import DataCon         ( dataConFieldLabels, dataConSig, 
                          dataConStrictMarks
                        )
 import Name            ( Name )
-import TyCon           ( TyCon, tyConTyVars, isAlgTyCon, tyConDataCons )
+import TyCon           ( TyCon, tyConTyVars, tyConTheta, isAlgTyCon, tyConDataCons )
 import Subst           ( mkTopTyVarSubst, substTheta, substTy )
-import VarSet          ( elemVarSet )
+import VarSet          ( emptyVarSet, elemVarSet )
 import TysWiredIn      ( boolTy, mkListTy, mkPArrTy, listTyCon, parrTyCon )
 import PrelNames       ( cCallableClassName, 
                          cReturnableClassName, 
@@ -80,11 +82,17 @@ tcExpr :: RenamedHsExpr             -- Expession to type check
        -> TcM (TcExpr, LIE)    -- Generalised expr with expected type, and LIE
 
 tcExpr expr expected_ty 
+  = traceTc (text "tcExpr" <+> (ppr expected_ty $$ ppr expr)) `thenNF_Tc_`
+    tc_expr' expr expected_ty
+
+tc_expr' expr expected_ty
   | not (isSigmaTy expected_ty)  -- Monomorphic case
   = tcMonoExpr expr expected_ty
 
   | otherwise
-  = tcGen expected_ty (tcMonoExpr expr)                `thenTc` \ (gen_fn, expr', lie) ->
+  = tcGen expected_ty emptyVarSet (
+       tcMonoExpr expr
+    )                                  `thenTc` \ (gen_fn, expr', lie) ->
     returnTc (gen_fn <$> expr', lie)
 \end{code}
 
@@ -97,14 +105,14 @@ tcExpr expr expected_ty
 
 \begin{code}
 tcMonoExpr :: RenamedHsExpr            -- Expession to type check
-          -> TcPhiType                 -- Expected type (could be a type variable)
+          -> TcRhoType                 -- Expected type (could be a type variable)
                                        -- Definitely no foralls at the top
                                        -- Can be a 'hole'.
           -> TcM (TcExpr, LIE)
 
 tcMonoExpr (HsVar name) res_ty
   = tcId name                  `thenNF_Tc` \ (expr', lie1, id_ty) ->
-    tcSub res_ty id_ty                 `thenTc` \ (co_fn, lie2) ->
+    tcSubExp res_ty id_ty      `thenTc` \ (co_fn, lie2) ->
     returnTc (co_fn <$> expr', lie1 `plusLIE` lie2)
 
 tcMonoExpr (HsIPVar ip) res_ty
@@ -114,7 +122,7 @@ tcMonoExpr (HsIPVar ip) res_ty
        -- be a tau-type.)
     newTyVarTy openTypeKind            `thenNF_Tc` \ ip_ty ->
     newIPDict (IPOcc ip) ip ip_ty      `thenNF_Tc` \ (ip', inst) ->
-    tcSub res_ty ip_ty                 `thenTc` \ (co_fn, lie) ->
+    tcSubExp res_ty ip_ty              `thenTc` \ (co_fn, lie) ->
     returnNF_Tc (co_fn <$> HsIPVar ip', lie `plusLIE` unitLIE inst)
 \end{code}
 
@@ -128,10 +136,16 @@ tcMonoExpr (HsIPVar ip) res_ty
 \begin{code}
 tcMonoExpr in_expr@(ExprWithTySig expr poly_ty) res_ty
  = tcHsSigType ExprSigCtxt poly_ty     `thenTc` \ sig_tc_ty ->
-   tcAddErrCtxt (exprSigCtxt in_expr)  $
    tcExpr expr sig_tc_ty               `thenTc` \ (expr', lie1) ->
-   tcSub res_ty sig_tc_ty              `thenTc` \ (co_fn, lie2) ->
-   returnTc (co_fn <$> expr', lie1 `plusLIE` lie2)
+
+       -- Must instantiate the outer for-alls of sig_tc_ty
+       -- else we risk instantiating a ? res_ty to a forall-type
+       -- which breaks the invariant that tcMonoExpr only returns phi-types
+   tcAddErrCtxt (exprSigCtxt in_expr)  $
+   tcInstCall SignatureOrigin sig_tc_ty        `thenNF_Tc` \ (inst_fn, lie2, inst_sig_ty) ->
+   tcSubExp res_ty inst_sig_ty         `thenTc` \ (co_fn, lie3) ->
+
+   returnTc (co_fn <$> inst_fn expr', lie1 `plusLIE` lie2 `plusLIE` lie3)
 \end{code}
 
 
@@ -173,7 +187,7 @@ tcMonoExpr in_expr@(SectionL arg1 op) res_ty
     split_fun_ty op_ty 2 {- two args -}                `thenTc` \ ([arg1_ty, arg2_ty], op_res_ty) ->
     tcArg op (arg1, arg1_ty, 1)                        `thenTc` \ (arg1',lie2) ->
     tcAddErrCtxt (exprCtxt in_expr)            $
-    tcSub res_ty (mkFunTy arg2_ty op_res_ty)   `thenTc` \ (co_fn, lie3) ->
+    tcSubExp res_ty (mkFunTy arg2_ty op_res_ty)        `thenTc` \ (co_fn, lie3) ->
     returnTc (co_fn <$> SectionL arg1' op', lie1 `plusLIE` lie2 `plusLIE` lie3)
 
 -- Right sections, equivalent to \ x -> x op expr, or
@@ -184,7 +198,7 @@ tcMonoExpr in_expr@(SectionR op arg2) res_ty
     split_fun_ty op_ty 2 {- two args -}                `thenTc` \ ([arg1_ty, arg2_ty], op_res_ty) ->
     tcArg op (arg2, arg2_ty, 2)                        `thenTc` \ (arg2',lie2) ->
     tcAddErrCtxt (exprCtxt in_expr)            $
-    tcSub res_ty (mkFunTy arg1_ty op_res_ty)   `thenTc` \ (co_fn, lie3) ->
+    tcSubExp res_ty (mkFunTy arg1_ty op_res_ty)        `thenTc` \ (co_fn, lie3) ->
     returnTc (co_fn <$> SectionR op' arg2', lie1 `plusLIE` lie2 `plusLIE` lie3)
 
 -- equivalent to (op e1) e2:
@@ -195,7 +209,7 @@ tcMonoExpr in_expr@(OpApp arg1 op fix arg2) res_ty
     tcArg op (arg1, arg1_ty, 1)                        `thenTc` \ (arg1',lie2a) ->
     tcArg op (arg2, arg2_ty, 2)                        `thenTc` \ (arg2',lie2b) ->
     tcAddErrCtxt (exprCtxt in_expr)            $
-    tcSub res_ty op_res_ty                     `thenTc` \ (co_fn, lie3) ->
+    tcSubExp res_ty op_res_ty                  `thenTc` \ (co_fn, lie3) ->
     returnTc (OpApp arg1' op' fix arg2', 
              lie1 `plusLIE` lie2a `plusLIE` lie2b `plusLIE` lie3)
 \end{code}
@@ -304,8 +318,11 @@ tcMonoExpr (HsIf pred b1 b2 src_loc) res_ty
     tcAddErrCtxt (predCtxt pred) (
     tcMonoExpr pred boolTy     )       `thenTc`    \ (pred',lie1) ->
 
-    tcMonoExpr b1 res_ty               `thenTc`    \ (b1',lie2) ->
-    tcMonoExpr b2 res_ty               `thenTc`    \ (b2',lie3) ->
+    zapToType res_ty                   `thenTc`    \ res_ty' ->
+       -- C.f. the call to zapToType in TcMatches.tcMatches
+
+    tcMonoExpr b1 res_ty'              `thenTc`    \ (b1',lie2) ->
+    tcMonoExpr b2 res_ty'              `thenTc`    \ (b2',lie3) ->
     returnTc (HsIf pred' b1' b2' src_loc, plusLIE lie1 (plusLIE lie2 lie3))
 \end{code}
 
@@ -427,15 +444,16 @@ tcMonoExpr expr@(RecordUpd record_expr rbinds) res_ty
        -- Figure out the tycon and data cons from the first field name
     let
                -- It's OK to use the non-tc splitters here (for a selector)
-       (Just (AnId sel_id) : _)    = maybe_sel_ids
-       (_, _, tau)                 = tcSplitSigmaTy (idType sel_id)    -- Selectors can be overloaded
-                                                                       -- when the data type has a context
-       data_ty                     = tcFunArgTy tau                    -- Must succeed since sel_id is a selector
-       tycon                       = tcTyConAppTyCon data_ty
-       data_cons                   = tyConDataCons tycon
-       (con_tyvars, _, _, _, _, _) = dataConSig (head data_cons)
+       (Just (AnId sel_id) : _) = maybe_sel_ids
+
+       (_, _, tau)  = tcSplitSigmaTy (idType sel_id)   -- Selectors can be overloaded
+                                                       -- when the data type has a context
+       data_ty      = tcFunArgTy tau                   -- Must succeed since sel_id is a selector
+       tycon        = tcTyConAppTyCon data_ty
+       data_cons    = tyConDataCons tycon
+       tycon_tyvars = tyConTyVars tycon                -- The data cons use the same type vars
     in
-    tcInstTyVars con_tyvars                    `thenNF_Tc` \ (_, result_inst_tys, _) ->
+    tcInstTyVars VanillaTv tycon_tyvars                `thenNF_Tc` \ (_, result_inst_tys, inst_env) ->
 
        -- STEP 2
        -- Check that at least one constructor has all the named fields
@@ -473,35 +491,31 @@ tcMonoExpr expr@(RecordUpd record_expr rbinds) res_ty
 
        mk_inst_ty (tyvar, result_inst_ty) 
          | tyvar `elemVarSet` common_tyvars = returnNF_Tc result_inst_ty       -- Same as result type
-         | otherwise                               = newTyVarTy liftedTypeKind -- Fresh type
+         | otherwise                        = newTyVarTy liftedTypeKind        -- Fresh type
     in
-    mapNF_Tc mk_inst_ty (zip con_tyvars result_inst_tys)       `thenNF_Tc` \ inst_tys ->
+    mapNF_Tc mk_inst_ty (zip tycon_tyvars result_inst_tys)     `thenNF_Tc` \ inst_tys ->
 
        -- STEP 5
        -- Typecheck the expression to be updated
     let
        record_ty = mkTyConApp tycon inst_tys
     in
-    tcMonoExpr record_expr record_ty                   `thenTc`    \ (record_expr', record_lie) ->
+    tcMonoExpr record_expr record_ty           `thenTc`    \ (record_expr', record_lie) ->
 
        -- STEP 6
        -- Figure out the LIE we need.  We have to generate some 
        -- dictionaries for the data type context, since we are going to
-       -- do some construction.
+       -- do pattern matching over the data cons.
        --
-       -- What dictionaries do we need?  For the moment we assume that all
-       -- data constructors have the same context, and grab it from the first
-       -- constructor.  If they have varying contexts then we'd have to 
-       -- union the ones that could participate in the update.
+       -- What dictionaries do we need?  
+       -- We just take the context of the type constructor
     let
-       (tyvars, theta, _, _, _, _) = dataConSig (head data_cons)
-       inst_env = mkTopTyVarSubst tyvars result_inst_tys
-       theta'   = substTheta inst_env theta
+       theta' = substTheta inst_env (tyConTheta tycon)
     in
     newDicts RecordUpdOrigin theta'    `thenNF_Tc` \ dicts ->
 
        -- Phew!
-    returnTc (RecordUpdOut record_expr' record_ty result_record_ty (map instToId dicts) rbinds', 
+    returnTc (RecordUpdOut record_expr' record_ty result_record_ty rbinds', 
              mkLIE dicts `plusLIE` record_lie `plusLIE` rbinds_lie)
 
 tcMonoExpr (ArithSeqIn seq@(From expr)) res_ty
@@ -630,6 +644,7 @@ tcApp fun args res_ty
     tcExpr_id fun                              `thenTc` \ (fun', lie_fun, fun_ty) ->
 
     tcAddErrCtxt (wrongArgsCtxt "too many" fun args) (
+       traceTc (text "tcApp" <+> (ppr fun $$ ppr fun_ty))      `thenNF_Tc_`
        split_fun_ty fun_ty (length args)
     )                                          `thenTc` \ (expected_arg_tys, actual_result_ty) ->
 
@@ -643,7 +658,7 @@ tcApp fun args res_ty
        -- (One can think of cases when the opposite order would give
        -- a better error message.)
     tcAddErrCtxtM (checkArgsCtxt fun args res_ty actual_result_ty)
-                 (tcSub res_ty actual_result_ty)       `thenTc` \ (co_fn, lie_res) ->
+                 (tcSubExp res_ty actual_result_ty)    `thenTc` \ (co_fn, lie_res) ->
 
     returnTc (co_fn <$> foldl HsApp fun' args', 
              lie_res `plusLIE` lie_fun `plusLIE` plusLIEs lie_args_s)
@@ -703,21 +718,90 @@ tcArg the_fun (arg, expected_arg_ty, arg_no)
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
+tcId instantiates an occurrence of an Id.
+The instantiate_it loop runs round instantiating the Id.
+It has to be a loop because we are now prepared to entertain
+types like
+       f:: forall a. Eq a => forall b. Baz b => tau
+We want to instantiate this to
+       f2::tau         {f2 = f1 b (Baz b), f1 = f a (Eq a)}
+
+The -fno-method-sharing flag controls what happens so far as the LIE
+is concerned.  The default case is that for an overloaded function we 
+generate a "method" Id, and add the Method Inst to the LIE.  So you get
+something like
+       f :: Num a => a -> a
+       f = /\a (d:Num a) -> let m = (+) a d in \ (x:a) -> m x x
+If you specify -fno-method-sharing, the dictionary application 
+isn't shared, so we get
+       f :: Num a => a -> a
+       f = /\a (d:Num a) (x:a) -> (+) a d x x
+This gets a bit less sharing, but
+       a) it's better for RULEs involving overloaded functions
+       b) perhaps fewer separated lambdas
+
 \begin{code}
 tcId :: Name -> NF_TcM (TcExpr, LIE, TcType)
 tcId name      -- Look up the Id and instantiate its type
   = tcLookupId name                    `thenNF_Tc` \ id ->
-    tcInstId id
+    case isDataConWrapId_maybe id of
+       Nothing       -> loop (HsVar id) emptyLIE (idType id)
+       Just data_con -> inst_data_con id data_con
+  where
+    orig = OccurrenceOf name
+
+    loop (HsVar fun_id) lie fun_ty
+       | want_method_inst fun_ty
+       = tcInstType VanillaTv fun_ty           `thenNF_Tc` \ (tyvars, theta, tau) ->
+         newMethodWithGivenTy orig fun_id 
+               (mkTyVarTys tyvars) theta tau   `thenNF_Tc` \ meth ->
+         loop (HsVar (instToId meth)) 
+              (unitLIE meth `plusLIE` lie) tau
+
+    loop fun lie fun_ty 
+       | isSigmaTy fun_ty
+       = tcInstCall orig fun_ty        `thenNF_Tc` \ (inst_fn, inst_lie, tau) ->
+         loop (inst_fn fun) (inst_lie `plusLIE` lie) tau
+
+       | otherwise
+       = returnNF_Tc (fun, lie, fun_ty)
+
+    want_method_inst fun_ty 
+       | opt_NoMethodSharing = False   
+       | otherwise           = case tcSplitSigmaTy fun_ty of
+                                 (_,[],_)    -> False  -- Not overloaded
+                                 (_,theta,_) -> not (any isLinearPred theta)
+       -- This is a slight hack.
+       -- If   f :: (%x :: T) => Int -> Int
+       -- Then if we have two separate calls, (f 3, f 4), we cannot
+       -- make a method constraint that then gets shared, thus:
+       --      let m = f %x in (m 3, m 4)
+       -- because that loses the linearity of the constraint.
+       -- The simplest thing to do is never to construct a method constraint
+       -- in the first place that has a linear implicit parameter in it.
+
+       -- We treat data constructors differently, because we have to generate
+       -- constraints for their silly theta, which no longer appears in
+       -- the type of dataConWrapId.  It's dual to TcPat.tcConstructor
+    inst_data_con id data_con
+      = tcInstDataCon orig data_con    `thenNF_Tc` \ (ty_args, ex_dicts, arg_tys, result_ty, stupid_lie, ex_lie, _) ->
+       returnNF_Tc (mkHsDictApp (mkHsTyApp (HsVar id) ty_args) ex_dicts, 
+                    stupid_lie `plusLIE` ex_lie, 
+                    mkFunTys arg_tys result_ty)
 \end{code}
 
 Typecheck expression which in most cases will be an Id.
+The expression can return a higher-ranked type, such as
+       (forall a. a->a) -> Int
+so we must create a HoleTyVarTy to pass in as the expected tyvar.
 
 \begin{code}
 tcExpr_id :: RenamedHsExpr -> TcM (TcExpr, LIE, TcType)
 tcExpr_id (HsVar name) = tcId name
-tcExpr_id expr         = newTyVarTy openTypeKind       `thenNF_Tc` \ id_ty ->
+tcExpr_id expr         = newHoleTyVarTy                        `thenNF_Tc` \ id_ty ->
                         tcMonoExpr expr id_ty          `thenTc`    \ (expr', lie_id) ->
-                        returnTc (expr', lie_id, id_ty) 
+                        readHoleResult id_ty           `thenTc`    \ id_ty' ->
+                        returnTc (expr', lie_id, id_ty') 
 \end{code}
 
 
@@ -949,7 +1033,7 @@ caseScrutCtxt expr
   = hang (ptext SLIT("In the scrutinee of a case expression:")) 4 (ppr expr)
 
 exprSigCtxt expr
-  = hang (ptext SLIT("In an expression with a type signature:"))
+  = hang (ptext SLIT("When checking the type signature of the expression:"))
         4 (ppr expr)
 
 listCtxt expr