update for new GHC coercion representation
[coq-hetmet.git] / src / HaskCoreToWeak.v
index 644d04d..7669e5d 100644 (file)
@@ -4,10 +4,11 @@
 
 Generalizable All Variables.
 Require Import Preamble.
-Require Import General.
 Require Import Coq.Lists.List.
+Require Import General.
 Require Import HaskKinds.
-Require Import HaskCoreLiterals.
+Require Import HaskLiterals.
+Require Import HaskTyCons.
 Require Import HaskCoreVars.
 Require Import HaskCoreTypes.
 Require Import HaskCore.
@@ -15,15 +16,35 @@ Require Import HaskWeakVars.
 Require Import HaskWeakTypes.
 Require Import HaskWeak.
 
-Axiom    tycons_distinct       : ~(ArrowTyCon=ModalBoxTyCon).
-Variable tyConOrTyFun          : CoreTyCon -> sum TyCon TyFun. Extract Inlined Constant tyConOrTyFun      => "tyConOrTyFun".
+Variable tyConOrTyFun : CoreTyCon -> sum TyCon TyFun.          Extract Inlined Constant tyConOrTyFun => "tyConOrTyFun".
+Variable coreViewDeep : CoreType  -> CoreType.                 Extract Inlined Constant coreViewDeep => "coreViewDeep".
+Variable coercionKind : CoreCoercion -> (CoreType * CoreType).
+   Extract Inlined Constant coercionKind => "(\x -> Pair.unPair (Coercion.coercionKind x))".
+
+(* extracts the Name from a CoreVar *)
+Variable coreVarCoreName    : CoreVar -> CoreName.   Extract Inlined Constant coreVarCoreName  => "Var.varName".
+
+(* the magic wired-in name for the modal type introduction/elimination forms *)
+Variable hetmet_brak_name   : CoreName.              Extract Inlined Constant hetmet_brak_name => "PrelNames.hetmet_brak_name".
+Variable hetmet_esc_name    : CoreName.              Extract Inlined Constant hetmet_esc_name  => "PrelNames.hetmet_esc_name".
+Variable hetmet_csp_name    : CoreName.              Extract Inlined Constant hetmet_csp_name  => "PrelNames.hetmet_csp_name".
+
+Definition mkTyFunApplication (tf:TyFun)(lwt:list WeakType) : ???WeakType :=
+  split_list lwt (length (fst (tyFunKind tf))) >>=
+  fun argsrest =>
+    let (args,rest) := argsrest in
+      OK (fold_left (fun x y => WAppTy x y) rest (WTyFunApp tf args)).
+
+(* a hack to evade the guardedness check of Fixpoint *)
+Variable coreTypeToWeakTypeCheat' : CoreType -> ???WeakType.
+Extract Inlined Constant coreTypeToWeakTypeCheat' => "coreTypeToWeakType'".
 
 Fixpoint coreTypeToWeakType' (ct:CoreType) : ???WeakType :=
   match ct with
   | TyVarTy  cv              => match coreVarToWeakVar cv with
-                                  | WExprVar _  => Error "encountered expression variable in a type"
-                                  | WTypeVar tv => OK (WTyVarTy tv)
-                                  | WCoerVar _  => Error "encountered coercion variable in a type"
+                                  | CVTWVR_EVar  ct    => Error "encountered expression variable in a type"
+                                  | CVTWVR_TyVar k     => OK (WTyVarTy (weakTypeVar cv k))
+                                  | CVTWVR_CoVar t1 t2 => Error "encountered coercion variable in a type"
                                 end
 
   | AppTy    t1 t2           => coreTypeToWeakType' t2 >>= fun t2' => coreTypeToWeakType' t1 >>= fun t1' => OK (WAppTy t1' t2')
@@ -34,16 +55,17 @@ Fixpoint coreTypeToWeakType' (ct:CoreType) : ???WeakType :=
                                   | a::b => coreTypeToWeakType' a >>= fun a' => rec b >>= fun b' => OK (a'::b')
                                 end) lct)
       in match tyConOrTyFun tc_ with
-           | inr tf => recurse >>= fun recurse' => OK (WTyFunApp tf recurse')
+           | inr tf => recurse >>= fun recurse' => mkTyFunApplication tf recurse'
            | inl tc => if eqd_dec tc ModalBoxTyCon
                          then match lct with
                                 | ((TyVarTy ec)::tbody::nil) =>
                                   match coreVarToWeakVar ec with
-                                    | WTypeVar ec' => coreTypeToWeakType' tbody >>= fun tbody' => OK (WCodeTy ec' tbody')
-                                    | WExprVar _  => Error "encountered expression variable in a modal box type"
-                                    | WCoerVar _  => Error "encountered coercion variable in a modal box type"
+                                    | CVTWVR_EVar  ct    => Error "encountered expression variable in a modal box type"
+                                    | CVTWVR_CoVar t1 t2 => Error "encountered coercion variable in a modal box type"
+                                    | CVTWVR_TyVar k     => coreTypeToWeakType' tbody >>= fun tbody' => 
+                                                              OK (WCodeTy (weakTypeVar ec k) tbody')
                                   end
-                                | _                           => Error "mis-applied modal box tycon"
+                                | _                      => Error ("mis-applied modal box tycon: " +++ toString ct)
                               end
                          else let tc' := if eqd_dec tc ArrowTyCon
                                          then WFunTyCon
@@ -58,9 +80,12 @@ Fixpoint coreTypeToWeakType' (ct:CoreType) : ???WeakType :=
                                 coreTypeToWeakType' t2 >>= fun t2' => 
                                   OK (WAppTy (WAppTy WFunTyCon t1') t2')
   | ForAllTy cv t            => match coreVarToWeakVar cv with
-                                  | WExprVar _  => Error "encountered expression variable in a type"
-                                  | WTypeVar tv => coreTypeToWeakType' t >>= fun t' => OK (WForAllTy tv t')
-                                  | WCoerVar _  => Error "encountered coercion variable in a type"
+                                  | CVTWVR_EVar  ct    => Error "encountered expression variable in a type abstraction"
+                                  | CVTWVR_TyVar k     => coreTypeToWeakType' t >>= fun t' => OK (WForAllTy (weakTypeVar cv k) t')
+                                  | CVTWVR_CoVar t1 t2 => coreTypeToWeakTypeCheat' t1 >>= fun t1' => 
+                                                            coreTypeToWeakTypeCheat' t2 >>= fun t2' => 
+                                                              coreTypeToWeakType' t >>= fun t3' => 
+                                                                OK (WCoFunTy t1' t2' t3')
                                 end
   | PredTy (ClassP  cl lct) => ((fix rec tl := match tl with 
                                                   | nil => OK nil
@@ -71,88 +96,157 @@ Fixpoint coreTypeToWeakType' (ct:CoreType) : ???WeakType :=
   | PredTy (EqPred _ _)   => Error "hit a bare EqPred"
   end.
 
-Variable coreViewDeep : CoreType -> CoreType.  Extract Inlined Constant coreViewDeep => "coreViewDeep".
-Definition coreTypeToWeakType t := coreTypeToWeakType' (coreViewDeep t).
+Definition coreTypeToWeakType t :=
+  addErrorMessage ("during coreTypeToWeakType on " +++ toString t +++ eol) (coreTypeToWeakType' (coreViewDeep t)).
+
+Definition coreVarToWeakVar' (cv:CoreVar) : ???WeakVar :=
+  addErrorMessage ("during coreVarToWeakVar on " +++ toString cv +++ eol)
+  match coreVarToWeakVar cv with
+    | CVTWVR_EVar  ct    => coreTypeToWeakType ct >>= fun t' => OK (WExprVar (weakExprVar cv t'))
+    | CVTWVR_TyVar k     =>                                     OK (WTypeVar (weakTypeVar cv k))
+    | CVTWVR_CoVar t1 t2 =>
+      (* this will choke if given a coercion-between-coercions (EqPred (EqPred c1 c2) (EqPred c3 c4)) *)
+      addErrorMessage ("with t2=" +++ toString t2 +++ eol)
+      ((coreTypeToWeakType t2) >>= fun t2' =>
+      addErrorMessage ("with t1=" +++ toString t1 +++ eol)
+      (coreTypeToWeakType t1) >>= fun t1' =>
+                                OK (WCoerVar (weakCoerVar cv t1' t2')))
+  end.
+Definition tyConTyVars (tc:CoreTyCon) :=
+  filter (map (fun x => match coreVarToWeakVar' x with OK (WTypeVar v) => Some v | _ => None end) (getTyConTyVars_ tc)).
+  Opaque tyConTyVars.
+Definition tyConKind (tc:TyCon) : list Kind := map (fun (x:WeakTypeVar) => x:Kind) (tyConTyVars tc).
 
 (* detects our crude Core-encoding of modal type introduction/elimination forms *)
-Definition isBrak (ce:@CoreExpr CoreVar) : ??(WeakTypeVar * CoreType) :=
+Definition isBrak (ce:@CoreExpr CoreVar) : ??(WeakExprVar * WeakTypeVar * CoreType) :=
 match ce with
   | (CoreEApp (CoreEApp (CoreEVar v) (CoreEType (TyVarTy ec))) (CoreEType tbody))
     => if coreName_eq hetmet_brak_name (coreVarCoreName v) then
-      match coreVarToWeakVar v with
-        | WExprVar _  => None
-        | WTypeVar tv => Some (tv,tbody)
-        | WCoerVar _  => None
+      match coreVarToWeakVar' ec with
+        | OK (WTypeVar tv) => match coreVarToWeakVar' v with
+                           | OK (WExprVar v') => Some (v',tv,tbody)
+                           | _ => None
+                         end
+        | _  => None
       end else None
   | _ => None
 end.
-Definition isEsc (ce:@CoreExpr CoreVar) : ??(WeakTypeVar * CoreType) :=
+
+Definition isEsc (ce:@CoreExpr CoreVar) : ??(WeakExprVar * WeakTypeVar * CoreType) :=
 match ce with
   | (CoreEApp (CoreEApp (CoreEVar v) (CoreEType (TyVarTy ec))) (CoreEType tbody))
     => if coreName_eq hetmet_esc_name (coreVarCoreName v) then
-      match coreVarToWeakVar v with
-        | WExprVar _  => None
-        | WTypeVar tv => Some (tv,tbody)
-        | WCoerVar _  => None
+      match coreVarToWeakVar' ec with
+        | OK (WTypeVar tv) => match coreVarToWeakVar' v with
+                           | OK (WExprVar v') => Some (v',tv,tbody)
+                           | _ => None
+                         end
+        | _  => None
+      end else None
+  | _ => None
+end.
+
+Definition isCSP (ce:@CoreExpr CoreVar) : ??(WeakExprVar * WeakTypeVar * CoreType) :=
+match ce with
+  | (CoreEApp (CoreEApp (CoreEVar v) (CoreEType (TyVarTy ec))) (CoreEType tbody))
+    => if coreName_eq hetmet_csp_name (coreVarCoreName v) then
+      match coreVarToWeakVar' ec with
+        | OK (WTypeVar tv) => match coreVarToWeakVar' v with
+                           | OK (WExprVar v') => Some (v',tv,tbody)
+                           | _ => None
+                         end
+        | _  => None
       end else None
   | _ => None
 end.
 
-Definition coreCoercionToWeakCoercion (cc:CoreCoercion) : ???WeakCoercion :=
-  let (t1,t2) := coreCoercionKind cc
-  in  coreTypeToWeakType t1 >>= fun t1' =>
-    coreTypeToWeakType t2 >>= fun t2' =>
-    OK (weakCoercion t1' t2' cc).
+(* if this is a (WAppTy (WAppTy ... (WTyCon tc) .. ) .. ), return (tc,[...]) *)
+Fixpoint expectTyConApp (wt:WeakType)(acc:list WeakType) : ???(TyCon * list WeakType) :=
+  match wt with
+    | WTyCon tc        => OK (tc,acc)
+    | WAppTy t1 t2     => expectTyConApp t1 (t2::acc)
+    | WTyFunApp tc tys => Error ("expectTyConApp encountered TyFunApp: " +++ toString wt)
+    | _                => Error ("expectTyConApp encountered " +++ toString wt)
+  end.
+
+(* expects to see an EType with a coercion payload *)
+Definition coreExprToWeakCoercion t1 t2 (ce:@CoreExpr CoreVar) : ???WeakCoercion :=
+  match ce with
+    | CoreEType t => (*OK (coreCoercionToWeakCoercion t)*) OK (WCoUnsafe t1 t2)
+    | _           => Error ("coreExprToWeakCoercion got a " +++ toString ce)
+  end.
+
+(* expects to see an EType *)
+Definition coreExprToWeakType (ce:@CoreExpr CoreVar) : ???WeakType := 
+  match ce with
+    | CoreEType t => coreTypeToWeakType t
+    | _           => Error ("coreExprToWeakType got a " +++ toString ce)
+  end.
 
 Fixpoint coreExprToWeakExpr (ce:@CoreExpr CoreVar) : ???WeakExpr :=
   match ce with
     | CoreELit   lit   => OK (WELit lit)
     | CoreENote  n e   => coreExprToWeakExpr e >>= fun e' => OK (WENote n e')
     | CoreEType  t     => Error "encountered CoreEType in a position where an Expr should have been"
+    | CoreECoercion co => Error "encountered CoreECoercion in a position where an Expr should have been"
     | CoreECast  e co  => coreExprToWeakExpr e >>= fun e' =>
-                            coreCoercionToWeakCoercion co >>= fun co' =>
-                              OK (WECast e' co')
+                            let (ct1,ct2) := coercionKind co
+                             in coreTypeToWeakType ct1 >>= fun t1 =>
+                                  coreTypeToWeakType ct2 >>= fun t2 =>
+                                    OK (WECast e' (WCoUnsafe t1 t2))
 
-    | CoreEVar   v     => match coreVarToWeakVar v with
+    | CoreEVar   v     => coreVarToWeakVar' v >>= fun v' => match v' with
                             | WExprVar ev => OK (WEVar ev)
                             | WTypeVar _  => Error "found a type variable inside an EVar!"
                             | WCoerVar _  => Error "found a coercion variable inside an EVar!"
                           end
 
     | CoreEApp   e1 e2 => match isBrak e1 with
-                            | Some (tv,t) =>
+                            | Some (v,tv,t) =>
                               coreExprToWeakExpr e2 >>= fun e' =>
                                 coreTypeToWeakType t >>= fun t' =>
-                                OK (WEBrak tv e' t')
+                                OK (WEBrak v tv e' t')
                             | None    => match isEsc e1 with
-                                           | Some (tv,t) =>
+                                           | Some (v,tv,t) =>
                                              coreExprToWeakExpr e2 >>= fun e' =>
                                                coreTypeToWeakType t >>= fun t' =>
-                                                 OK (WEEsc tv e' t')
-                                           | None    => coreExprToWeakExpr e1 >>= fun e1' =>
-                                             match e2 with
-                                               | CoreEType t => 
-                                                 coreTypeToWeakType t >>= fun t' =>
-                                                   OK (WETyApp e1' t')
-                                               | _           => coreExprToWeakExpr e2 >>= fun e2' => OK (WEApp e1' e2')
-                                             end
+                                                 OK (WEEsc v tv e' t')
+                                           | None    => match isCSP e1 with
+                                                          | Some (v,tv,t) =>
+                                                            coreExprToWeakExpr e2 >>= fun e' =>
+                                                              coreTypeToWeakType t >>= fun t' =>
+                                                                OK (WECSP v tv e' t')
+                                                          | None    => coreExprToWeakExpr e1 >>= fun e1' =>
+                                                            match e2 with
+                                                              | CoreEType t => 
+                                                                coreTypeToWeakType t >>= fun t' =>
+                                                                  OK (WETyApp e1' t')
+                                                              | _           => coreExprToWeakExpr e2
+                                                                >>= fun e2' => OK (WEApp e1' e2')
+                                                            end
+                                                        end
                                          end
                           end
 
-    | CoreELam   v e => match coreVarToWeakVar v with
+    | CoreELam   v e => coreVarToWeakVar' v >>= fun v' => match v' with
                          | WExprVar ev => coreExprToWeakExpr e >>= fun e' => OK (WELam   ev e')
                          | WTypeVar tv => coreExprToWeakExpr e >>= fun e' => OK (WETyLam tv e')
                          | WCoerVar cv => coreExprToWeakExpr e >>= fun e' => OK (WECoLam cv e')
                        end
 
-    | CoreELet   (CoreNonRec v ve) e => match coreVarToWeakVar v with
+    | CoreELet   (CoreNonRec v ve) e => coreVarToWeakVar' v >>= fun v' => match v' with
                          | WExprVar ev => coreExprToWeakExpr ve >>= fun ve' =>
                                             coreExprToWeakExpr e  >>= fun e'  => OK (WELet ev ve' e')
-                         | WTypeVar _ => match e with
-                                              | CoreEType t => Error "saw a type-let"
+                         | WTypeVar tv => match e with
+                                              | CoreEType t => coreExprToWeakExpr e >>= fun e'  =>
+                                                                 coreExprToWeakType ve >>= fun ty' =>
+                                                                   OK (WETyApp (WETyLam tv e') ty')
                                               | _           => Error "saw (ELet <tyvar> e) where e!=EType"
                                             end
-                         | WCoerVar _ => Error "saw an (ELet <coercionVar>)"
+                         | WCoerVar (weakCoerVar cv t1 t2) =>
+                                       coreExprToWeakExpr e  >>= fun e'  =>
+                                           coreExprToWeakCoercion t1 t2 ve >>= fun co' =>
+                                              OK (WECoApp (WECoLam (weakCoerVar cv t1 t2) e') co')
                        end
 
     | CoreELet   (CoreRec rb)      e =>
@@ -160,7 +254,7 @@ Fixpoint coreExprToWeakExpr (ce:@CoreExpr CoreVar) : ???WeakExpr :=
         match cel with
           | nil => OK nil
           | (v',e')::t => coreExprToWeakExprList t >>= fun t' =>
-            match coreVarToWeakVar v' with
+            coreVarToWeakVar' v' >>= fun v'' => match v'' with
               | WExprVar ev => coreExprToWeakExpr e' >>= fun e' => OK ((ev,e')::t')
               | WTypeVar _  => Error "found a type variable in a recursive let"
               | WCoerVar _  => Error "found a coercion variable in a recursive let"
@@ -170,37 +264,34 @@ Fixpoint coreExprToWeakExpr (ce:@CoreExpr CoreVar) : ???WeakExpr :=
       OK (WELetRec (unleaves' rb') e')
 
     | CoreECase  e v tbranches alts => 
-      match coreVarToWeakVar v with
+      coreVarToWeakVar' v >>= fun v' => match v' with
         | WTypeVar _  => Error "found a type variable in a case"
         | WCoerVar _  => Error "found a coercion variable in a case"
         | WExprVar ev => 
-      coreExprToWeakExpr e >>= fun e' =>
-        weakTypeOfWeakExpr e' >>= fun te' =>
-          (match isTyConApp te' nil with None => Error "expectTyConApp encountered strange type" | Some x => OK x end)
-             >>= fun tca =>
-            let (tc,lt) := tca in
-          ((fix mkBranches (branches: list (@triple AltCon (list CoreVar) (@CoreExpr CoreVar)))
-                : ???(list (AltCon*list WeakTypeVar*list WeakCoerVar*list WeakExprVar*WeakExpr)) :=
+        coreTypeToWeakType (coreTypeOfCoreExpr e) >>= fun te' =>
+          expectTyConApp te' nil >>= fun tca =>
+            let (tc,lt) := tca:(TyCon * list WeakType) in
+          ((fix mkBranches (branches: list (@triple CoreAltCon (list CoreVar) (@CoreExpr CoreVar)))
+                : ???(list (WeakAltCon*list WeakTypeVar*list WeakCoerVar*list WeakExprVar*WeakExpr)) :=
             match branches with
               | nil => OK nil
               | (mkTriple alt vars e)::rest =>
                   mkBranches rest >>= fun rest' => 
                     coreExprToWeakExpr e >>= fun e' => 
                     match alt with
-                      | DEFAULT                => OK ((DEFAULT,nil,nil,nil,e')::rest')
-                      | LitAlt lit             => OK ((LitAlt lit,nil,nil,nil,e')::rest')
-                      | DataAlt dc             => let vars := map coreVarToWeakVar vars in
-                        OK (((DataAlt dc),
-                        (General.filter (map (fun x => match x with WTypeVar v => Some v | _ => None end) vars)),
-                        (General.filter (map (fun x => match x with WCoerVar v => Some v | _ => None end) vars)),
-                        (General.filter (map (fun x => match x with WExprVar v => Some v | _ => None end) vars)),
+                      | DEFAULT                => OK ((WeakDEFAULT,nil,nil,nil,e')::rest')
+                      | LitAlt lit             => OK ((WeakLitAlt lit,nil,nil,nil,e')::rest')
+                      | DataAlt dc             => let vars := map coreVarToWeakVar' vars in
+                        OK (((WeakDataAlt dc),
+                        (filter (map (fun x => match x with OK (WTypeVar v) => Some v | _ => None end) vars)),
+                        (filter (map (fun x => match x with OK (WCoerVar v) => Some v | _ => None end) vars)),
+                        (filter (map (fun x => match x with OK (WExprVar v) => Some v | _ => None end) vars)),
                         e')::rest')
                     end
             end) alts)
           >>= fun branches =>
             coreExprToWeakExpr e >>= fun scrutinee =>
               coreTypeToWeakType tbranches >>= fun tbranches' =>
-                  OK (WELet ev scrutinee (WECase (WEVar ev) tbranches' tc lt (unleaves branches)))
+                  OK (WECase ev scrutinee tbranches' tc lt (unleaves branches))
       end
   end.
-