[project @ 2000-07-14 08:17:36 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcTyClsDecls.lhs
index 030e710..a194ed3 100644 (file)
@@ -14,38 +14,50 @@ import HsSyn                ( HsDecl(..), TyClDecl(..),
                          HsType(..), HsTyVarBndr,
                          ConDecl(..), ConDetails(..), BangType(..),
                          Sig(..), HsPred(..), HsTupCon(..),
-                         tyClDeclName, isClassDecl, isSynDecl
+                         tyClDeclName, hsTyVarNames, isClassDecl, isSynDecl, isClassOpSig, getBangType
                        )
 import RnHsSyn         ( RenamedHsDecl, RenamedTyClDecl, listTyCon_name )
 import BasicTypes      ( RecFlag(..), NewOrData(..), Arity )
 
 import TcMonad
-import TcClassDcl      ( kcClassDecl, tcClassDecl1 )
-import TcEnv           ( ValueEnv, TcTyThing(..),
-                         tcExtendTypeEnv, getEnvAllTyCons
+import TcEnv           ( ValueEnv, TyThing(..), TyThingDetails(..), tyThingKind,
+                         tcExtendTypeEnv, tcExtendKindEnv, tcLookupTy
                        )
-import TcTyDecls       ( tcTyDecl, kcTyDecl )
-import TcMonoType      ( kcHsTyVar )
-import TcType          ( TcKind, newKindVar, newKindVars, kindToTcKind, zonkTcKindToKind )
-
-import Type            ( mkArrowKind, boxedTypeKind )
+import TcTyDecls       ( tcTyDecl1, kcConDetails, mkNewTyConRep )
+import TcClassDcl      ( tcClassDecl1 )
+import TcMonoType      ( kcHsTyVars, kcHsType, kcHsBoxedSigType, kcHsContext, mkTyClTyVars )
+import TcType          ( TcKind, newKindVar, newKindVars, zonkKindEnv )
 
+import TcUnify         ( unifyKind )
+import Type            ( Kind, mkArrowKind, boxedTypeKind, zipFunTys )
+import Variance         ( calcTyConArgVrcs )
+import Class           ( Class, mkClass, classTyCon )
+import TyCon           ( TyCon, ArgVrcs, AlgTyConFlavour(..), mkSynTyCon, mkAlgTyCon, mkClassTyCon )
+import DataCon         ( isNullaryDataCon )
+import Var             ( TyVar, tyVarKind, varName )
+import VarEnv
 import FiniteMap
 import Bag     
 import Digraph         ( stronglyConnComp, SCC(..) )
-import Name            ( Name, NamedThing(..), getSrcLoc, isTvOcc, nameOccName )
+import Name            ( Name, NamedThing(..), NameEnv, getSrcLoc, isTvOcc, nameOccName,
+                         mkNameEnv, lookupNameEnv_NF
+                       )
 import Outputable
-import Maybes          ( mapMaybe, catMaybes, expectJust )
+import Maybes          ( mapMaybe, catMaybes )
 import UniqSet         ( UniqSet, emptyUniqSet,
                          unitUniqSet, unionUniqSets, 
                          unionManyUniqSets, uniqSetToList ) 
 import ErrUtils                ( Message )
-import TyCon           ( TyCon, ArgVrcs )
-import Variance         ( calcTyConArgVrcs )
 import Unique          ( Unique, Uniquable(..) )
-import UniqFM          ( listToUFM, lookupUFM )
 \end{code}
 
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Type checking for type and class declarations}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
 The main function
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
 \begin{code}
@@ -70,98 +82,124 @@ tcGroups unf_env (group:groups)
 Dealing with a group
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
-The knot-tying parameters: @rec_tyclss@ is an alist mapping @Name@s to
-@TcTyThing@s.  @rec_vrcs@ is a finite map from @Name@s to @ArgVrcs@s.
+Consider a mutually-recursive group, binding 
+a type constructor T and a class C.
+
+Step 1:        getInitialKind
+       Construct a KindEnv by binding T and C to a kind variable 
+
+Step 2:        kcTyClDecl
+       In that environment, do a kind check
+
+Step 3: Zonk the kinds
+
+Step 4:        buildTyConOrClass
+       Construct an environment binding T to a TyCon and C to a Class.
+       a) Their kinds comes from zonking the relevant kind variable
+       b) Their arity (for synonyms) comes direct from the decl
+       c) The funcional dependencies come from the decl
+       d) The rest comes a knot-tied binding of T and C, returned from Step 4
+       e) The variances of the tycons in the group is calculated from 
+               the knot-tied stuff
+
+Step 5:        tcTyClDecl1
+       In this environment, walk over the decls, constructing the TyCons and Classes.
+       This uses in a strict way items (a)-(c) above, which is why they must
+       be constructed in Step 4.
+       Feed the results back to Step 4.
+       
+The knot-tying parameters: @rec_details_list@ is an alist mapping @Name@s to
+@TyThing@s.  @rec_vrcs@ is a finite map from @Name@s to @ArgVrcs@s.
 
 \begin{code}
 tcGroup :: ValueEnv -> SCC RenamedTyClDecl -> TcM s TcEnv
 tcGroup unf_env scc
-  =    -- Do kind checking
-    mapNF_Tc getTyBinding1 decls                       `thenNF_Tc` \ ty_env_stuff1 ->
-    tcExtendTypeEnv ty_env_stuff1 (mapTc kcDecl decls) `thenTc_`
+  =    -- Step 1
+    mapNF_Tc getInitialKind decls                              `thenNF_Tc` \ initial_kinds ->
+
+       -- Step 2
+    tcExtendKindEnv initial_kinds (mapTc kcTyClDecl decls)     `thenTc_`
+
+       -- Step 3
+    zonkKindEnv initial_kinds                  `thenNF_Tc` \ final_kinds ->
 
        -- Tie the knot
---  traceTc (ppr (map fst ty_env_stuff1))              `thenTc_`
-    fixTc ( \ ~(rec_tyclss,  _) ->
-       let
-           rec_env    = listToUFM rec_tyclss
-           rec_tycons = getEnvAllTyCons rec_tyclss
-            rec_vrcs   = calcTyConArgVrcs rec_tycons
+    fixTc ( \ ~(rec_details_list,  _) ->
+               -- Step 4 
+       let
+           kind_env    = mkNameEnv final_kinds
+           rec_details = mkNameEnv rec_details_list
+
+           tyclss, all_tyclss :: [(Name, TyThing)]
+           tyclss      = map (buildTyConOrClass is_rec kind_env rec_vrcs rec_details) decls
+
+               -- Add the tycons that come from the classes
+               -- We want them in the environment because 
+               -- they are mentioned in interface files
+           all_tyclss  = [ (getName tycon, ATyCon tycon) | (_, AClass clas) <- tyclss,
+                                                           let tycon = classTyCon clas
+                         ] ++ tyclss
+
+               -- Calculate variances, and (yes!) feed back into buildTyConOrClass.
+            rec_vrcs    = calcTyConArgVrcs [tc | (_, ATyCon tc) <- all_tyclss]
        in
-       
-               -- Do type checking
-       mapNF_Tc (getTyBinding2 rec_env) ty_env_stuff1  `thenNF_Tc` \ ty_env_stuff2 ->
-       tcExtendTypeEnv ty_env_stuff2                           $
-       mapTc (tcDecl is_rec_group unf_env rec_vrcs) decls      `thenTc` \ tyclss ->
-
-       tcGetEnv                                                `thenTc` \ env -> 
-       returnTc (tyclss, env)
+               -- Step 5
+       tcExtendTypeEnv all_tyclss              $
+       mapTc (tcTyClDecl1 unf_env) decls       `thenTc` \ tycls_details ->
+       tcGetEnv                                `thenNF_Tc` \ env -> 
+       returnTc (tycls_details, env)
     )                                                          `thenTc` \ (_, env) ->
---  traceTc (text "done" <+> ppr (map fst ty_env_stuff1))      `thenTc_`
     returnTc env
   where
-    is_rec_group = case scc of
-                       AcyclicSCC _ -> NonRecursive
-                       CyclicSCC _  -> Recursive
+    is_rec = case scc of
+               AcyclicSCC _ -> NonRecursive
+               CyclicSCC _  -> Recursive
 
     decls = case scc of
                AcyclicSCC decl -> [decl]
                CyclicSCC decls -> decls
+
+tcTyClDecl1  :: ValueEnv -> RenamedTyClDecl -> TcM s (Name, TyThingDetails)
+
+tcTyClDecl1 unf_env decl
+  | isClassDecl decl = tcClassDecl1 unf_env decl
+  | otherwise       = tcTyDecl1 decl
 \end{code}
 
-Dealing with one decl
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-\begin{code}
-kcDecl decl
-  = tcAddDeclCtxt decl         $
-    if isClassDecl decl then
-       kcClassDecl decl
-    else
-       kcTyDecl    decl
-
-tcDecl  :: RecFlag                     -- True => recursive group
-        -> ValueEnv -> FiniteMap Name ArgVrcs
-        -> RenamedTyClDecl -> TcM s (Name, TcTyThing)
-
-tcDecl is_rec_group unf_env vrcs_env decl
-  = tcAddDeclCtxt decl         $
-    if isClassDecl decl then
-       tcClassDecl1 unf_env vrcs_env decl
-    else
-       tcTyDecl is_rec_group vrcs_env decl
-               
 
-tcAddDeclCtxt decl thing_inside
-  = tcAddSrcLoc loc    $
-    tcAddErrCtxt ctxt  $
-    thing_inside
-  where
-     (name, loc, thing)
-       = case decl of
-           (ClassDecl _ name _ _ _ _ _ _ _ _ _ loc) -> (name, loc, "class")
-           (TySynonym name _ _ loc)                 -> (name, loc, "type synonym")
-           (TyData NewType  _ name _ _ _ _ _ loc)   -> (name, loc, "data type")
-           (TyData DataType _ name _ _ _ _ _ loc)   -> (name, loc, "newtype")
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Step 1: Initial environment}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-     ctxt = hsep [ptext SLIT("In the"), text thing, 
-                 ptext SLIT("declaration for"), quotes (ppr name)]
-\end{code}
+\begin{code}
+getInitialKind :: RenamedTyClDecl -> NF_TcM s (Name, TcKind)
+getInitialKind (TySynonym name tyvars _ _)
+ = kcHsTyVars tyvars   `thenNF_Tc` \ arg_kinds ->
+   newKindVar          `thenNF_Tc` \ result_kind  ->
+   returnNF_Tc (name, mk_kind arg_kinds result_kind)
 
+getInitialKind (TyData _ _ name tyvars _ _ _ _ _)
+ = kcHsTyVars tyvars   `thenNF_Tc` \ arg_kinds ->
+   returnNF_Tc (name, mk_kind arg_kinds boxedTypeKind)
 
-getTyBinders
-~~~~~~~~~~~
-Extract *binding* names from type and class decls.  Type variables are
-bound in type, data, newtype and class declarations, 
-       *and* the polytypes in the class op sigs.
-       *and* the existentially quantified contexts in datacon decls
+getInitialKind (ClassDecl _ name tyvars _ _ _ _ _ _ _ _ _)
+ = kcHsTyVars tyvars   `thenNF_Tc` \ arg_kinds ->
+   returnNF_Tc (name, mk_kind arg_kinds boxedTypeKind)
+
+mk_kind tvs_w_kinds res_kind = foldr (mkArrowKind . snd) res_kind tvs_w_kinds
+\end{code}
 
-Why do we need to grab all these type variables at once, including
-those locally-quantified type variables in class op signatures?
 
-   [Incidentally, this only works because the names are all unique by now.]
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Step 2: Kind checking}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-Because we can only commit to the final kind of a type variable when
-we've completed the mutually recursive group. For example:
+We need to kind check all types in the mutually recursive group
+before we know the kind of the type variables.  For example:
 
 class C a where
    op :: D b => a -> b -> b
@@ -173,35 +211,131 @@ Here, the kind of the locally-polymorphic type variable "b"
 depends on *all the uses of class D*.  For example, the use of
 Monad c in bop's type signature means that D must have kind Type->Type.
 
-    [April 00: looks as if we've dropped this subtlety; I'm not sure when]
+\begin{code}
+kcTyClDecl :: RenamedTyClDecl -> TcM s ()
+
+kcTyClDecl decl@(TySynonym tycon_name hs_tyvars rhs loc)
+  = tcAddDeclCtxt decl                 $
+    kcTyClDeclBody tycon_name hs_tyvars        $ \ result_kind ->
+    kcHsType rhs                       `thenTc` \ rhs_kind ->
+    unifyKind result_kind rhs_kind
+
+kcTyClDecl decl@(TyData _ context tycon_name hs_tyvars con_decls _ _ _ loc)
+  = tcAddDeclCtxt decl                 $
+    kcTyClDeclBody tycon_name hs_tyvars        $ \ result_kind ->
+    kcHsContext context                        `thenTc_` 
+    mapTc_ kc_con_decl con_decls
+  where
+    kc_con_decl (ConDecl _ _ ex_tvs ex_ctxt details loc)
+      = tcAddSrcLoc loc                        $
+       kcHsTyVars ex_tvs               `thenNF_Tc` \ kind_env ->
+       tcExtendKindEnv kind_env        $
+       kcConDetails ex_ctxt details
+
+kcTyClDecl decl@(ClassDecl context class_name
+                          hs_tyvars fundeps class_sigs
+                          _ _ _ _ _ _ loc)
+  = tcAddDeclCtxt decl                 $
+    kcTyClDeclBody class_name hs_tyvars        $ \ result_kind ->
+    kcHsContext context                        `thenTc_`
+    mapTc_ kc_sig (filter isClassOpSig class_sigs)
+  where
+    kc_sig (ClassOpSig _ _ _ op_ty loc) = tcAddSrcLoc loc (kcHsBoxedSigType op_ty)
+
+kcTyClDeclBody :: Name -> [HsTyVarBndr Name]   -- Kind of the tycon/cls and its tyvars
+              -> (Kind -> TcM s a)             -- Thing inside
+              -> TcM s a
+-- Extend the env with bindings for the tyvars, taken from
+-- the kind of the tycon/class.  Give it to the thing inside, and 
+-- check the result kind matches
+kcTyClDeclBody tc_name hs_tyvars thing_inside
+  = tcLookupTy tc_name         `thenNF_Tc` \ tc ->
+    let
+       (tyvars_w_kinds, result_kind) = zipFunTys (hsTyVarNames hs_tyvars) (tyThingKind tc)
+    in
+    tcExtendKindEnv tyvars_w_kinds (thing_inside result_kind)
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Step 4: Building the tycon/class}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
 \begin{code}
-getTyBinding1 :: RenamedTyClDecl -> NF_TcM s (Name, (TcKind, TcTyThing))
-getTyBinding1 (TySynonym name tyvars _ _)
- = mapNF_Tc kcHsTyVar tyvars           `thenNF_Tc` \ arg_kinds ->
-   newKindVar                          `thenNF_Tc` \ result_kind  ->
-   returnNF_Tc (name, (foldr mkArrowKind result_kind arg_kinds, 
-                      ASynTyCon (pprPanic "ATyCon: syn" (ppr name)) (length tyvars)))
-
-getTyBinding1 (TyData _ _ name tyvars _ _ _ _ _)
- = mapNF_Tc kcHsTyVar tyvars           `thenNF_Tc` \ arg_kinds ->
-   returnNF_Tc (name, (foldr mkArrowKind boxedTypeKind arg_kinds, 
-                      ADataTyCon (error "ATyCon: data")))
-
-getTyBinding1 (ClassDecl _ name tyvars _ _ _ _ _ _ _ _ _)
- = mapNF_Tc kcHsTyVar tyvars           `thenNF_Tc` \ arg_kinds ->
-   returnNF_Tc (name, (foldr mkArrowKind boxedTypeKind arg_kinds, 
-                      AClass (pprPanic "AClass" (ppr name)) (length tyvars)))
-
--- Zonk the kind to its final form, and lookup the 
--- recursive tycon/class
-getTyBinding2 rec_env (name, (tc_kind, thing))
-  = zonkTcKindToKind tc_kind           `thenNF_Tc` \ kind ->
-    returnNF_Tc (name, (kind, mk_thing thing (lookupUFM rec_env name)))
+buildTyConOrClass 
+       :: RecFlag -> NameEnv Kind
+       -> FiniteMap TyCon ArgVrcs -> NameEnv TyThingDetails
+       -> RenamedTyClDecl -> (Name, TyThing)
+       -- Can't fail; the only reason it's in the monad 
+       -- is so it can zonk the kinds
+
+buildTyConOrClass is_rec kenv rec_vrcs rec_details
+                 (TySynonym tycon_name tyvar_names rhs src_loc)
+  = (tycon_name, ATyCon tycon)
+  where
+       tycon = mkSynTyCon tycon_name tycon_kind arity tyvars rhs_ty argvrcs
+       tycon_kind          = lookupNameEnv_NF kenv tycon_name
+       arity               = length tyvar_names
+       tyvars              = mkTyClTyVars tycon_kind tyvar_names
+       SynTyDetails rhs_ty = lookupNameEnv_NF rec_details tycon_name
+        argvrcs                    = lookupWithDefaultFM rec_vrcs bogusVrcs tycon
+
+buildTyConOrClass is_rec kenv rec_vrcs  rec_details
+                 (TyData data_or_new context tycon_name tyvar_names _ nconstrs _ _ src_loc)
+  = (tycon_name, ATyCon tycon)
   where
-    mk_thing (ADataTyCon _)      ~(Just (ADataTyCon tc))  = ADataTyCon tc
-    mk_thing (ASynTyCon _ arity) ~(Just (ASynTyCon tc _)) = ASynTyCon tc arity
-    mk_thing (AClass _ arity)    ~(Just (AClass cls _))   = AClass cls arity
+       tycon = mkAlgTyCon tycon_name tycon_kind tyvars ctxt argvrcs
+                          data_cons nconstrs
+                          derived_classes
+                          flavour is_rec
+
+       DataTyDetails ctxt data_cons derived_classes = lookupNameEnv_NF rec_details tycon_name
+
+       tycon_kind = lookupNameEnv_NF kenv tycon_name
+       tyvars     = mkTyClTyVars tycon_kind tyvar_names
+        argvrcs           = lookupWithDefaultFM rec_vrcs bogusVrcs tycon
+
+       flavour = case data_or_new of
+                       NewType -> NewTyCon (mkNewTyConRep tycon)
+                       DataType | all isNullaryDataCon data_cons -> EnumTyCon
+                                | otherwise                      -> DataTyCon
+
+buildTyConOrClass is_rec kenv rec_vrcs  rec_details
+                  (ClassDecl context class_name
+                            tyvar_names fundeps class_sigs def_methods pragmas 
+                            tycon_name datacon_name datacon_wkr_name sc_sel_names src_loc)
+  = (class_name, AClass clas)
+  where
+       clas = mkClass class_name tyvars fds
+                      sc_theta sc_sel_ids op_items
+                      tycon
+
+       tycon = mkClassTyCon tycon_name class_kind tyvars
+                             argvrcs dict_con
+                            clas               -- Yes!  It's a dictionary 
+                            flavour
+
+       ClassDetails sc_theta sc_sel_ids op_items dict_con = lookupNameEnv_NF rec_details class_name
+
+       class_kind = lookupNameEnv_NF kenv class_name
+       tyvars     = mkTyClTyVars class_kind tyvar_names
+        argvrcs           = lookupWithDefaultFM rec_vrcs bogusVrcs tycon
+       n_fields   = length sc_sel_ids + length op_items
+
+       flavour | n_fields == 1 = NewTyCon (mkNewTyConRep tycon)
+               | otherwise     = DataTyCon
+
+       -- We can find the functional dependencies right away, 
+       -- and it is vital to do so. Why?  Because in the next pass
+       -- we check for ambiguity in all the type signatures, and we
+       -- need the functional dependcies to be done by then
+       fds        = [(map lookup xs, map lookup ys) | (xs,ys) <- fundeps]
+       tyvar_env  = mkNameEnv [(varName tv, tv) | tv <- tyvars]
+       lookup     = lookupNameEnv_NF tyvar_env
+
+bogusVrcs = panic "Bogus tycon arg variances"
 \end{code}
 
 
@@ -296,9 +430,7 @@ get_con_details (NewCon ty _)        = get_ty ty
 get_con_details (RecCon nbtys)       = unionManyUniqSets (map (get_bty.snd) nbtys)
 
 ----------------------------------------------------
-get_bty (Banged ty)   = get_ty ty
-get_bty (Unbanged ty) = get_ty ty
-get_bty (Unpacked ty) = get_ty ty
+get_bty bty = get_ty (getBangType bty)
 
 ----------------------------------------------------
 get_ty (HsTyVar name) | isTvOcc (nameOccName name) = emptyUniqSet 
@@ -330,6 +462,29 @@ set_to_bag set = listToBag (uniqSetToList set)
 \end{code}
 
 
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Error management
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+tcAddDeclCtxt decl thing_inside
+  = tcAddSrcLoc loc    $
+    tcAddErrCtxt ctxt  $
+    thing_inside
+  where
+     (name, loc, thing)
+       = case decl of
+           (ClassDecl _ name _ _ _ _ _ _ _ _ _ loc) -> (name, loc, "class")
+           (TySynonym name _ _ loc)                 -> (name, loc, "type synonym")
+           (TyData NewType  _ name _ _ _ _ _ loc)   -> (name, loc, "data type")
+           (TyData DataType _ name _ _ _ _ _ loc)   -> (name, loc, "newtype")
+
+     ctxt = hsep [ptext SLIT("In the"), text thing, 
+                 ptext SLIT("declaration for"), quotes (ppr name)]
+\end{code}
+
 \begin{code}
 typeCycleErr, classCycleErr :: [[RenamedTyClDecl]] -> Message