Foreign/Marshal/Array.hs

   1 {-# OPTIONS -fno-implicit-prelude #-}
   2 -----------------------------------------------------------------------------
   3 -- |
   4 -- Module      :  Foreign.Marshal.Array
   5 -- Copyright   :  (c) The FFI task force 2001
   6 -- License     :  BSD-style (see the file libraries/base/LICENSE)
   7 --
   8 -- Maintainer  :  ffi@haskell.org
   9 -- Stability   :  provisional
  10 -- Portability :  portable
  11 --
  12 -- Marshalling support: routines allocating, storing, and retrieving Haskell
  13 -- lists that are represented as arrays in the foreign language
  14 --
  15 -----------------------------------------------------------------------------
  16
  17 module Foreign.Marshal.Array (
  18   -- * Marshalling arrays
  19
  20   -- ** Allocation
  21   --
  22   mallocArray,    -- :: Storable a => Int -> IO (Ptr a)
  23   mallocArray0,   -- :: Storable a => Int -> IO (Ptr a)
  24
  25   allocaArray,    -- :: Storable a => Int -> (Ptr a -> IO b) -> IO b
  26   allocaArray0,   -- :: Storable a => Int -> (Ptr a -> IO b) -> IO b
  27
  28   reallocArray,   -- :: Storable a => Ptr a -> Int -> IO (Ptr a)
  29   reallocArray0,  -- :: Storable a => Ptr a -> Int -> IO (Ptr a)
  30
  31   -- ** Marshalling
  32   --
  33   peekArray,      -- :: Storable a =>         Int -> Ptr a -> IO [a]
  34   peekArray0,     -- :: (Storable a, Eq a) => a   -> Ptr a -> IO [a]
  35
  36   pokeArray,      -- :: Storable a =>      Ptr a -> [a] -> IO ()
  37   pokeArray0,     -- :: Storable a => a -> Ptr a -> [a] -> IO ()
  38
  39   -- ** Combined allocation and marshalling
  40   --
  41   newArray,       -- :: Storable a =>      [a] -> IO (Ptr a)
  42   newArray0,      -- :: Storable a => a -> [a] -> IO (Ptr a)
  43
  44   withArray,      -- :: Storable a =>      [a] -> (Ptr a -> IO b) -> IO b
  45   withArray0,     -- :: Storable a => a -> [a] -> (Ptr a -> IO b) -> IO b
  46
  47   -- ** Copying
  48
  49   -- | (argument order: destination, source)
  50   copyArray,      -- :: Storable a => Ptr a -> Ptr a -> Int -> IO ()
  51   moveArray,      -- :: Storable a => Ptr a -> Ptr a -> Int -> IO ()
  52
  53   -- ** Finding the length
  54   --
  55   lengthArray0,   -- :: (Storable a, Eq a) => a -> Ptr a -> IO Int
  56
  57   -- ** Indexing
  58   --
  59   advancePtr,     -- :: Storable a => Ptr a -> Int -> Ptr a
  60 ) where
  61
  62 import Control.Monad
  63 import Foreign.Ptr      (Ptr, plusPtr)
  64 import Foreign.Storable (Storable(sizeOf,peekElemOff,pokeElemOff))
  65 import Foreign.Marshal.Alloc (alloca, mallocBytes, allocaBytes, reallocBytes)
  66 import Foreign.Marshal.Utils (copyBytes, moveBytes)
  67
  68 #ifdef __GLASGOW_HASKELL__
  69 import GHC.IOBase
  70 import GHC.Num
  71 import GHC.List
  72 import GHC.Err
  73 import GHC.Base
  74 #endif
  75
  76 -- allocation
  77 -- ----------
  78
  79 -- |Allocate storage for the given number of elements of a storable type.
  80 --
  81 mallocArray :: Storable a => Int -> IO (Ptr a)
  82 mallocArray  = doMalloc undefined
  83   where
  84     doMalloc            :: Storable a => a -> Int -> IO (Ptr a)
  85     doMalloc dummy size  = mallocBytes (size * sizeOf dummy)
  86
  87 -- |Like 'mallocArray', but add an extra element to signal the end of the array
  88 --
  89 mallocArray0      :: Storable a => Int -> IO (Ptr a)
  90 mallocArray0 size  = mallocArray (size + 1)
  91
  92 -- |Temporarily allocate space for the given number of elements.
  93 --
  94 -- * see 'Foreign.Marshal.Alloc.alloca' for the storage lifetime constraints
  95 --
  96 allocaArray :: Storable a => Int -> (Ptr a -> IO b) -> IO b
  97 allocaArray  = doAlloca undefined
  98   where
  99     doAlloca            :: Storable a => a -> Int -> (Ptr a -> IO b) -> IO b
 100     doAlloca dummy size  = allocaBytes (size * sizeOf dummy)
 101
 102 -- |Like 'allocaArray', but add an extra element to signal the end of the array
 103 --
 104 allocaArray0      :: Storable a => Int -> (Ptr a -> IO b) -> IO b
 105 allocaArray0 size  = allocaArray (size + 1)
 106
 107 -- |Adjust the size of an array
 108 --
 109 reallocArray :: Storable a => Ptr a -> Int -> IO (Ptr a)
 110 reallocArray  = doRealloc undefined
 111   where
 112     doRealloc                :: Storable a => a -> Ptr a -> Int -> IO (Ptr a)
 113     doRealloc dummy ptr size  = reallocBytes ptr (size * sizeOf dummy)
 114
 115 -- |Adjust the size of an array while adding an element for the end marker
 116 --
 117 reallocArray0          :: Storable a => Ptr a -> Int -> IO (Ptr a)
 118 reallocArray0 ptr size  = reallocArray ptr (size + 1)
 119
 120
 121 -- marshalling
 122 -- -----------
 123
 124 -- |Convert an array of given length into a Haskell list.  This version
 125 -- traverses the array backwards using an accumulating parameter,
 126 -- which uses constant stack space.  The previous version using mapM
 127 -- needed linear stack space.
 128 --
 129 peekArray          :: Storable a => Int -> Ptr a -> IO [a]
 130 peekArray size ptr | size <= 0 = return []
 131                  | otherwise = f (size-1) []
 132   where
 133     f 0 acc = do e <- peekElemOff ptr 0; return (e:acc)
 134     f n acc = do e <- peekElemOff ptr n; f (n-1) (e:acc)
 135
 136 -- |Convert an array terminated by the given end marker into a Haskell list
 137 --
 138 peekArray0            :: (Storable a, Eq a) => a -> Ptr a -> IO [a]
 139 peekArray0 marker ptr  = loop 0
 140   where
 141     loop i = do
 142         val <- peekElemOff ptr i
 143         if val == marker then return [] else do
 144             rest <- loop (i+1)
 145             return (val:rest)
 146
 147 -- |Write the list elements consecutive into memory
 148 --
 149 pokeArray :: Storable a => Ptr a -> [a] -> IO ()
 150 #ifndef __GLASGOW_HASKELL__
 151 pokeArray ptr vals =  zipWithM_ (pokeElemOff ptr) [0..] vals
 152 #else
 153 pokeArray ptr vals = go vals 0#
 154   where go [] n#         = return ()
 155         go (val:vals) n# = do pokeElemOff ptr (I# n#) val; go vals (n# +# 1#)
 156 #endif
 157
 158 -- |Write the list elements consecutive into memory and terminate them with the
 159 -- given marker element
 160 --
 161 pokeArray0 :: Storable a => a -> Ptr a -> [a] -> IO ()
 162 #ifndef __GLASGOW_HASKELL__
 163 pokeArray0 marker ptr vals  = do
 164   pokeArray ptr vals
 165   pokeElemOff ptr (length vals) marker
 166 #else
 167 pokeArray0 marker ptr vals = go vals 0#
 168   where go [] n#         = pokeElemOff ptr (I# n#) marker
 169         go (val:vals) n# = do pokeElemOff ptr (I# n#) val; go vals (n# +# 1#)
 170 #endif
 171
 172
 173 -- combined allocation and marshalling
 174 -- -----------------------------------
 175
 176 -- |Write a list of storable elements into a newly allocated, consecutive
 177 -- sequence of storable values
 178 --
 179 newArray      :: Storable a => [a] -> IO (Ptr a)
 180 newArray vals  = do
 181   ptr <- mallocArray (length vals)
 182   pokeArray ptr vals
 183   return ptr
 184
 185 -- |Write a list of storable elements into a newly allocated, consecutive
 186 -- sequence of storable values, where the end is fixed by the given end marker
 187 --
 188 newArray0             :: Storable a => a -> [a] -> IO (Ptr a)
 189 newArray0 marker vals  = do
 190   ptr <- mallocArray0 (length vals)
 191   pokeArray0 marker ptr vals
 192   return ptr
 193
 194 -- |Temporarily store a list of storable values in memory
 195 --
 196 withArray        :: Storable a => [a] -> (Ptr a -> IO b) -> IO b
 197 withArray vals f  =
 198   allocaArray len $ \ptr -> do
 199       pokeArray ptr vals
 200       res <- f ptr
 201       return res
 202   where
 203     len = length vals
 204
 205 -- |Like 'withArray', but a terminator indicates where the array ends
 206 --
 207 withArray0               :: Storable a => a -> [a] -> (Ptr a -> IO b) -> IO b
 208 withArray0 marker vals f  =
 209   allocaArray0 len $ \ptr -> do
 210       pokeArray0 marker ptr vals
 211       res <- f ptr
 212       return res
 213   where
 214     len = length vals
 215
 216
 217 -- copying (argument order: destination, source)
 218 -- -------
 219
 220 -- |Copy the given number of elements from the second array (source) into the
 221 -- first array (destination); the copied areas may /not/ overlap
 222 --
 223 copyArray :: Storable a => Ptr a -> Ptr a -> Int -> IO ()
 224 copyArray  = doCopy undefined
 225   where
 226     doCopy                     :: Storable a => a -> Ptr a -> Ptr a -> Int -> IO ()
 227     doCopy dummy dest src size  = copyBytes dest src (size * sizeOf dummy)
 228
 229 -- |Copy the given number of elements from the second array (source) into the
 230 -- first array (destination); the copied areas /may/ overlap
 231 --
 232 moveArray :: Storable a => Ptr a -> Ptr a -> Int -> IO ()
 233 moveArray  = doMove undefined
 234   where
 235     doMove                     :: Storable a => a -> Ptr a -> Ptr a -> Int -> IO ()
 236     doMove dummy dest src size  = moveBytes dest src (size * sizeOf dummy)
 237
 238
 239 -- finding the length
 240 -- ------------------
 241
 242 -- |Return the number of elements in an array, excluding the terminator
 243 --
 244 lengthArray0            :: (Storable a, Eq a) => a -> Ptr a -> IO Int
 245 lengthArray0 marker ptr  = loop 0
 246   where
 247     loop i = do
 248         val <- peekElemOff ptr i
 249         if val == marker then return i else loop (i+1)
 250
 251
 252 -- indexing
 253 -- --------
 254
 255 -- |Advance a pointer into an array by the given number of elements
 256 --
 257 advancePtr :: Storable a => Ptr a -> Int -> Ptr a
 258 advancePtr  = doAdvance undefined
 259   where
 260     doAdvance             :: Storable a => a -> Ptr a -> Int -> Ptr a
 261     doAdvance dummy ptr i  = ptr `plusPtr` (i * sizeOf dummy)