remove magic flatten/unflatten identifiers
[coq-hetmet.git] / src / ExtractionMain.v
index 5be5280..05e9c0b 100644 (file)
@@ -13,6 +13,7 @@ Require Import Preamble.
 Require Import General.
 
 Require Import NaturalDeduction.
+Require Import NaturalDeductionContext.
 
 Require Import HaskKinds.
 Require Import HaskLiterals.
@@ -70,10 +71,22 @@ Variable mkSystemName : Unique -> string -> nat -> Name.
 Variable mkTyVar : Name -> Kind -> CoreVar.
   Extract Inlined Constant mkTyVar => "(\n k -> Var.mkTyVar n (kindToCoreKind k))".
 Variable mkCoVar : Name -> CoreType -> CoreType -> CoreVar.
-  Extract Inlined Constant mkCoVar => "(\n t1 t2 -> Var.mkCoVar n (Coercion.mkCoKind t1 t2))".
+  Extract Inlined Constant mkCoVar => "(\n t1 t2 -> Var.mkCoVar n (Coercion.mkCoType t1 t2))".
 Variable mkExVar : Name -> CoreType -> CoreVar.
   Extract Inlined Constant mkExVar => "Id.mkLocalId".
 
+Variable CoreM : Type -> Type.
+  Extract Constant CoreM "a" => "CoreMonad.CoreM".
+  Extraction Inline CoreM.
+Variable CoreMreturn : forall a, a -> CoreM a.
+  Extraction Implicit CoreMreturn [a].
+  Implicit Arguments CoreMreturn [[a]].
+  Extract Inlined Constant CoreMreturn => "Prelude.return".
+Variable CoreMbind : forall a b, CoreM a -> (a -> CoreM b) -> CoreM b.
+  Extraction Implicit CoreMbind [a b].
+  Implicit Arguments CoreMbind [[a] [b]].
+  Extract Inlined Constant CoreMbind => "(Prelude.>>=)".
+
 Section core2proof.
   Context (ce:@CoreExpr CoreVar).
 
@@ -91,14 +104,15 @@ Section core2proof.
   (* We need to be able to resolve unbound exprvars, but we can be sure their types will have no
    * free tyvars in them *)
   Definition ξ (cv:CoreVar) : LeveledHaskType Γ ★ :=
-    match coreVarToWeakVar cv with
-      | WExprVar wev => match weakTypeToTypeOfKind φ wev ★ with
+    match coreVarToWeakVar' cv with
+      | OK (WExprVar wev) => match weakTypeToTypeOfKind φ wev ★ with
                           | Error s => Prelude_error ("Error converting weakType of top-level variable "+++
                                                          toString cv+++": " +++ s)
                           | OK    t => t @@ nil
                         end
-      | WTypeVar _   => Prelude_error "top-level xi got a type variable"
-      | WCoerVar _   => Prelude_error "top-level xi got a coercion variable"
+      | OK (WTypeVar _)   => Prelude_error "top-level xi got a type variable"
+      | OK (WCoerVar _)   => Prelude_error "top-level xi got a coercion variable"
+      | Error s           => Prelude_error s
     end.
 
   Definition header : string :=
@@ -132,7 +146,7 @@ Section core2proof.
                     OK (eol+++eol+++eol+++
                         "\begin{preview}"+++eol+++
                         "$\displaystyle "+++
-                        toString (nd_ml_toLatexMath (@expr2proof _ _ _ _ _ _ e))+++
+                        toString (nd_ml_toLatexMath (@expr2proof _ _ _ _ _ _ _ e))+++
                         " $"+++eol+++
                         "\end{preview}"+++eol+++eol+++eol)
                   )))))))).
@@ -167,9 +181,6 @@ Section core2proof.
 
     Context (hetmet_brak    : WeakExprVar).
     Context (hetmet_esc     : WeakExprVar).
-    Context (hetmet_flatten : WeakExprVar).
-    Context (hetmet_unflatten : WeakExprVar).
-    Context (hetmet_flattened_id : WeakExprVar).
     Context (uniqueSupply   : UniqSupply).
 
     Definition useUniqueSupply {T}(ut:UniqM T) : ???T :=
@@ -227,37 +238,38 @@ Section core2proof.
   End CoreToCore.
 
   Definition coreVarToWeakExprVarOrError cv :=
-    match coreVarToWeakVar cv with
-      | WExprVar wv => wv
+    match addErrorMessage ("in coreVarToWeakExprVarOrError" +++ eol) (coreVarToWeakVar' cv) with
+      | OK (WExprVar wv) => wv
+      | Error s     => Prelude_error s
       | _           => Prelude_error "IMPOSSIBLE"
     end.
 
   Definition curry {Γ}{Δ}{a}{s}{Σ}{lev} :
     ND Rule 
-       [ Γ > Δ > Σ             |- [a ---> s @@ lev ] ]
-       [ Γ > Δ > Σ,,[a @@ lev] |-       [ s @@ lev ] ].
-    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; apply RExch ].
-    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; apply (@RApp Γ Δ [a@@lev] Σ a s lev) ].
-    eapply nd_comp; [ apply nd_llecnac | idtac ].
+       [ Γ > Δ > Σ             |- [a ---> s  ]@lev ]
+       [ Γ > Δ > [a @@ lev],,Σ |-       [ s ]@lev ].
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply AExch ].
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RApp ].
+    eapply nd_comp; [ apply nd_rlecnac | idtac ].
     apply nd_prod.
+    apply nd_id.
     apply nd_rule.
     apply RVar.
-    apply nd_id.
     Defined.
 
   Definition fToC1 {Γ}{Δ}{a}{s}{lev} :
-    ND Rule [] [ Γ > Δ > [        ] |- [a ---> s @@ lev ] ] ->
-    ND Rule [] [ Γ > Δ > [a @@ lev] |-       [ s @@ lev ] ].
+    ND Rule [] [ Γ > Δ > [        ] |- [a ---> s  ]@lev ] ->
+    ND Rule [] [ Γ > Δ > [a @@ lev] |-       [ s  ]@lev ].
     intro pf.
     eapply nd_comp.
     apply pf.
-    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; apply RCanL ].
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; apply ACanR ].
     apply curry.
     Defined.
 
   Definition fToC2 {Γ}{Δ}{a1}{a2}{s}{lev} :
-    ND Rule [] [ Γ > Δ >                       [] |- [a1 ---> (a2 ---> s) @@ lev ] ] ->
-    ND Rule [] [ Γ > Δ > [a1 @@ lev],,[a2 @@ lev] |-                 [ s @@ lev ] ].
+    ND Rule [] [ Γ > Δ >                       [] |- [a1 ---> (a2 ---> s)  ]@lev ] ->
+    ND Rule [] [ Γ > Δ > [a1 @@ lev],,[a2 @@ lev] |-                  [ s  ]@lev ].
     intro pf.
     eapply nd_comp.
     eapply pf.
@@ -267,17 +279,17 @@ Section core2proof.
     eapply nd_comp.
     eapply nd_rule.
     eapply RArrange.
-    eapply RCanL.
+    eapply ACanR.
+    eapply nd_comp; [ idtac | eapply nd_rule; eapply RArrange; eapply AExch ].
     apply curry.
     Defined.
 
   Section coqPassCoreToCore.
     Context
+    (do_flatten : bool)
+    (do_skolemize : bool)
     (hetmet_brak  : CoreVar)
     (hetmet_esc   : CoreVar)
-    (hetmet_flatten : CoreVar)
-    (hetmet_unflatten : CoreVar)
-    (hetmet_flattened_id : CoreVar)
     (uniqueSupply : UniqSupply)
     (lbinds:list (@CoreBind CoreVar))
     (hetmet_PGArrowTyCon : TyFun)
@@ -301,6 +313,8 @@ Section core2proof.
     (hetmet_pga_applyr : CoreVar)
     (hetmet_pga_curryl : CoreVar)
     (hetmet_pga_curryr : CoreVar)
+    (hetmet_pga_loopl : CoreVar)
+    (hetmet_pga_loopr : CoreVar)
     .
 
 
@@ -337,7 +351,7 @@ Section core2proof.
       Defined.
 
     Definition mkGlob2 {Γ}{Δ}{l}{κ₁}{κ₂}(cv:CoreVar)(f:HaskType Γ κ₁ -> HaskType Γ κ₂ -> HaskType Γ ★) x y
-      : ND Rule [] [ Γ > Δ > [] |- [f x y @@ l] ].
+      : ND Rule [] [ Γ > Δ > [] |- [f x y ]@l ].
       apply nd_rule.
       refine (@RGlobal Γ Δ l 
         {| glob_wv    := coreVarToWeakExprVarOrError cv
@@ -356,7 +370,7 @@ Section core2proof.
       Defined.
 
     Definition mkGlob3 {Γ}{Δ}{l}{κ₁}{κ₂}{κ₃}(cv:CoreVar)(f:HaskType Γ κ₁ -> HaskType Γ κ₂ -> HaskType Γ κ₃ -> HaskType Γ ★) x y z
-      : ND Rule [] [ Γ > Δ > [] |- [f x y z @@ l] ].
+      : ND Rule [] [ Γ > Δ > [] |- [f x y z ]@l ].
       apply nd_rule.
       refine (@RGlobal Γ Δ l 
         {| glob_wv    := coreVarToWeakExprVarOrError cv
@@ -376,7 +390,7 @@ Section core2proof.
       Defined.
 
     Definition mkGlob4 {Γ}{Δ}{l}{κ₁}{κ₂}{κ₃}{κ₄}(cv:CoreVar)(f:HaskType Γ κ₁ -> HaskType Γ κ₂ -> HaskType Γ κ₃ -> HaskType Γ κ₄ -> HaskType Γ ★) x y z q
-      : ND Rule [] [ Γ > Δ > [] |- [f x y z q @@ l] ].
+      : ND Rule [] [ Γ > Δ > [] |- [f x y z q ] @l].
       apply nd_rule.
       refine (@RGlobal Γ Δ l 
         {| glob_wv    := coreVarToWeakExprVarOrError cv
@@ -405,6 +419,8 @@ Section core2proof.
 (*  ; ga_curry     := fun Γ Δ ec l a => nd_rule (RGlobal _ _ _ _ (coreVarToWeakExprVarOrError hetmet_pga_curry))*)
 (*  ; ga_apply     := fun Γ Δ ec l a => nd_rule (RGlobal _ _ _ _ (coreVarToWeakExprVarOrError hetmet_pga_apply))*)
 (*  ; ga_kappa     := fun Γ Δ ec l a     => fToC1 (nd_rule (RGlobal _ _ _ _ (coreVarToWeakExprVarOrError hetmet_pga_kappa)))*)
+    ; ga_loopl     := fun Γ Δ ec l a b x => fToC1 (mkGlob4 hetmet_pga_loopl (fun ec a b c => _) ec (gat ec a) (gat ec b) (gat ec x))
+    ; ga_loopr     := fun Γ Δ ec l a b x => fToC1 (mkGlob4 hetmet_pga_loopr (fun ec a b c => _) ec (gat ec a) (gat ec b) (gat ec x))
     ; ga_lit       := fun Γ Δ ec l a     => Prelude_error "ga_lit"
     ; ga_curry     := fun Γ Δ ec l a b c => Prelude_error "ga_curry"
     ; ga_apply     := fun Γ Δ ec l a b c => Prelude_error "ga_apply"
@@ -413,14 +429,11 @@ Section core2proof.
 
     Definition hetmet_brak' := coreVarToWeakExprVarOrError hetmet_brak.
     Definition hetmet_esc'  := coreVarToWeakExprVarOrError hetmet_esc.
-    Definition hetmet_flatten'  := coreVarToWeakExprVarOrError hetmet_flatten.
-    Definition hetmet_unflatten'  := coreVarToWeakExprVarOrError hetmet_unflatten.
-    Definition hetmet_flattened_id'  := coreVarToWeakExprVarOrError hetmet_flattened_id.
-
-    Definition coreToCoreExpr' (ce:@CoreExpr CoreVar) : ???(@CoreExpr CoreVar) :=
-      addErrorMessage ("input CoreSyn: " +++ toString ce)
-      (addErrorMessage ("input CoreType: " +++ toString (coreTypeOfCoreExpr ce)) (
-        coreExprToWeakExpr ce >>= fun we =>
+
+    Definition coreToCoreExpr' (cex:@CoreExpr CoreVar) : ???(@CoreExpr CoreVar) :=
+      addErrorMessage ("input CoreSyn: " +++ toString cex)
+      (addErrorMessage ("input CoreType: " +++ toString (coreTypeOfCoreExpr cex)) (
+        coreExprToWeakExpr cex >>= fun we =>
           addErrorMessage ("WeakExpr: " +++ toString we)
             ((addErrorMessage ("CoreType of WeakExpr: " +++ toString (coreTypeOfCoreExpr (weakExprToCoreExpr we)))
               ((weakTypeOfWeakExpr we) >>= fun t =>
@@ -430,18 +443,39 @@ Section core2proof.
                     ((weakExprToStrongExpr Γ Δ φ ψ ξ (fun _ => true) τ nil we) >>= fun e =>
 
                       (addErrorMessage ("HaskStrong...")
-                        (let haskProof := skolemize_and_flatten_proof hetmet_flatten' hetmet_unflatten'
-                                            hetmet_flattened_id' my_ga (@expr2proof _ _ _ _ _ _ e)
-                         in (* insert HaskProof-to-HaskProof manipulations here *)
-                         OK ((@proof2expr nat _ FreshNat _ _ _ _ (fun _ => Prelude_error "unbound unique") _ haskProof) O)
-                         >>= fun e' =>
-                           (snd e') >>= fun e'' =>
-                         strongExprToWeakExpr hetmet_brak' hetmet_esc'
-                           mkWeakTypeVar mkWeakCoerVar mkWeakExprVar uniqueSupply
-                           (projT2 e'') INil
-                         >>= fun q =>
-                           OK (weakExprToCoreExpr q)
-                    )))))))))).
+                        (if do_skolemize
+                        then
+                             (let haskProof := skolemize_and_flatten_proof my_ga (@expr2proof _ _ _ _ _ _ _ e)
+                              in (* insert HaskProof-to-HaskProof manipulations here *)
+                              OK ((@proof2expr nat _ FreshNat _ _ (flatten_type τ) nil _
+                                (fun _ => Prelude_error "unbound unique") _ haskProof) O)
+                              >>= fun e' => (snd e') >>= fun e'' =>
+                              strongExprToWeakExpr hetmet_brak' hetmet_esc'
+                                mkWeakTypeVar mkWeakCoerVar mkWeakExprVar uniqueSupply
+                                (projT2 e'') INil
+                              >>= fun q => OK (weakExprToCoreExpr q))
+                        else (if do_flatten
+                        then
+                          (let haskProof := flatten_proof (@expr2proof _ _ _ _ _ _ _ e)
+                              in (* insert HaskProof-to-HaskProof manipulations here *)
+                              OK ((@proof2expr nat _ FreshNat _ _ τ nil _
+                                (fun _ => Prelude_error "unbound unique") _ haskProof) O)
+                              >>= fun e' => (snd e') >>= fun e'' =>
+                              strongExprToWeakExpr hetmet_brak' hetmet_esc'
+                                mkWeakTypeVar mkWeakCoerVar mkWeakExprVar uniqueSupply
+                                (projT2 e'') INil
+                              >>= fun q => OK (weakExprToCoreExpr q))
+                        else
+                          (let haskProof := @expr2proof _ _ _ _ _ _ _ e
+                              in (* insert HaskProof-to-HaskProof manipulations here *)
+                              OK ((@proof2expr nat _ FreshNat _ _ τ nil _
+                                (fun _ => Prelude_error "unbound unique") _ haskProof) O)
+                              >>= fun e' => (snd e') >>= fun e'' =>
+                              strongExprToWeakExpr hetmet_brak' hetmet_esc'
+                                mkWeakTypeVar mkWeakCoerVar mkWeakExprVar uniqueSupply
+                                (projT2 e'') INil
+                              >>= fun q => OK (weakExprToCoreExpr q))))
+                  ))))))))).
 
     Definition coreToCoreExpr (ce:@CoreExpr CoreVar) : (@CoreExpr CoreVar) :=
       match coreToCoreExpr' ce with
@@ -470,45 +504,52 @@ Section core2proof.
 
   End coqPassCoreToCore.
 
+  Notation "a >>= b" := (@CoreMbind _ _ a b).
+
     Definition coqPassCoreToCore 
-    (hetmet_brak  : CoreVar)
-    (hetmet_esc   : CoreVar)
-    (hetmet_flatten   : CoreVar)
-    (hetmet_unflatten   : CoreVar)
-    (hetmet_flattened_id   : CoreVar)
+    (do_flatten   : bool)
+    (do_skolemize : bool)
+    (dsLookupVar  : string -> string -> CoreM CoreVar)
+    (dsLookupTyc  : string -> string -> CoreM TyFun)
     (uniqueSupply : UniqSupply)
-    (lbinds:list (@CoreBind CoreVar))
-    (hetmet_PGArrowTyCon : TyFun)
-    (hetmet_PGArrow_unit_TyCon : TyFun)
-    (hetmet_PGArrow_tensor_TyCon : TyFun)
-    (hetmet_PGArrow_exponent_TyCon : TyFun)
-    (hetmet_pga_id : CoreVar)
-    (hetmet_pga_comp : CoreVar)
-    (hetmet_pga_first : CoreVar)
-    (hetmet_pga_second : CoreVar)
-    (hetmet_pga_cancell : CoreVar)
-    (hetmet_pga_cancelr : CoreVar)
-    (hetmet_pga_uncancell : CoreVar)
-    (hetmet_pga_uncancelr : CoreVar)
-    (hetmet_pga_assoc : CoreVar)
-    (hetmet_pga_unassoc : CoreVar)
-    (hetmet_pga_copy : CoreVar)
-    (hetmet_pga_drop : CoreVar)
-    (hetmet_pga_swap : CoreVar)
-    (hetmet_pga_applyl : CoreVar)
-    (hetmet_pga_applyr : CoreVar)
-    (hetmet_pga_curryl : CoreVar)
-    (hetmet_pga_curryr : CoreVar) : list (@CoreBind CoreVar) :=
-    coqPassCoreToCore'
+    (lbinds       : list (@CoreBind CoreVar))
+    : CoreM (list (@CoreBind CoreVar)) :=
+      dsLookupVar "GHC.HetMet.CodeTypes" "hetmet_brak" >>= fun hetmet_brak =>
+      dsLookupVar "GHC.HetMet.CodeTypes" "hetmet_esc" >>= fun hetmet_esc =>
+      dsLookupTyc "GHC.HetMet.Private" "PGArrow" >>= fun hetmet_PGArrow =>
+      dsLookupTyc "GHC.HetMet.GArrow" "GArrowUnit" >>= fun hetmet_PGArrow_unit =>
+      dsLookupTyc "GHC.HetMet.GArrow" "GArrowTensor" >>= fun hetmet_PGArrow_tensor =>
+      dsLookupTyc "GHC.HetMet.GArrow" "GArrowExponent" >>= fun hetmet_PGArrow_exponent =>
+      dsLookupVar "GHC.HetMet.Private" "pga_id" >>= fun hetmet_pga_id =>
+      dsLookupVar "GHC.HetMet.Private" "pga_comp" >>= fun hetmet_pga_comp =>
+      dsLookupVar "GHC.HetMet.Private" "pga_first" >>= fun hetmet_pga_first =>
+      dsLookupVar "GHC.HetMet.Private" "pga_second" >>= fun hetmet_pga_second =>
+      dsLookupVar "GHC.HetMet.Private" "pga_cancell" >>= fun hetmet_pga_cancell =>
+      dsLookupVar "GHC.HetMet.Private" "pga_cancelr" >>= fun hetmet_pga_cancelr =>
+      dsLookupVar "GHC.HetMet.Private" "pga_uncancell" >>= fun hetmet_pga_uncancell =>
+      dsLookupVar "GHC.HetMet.Private" "pga_uncancelr" >>= fun hetmet_pga_uncancelr =>
+      dsLookupVar "GHC.HetMet.Private" "pga_assoc" >>= fun hetmet_pga_assoc =>
+      dsLookupVar "GHC.HetMet.Private" "pga_unassoc" >>= fun hetmet_pga_unassoc =>
+      dsLookupVar "GHC.HetMet.Private" "pga_copy" >>= fun hetmet_pga_copy =>
+      dsLookupVar "GHC.HetMet.Private" "pga_drop" >>= fun hetmet_pga_drop =>
+      dsLookupVar "GHC.HetMet.Private" "pga_swap" >>= fun hetmet_pga_swap =>
+      dsLookupVar "GHC.HetMet.Private" "pga_applyl" >>= fun hetmet_pga_applyl =>
+      dsLookupVar "GHC.HetMet.Private" "pga_applyr" >>= fun hetmet_pga_applyr =>
+      dsLookupVar "GHC.HetMet.Private" "pga_curryl" >>= fun hetmet_pga_curryl =>
+      dsLookupVar "GHC.HetMet.Private" "pga_curryr" >>= fun hetmet_pga_curryr =>
+      dsLookupVar "GHC.HetMet.Private" "pga_loopl" >>= fun hetmet_pga_loopl =>
+      dsLookupVar "GHC.HetMet.Private" "pga_loopr" >>= fun hetmet_pga_loopr =>
+
+    CoreMreturn
+    (coqPassCoreToCore'
+       do_flatten
+       do_skolemize
        hetmet_brak  
        hetmet_esc   
-       hetmet_flatten
-       hetmet_unflatten
-       hetmet_flattened_id
        uniqueSupply 
-       hetmet_PGArrowTyCon
-       hetmet_PGArrow_unit_TyCon
-       hetmet_PGArrow_tensor_TyCon
+       hetmet_PGArrow
+       hetmet_PGArrow_unit
+       hetmet_PGArrow_tensor
 (*       hetmet_PGArrow_exponent_TyCon*)
        hetmet_pga_id 
        hetmet_pga_comp 
@@ -523,13 +564,15 @@ Section core2proof.
        hetmet_pga_copy 
        hetmet_pga_drop 
        hetmet_pga_swap 
+       hetmet_pga_loopl 
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        lbinds
        (*
        hetmet_pga_applyl 
        hetmet_pga_applyr 
        hetmet_pga_curryl 
        *)
-
+       )
        .
 
 End core2proof.