GHC/HetMet/CodeTypes.hs

   1 {-# OPTIONS -XModalTypes -XMultiParamTypeClasses -XKindSignatures -XFlexibleContexts #-}
   2 module GHC.HetMet.CodeTypes (
   3   hetmet_brak,
   4   hetmet_esc,
   5   hetmet_csp,
   6   hetmet_flatten,
   7   pga_flatten,
   8   pga_flattened_id,
   9   GuestIntegerLiteral, guestIntegerLiteral,
  10   GuestStringLiteral, guestStringLiteral,
  11   GuestCharLiteral, guestCharLiteral,
  12   GuestLanguageMult, <[ (*) ]>,
  13   GuestLanguageAdd,  <[ (+) ]>,
  14   GuestLanguageSub,  <[ (-) ]>, <[ negate ]>,
  15   GuestLanguageFromInteger, <[ fromInteger ]>,
  16   GuestLanguageBool, <[ (||) ]>, <[ (&&) ]>, <[ true ]>, <[ false ]>, <[ ifThenElse ]>
  17 ) where
  18 import Prelude (Integer, String, Char, Bool, error)
  19 import GHC.HetMet.GArrow
  20 import GHC.HetMet.Private
  21
  22 hetmet_brak :: forall (c :: * -> * -> *). forall a. a -> <[a]>@c
  23 hetmet_brak = Prelude.error "hetmet_brak should never be evaluated; did you forget to compile with -fcoqpass?"
  24
  25 hetmet_esc  :: forall (c :: * -> * -> *). forall a. <[a]>@c -> a
  26 hetmet_esc = Prelude.error "hetmet_esc should never be evaluated; did you forget to compile with -fcoqpass?"
  27
  28 hetmet_csp :: forall (c :: * -> * -> *). forall a. a -> a
  29 hetmet_csp = Prelude.error "hetmet_csp should never be evaluated; did you forget to compile with -fcoqpass?"
  30
  31 hetmet_flatten ::
  32    forall g .
  33     GArrowSTKC g (,) () =>
  34       forall x y.
  35          <[ x -> y ]>@g
  36          ->
  37          (g x y)
  38 hetmet_flatten x = unG (pga_flatten x)
  39
  40 -- After the flattening pass the argument and result types of this
  41 -- function are identical (for any instantiation), so the flattener
  42 -- simply turns it into the identity function (pga_flattened_id).
  43 -- Its only purpose is to act as a "safe type cast" during pre-flattening
  44 -- type-inference/checking:
  45 pga_flatten ::
  46    forall g x y.
  47      <[ x -> y ]>@g ->
  48      PGArrow g x y
  49 pga_flatten = error "hetmet_flatten should never be evaluated; did you forget to compile with -fcoqpass?"
  50
  51 pga_flattened_id ::
  52    forall g x y.
  53      PGArrow g x y ->
  54      PGArrow g x y
  55 pga_flattened_id x = x
  56
  57
  58 -- FIXME: move these and the three above to "prim" or something like that.
  59
  60 -- Technically these functions ought to be invoked *during
  61 -- compilation*; in the future I would like to use Template Haskell to
  62 -- do that.
  63 class GuestIntegerLiteral c where
  64   guestIntegerLiteral :: Integer -> <[ Integer ]>@c
  65 class GuestStringLiteral c where
  66   guestStringLiteral :: String -> <[ String ]>@c
  67 class GuestCharLiteral c where
  68   guestCharLiteral :: Char -> <[ Char ]>@c
  69
  70
  71 class GuestLanguageConstant c t where
  72   guestLanguageConstant :: t -> <[ t ]>@c
  73
  74 -- Note that stringwise-identical identifiers at different syntactic
  75 -- depths are different identifiers; for this reason the operators
  76 -- below can have a different type at syntactical depth 1 than at
  77 -- syntactical depth 0.
  78
  79 class GuestLanguageMult c t where
  80   <[ (*)    ]> :: <[ t -> t -> t ]>@c
  81
  82 class GuestLanguageAdd c t where
  83   <[ (+)    ]> :: <[ t -> t -> t ]>@c
  84
  85 class GuestLanguageSub c t where
  86   <[ (-)    ]> :: <[ t -> t -> t ]>@c
  87   <[ negate ]> :: <[ t -> t      ]>@c   -- used for unary (-)
  88
  89 class GuestLanguageFromInteger c t where
  90   <[ fromInteger ]> :: <[ Integer -> t ]>@c
  91
  92 class GuestLanguageBool c where
  93   <[ (||) ]>       :: <[ Bool -> Bool -> Bool ]>@c
  94   <[ (&&) ]>       :: <[ Bool -> Bool -> Bool ]>@c
  95   <[ true ]>       :: <[ Bool ]>@c
  96   <[ false ]>      :: <[ Bool ]>@c
  97   <[ ifThenElse ]> :: <[ Bool -> t -> t -> t ]>@c
  98
  99 -- For heterogeneous metaprogramming, the meaning of "running" a
 100 -- program is fairly ambiguous, and moreover is highly sensitive to
 101 -- which subclasses of GuestLanguage the expression assumes it is
 102 -- dealing with.  For example, in homogeneous metaprogramming, "run"
 103 -- has this type:
 104 --
 105 --  ga_run :: forall a. (forall c. <[a]>@c) -> a
 106 --
 107 -- However, an expression which uses, say (*) at level 1 will never
 108 -- be able to be passed to this expression, since
 109 --
 110 --   square :: forall c t. GuestLanguageMult ct => <[t]>@c -> <[t]>@c
 111 --   square x = <[ ~~x * ~~x ]>
 112 --
 113
 114 -- So even though this expression is polymorphic in the environment
 115 -- classifier "c", it isn't "polymorphic enough".  This isn't merely a
 116 -- technical obstacle -- the more features you assume the guest
 117 -- language has, the more work the "run" implementation is obligated
 118 -- to perform, and the type system must track that obligation.
 119 --
 120 -- The upshot is that we can define special-purpose "run" classes such as:
 121 --
 122 --   class GuestLanguageRunMult t where
 123 --     ga_runMult :: forall a. (forall c. GuestLanguageMult c t => <[a]>@c) -> a
 124 --
 125 -- Any implementation of this class will need to know how to interpret
 126 -- the (*) operator.  Unfortunately, to my knowledge, there is no way
 127 -- to quantify over type classes in the Haskell type system, which is
 128 -- what we would need to define a type-class-indexed version of the
 129 -- GuestLanguageRun class; if we could do that, then we would have:
 130 --
 131 --   class GuestLanguageRun ( t ::: * -> TYPECLASS ) where
 132 --     ga_runMult :: forall a. (forall c. TYPECLASS c => <[a]>@c) -> a
 133 --
 134 -- It might be possible to pull this of using type families; I need to
 135 -- look into that.
 136