add support for flattening recursive-let
[coq-hetmet.git] / src / ExtractionMain.v
index e4281d7..e0226d8 100644 (file)
@@ -13,6 +13,7 @@ Require Import Preamble.
 Require Import General.
 
 Require Import NaturalDeduction.
+Require Import NaturalDeductionContext.
 
 Require Import HaskKinds.
 Require Import HaskLiterals.
@@ -70,7 +71,7 @@ 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".
 
@@ -91,14 +92,15 @@ 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 +134,7 @@ 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)
                   )))))))).
@@ -227,37 +229,38 @@ 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.
@@ -267,12 +270,15 @@ 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)
@@ -301,17 +307,28 @@ Section core2proof.
     (hetmet_pga_applyr : CoreVar)
     (hetmet_pga_curryl : CoreVar)
     (hetmet_pga_curryr : CoreVar)
+    (hetmet_pga_loopl : CoreVar)
+    (hetmet_pga_loopr : CoreVar)
     .
 
 
     Definition ga_unit TV (ec:RawHaskType TV ECKind) : RawHaskType TV ★ :=
       @TyFunApp TV hetmet_PGArrow_unit_TyCon (ECKind::nil) ★ (TyFunApp_cons _ _ ec TyFunApp_nil).
+
     Definition ga_prod TV (ec:RawHaskType TV ECKind) (a b:RawHaskType TV ★) : RawHaskType TV ★  :=
-      TApp (TApp (@TyFunApp TV hetmet_PGArrow_tensor_TyCon (ECKind::nil) _ (TyFunApp_cons _ _ ec TyFunApp_nil)) a) b.
+      (@TyFunApp TV
+        hetmet_PGArrow_tensor_TyCon
+        (ECKind::★ ::★ ::nil) ★
+        (TyFunApp_cons _ _ ec
+          (TyFunApp_cons _ _ a
+            (TyFunApp_cons _ _ b
+          TyFunApp_nil)))).
+
     Definition ga_type {TV}(a:RawHaskType TV ECKind)(b c:RawHaskType TV ★) : RawHaskType TV ★ :=
       TApp (TApp (TApp (@TyFunApp TV 
         hetmet_PGArrowTyCon
         nil _ TyFunApp_nil) a) b) c.
+
     Definition ga := @ga_mk ga_unit ga_prod (@ga_type).
 
     Definition ga_type' {Γ}(a:HaskType Γ ECKind)(b c:HaskType Γ ★) : HaskType Γ ★ :=
@@ -328,7 +345,7 @@ 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
@@ -347,7 +364,7 @@ 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
@@ -367,7 +384,7 @@ 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
@@ -396,6 +413,8 @@ 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"
@@ -408,10 +427,10 @@ Section core2proof.
     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 =>
@@ -421,18 +440,41 @@ Section core2proof.
                     ((weakExprToStrongExpr Γ Δ φ ψ ξ (fun _ => true) τ nil we) >>= fun e =>
 
                       (addErrorMessage ("HaskStrong...")
-                        (let haskProof := 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 hetmet_flatten' hetmet_unflatten'
+                                                 hetmet_flattened_id' 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 (*hetmet_flatten' hetmet_unflatten'
+                                                 hetmet_flattened_id' my_ga*) (@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
@@ -462,6 +504,8 @@ Section core2proof.
   End coqPassCoreToCore.
 
     Definition coqPassCoreToCore 
+    (do_flatten  : bool)
+    (do_skolemize  : bool)
     (hetmet_brak  : CoreVar)
     (hetmet_esc   : CoreVar)
     (hetmet_flatten   : CoreVar)
@@ -489,8 +533,13 @@ Section core2proof.
     (hetmet_pga_applyl : CoreVar)
     (hetmet_pga_applyr : CoreVar)
     (hetmet_pga_curryl : CoreVar)
-    (hetmet_pga_curryr : CoreVar) : list (@CoreBind CoreVar) :=
+    (hetmet_pga_curryr : CoreVar)
+    (hetmet_pga_loopl : CoreVar)
+    (hetmet_pga_loopr : CoreVar)
+    : list (@CoreBind CoreVar) :=
     coqPassCoreToCore'
+       do_flatten
+       do_skolemize
        hetmet_brak  
        hetmet_esc   
        hetmet_flatten
@@ -514,12 +563,15 @@ Section core2proof.
        hetmet_pga_copy 
        hetmet_pga_drop 
        hetmet_pga_swap 
+       hetmet_pga_loopl 
+       hetmet_pga_loopr 
        lbinds
        (*
        hetmet_pga_applyl 
        hetmet_pga_applyr 
        hetmet_pga_curryl 
        *)
+
        .
 
 End core2proof.