2c04cf4bc34f0e53ff5299466a5966deb9cf6405
[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcGenDeriv.lhs
1 %
2 % (c) The University of Glasgow 2006
3 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
4 %
5
6 TcGenDeriv: Generating derived instance declarations
7
8 This module is nominally ``subordinate'' to @TcDeriv@, which is the
9 ``official'' interface to deriving-related things.
10
11 This is where we do all the grimy bindings' generation.
12
13 \begin{code}
14 module TcGenDeriv (
15         DerivAuxBinds, isDupAux,
16
17         gen_Bounded_binds,
18         gen_Enum_binds,
19         gen_Eq_binds,
20         gen_Ix_binds,
21         gen_Ord_binds,
22         gen_Read_binds,
23         gen_Show_binds,
24         gen_Data_binds,
25         gen_Typeable_binds,
26         gen_Functor_binds, 
27         FFoldType(..), functorLikeTraverse, 
28         deepSubtypesContaining, foldDataConArgs,
29         gen_Foldable_binds,
30         gen_Traversable_binds,
31         genAuxBind
32     ) where
33
34 #include "HsVersions.h"
35
36 import HsSyn
37 import RdrName
38 import BasicTypes
39 import DataCon
40 import Name
41
42 import HscTypes
43 import PrelInfo
44 import MkCore   ( eRROR_ID )
45 import PrelNames
46 import PrimOp
47 import SrcLoc
48 import TyCon
49 import TcType
50 import TysPrim
51 import TysWiredIn
52 import Type
53 import Var( TyVar )
54 import TypeRep
55 import VarSet
56 import State
57 import Util
58 import MonadUtils
59 import Outputable
60 import FastString
61 import Bag
62 import Data.List        ( partition, intersperse )
63 \end{code}
64
65 \begin{code}
66 type DerivAuxBinds = [DerivAuxBind]
67
68 data DerivAuxBind               -- Please add these auxiliary top-level bindings
69   = GenCon2Tag TyCon            -- The con2Tag for given TyCon
70   | GenTag2Con TyCon            -- ...ditto tag2Con
71   | GenMaxTag  TyCon            -- ...and maxTag
72         -- All these generate ZERO-BASED tag operations
73         -- I.e first constructor has tag 0
74
75         -- Scrap your boilerplate
76   | MkDataCon DataCon           -- For constructor C we get $cC :: Constr
77   | MkTyCon   TyCon             -- For tycon T we get       $tT :: DataType
78
79
80 isDupAux :: DerivAuxBind -> DerivAuxBind -> Bool
81 isDupAux (GenCon2Tag tc1) (GenCon2Tag tc2) = tc1 == tc2
82 isDupAux (GenTag2Con tc1) (GenTag2Con tc2) = tc1 == tc2
83 isDupAux (GenMaxTag tc1)  (GenMaxTag tc2)  = tc1 == tc2
84 isDupAux (MkDataCon dc1)  (MkDataCon dc2)  = dc1 == dc2
85 isDupAux (MkTyCon tc1)    (MkTyCon tc2)    = tc1 == tc2
86 isDupAux _                _                = False
87 \end{code}
88
89
90 %************************************************************************
91 %*                                                                      *
92                 Eq instances
93 %*                                                                      *
94 %************************************************************************
95
96 Here are the heuristics for the code we generate for @Eq@:
97 \begin{itemize}
98 \item
99   Let's assume we have a data type with some (possibly zero) nullary
100   data constructors and some ordinary, non-nullary ones (the rest,
101   also possibly zero of them).  Here's an example, with both \tr{N}ullary
102   and \tr{O}rdinary data cons.
103 \begin{verbatim}
104 data Foo ... = N1 | N2 ... | Nn | O1 a b | O2 Int | O3 Double b b | ...
105 \end{verbatim}
106
107 \item
108   For the ordinary constructors (if any), we emit clauses to do The
109   Usual Thing, e.g.,:
110
111 \begin{verbatim}
112 (==) (O1 a1 b1)    (O1 a2 b2)    = a1 == a2 && b1 == b2
113 (==) (O2 a1)       (O2 a2)       = a1 == a2
114 (==) (O3 a1 b1 c1) (O3 a2 b2 c2) = a1 == a2 && b1 == b2 && c1 == c2
115 \end{verbatim}
116
117   Note: if we're comparing unlifted things, e.g., if \tr{a1} and
118   \tr{a2} are \tr{Float#}s, then we have to generate
119 \begin{verbatim}
120 case (a1 `eqFloat#` a2) of
121   r -> r
122 \end{verbatim}
123   for that particular test.
124
125 \item
126   If there are any nullary constructors, we emit a catch-all clause of
127   the form:
128
129 \begin{verbatim}
130 (==) a b  = case (con2tag_Foo a) of { a# ->
131             case (con2tag_Foo b) of { b# ->
132             case (a# ==# b#)     of {
133               r -> r
134             }}}
135 \end{verbatim}
136
137   If there aren't any nullary constructors, we emit a simpler
138   catch-all:
139 \begin{verbatim}
140 (==) a b  = False
141 \end{verbatim}
142
143 \item
144   For the @(/=)@ method, we normally just use the default method.
145
146   If the type is an enumeration type, we could/may/should? generate
147   special code that calls @con2tag_Foo@, much like for @(==)@ shown
148   above.
149
150 \item
151   We thought about doing this: If we're also deriving @Ord@ for this
152   tycon, we generate:
153 \begin{verbatim}
154 instance ... Eq (Foo ...) where
155   (==) a b  = case (compare a b) of { _LT -> False; _EQ -> True ; _GT -> False}
156   (/=) a b  = case (compare a b) of { _LT -> True ; _EQ -> False; _GT -> True }
157 \begin{verbatim}
158   However, that requires that \tr{Ord <whatever>} was put in the context
159   for the instance decl, which it probably wasn't, so the decls
160   produced don't get through the typechecker.
161 \end{itemize}
162
163
164 \begin{code}
165 gen_Eq_binds :: SrcSpan -> TyCon -> (LHsBinds RdrName, DerivAuxBinds)
166 gen_Eq_binds loc tycon
167   = (method_binds, aux_binds)
168   where
169     (nullary_cons, nonnullary_cons)
170        | isNewTyCon tycon = ([], tyConDataCons tycon)
171        | otherwise        = partition isNullarySrcDataCon (tyConDataCons tycon)
172
173     no_nullary_cons = null nullary_cons
174
175     rest | no_nullary_cons
176          = case tyConSingleDataCon_maybe tycon of
177                   Just _ -> []
178                   Nothing -> -- if cons don't match, then False
179                      [([nlWildPat, nlWildPat], false_Expr)]
180          | otherwise -- calc. and compare the tags
181          = [([a_Pat, b_Pat],
182             untag_Expr tycon [(a_RDR,ah_RDR), (b_RDR,bh_RDR)]
183                        (genOpApp (nlHsVar ah_RDR) eqInt_RDR (nlHsVar bh_RDR)))]
184
185     aux_binds | no_nullary_cons = []
186               | otherwise       = [GenCon2Tag tycon]
187
188     method_binds = listToBag [eq_bind, ne_bind]
189     eq_bind = mk_FunBind loc eq_RDR (map pats_etc nonnullary_cons ++ rest)
190     ne_bind = mk_easy_FunBind loc ne_RDR [a_Pat, b_Pat] (
191                         nlHsApp (nlHsVar not_RDR) (nlHsPar (nlHsVarApps eq_RDR [a_RDR, b_RDR])))
192
193     ------------------------------------------------------------------
194     pats_etc data_con
195       = let
196             con1_pat = nlConVarPat data_con_RDR as_needed
197             con2_pat = nlConVarPat data_con_RDR bs_needed
198
199             data_con_RDR = getRdrName data_con
200             con_arity   = length tys_needed
201             as_needed   = take con_arity as_RDRs
202             bs_needed   = take con_arity bs_RDRs
203             tys_needed  = dataConOrigArgTys data_con
204         in
205         ([con1_pat, con2_pat], nested_eq_expr tys_needed as_needed bs_needed)
206       where
207         nested_eq_expr []  [] [] = true_Expr
208         nested_eq_expr tys as bs
209           = foldl1 and_Expr (zipWith3Equal "nested_eq" nested_eq tys as bs)
210           where
211             nested_eq ty a b = nlHsPar (eq_Expr tycon ty (nlHsVar a) (nlHsVar b))
212 \end{code}
213
214 %************************************************************************
215 %*                                                                      *
216         Ord instances
217 %*                                                                      *
218 %************************************************************************
219
220 Note [Generating Ord instances]
221 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
222 Suppose constructors are K1..Kn, and some are nullary.  
223 The general form we generate is:
224
225 * Do case on first argument
226         case a of
227           K1 ... -> rhs_1
228           K2 ... -> rhs_2
229           ...
230           Kn ... -> rhs_n
231           _ -> nullary_rhs
232
233 * To make rhs_i
234      If i = 1, 2, n-1, n, generate a single case. 
235         rhs_2    case b of 
236                    K1 {}  -> LT
237                    K2 ... -> ...eq_rhs(K2)...
238                    _      -> GT
239
240      Otherwise do a tag compare against the bigger range
241      (because this is the one most likely to succeed)
242         rhs_3    case tag b of tb ->
243                  if 3 <# tg then GT
244                  else case b of 
245                          K3 ... -> ...eq_rhs(K3)....
246                          _      -> LT
247
248 * To make eq_rhs(K), which knows that 
249     a = K a1 .. av
250     b = K b1 .. bv
251   we just want to compare (a1,b1) then (a2,b2) etc.
252   Take care on the last field to tail-call into comparing av,bv
253
254 * To make nullary_rhs generate this
255      case con2tag a of a# -> 
256      case con2tag b of -> 
257      a# `compare` b#
258
259 Several special cases:
260
261 * Two or fewer nullary constructors: don't generate nullary_rhs
262
263 * Be careful about unlifted comparisons.  When comparing unboxed
264   values we can't call the overloaded functions.  
265   See function unliftedOrdOp
266
267 Note [Do not rely on compare]
268 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
269 It's a bad idea to define only 'compare', and build the other binary
270 comparisions on top of it; see Trac #2130, #4019.  Reason: we don't
271 want to laboriously make a three-way comparison, only to extract a
272 binary result, something like this:
273      (>) (I# x) (I# y) = case <# x y of
274                             True -> False
275                             False -> case ==# x y of 
276                                        True  -> False
277                                        False -> True
278
279 So for sufficiently small types (few constructors, or all nullary) 
280 we generate all methods; for large ones we just use 'compare'.
281
282 \begin{code}
283 data OrdOp = OrdCompare | OrdLT | OrdLE | OrdGE | OrdGT
284
285 ------------
286 ordMethRdr :: OrdOp -> RdrName
287 ordMethRdr op
288   = case op of
289        OrdCompare -> compare_RDR
290        OrdLT      -> lt_RDR
291        OrdLE      -> le_RDR
292        OrdGE      -> ge_RDR
293        OrdGT      -> gt_RDR
294
295 ------------
296 ltResult :: OrdOp -> LHsExpr RdrName
297 -- Knowing a<b, what is the result for a `op` b?
298 ltResult OrdCompare = ltTag_Expr
299 ltResult OrdLT      = true_Expr
300 ltResult OrdLE      = true_Expr
301 ltResult OrdGE      = false_Expr
302 ltResult OrdGT      = false_Expr
303
304 ------------
305 eqResult :: OrdOp -> LHsExpr RdrName
306 -- Knowing a=b, what is the result for a `op` b?
307 eqResult OrdCompare = eqTag_Expr
308 eqResult OrdLT      = false_Expr
309 eqResult OrdLE      = true_Expr
310 eqResult OrdGE      = true_Expr
311 eqResult OrdGT      = false_Expr
312
313 ------------
314 gtResult :: OrdOp -> LHsExpr RdrName
315 -- Knowing a>b, what is the result for a `op` b?
316 gtResult OrdCompare = gtTag_Expr
317 gtResult OrdLT      = false_Expr
318 gtResult OrdLE      = false_Expr
319 gtResult OrdGE      = true_Expr
320 gtResult OrdGT      = true_Expr
321
322 ------------
323 gen_Ord_binds :: SrcSpan -> TyCon -> (LHsBinds RdrName, DerivAuxBinds)
324 gen_Ord_binds loc tycon
325   | null tycon_data_cons        -- No data-cons => invoke bale-out case
326   = (unitBag $ mk_FunBind loc compare_RDR [], [])
327   | otherwise
328   = (unitBag (mkOrdOp OrdCompare) `unionBags` other_ops, aux_binds)
329   where
330     aux_binds | single_con_type = []
331               | otherwise       = [GenCon2Tag tycon]
332
333         -- Note [Do not rely on compare]
334     other_ops | (last_tag - first_tag) <= 2     -- 1-3 constructors
335                 || null non_nullary_cons        -- Or it's an enumeration
336               = listToBag (map mkOrdOp [OrdLT,OrdLE,OrdGE,OrdGT])
337               | otherwise
338               = emptyBag
339
340     get_tag con = dataConTag con - fIRST_TAG    
341         -- We want *zero-based* tags, because that's what 
342         -- con2Tag returns (generated by untag_Expr)!
343
344     tycon_data_cons = tyConDataCons tycon
345     single_con_type = isSingleton tycon_data_cons
346     (first_con : _) = tycon_data_cons
347     (last_con : _)  = reverse tycon_data_cons
348     first_tag       = get_tag first_con
349     last_tag        = get_tag last_con
350
351     (nullary_cons, non_nullary_cons) = partition isNullarySrcDataCon tycon_data_cons
352     
353
354     mkOrdOp :: OrdOp -> LHsBind RdrName
355     -- Returns a binding   op a b = ... compares a and b according to op ....
356     mkOrdOp op = mk_easy_FunBind loc (ordMethRdr op) [a_Pat, b_Pat] (mkOrdOpRhs op)
357
358     mkOrdOpRhs :: OrdOp -> LHsExpr RdrName
359     mkOrdOpRhs op       -- RHS for comparing 'a' and 'b' according to op
360       | length nullary_cons <= 2  -- Two nullary or fewer, so use cases
361       = nlHsCase (nlHsVar a_RDR) $ 
362         map (mkOrdOpAlt op) tycon_data_cons
363         -- i.e.  case a of { C1 x y -> case b of C1 x y -> ....compare x,y...
364         --                   C2 x   -> case b of C2 x -> ....comopare x.... }
365
366       | null non_nullary_cons    -- All nullary, so go straight to comparing tags
367       = mkTagCmp op     
368
369       | otherwise                -- Mixed nullary and non-nullary
370       = nlHsCase (nlHsVar a_RDR) $
371         (map (mkOrdOpAlt op) non_nullary_cons 
372          ++ [mkSimpleHsAlt nlWildPat (mkTagCmp op)])
373
374
375     mkOrdOpAlt :: OrdOp -> DataCon -> LMatch RdrName
376     -- Make the alternative  (Ki a1 a2 .. av -> 
377     mkOrdOpAlt op data_con
378       = mkSimpleHsAlt (nlConVarPat data_con_RDR as_needed) (mkInnerRhs op data_con)
379       where
380         as_needed    = take (dataConSourceArity data_con) as_RDRs
381         data_con_RDR = getRdrName data_con
382
383     mkInnerRhs op data_con
384       | single_con_type
385       = nlHsCase (nlHsVar b_RDR) [ mkInnerEqAlt op data_con ]
386
387       | tag == first_tag
388       = nlHsCase (nlHsVar b_RDR) [ mkInnerEqAlt op data_con
389                                  , mkSimpleHsAlt nlWildPat (ltResult op) ]
390       | tag == last_tag 
391       = nlHsCase (nlHsVar b_RDR) [ mkInnerEqAlt op data_con
392                                  , mkSimpleHsAlt nlWildPat (gtResult op) ]
393       
394       | tag == first_tag + 1
395       = nlHsCase (nlHsVar b_RDR) [ mkSimpleHsAlt (nlConWildPat first_con) (gtResult op)
396                                  , mkInnerEqAlt op data_con
397                                  , mkSimpleHsAlt nlWildPat (ltResult op) ]
398       | tag == last_tag - 1
399       = nlHsCase (nlHsVar b_RDR) [ mkSimpleHsAlt (nlConWildPat last_con) (ltResult op)
400                                  , mkInnerEqAlt op data_con
401                                  , mkSimpleHsAlt nlWildPat (gtResult op) ]
402
403       | tag > last_tag `div` 2  -- lower range is larger
404       = untag_Expr tycon [(b_RDR, bh_RDR)] $
405         nlHsIf (genOpApp (nlHsVar bh_RDR) ltInt_RDR tag_lit)
406                (gtResult op) $  -- Definitely GT
407         nlHsCase (nlHsVar b_RDR) [ mkInnerEqAlt op data_con
408                                  , mkSimpleHsAlt nlWildPat (ltResult op) ]
409       
410       | otherwise               -- upper range is larger
411       = untag_Expr tycon [(b_RDR, bh_RDR)] $
412         nlHsIf (genOpApp (nlHsVar bh_RDR) gtInt_RDR tag_lit)
413                (ltResult op) $  -- Definitely LT
414         nlHsCase (nlHsVar b_RDR) [ mkInnerEqAlt op data_con
415                                  , mkSimpleHsAlt nlWildPat (gtResult op) ]
416       where
417         tag     = get_tag data_con 
418         tag_lit = noLoc (HsLit (HsIntPrim (toInteger tag)))
419
420     mkInnerEqAlt :: OrdOp -> DataCon -> LMatch RdrName
421     -- First argument 'a' known to be built with K
422     -- Returns a case alternative  Ki b1 b2 ... bv -> compare (a1,a2,...) with (b1,b2,...)
423     mkInnerEqAlt op data_con
424       = mkSimpleHsAlt (nlConVarPat data_con_RDR bs_needed) $
425         mkCompareFields tycon op (dataConOrigArgTys data_con) 
426       where
427         data_con_RDR = getRdrName data_con
428         bs_needed    = take (dataConSourceArity data_con) bs_RDRs
429
430     mkTagCmp :: OrdOp -> LHsExpr RdrName  
431     -- Both constructors known to be nullary
432     -- genreates (case data2Tag a of a# -> case data2Tag b of b# -> a# `op` b#
433     mkTagCmp op = untag_Expr tycon [(a_RDR, ah_RDR),(b_RDR, bh_RDR)] $
434                   unliftedOrdOp tycon intPrimTy op ah_RDR bh_RDR
435         
436 mkCompareFields :: TyCon -> OrdOp -> [Type] -> LHsExpr RdrName
437 -- Generates nested comparisons for (a1,a2...) against (b1,b2,...)
438 -- where the ai,bi have the given types
439 mkCompareFields tycon op tys
440   = go tys as_RDRs bs_RDRs
441   where
442     go []   _      _          = eqResult op
443     go [ty] (a:_)  (b:_)
444       | isUnLiftedType ty     = unliftedOrdOp tycon ty op a b
445       | otherwise             = genOpApp (nlHsVar a) (ordMethRdr op) (nlHsVar b)
446     go (ty:tys) (a:as) (b:bs) = mk_compare ty a b 
447                                   (ltResult op) 
448                                   (go tys as bs)
449                                   (gtResult op) 
450     go _ _ _ = panic "mkCompareFields"
451
452     -- (mk_compare ty a b) generates
453     --    (case (compare a b) of { LT -> <lt>; EQ -> <eq>; GT -> <bt> })
454     -- but with suitable special cases for 
455     mk_compare ty a b lt eq gt
456       | isUnLiftedType ty
457       = unliftedCompare lt_op eq_op a_expr b_expr lt eq gt
458       | otherwise
459       = nlHsCase (nlHsPar (nlHsApp (nlHsApp (nlHsVar compare_RDR) a_expr) b_expr))
460           [mkSimpleHsAlt (nlNullaryConPat ltTag_RDR) lt,
461            mkSimpleHsAlt (nlNullaryConPat eqTag_RDR) eq,
462            mkSimpleHsAlt (nlNullaryConPat gtTag_RDR) gt]
463       where
464         a_expr = nlHsVar a
465         b_expr = nlHsVar b
466         (lt_op, _, eq_op, _, _) = primOrdOps "Ord" tycon ty
467
468 unliftedOrdOp :: TyCon -> Type -> OrdOp -> RdrName -> RdrName -> LHsExpr RdrName
469 unliftedOrdOp tycon ty op a b
470   = case op of
471        OrdCompare -> unliftedCompare lt_op eq_op a_expr b_expr 
472                                      ltTag_Expr eqTag_Expr gtTag_Expr
473        OrdLT      -> wrap lt_op
474        OrdLE      -> wrap le_op
475        OrdGE      -> wrap ge_op
476        OrdGT      -> wrap gt_op
477   where
478    (lt_op, le_op, eq_op, ge_op, gt_op) = primOrdOps "Ord" tycon ty
479    wrap prim_op = genOpApp a_expr (primOpRdrName prim_op) b_expr 
480    a_expr = nlHsVar a
481    b_expr = nlHsVar b
482
483 unliftedCompare :: PrimOp -> PrimOp 
484                 -> LHsExpr RdrName -> LHsExpr RdrName   -- What to cmpare
485                 -> LHsExpr RdrName -> LHsExpr RdrName -> LHsExpr RdrName  -- Three results
486                 -> LHsExpr RdrName
487 -- Return (if a < b then lt else if a == b then eq else gt)
488 unliftedCompare lt_op eq_op a_expr b_expr lt eq gt
489   = nlHsIf (genOpApp a_expr (primOpRdrName lt_op) b_expr) lt $
490                         -- Test (<) first, not (==), becuase the latter
491                         -- is true less often, so putting it first would
492                         -- mean more tests (dynamically)
493         nlHsIf (genOpApp a_expr (primOpRdrName eq_op) b_expr) eq gt
494
495 nlConWildPat :: DataCon -> LPat RdrName
496 -- The pattern (K {})
497 nlConWildPat con = noLoc (ConPatIn (noLoc (getRdrName con))
498                                    (RecCon (HsRecFields { rec_flds = [] 
499                                                         , rec_dotdot = Nothing })))
500 \end{code}
501
502                             
503
504 %************************************************************************
505 %*                                                                      *
506         Enum instances
507 %*                                                                      *
508 %************************************************************************
509
510 @Enum@ can only be derived for enumeration types.  For a type
511 \begin{verbatim}
512 data Foo ... = N1 | N2 | ... | Nn
513 \end{verbatim}
514
515 we use both @con2tag_Foo@ and @tag2con_Foo@ functions, as well as a
516 @maxtag_Foo@ variable (all generated by @gen_tag_n_con_binds@).
517
518 \begin{verbatim}
519 instance ... Enum (Foo ...) where
520     succ x   = toEnum (1 + fromEnum x)
521     pred x   = toEnum (fromEnum x - 1)
522
523     toEnum i = tag2con_Foo i
524
525     enumFrom a = map tag2con_Foo [con2tag_Foo a .. maxtag_Foo]
526
527     -- or, really...
528     enumFrom a
529       = case con2tag_Foo a of
530           a# -> map tag2con_Foo (enumFromTo (I# a#) maxtag_Foo)
531
532    enumFromThen a b
533      = map tag2con_Foo [con2tag_Foo a, con2tag_Foo b .. maxtag_Foo]
534
535     -- or, really...
536     enumFromThen a b
537       = case con2tag_Foo a of { a# ->
538         case con2tag_Foo b of { b# ->
539         map tag2con_Foo (enumFromThenTo (I# a#) (I# b#) maxtag_Foo)
540         }}
541 \end{verbatim}
542
543 For @enumFromTo@ and @enumFromThenTo@, we use the default methods.
544
545 \begin{code}
546 gen_Enum_binds :: SrcSpan -> TyCon -> (LHsBinds RdrName, DerivAuxBinds)
547 gen_Enum_binds loc tycon
548   = (method_binds, aux_binds)
549   where
550     method_binds = listToBag [
551                         succ_enum,
552                         pred_enum,
553                         to_enum,
554                         enum_from,
555                         enum_from_then,
556                         from_enum
557                     ]
558     aux_binds = [GenCon2Tag tycon, GenTag2Con tycon, GenMaxTag tycon]
559
560     occ_nm = getOccString tycon
561
562     succ_enum
563       = mk_easy_FunBind loc succ_RDR [a_Pat] $
564         untag_Expr tycon [(a_RDR, ah_RDR)] $
565         nlHsIf (nlHsApps eq_RDR [nlHsVar (maxtag_RDR tycon),
566                                nlHsVarApps intDataCon_RDR [ah_RDR]])
567              (illegal_Expr "succ" occ_nm "tried to take `succ' of last tag in enumeration")
568              (nlHsApp (nlHsVar (tag2con_RDR tycon))
569                     (nlHsApps plus_RDR [nlHsVarApps intDataCon_RDR [ah_RDR],
570                                         nlHsIntLit 1]))
571                     
572     pred_enum
573       = mk_easy_FunBind loc pred_RDR [a_Pat] $
574         untag_Expr tycon [(a_RDR, ah_RDR)] $
575         nlHsIf (nlHsApps eq_RDR [nlHsIntLit 0,
576                                nlHsVarApps intDataCon_RDR [ah_RDR]])
577              (illegal_Expr "pred" occ_nm "tried to take `pred' of first tag in enumeration")
578              (nlHsApp (nlHsVar (tag2con_RDR tycon))
579                            (nlHsApps plus_RDR [nlHsVarApps intDataCon_RDR [ah_RDR],
580                                                nlHsLit (HsInt (-1))]))
581
582     to_enum
583       = mk_easy_FunBind loc toEnum_RDR [a_Pat] $
584         nlHsIf (nlHsApps and_RDR
585                 [nlHsApps ge_RDR [nlHsVar a_RDR, nlHsIntLit 0],
586                  nlHsApps le_RDR [nlHsVar a_RDR, nlHsVar (maxtag_RDR tycon)]])
587              (nlHsVarApps (tag2con_RDR tycon) [a_RDR])
588              (illegal_toEnum_tag occ_nm (maxtag_RDR tycon))
589
590     enum_from
591       = mk_easy_FunBind loc enumFrom_RDR [a_Pat] $
592           untag_Expr tycon [(a_RDR, ah_RDR)] $
593           nlHsApps map_RDR 
594                 [nlHsVar (tag2con_RDR tycon),
595                  nlHsPar (enum_from_to_Expr
596                             (nlHsVarApps intDataCon_RDR [ah_RDR])
597                             (nlHsVar (maxtag_RDR tycon)))]
598
599     enum_from_then
600       = mk_easy_FunBind loc enumFromThen_RDR [a_Pat, b_Pat] $
601           untag_Expr tycon [(a_RDR, ah_RDR), (b_RDR, bh_RDR)] $
602           nlHsApp (nlHsVarApps map_RDR [tag2con_RDR tycon]) $
603             nlHsPar (enum_from_then_to_Expr
604                     (nlHsVarApps intDataCon_RDR [ah_RDR])
605                     (nlHsVarApps intDataCon_RDR [bh_RDR])
606                     (nlHsIf  (nlHsApps gt_RDR [nlHsVarApps intDataCon_RDR [ah_RDR],
607                                              nlHsVarApps intDataCon_RDR [bh_RDR]])
608                            (nlHsIntLit 0)
609                            (nlHsVar (maxtag_RDR tycon))
610                            ))
611
612     from_enum
613       = mk_easy_FunBind loc fromEnum_RDR [a_Pat] $
614           untag_Expr tycon [(a_RDR, ah_RDR)] $
615           (nlHsVarApps intDataCon_RDR [ah_RDR])
616 \end{code}
617
618 %************************************************************************
619 %*                                                                      *
620         Bounded instances
621 %*                                                                      *
622 %************************************************************************
623
624 \begin{code}
625 gen_Bounded_binds :: SrcSpan -> TyCon -> (LHsBinds RdrName, DerivAuxBinds)
626 gen_Bounded_binds loc tycon
627   | isEnumerationTyCon tycon
628   = (listToBag [ min_bound_enum, max_bound_enum ], [])
629   | otherwise
630   = ASSERT(isSingleton data_cons)
631     (listToBag [ min_bound_1con, max_bound_1con ], [])
632   where
633     data_cons = tyConDataCons tycon
634
635     ----- enum-flavored: ---------------------------
636     min_bound_enum = mkHsVarBind loc minBound_RDR (nlHsVar data_con_1_RDR)
637     max_bound_enum = mkHsVarBind loc maxBound_RDR (nlHsVar data_con_N_RDR)
638
639     data_con_1    = head data_cons
640     data_con_N    = last data_cons
641     data_con_1_RDR = getRdrName data_con_1
642     data_con_N_RDR = getRdrName data_con_N
643
644     ----- single-constructor-flavored: -------------
645     arity          = dataConSourceArity data_con_1
646
647     min_bound_1con = mkHsVarBind loc minBound_RDR $
648                      nlHsVarApps data_con_1_RDR (nOfThem arity minBound_RDR)
649     max_bound_1con = mkHsVarBind loc maxBound_RDR $
650                      nlHsVarApps data_con_1_RDR (nOfThem arity maxBound_RDR)
651 \end{code}
652
653 %************************************************************************
654 %*                                                                      *
655         Ix instances
656 %*                                                                      *
657 %************************************************************************
658
659 Deriving @Ix@ is only possible for enumeration types and
660 single-constructor types.  We deal with them in turn.
661
662 For an enumeration type, e.g.,
663 \begin{verbatim}
664     data Foo ... = N1 | N2 | ... | Nn
665 \end{verbatim}
666 things go not too differently from @Enum@:
667 \begin{verbatim}
668 instance ... Ix (Foo ...) where
669     range (a, b)
670       = map tag2con_Foo [con2tag_Foo a .. con2tag_Foo b]
671
672     -- or, really...
673     range (a, b)
674       = case (con2tag_Foo a) of { a# ->
675         case (con2tag_Foo b) of { b# ->
676         map tag2con_Foo (enumFromTo (I# a#) (I# b#))
677         }}
678
679     -- Generate code for unsafeIndex, becuase using index leads
680     -- to lots of redundant range tests
681     unsafeIndex c@(a, b) d
682       = case (con2tag_Foo d -# con2tag_Foo a) of
683                r# -> I# r#
684
685     inRange (a, b) c
686       = let
687             p_tag = con2tag_Foo c
688         in
689         p_tag >= con2tag_Foo a && p_tag <= con2tag_Foo b
690
691     -- or, really...
692     inRange (a, b) c
693       = case (con2tag_Foo a)   of { a_tag ->
694         case (con2tag_Foo b)   of { b_tag ->
695         case (con2tag_Foo c)   of { c_tag ->
696         if (c_tag >=# a_tag) then
697           c_tag <=# b_tag
698         else
699           False
700         }}}
701 \end{verbatim}
702 (modulo suitable case-ification to handle the unlifted tags)
703
704 For a single-constructor type (NB: this includes all tuples), e.g.,
705 \begin{verbatim}
706     data Foo ... = MkFoo a b Int Double c c
707 \end{verbatim}
708 we follow the scheme given in Figure~19 of the Haskell~1.2 report
709 (p.~147).
710
711 \begin{code}
712 gen_Ix_binds :: SrcSpan -> TyCon -> (LHsBinds RdrName, DerivAuxBinds)
713
714 gen_Ix_binds loc tycon
715   | isEnumerationTyCon tycon
716   = (enum_ixes, [GenCon2Tag tycon, GenTag2Con tycon, GenMaxTag tycon])
717   | otherwise
718   = (single_con_ixes, [GenCon2Tag tycon])
719   where
720     --------------------------------------------------------------
721     enum_ixes = listToBag [ enum_range, enum_index, enum_inRange ]
722
723     enum_range
724       = mk_easy_FunBind loc range_RDR [nlTuplePat [a_Pat, b_Pat] Boxed] $
725           untag_Expr tycon [(a_RDR, ah_RDR)] $
726           untag_Expr tycon [(b_RDR, bh_RDR)] $
727           nlHsApp (nlHsVarApps map_RDR [tag2con_RDR tycon]) $
728               nlHsPar (enum_from_to_Expr
729                         (nlHsVarApps intDataCon_RDR [ah_RDR])
730                         (nlHsVarApps intDataCon_RDR [bh_RDR]))
731
732     enum_index
733       = mk_easy_FunBind loc unsafeIndex_RDR 
734                 [noLoc (AsPat (noLoc c_RDR) 
735                            (nlTuplePat [a_Pat, nlWildPat] Boxed)), 
736                                 d_Pat] (
737            untag_Expr tycon [(a_RDR, ah_RDR)] (
738            untag_Expr tycon [(d_RDR, dh_RDR)] (
739            let
740                 rhs = nlHsVarApps intDataCon_RDR [c_RDR]
741            in
742            nlHsCase
743              (genOpApp (nlHsVar dh_RDR) minusInt_RDR (nlHsVar ah_RDR))
744              [mkSimpleHsAlt (nlVarPat c_RDR) rhs]
745            ))
746         )
747
748     enum_inRange
749       = mk_easy_FunBind loc inRange_RDR [nlTuplePat [a_Pat, b_Pat] Boxed, c_Pat] $
750           untag_Expr tycon [(a_RDR, ah_RDR)] (
751           untag_Expr tycon [(b_RDR, bh_RDR)] (
752           untag_Expr tycon [(c_RDR, ch_RDR)] (
753           nlHsIf (genOpApp (nlHsVar ch_RDR) geInt_RDR (nlHsVar ah_RDR)) (
754              (genOpApp (nlHsVar ch_RDR) leInt_RDR (nlHsVar bh_RDR))
755           ) {-else-} (
756              false_Expr
757           ))))
758
759     --------------------------------------------------------------
760     single_con_ixes 
761       = listToBag [single_con_range, single_con_index, single_con_inRange]
762
763     data_con
764       = case tyConSingleDataCon_maybe tycon of -- just checking...
765           Nothing -> panic "get_Ix_binds"
766           Just dc -> dc
767
768     con_arity    = dataConSourceArity data_con
769     data_con_RDR = getRdrName data_con
770
771     as_needed = take con_arity as_RDRs
772     bs_needed = take con_arity bs_RDRs
773     cs_needed = take con_arity cs_RDRs
774
775     con_pat  xs  = nlConVarPat data_con_RDR xs
776     con_expr     = nlHsVarApps data_con_RDR cs_needed
777
778     --------------------------------------------------------------
779     single_con_range
780       = mk_easy_FunBind loc range_RDR 
781           [nlTuplePat [con_pat as_needed, con_pat bs_needed] Boxed] $
782         nlHsDo ListComp stmts con_expr
783       where
784         stmts = zipWith3Equal "single_con_range" mk_qual as_needed bs_needed cs_needed
785
786         mk_qual a b c = noLoc $ mkBindStmt (nlVarPat c)
787                                  (nlHsApp (nlHsVar range_RDR) 
788                                           (mkLHsVarTuple [a,b]))
789
790     ----------------
791     single_con_index
792       = mk_easy_FunBind loc unsafeIndex_RDR 
793                 [nlTuplePat [con_pat as_needed, con_pat bs_needed] Boxed, 
794                  con_pat cs_needed] 
795         -- We need to reverse the order we consider the components in
796         -- so that
797         --     range (l,u) !! index (l,u) i == i   -- when i is in range
798         -- (from http://haskell.org/onlinereport/ix.html) holds.
799                 (mk_index (reverse $ zip3 as_needed bs_needed cs_needed))
800       where
801         -- index (l1,u1) i1 + rangeSize (l1,u1) * (index (l2,u2) i2 + ...)
802         mk_index []        = nlHsIntLit 0
803         mk_index [(l,u,i)] = mk_one l u i
804         mk_index ((l,u,i) : rest)
805           = genOpApp (
806                 mk_one l u i
807             ) plus_RDR (
808                 genOpApp (
809                     (nlHsApp (nlHsVar unsafeRangeSize_RDR) 
810                              (mkLHsVarTuple [l,u]))
811                 ) times_RDR (mk_index rest)
812            )
813         mk_one l u i
814           = nlHsApps unsafeIndex_RDR [mkLHsVarTuple [l,u], nlHsVar i]
815
816     ------------------
817     single_con_inRange
818       = mk_easy_FunBind loc inRange_RDR 
819                 [nlTuplePat [con_pat as_needed, con_pat bs_needed] Boxed, 
820                  con_pat cs_needed] $
821           foldl1 and_Expr (zipWith3Equal "single_con_inRange" in_range as_needed bs_needed cs_needed)
822       where
823         in_range a b c = nlHsApps inRange_RDR [mkLHsVarTuple [a,b], nlHsVar c]
824 \end{code}
825
826 %************************************************************************
827 %*                                                                      *
828         Read instances
829 %*                                                                      *
830 %************************************************************************
831
832 Example
833
834   infix 4 %%
835   data T = Int %% Int
836          | T1 { f1 :: Int }
837          | T2 T
838
839
840 instance Read T where
841   readPrec =
842     parens
843     ( prec 4 (
844         do x           <- ReadP.step Read.readPrec
845            Symbol "%%" <- Lex.lex
846            y           <- ReadP.step Read.readPrec
847            return (x %% y))
848       +++
849       prec (appPrec+1) (
850         -- Note the "+1" part; "T2 T1 {f1=3}" should parse ok
851         -- Record construction binds even more tightly than application
852         do Ident "T1" <- Lex.lex
853            Punc '{' <- Lex.lex
854            Ident "f1" <- Lex.lex
855            Punc '=' <- Lex.lex
856            x          <- ReadP.reset Read.readPrec
857            Punc '}' <- Lex.lex
858            return (T1 { f1 = x }))
859       +++
860       prec appPrec (
861         do Ident "T2" <- Lex.lexP
862            x          <- ReadP.step Read.readPrec
863            return (T2 x))
864     )
865
866   readListPrec = readListPrecDefault
867   readList     = readListDefault
868
869
870 \begin{code}
871 gen_Read_binds :: FixityEnv -> SrcSpan -> TyCon -> (LHsBinds RdrName, DerivAuxBinds)
872
873 gen_Read_binds get_fixity loc tycon
874   = (listToBag [read_prec, default_readlist, default_readlistprec], [])
875   where
876     -----------------------------------------------------------------------
877     default_readlist 
878         = mkHsVarBind loc readList_RDR     (nlHsVar readListDefault_RDR)
879
880     default_readlistprec
881         = mkHsVarBind loc readListPrec_RDR (nlHsVar readListPrecDefault_RDR)
882     -----------------------------------------------------------------------
883
884     data_cons = tyConDataCons tycon
885     (nullary_cons, non_nullary_cons) = partition isNullarySrcDataCon data_cons
886     
887     read_prec = mkHsVarBind loc readPrec_RDR
888                               (nlHsApp (nlHsVar parens_RDR) read_cons)
889
890     read_cons             = foldr1 mk_alt (read_nullary_cons ++ read_non_nullary_cons)
891     read_non_nullary_cons = map read_non_nullary_con non_nullary_cons
892     
893     read_nullary_cons 
894       = case nullary_cons of
895             []    -> []
896             [con] -> [nlHsDo DoExpr [bindLex (match_con con)] (result_expr con [])]
897             _     -> [nlHsApp (nlHsVar choose_RDR) 
898                               (nlList (map mk_pair nullary_cons))]
899         -- NB For operators the parens around (:=:) are matched by the
900         -- enclosing "parens" call, so here we must match the naked
901         -- data_con_str con
902
903     match_con con | isSym con_str = symbol_pat con_str
904                   | otherwise     = ident_pat  con_str
905                   where
906                     con_str = data_con_str con
907         -- For nullary constructors we must match Ident s for normal constrs
908         -- and   Symbol s   for operators
909
910     mk_pair con = mkLHsTupleExpr [nlHsLit (mkHsString (data_con_str con)), 
911                                   result_expr con []]
912
913     read_non_nullary_con data_con
914       | is_infix  = mk_parser infix_prec  infix_stmts  body
915       | is_record = mk_parser record_prec record_stmts body
916 --              Using these two lines instead allows the derived
917 --              read for infix and record bindings to read the prefix form
918 --      | is_infix  = mk_alt prefix_parser (mk_parser infix_prec  infix_stmts  body)
919 --      | is_record = mk_alt prefix_parser (mk_parser record_prec record_stmts body)
920       | otherwise = prefix_parser
921       where
922         body = result_expr data_con as_needed
923         con_str = data_con_str data_con
924         
925         prefix_parser = mk_parser prefix_prec prefix_stmts body
926
927         read_prefix_con
928             | isSym con_str = [read_punc "(", bindLex (symbol_pat con_str), read_punc ")"]
929             | otherwise     = [bindLex (ident_pat con_str)]
930          
931         read_infix_con
932             | isSym con_str = [bindLex (symbol_pat con_str)]
933             | otherwise     = [read_punc "`", bindLex (ident_pat con_str), read_punc "`"]
934
935         prefix_stmts            -- T a b c
936           = read_prefix_con ++ read_args
937
938         infix_stmts             -- a %% b, or  a `T` b 
939           = [read_a1]
940             ++ read_infix_con
941             ++ [read_a2]
942      
943         record_stmts            -- T { f1 = a, f2 = b }
944           = read_prefix_con 
945             ++ [read_punc "{"]
946             ++ concat (intersperse [read_punc ","] field_stmts)
947             ++ [read_punc "}"]
948      
949         field_stmts  = zipWithEqual "lbl_stmts" read_field labels as_needed
950      
951         con_arity    = dataConSourceArity data_con
952         labels       = dataConFieldLabels data_con
953         dc_nm        = getName data_con
954         is_infix     = dataConIsInfix data_con
955         is_record    = length labels > 0
956         as_needed    = take con_arity as_RDRs
957         read_args    = zipWithEqual "gen_Read_binds" read_arg as_needed (dataConOrigArgTys data_con)
958         (read_a1:read_a2:_) = read_args
959         
960         prefix_prec = appPrecedence
961         infix_prec  = getPrecedence get_fixity dc_nm
962         record_prec = appPrecedence + 1 -- Record construction binds even more tightly
963                                         -- than application; e.g. T2 T1 {x=2} means T2 (T1 {x=2})
964
965     ------------------------------------------------------------------------
966     --          Helpers
967     ------------------------------------------------------------------------
968     mk_alt e1 e2       = genOpApp e1 alt_RDR e2                                 -- e1 +++ e2
969     mk_parser p ss b   = nlHsApps prec_RDR [nlHsIntLit p, nlHsDo DoExpr ss b]   -- prec p (do { ss ; b })
970     bindLex pat        = noLoc (mkBindStmt pat (nlHsVar lexP_RDR))              -- pat <- lexP
971     con_app con as     = nlHsVarApps (getRdrName con) as                        -- con as
972     result_expr con as = nlHsApp (nlHsVar returnM_RDR) (con_app con as)         -- return (con as)
973     
974     punc_pat s   = nlConPat punc_RDR   [nlLitPat (mkHsString s)]  -- Punc 'c'
975     ident_pat s  = nlConPat ident_RDR  [nlLitPat (mkHsString s)]  -- Ident "foo"
976     symbol_pat s = nlConPat symbol_RDR [nlLitPat (mkHsString s)]  -- Symbol ">>"
977     
978     data_con_str con = occNameString (getOccName con)
979     
980     read_punc c = bindLex (punc_pat c)
981     read_arg a ty = ASSERT( not (isUnLiftedType ty) )
982                     noLoc (mkBindStmt (nlVarPat a) (nlHsVarApps step_RDR [readPrec_RDR]))
983     
984     read_field lbl a = read_lbl lbl ++
985                        [read_punc "=",
986                         noLoc (mkBindStmt (nlVarPat a) (nlHsVarApps reset_RDR [readPrec_RDR]))]
987
988         -- When reading field labels we might encounter
989         --      a  = 3
990         --      _a = 3
991         -- or   (#) = 4
992         -- Note the parens!
993     read_lbl lbl | isSym lbl_str 
994                  = [read_punc "(", 
995                     bindLex (symbol_pat lbl_str),
996                     read_punc ")"]
997                  | otherwise
998                  = [bindLex (ident_pat lbl_str)]
999                  where  
1000                    lbl_str = occNameString (getOccName lbl) 
1001 \end{code}
1002
1003
1004 %************************************************************************
1005 %*                                                                      *
1006         Show instances
1007 %*                                                                      *
1008 %************************************************************************
1009
1010 Example
1011
1012     infixr 5 :^:
1013
1014     data Tree a =  Leaf a  |  Tree a :^: Tree a
1015
1016     instance (Show a) => Show (Tree a) where
1017
1018         showsPrec d (Leaf m) = showParen (d > app_prec) showStr
1019           where
1020              showStr = showString "Leaf " . showsPrec (app_prec+1) m
1021
1022         showsPrec d (u :^: v) = showParen (d > up_prec) showStr
1023           where
1024              showStr = showsPrec (up_prec+1) u . 
1025                        showString " :^: "      .
1026                        showsPrec (up_prec+1) v
1027                 -- Note: right-associativity of :^: ignored
1028
1029     up_prec  = 5    -- Precedence of :^:
1030     app_prec = 10   -- Application has precedence one more than
1031                     -- the most tightly-binding operator
1032
1033 \begin{code}
1034 gen_Show_binds :: FixityEnv -> SrcSpan -> TyCon -> (LHsBinds RdrName, DerivAuxBinds)
1035
1036 gen_Show_binds get_fixity loc tycon
1037   = (listToBag [shows_prec, show_list], [])
1038   where
1039     -----------------------------------------------------------------------
1040     show_list = mkHsVarBind loc showList_RDR
1041                   (nlHsApp (nlHsVar showList___RDR) (nlHsPar (nlHsApp (nlHsVar showsPrec_RDR) (nlHsIntLit 0))))
1042     -----------------------------------------------------------------------
1043     data_cons = tyConDataCons tycon
1044     shows_prec = mk_FunBind loc showsPrec_RDR (map pats_etc data_cons)
1045
1046     pats_etc data_con
1047       | nullary_con =  -- skip the showParen junk...
1048          ASSERT(null bs_needed)
1049          ([nlWildPat, con_pat], mk_showString_app op_con_str)
1050       | otherwise   =
1051          ([a_Pat, con_pat],
1052           showParen_Expr (nlHsPar (genOpApp a_Expr ge_RDR (nlHsLit (HsInt con_prec_plus_one))))
1053                          (nlHsPar (nested_compose_Expr show_thingies)))
1054         where
1055              data_con_RDR  = getRdrName data_con
1056              con_arity     = dataConSourceArity data_con
1057              bs_needed     = take con_arity bs_RDRs
1058              arg_tys       = dataConOrigArgTys data_con         -- Correspond 1-1 with bs_needed
1059              con_pat       = nlConVarPat data_con_RDR bs_needed
1060              nullary_con   = con_arity == 0
1061              labels        = dataConFieldLabels data_con
1062              lab_fields    = length labels
1063              record_syntax = lab_fields > 0
1064
1065              dc_nm          = getName data_con
1066              dc_occ_nm      = getOccName data_con
1067              con_str        = occNameString dc_occ_nm
1068              op_con_str     = wrapOpParens con_str
1069              backquote_str  = wrapOpBackquotes con_str
1070
1071              show_thingies 
1072                 | is_infix      = [show_arg1, mk_showString_app (" " ++ backquote_str ++ " "), show_arg2]
1073                 | record_syntax = mk_showString_app (op_con_str ++ " {") : 
1074                                   show_record_args ++ [mk_showString_app "}"]
1075                 | otherwise     = mk_showString_app (op_con_str ++ " ") : show_prefix_args
1076                 
1077              show_label l = mk_showString_app (nm ++ " = ")
1078                         -- Note the spaces around the "=" sign.  If we don't have them
1079                         -- then we get Foo { x=-1 } and the "=-" parses as a single
1080                         -- lexeme.  Only the space after the '=' is necessary, but
1081                         -- it seems tidier to have them both sides.
1082                  where
1083                    occ_nm   = getOccName l
1084                    nm       = wrapOpParens (occNameString occ_nm)
1085
1086              show_args               = zipWith show_arg bs_needed arg_tys
1087              (show_arg1:show_arg2:_) = show_args
1088              show_prefix_args        = intersperse (nlHsVar showSpace_RDR) show_args
1089
1090                 --  Assumption for record syntax: no of fields == no of labelled fields 
1091                 --            (and in same order)
1092              show_record_args = concat $
1093                                 intersperse [mk_showString_app ", "] $
1094                                 [ [show_label lbl, arg] 
1095                                 | (lbl,arg) <- zipEqual "gen_Show_binds" 
1096                                                         labels show_args ]
1097                                
1098                 -- Generates (showsPrec p x) for argument x, but it also boxes
1099                 -- the argument first if necessary.  Note that this prints unboxed
1100                 -- things without any '#' decorations; could change that if need be
1101              show_arg b arg_ty = nlHsApps showsPrec_RDR [nlHsLit (HsInt arg_prec), 
1102                                                          box_if_necy "Show" tycon (nlHsVar b) arg_ty]
1103
1104                 -- Fixity stuff
1105              is_infix = dataConIsInfix data_con
1106              con_prec_plus_one = 1 + getPrec is_infix get_fixity dc_nm
1107              arg_prec | record_syntax = 0       -- Record fields don't need parens
1108                       | otherwise     = con_prec_plus_one
1109
1110 wrapOpParens :: String -> String
1111 wrapOpParens s | isSym s   = '(' : s ++ ")"
1112                | otherwise = s
1113
1114 wrapOpBackquotes :: String -> String
1115 wrapOpBackquotes s | isSym s   = s
1116                    | otherwise = '`' : s ++ "`"
1117
1118 isSym :: String -> Bool
1119 isSym ""      = False
1120 isSym (c : _) = startsVarSym c || startsConSym c
1121
1122 mk_showString_app :: String -> LHsExpr RdrName
1123 mk_showString_app str = nlHsApp (nlHsVar showString_RDR) (nlHsLit (mkHsString str))
1124 \end{code}
1125
1126 \begin{code}
1127 getPrec :: Bool -> FixityEnv -> Name -> Integer
1128 getPrec is_infix get_fixity nm 
1129   | not is_infix   = appPrecedence
1130   | otherwise      = getPrecedence get_fixity nm
1131                   
1132 appPrecedence :: Integer
1133 appPrecedence = fromIntegral maxPrecedence + 1
1134   -- One more than the precedence of the most 
1135   -- tightly-binding operator
1136
1137 getPrecedence :: FixityEnv -> Name -> Integer
1138 getPrecedence get_fixity nm 
1139    = case lookupFixity get_fixity nm of
1140         Fixity x _assoc -> fromIntegral x
1141           -- NB: the Report says that associativity is not taken 
1142           --     into account for either Read or Show; hence we 
1143           --     ignore associativity here
1144 \end{code}
1145
1146
1147 %************************************************************************
1148 %*                                                                      *
1149 \subsection{Typeable}
1150 %*                                                                      *
1151 %************************************************************************
1152
1153 From the data type
1154
1155         data T a b = ....
1156
1157 we generate
1158
1159         instance Typeable2 T where
1160                 typeOf2 _ = mkTyConApp (mkTyConRep "T") []
1161
1162 We are passed the Typeable2 class as well as T
1163
1164 \begin{code}
1165 gen_Typeable_binds :: SrcSpan -> TyCon -> LHsBinds RdrName
1166 gen_Typeable_binds loc tycon
1167   = unitBag $
1168         mk_easy_FunBind loc 
1169                 (mk_typeOf_RDR tycon)   -- Name of appropriate type0f function
1170                 [nlWildPat] 
1171                 (nlHsApps mkTypeRep_RDR [tycon_rep, nlList []])
1172   where
1173     tycon_rep = nlHsVar mkTyConRep_RDR `nlHsApp` nlHsLit (mkHsString (showSDocOneLine (ppr tycon)))
1174
1175 mk_typeOf_RDR :: TyCon -> RdrName
1176 -- Use the arity of the TyCon to make the right typeOfn function
1177 mk_typeOf_RDR tycon = varQual_RDR tYPEABLE (mkFastString ("typeOf" ++ suffix))
1178                 where
1179                   arity = tyConArity tycon
1180                   suffix | arity == 0 = ""
1181                          | otherwise  = show arity
1182 \end{code}
1183
1184
1185
1186 %************************************************************************
1187 %*                                                                      *
1188         Data instances
1189 %*                                                                      *
1190 %************************************************************************
1191
1192 From the data type
1193
1194   data T a b = T1 a b | T2
1195
1196 we generate
1197
1198   $cT1 = mkDataCon $dT "T1" Prefix
1199   $cT2 = mkDataCon $dT "T2" Prefix
1200   $dT  = mkDataType "Module.T" [] [$con_T1, $con_T2]
1201   -- the [] is for field labels.
1202
1203   instance (Data a, Data b) => Data (T a b) where
1204     gfoldl k z (T1 a b) = z T `k` a `k` b
1205     gfoldl k z T2           = z T2
1206     -- ToDo: add gmapT,Q,M, gfoldr
1207  
1208     gunfold k z c = case conIndex c of
1209                         I# 1# -> k (k (z T1))
1210                         I# 2# -> z T2
1211
1212     toConstr (T1 _ _) = $cT1
1213     toConstr T2       = $cT2
1214     
1215     dataTypeOf _ = $dT
1216
1217     dataCast1 = gcast1   -- If T :: * -> *
1218     dataCast2 = gcast2   -- if T :: * -> * -> *
1219
1220     
1221 \begin{code}
1222 gen_Data_binds :: SrcSpan
1223                -> TyCon 
1224                -> (LHsBinds RdrName,    -- The method bindings
1225                    DerivAuxBinds)       -- Auxiliary bindings
1226 gen_Data_binds loc tycon
1227   = (listToBag [gfoldl_bind, gunfold_bind, toCon_bind, dataTypeOf_bind]
1228      `unionBags` gcast_binds,
1229                 -- Auxiliary definitions: the data type and constructors
1230      MkTyCon tycon : map MkDataCon data_cons)
1231   where
1232     data_cons  = tyConDataCons tycon
1233     n_cons     = length data_cons
1234     one_constr = n_cons == 1
1235
1236         ------------ gfoldl
1237     gfoldl_bind = mk_FunBind loc gfoldl_RDR (map gfoldl_eqn data_cons)
1238           
1239     gfoldl_eqn con 
1240       = ([nlVarPat k_RDR, nlVarPat z_RDR, nlConVarPat con_name as_needed], 
1241                        foldl mk_k_app (nlHsVar z_RDR `nlHsApp` nlHsVar con_name) as_needed)
1242                    where
1243                      con_name ::  RdrName
1244                      con_name = getRdrName con
1245                      as_needed = take (dataConSourceArity con) as_RDRs
1246                      mk_k_app e v = nlHsPar (nlHsOpApp e k_RDR (nlHsVar v))
1247
1248         ------------ gunfold
1249     gunfold_bind = mk_FunBind loc
1250                               gunfold_RDR
1251                               [([k_Pat, z_Pat, if one_constr then nlWildPat else c_Pat], 
1252                                 gunfold_rhs)]
1253
1254     gunfold_rhs 
1255         | one_constr = mk_unfold_rhs (head data_cons)   -- No need for case
1256         | otherwise  = nlHsCase (nlHsVar conIndex_RDR `nlHsApp` c_Expr) 
1257                                 (map gunfold_alt data_cons)
1258
1259     gunfold_alt dc = mkSimpleHsAlt (mk_unfold_pat dc) (mk_unfold_rhs dc)
1260     mk_unfold_rhs dc = foldr nlHsApp
1261                            (nlHsVar z_RDR `nlHsApp` nlHsVar (getRdrName dc))
1262                            (replicate (dataConSourceArity dc) (nlHsVar k_RDR))
1263
1264     mk_unfold_pat dc    -- Last one is a wild-pat, to avoid 
1265                         -- redundant test, and annoying warning
1266       | tag-fIRST_TAG == n_cons-1 = nlWildPat   -- Last constructor
1267       | otherwise = nlConPat intDataCon_RDR [nlLitPat (HsIntPrim (toInteger tag))]
1268       where 
1269         tag = dataConTag dc
1270                           
1271         ------------ toConstr
1272     toCon_bind = mk_FunBind loc toConstr_RDR (map to_con_eqn data_cons)
1273     to_con_eqn dc = ([nlWildConPat dc], nlHsVar (mk_constr_name dc))
1274     
1275         ------------ dataTypeOf
1276     dataTypeOf_bind = mk_easy_FunBind
1277                         loc
1278                         dataTypeOf_RDR
1279                         [nlWildPat]
1280                         (nlHsVar (mk_data_type_name tycon))
1281
1282         ------------ gcast1/2
1283     tycon_kind = tyConKind tycon
1284     gcast_binds | tycon_kind `eqKind` kind1 = mk_gcast dataCast1_RDR gcast1_RDR
1285                 | tycon_kind `eqKind` kind2 = mk_gcast dataCast2_RDR gcast2_RDR
1286                 | otherwise           = emptyBag
1287     mk_gcast dataCast_RDR gcast_RDR 
1288       = unitBag (mk_easy_FunBind loc dataCast_RDR [nlVarPat f_RDR] 
1289                                  (nlHsVar gcast_RDR `nlHsApp` nlHsVar f_RDR))
1290
1291
1292 kind1, kind2 :: Kind
1293 kind1 = liftedTypeKind `mkArrowKind` liftedTypeKind
1294 kind2 = liftedTypeKind `mkArrowKind` kind1
1295
1296 gfoldl_RDR, gunfold_RDR, toConstr_RDR, dataTypeOf_RDR, mkConstr_RDR,
1297     mkDataType_RDR, conIndex_RDR, prefix_RDR, infix_RDR,
1298     dataCast1_RDR, dataCast2_RDR, gcast1_RDR, gcast2_RDR,
1299     constr_RDR, dataType_RDR :: RdrName
1300 gfoldl_RDR     = varQual_RDR  gENERICS (fsLit "gfoldl")
1301 gunfold_RDR    = varQual_RDR  gENERICS (fsLit "gunfold")
1302 toConstr_RDR   = varQual_RDR  gENERICS (fsLit "toConstr")
1303 dataTypeOf_RDR = varQual_RDR  gENERICS (fsLit "dataTypeOf")
1304 dataCast1_RDR  = varQual_RDR  gENERICS (fsLit "dataCast1")
1305 dataCast2_RDR  = varQual_RDR  gENERICS (fsLit "dataCast2")
1306 gcast1_RDR     = varQual_RDR  tYPEABLE (fsLit "gcast1")
1307 gcast2_RDR     = varQual_RDR  tYPEABLE (fsLit "gcast2")
1308 mkConstr_RDR   = varQual_RDR  gENERICS (fsLit "mkConstr")
1309 constr_RDR     = tcQual_RDR   gENERICS (fsLit "Constr")
1310 mkDataType_RDR = varQual_RDR  gENERICS (fsLit "mkDataType")
1311 dataType_RDR   = tcQual_RDR   gENERICS (fsLit "DataType")
1312 conIndex_RDR   = varQual_RDR  gENERICS (fsLit "constrIndex")
1313 prefix_RDR     = dataQual_RDR gENERICS (fsLit "Prefix")
1314 infix_RDR      = dataQual_RDR gENERICS (fsLit "Infix")
1315 \end{code}
1316
1317
1318
1319 %************************************************************************
1320 %*                                                                      *
1321                         Functor instances
1322
1323  see http://www.mail-archive.com/haskell-prime@haskell.org/msg02116.html
1324
1325 %*                                                                      *
1326 %************************************************************************
1327
1328 For the data type:
1329
1330   data T a = T1 Int a | T2 (T a)
1331
1332 We generate the instance:
1333
1334   instance Functor T where
1335       fmap f (T1 b1 a) = T1 b1 (f a)
1336       fmap f (T2 ta)   = T2 (fmap f ta)
1337
1338 Notice that we don't simply apply 'fmap' to the constructor arguments.
1339 Rather 
1340   - Do nothing to an argument whose type doesn't mention 'a'
1341   - Apply 'f' to an argument of type 'a'
1342   - Apply 'fmap f' to other arguments 
1343 That's why we have to recurse deeply into the constructor argument types,
1344 rather than just one level, as we typically do.
1345
1346 What about types with more than one type parameter?  In general, we only 
1347 derive Functor for the last position:
1348
1349   data S a b = S1 [b] | S2 (a, T a b)
1350   instance Functor (S a) where
1351     fmap f (S1 bs)    = S1 (fmap f bs)
1352     fmap f (S2 (p,q)) = S2 (a, fmap f q)
1353
1354 However, we have special cases for
1355          - tuples
1356          - functions
1357
1358 More formally, we write the derivation of fmap code over type variable
1359 'a for type 'b as ($fmap 'a 'b).  In this general notation the derived
1360 instance for T is:
1361
1362   instance Functor T where
1363       fmap f (T1 x1 x2) = T1 ($(fmap 'a 'b1) x1) ($(fmap 'a 'a) x2)
1364       fmap f (T2 x1)    = T2 ($(fmap 'a '(T a)) x1)
1365
1366   $(fmap 'a 'b)         x  =  x     -- when b does not contain a
1367   $(fmap 'a 'a)         x  =  f x
1368   $(fmap 'a '(b1,b2))   x  =  case x of (x1,x2) -> ($(fmap 'a 'b1) x1, $(fmap 'a 'b2) x2)
1369   $(fmap 'a '(T b1 b2)) x  =  fmap $(fmap 'a 'b2) x   -- when a only occurs in the last parameter, b2
1370   $(fmap 'a '(b -> c))  x  =  \b -> $(fmap 'a' 'c) (x ($(cofmap 'a 'b) b))
1371
1372 For functions, the type parameter 'a can occur in a contravariant position,
1373 which means we need to derive a function like:
1374
1375   cofmap :: (a -> b) -> (f b -> f a)
1376
1377 This is pretty much the same as $fmap, only without the $(cofmap 'a 'a) case:
1378
1379   $(cofmap 'a 'b)         x  =  x     -- when b does not contain a
1380   $(cofmap 'a 'a)         x  =  error "type variable in contravariant position"
1381   $(cofmap 'a '(b1,b2))   x  =  case x of (x1,x2) -> ($(cofmap 'a 'b1) x1, $(cofmap 'a 'b2) x2)
1382   $(cofmap 'a '[b])       x  =  map $(cofmap 'a 'b) x
1383   $(cofmap 'a '(T b1 b2)) x  =  fmap $(cofmap 'a 'b2) x   -- when a only occurs in the last parameter, b2
1384   $(cofmap 'a '(b -> c))  x  =  \b -> $(cofmap 'a' 'c) (x ($(fmap 'a 'c) b))
1385
1386 \begin{code}
1387 gen_Functor_binds :: SrcSpan -> TyCon -> (LHsBinds RdrName, DerivAuxBinds)
1388 gen_Functor_binds loc tycon
1389   = (unitBag fmap_bind, [])
1390   where
1391     data_cons = tyConDataCons tycon
1392     fmap_bind = L loc $ mkRdrFunBind (L loc fmap_RDR) eqns
1393                                   
1394     fmap_eqn con = evalState (match_for_con [f_Pat] con parts) bs_RDRs
1395       where 
1396         parts = foldDataConArgs ft_fmap con
1397
1398     eqns | null data_cons = [mkSimpleMatch [nlWildPat, nlWildPat] 
1399                                            (error_Expr "Void fmap")]
1400          | otherwise      = map fmap_eqn data_cons
1401
1402     ft_fmap :: FFoldType (LHsExpr RdrName -> State [RdrName] (LHsExpr RdrName))
1403     -- Tricky higher order type; I can't say I fully understand this code :-(
1404     ft_fmap = FT { ft_triv = \x -> return x                    -- fmap f x = x
1405                  , ft_var  = \x -> return (nlHsApp f_Expr x)   -- fmap f x = f x
1406                  , ft_fun = \g h x -> mkSimpleLam (\b -> h =<< (nlHsApp x `fmap` g b)) 
1407                                                                -- fmap f x = \b -> h (x (g b))
1408                  , ft_tup = mkSimpleTupleCase match_for_con    -- fmap f x = case x of (a1,a2,..) -> (g1 a1,g2 a2,..)
1409                  , ft_ty_app = \_ g  x -> do gg <- mkSimpleLam g      -- fmap f x = fmap g x
1410                                              return $ nlHsApps fmap_RDR [gg,x]        
1411                  , ft_forall = \_ g  x -> g x
1412                  , ft_bad_app = panic "in other argument"
1413                  , ft_co_var = panic "contravariant" }
1414
1415     match_for_con = mkSimpleConMatch $
1416         \con_name xsM -> do xs <- sequence xsM
1417                             return (nlHsApps con_name xs)  -- Con (g1 v1) (g2 v2) ..
1418 \end{code}
1419
1420 Utility functions related to Functor deriving.
1421
1422 Since several things use the same pattern of traversal, this is abstracted into functorLikeTraverse.
1423 This function works like a fold: it makes a value of type 'a' in a bottom up way.
1424
1425 \begin{code}
1426 -- Generic traversal for Functor deriving
1427 data FFoldType a      -- Describes how to fold over a Type in a functor like way
1428    = FT { ft_triv    :: a                   -- Does not contain variable
1429         , ft_var     :: a                   -- The variable itself                             
1430         , ft_co_var  :: a                   -- The variable itself, contravariantly            
1431         , ft_fun     :: a -> a -> a         -- Function type
1432         , ft_tup     :: Boxity -> [a] -> a  -- Tuple type 
1433         , ft_ty_app  :: Type -> a -> a      -- Type app, variable only in last argument        
1434         , ft_bad_app :: a                   -- Type app, variable other than in last argument  
1435         , ft_forall  :: TcTyVar -> a -> a   -- Forall type                                     
1436      }
1437
1438 functorLikeTraverse :: TyVar         -- ^ Variable to look for
1439                     -> FFoldType a   -- ^ How to fold
1440                     -> Type          -- ^ Type to process
1441                     -> a
1442 functorLikeTraverse var (FT { ft_triv = caseTrivial,     ft_var = caseVar
1443                             , ft_co_var = caseCoVar,     ft_fun = caseFun
1444                             , ft_tup = caseTuple,        ft_ty_app = caseTyApp 
1445                             , ft_bad_app = caseWrongArg, ft_forall = caseForAll })
1446                     ty
1447   = fst (go False ty)
1448   where -- go returns (result of type a, does type contain var)
1449         go co ty | Just ty' <- coreView ty = go co ty'
1450         go co (TyVarTy    v) | v == var = (if co then caseCoVar else caseVar,True)
1451         go co (FunTy (PredTy _) b)      = go co b
1452         go co (FunTy x y)    | xc || yc = (caseFun xr yr,True)
1453             where (xr,xc) = go (not co) x
1454                   (yr,yc) = go co       y
1455         go co (AppTy    x y) | xc = (caseWrongArg,   True)
1456                              | yc = (caseTyApp x yr, True)
1457             where (_, xc) = go co x
1458                   (yr,yc) = go co y
1459         go co ty@(TyConApp con args)
1460                | not (or xcs)     = (caseTrivial, False)   -- Variable does not occur
1461                -- At this point we know that xrs, xcs is not empty,
1462                -- and at least one xr is True
1463                | isTupleTyCon con = (caseTuple (tupleTyConBoxity con) xrs, True)
1464                | or (init xcs)    = (caseWrongArg, True)   -- T (..var..)    ty
1465                | otherwise        =                        -- T (..no var..) ty
1466                                     (caseTyApp (fst (splitAppTy ty)) (last xrs), True)
1467             where (xrs,xcs) = unzip (map (go co) args)
1468         go co (ForAllTy v x) | v /= var && xc = (caseForAll v xr,True)
1469             where (xr,xc) = go co x
1470         go _ _ = (caseTrivial,False)
1471
1472 -- Return all syntactic subterms of ty that contain var somewhere
1473 -- These are the things that should appear in instance constraints
1474 deepSubtypesContaining :: TyVar -> Type -> [TcType]
1475 deepSubtypesContaining tv
1476   = functorLikeTraverse tv 
1477         (FT { ft_triv = []
1478             , ft_var = []
1479             , ft_fun = (++), ft_tup = \_ xs -> concat xs
1480             , ft_ty_app = (:)
1481             , ft_bad_app = panic "in other argument"
1482             , ft_co_var = panic "contravariant"
1483             , ft_forall = \v xs -> filterOut ((v `elemVarSet`) . tyVarsOfType) xs })
1484
1485
1486 foldDataConArgs :: FFoldType a -> DataCon -> [a]
1487 -- Fold over the arguments of the datacon
1488 foldDataConArgs ft con
1489   = map (functorLikeTraverse tv ft) (dataConOrigArgTys con)
1490   where
1491     tv = last (dataConUnivTyVars con) 
1492                     -- Argument to derive for, 'a in the above description
1493                     -- The validity checks have ensured that con is
1494                     -- a vanilla data constructor
1495
1496 -- Make a HsLam using a fresh variable from a State monad
1497 mkSimpleLam :: (LHsExpr id -> State [id] (LHsExpr id)) -> State [id] (LHsExpr id)
1498 -- (mkSimpleLam fn) returns (\x. fn(x))
1499 mkSimpleLam lam = do
1500     (n:names) <- get
1501     put names
1502     body <- lam (nlHsVar n)
1503     return (mkHsLam [nlVarPat n] body)
1504
1505 mkSimpleLam2 :: (LHsExpr id -> LHsExpr id -> State [id] (LHsExpr id)) -> State [id] (LHsExpr id)
1506 mkSimpleLam2 lam = do
1507     (n1:n2:names) <- get
1508     put names
1509     body <- lam (nlHsVar n1) (nlHsVar n2)
1510     return (mkHsLam [nlVarPat n1,nlVarPat n2] body)
1511
1512 -- "Con a1 a2 a3 -> fold [x1 a1, x2 a2, x3 a3]"
1513 mkSimpleConMatch :: Monad m => (RdrName -> [a] -> m (LHsExpr RdrName)) -> [LPat RdrName] -> DataCon -> [LHsExpr RdrName -> a] -> m (LMatch RdrName)
1514 mkSimpleConMatch fold extra_pats con insides = do
1515     let con_name = getRdrName con
1516     let vars_needed = takeList insides as_RDRs
1517     let pat = nlConVarPat con_name vars_needed
1518     rhs <- fold con_name (zipWith ($) insides (map nlHsVar vars_needed))
1519     return $ mkMatch (extra_pats ++ [pat]) rhs emptyLocalBinds
1520
1521 -- "case x of (a1,a2,a3) -> fold [x1 a1, x2 a2, x3 a3]"
1522 mkSimpleTupleCase :: Monad m => ([LPat RdrName] -> DataCon -> [LHsExpr RdrName -> a] -> m (LMatch RdrName))
1523                   -> Boxity -> [LHsExpr RdrName -> a] -> LHsExpr RdrName -> m (LHsExpr RdrName)
1524 mkSimpleTupleCase match_for_con boxity insides x = do
1525     let con = tupleCon boxity (length insides)
1526     match <- match_for_con [] con insides
1527     return $ nlHsCase x [match]
1528 \end{code}
1529
1530
1531 %************************************************************************
1532 %*                                                                      *
1533                         Foldable instances
1534
1535  see http://www.mail-archive.com/haskell-prime@haskell.org/msg02116.html
1536
1537 %*                                                                      *
1538 %************************************************************************
1539
1540 Deriving Foldable instances works the same way as Functor instances,
1541 only Foldable instances are not possible for function types at all.
1542 Here the derived instance for the type T above is:
1543
1544   instance Foldable T where
1545       foldr f z (T1 x1 x2 x3) = $(foldr 'a 'b1) x1 ( $(foldr 'a 'a) x2 ( $(foldr 'a 'b2) x3 z ) )
1546
1547 The cases are:
1548
1549   $(foldr 'a 'b)         x z  =  z     -- when b does not contain a
1550   $(foldr 'a 'a)         x z  =  f x z
1551   $(foldr 'a '(b1,b2))   x z  =  case x of (x1,x2) -> $(foldr 'a 'b1) x1 ( $(foldr 'a 'b2) x2 z )
1552   $(foldr 'a '(T b1 b2)) x z  =  foldr $(foldr 'a 'b2) x z  -- when a only occurs in the last parameter, b2
1553
1554 Note that the arguments to the real foldr function are the wrong way around,
1555 since (f :: a -> b -> b), while (foldr f :: b -> t a -> b).
1556
1557 \begin{code}
1558 gen_Foldable_binds :: SrcSpan -> TyCon -> (LHsBinds RdrName, DerivAuxBinds)
1559 gen_Foldable_binds loc tycon
1560   = (unitBag foldr_bind, [])
1561   where
1562     data_cons = tyConDataCons tycon
1563
1564     foldr_bind = L loc $ mkRdrFunBind (L loc foldable_foldr_RDR) eqns
1565     eqns = map foldr_eqn data_cons
1566     foldr_eqn con = evalState (match_for_con z_Expr [f_Pat,z_Pat] con parts) bs_RDRs
1567       where 
1568         parts = foldDataConArgs ft_foldr con
1569
1570     ft_foldr :: FFoldType (LHsExpr RdrName -> LHsExpr RdrName -> State [RdrName] (LHsExpr RdrName))
1571     ft_foldr = FT { ft_triv = \_ z -> return z                        -- foldr f z x = z
1572                   , ft_var  = \x z -> return (nlHsApps f_RDR [x,z])   -- foldr f z x = f x z
1573                   , ft_tup = \b gs x z -> mkSimpleTupleCase (match_for_con z) b gs x
1574                   , ft_ty_app = \_ g  x z -> do gg <- mkSimpleLam2 g   -- foldr f z x = foldr (\xx zz -> g xx zz) z x
1575                                                 return $ nlHsApps foldable_foldr_RDR [gg,z,x]
1576                   , ft_forall = \_ g  x z -> g x z
1577                   , ft_co_var = panic "covariant"
1578                   , ft_fun = panic "function"
1579                   , ft_bad_app = panic "in other argument" }
1580
1581     match_for_con z = mkSimpleConMatch (\_con_name -> foldrM ($) z) -- g1 v1 (g2 v2 (.. z))
1582 \end{code}
1583
1584
1585 %************************************************************************
1586 %*                                                                      *
1587                         Traversable instances
1588
1589  see http://www.mail-archive.com/haskell-prime@haskell.org/msg02116.html
1590 %*                                                                      *
1591 %************************************************************************
1592
1593 Again, Traversable is much like Functor and Foldable.
1594
1595 The cases are:
1596
1597   $(traverse 'a 'b)         x  =  pure x     -- when b does not contain a
1598   $(traverse 'a 'a)         x  =  f x
1599   $(traverse 'a '(b1,b2))   x  =  case x of (x1,x2) -> (,) <$> $(traverse 'a 'b1) x1 <*> $(traverse 'a 'b2) x2
1600   $(traverse 'a '(T b1 b2)) x  =  traverse $(traverse 'a 'b2) x  -- when a only occurs in the last parameter, b2
1601
1602 Note that the generated code is not as efficient as it could be. For instance:
1603
1604   data T a = T Int a  deriving Traversable
1605
1606 gives the function: traverse f (T x y) = T <$> pure x <*> f y
1607 instead of:         traverse f (T x y) = T x <$> f y
1608
1609 \begin{code}
1610 gen_Traversable_binds :: SrcSpan -> TyCon -> (LHsBinds RdrName, DerivAuxBinds)
1611 gen_Traversable_binds loc tycon
1612   = (unitBag traverse_bind, [])
1613   where
1614     data_cons = tyConDataCons tycon
1615
1616     traverse_bind = L loc $ mkRdrFunBind (L loc traverse_RDR) eqns
1617     eqns = map traverse_eqn data_cons
1618     traverse_eqn con = evalState (match_for_con [f_Pat] con parts) bs_RDRs
1619       where 
1620         parts = foldDataConArgs ft_trav con
1621
1622
1623     ft_trav :: FFoldType (LHsExpr RdrName -> State [RdrName] (LHsExpr RdrName))
1624     ft_trav = FT { ft_triv = \x -> return (nlHsApps pure_RDR [x])   -- traverse f x = pure x
1625                  , ft_var = \x -> return (nlHsApps f_RDR [x])       -- travese f x = f x
1626                  , ft_tup = mkSimpleTupleCase match_for_con         -- travese f x z = case x of (a1,a2,..) -> 
1627                                                                     --                   (,,) <$> g1 a1 <*> g2 a2 <*> ..
1628                  , ft_ty_app = \_ g  x -> do gg <- mkSimpleLam g    -- travese f x = travese (\xx -> g xx) x
1629                                              return $ nlHsApps traverse_RDR [gg,x]
1630                  , ft_forall = \_ g  x -> g x
1631                  , ft_co_var = panic "covariant"
1632                  , ft_fun = panic "function"
1633                  , ft_bad_app = panic "in other argument" }
1634
1635     match_for_con = mkSimpleConMatch $
1636         \con_name xsM -> do xs <- sequence xsM
1637                             return (mkApCon (nlHsVar con_name) xs)
1638
1639     -- ((Con <$> x1) <*> x2) <*> ..
1640     mkApCon con []     = nlHsApps pure_RDR [con]
1641     mkApCon con (x:xs) = foldl appAp (nlHsApps fmap_RDR [con,x]) xs
1642        where appAp x y = nlHsApps ap_RDR [x,y]
1643 \end{code}
1644
1645
1646
1647 %************************************************************************
1648 %*                                                                      *
1649 \subsection{Generating extra binds (@con2tag@ and @tag2con@)}
1650 %*                                                                      *
1651 %************************************************************************
1652
1653 \begin{verbatim}
1654 data Foo ... = ...
1655
1656 con2tag_Foo :: Foo ... -> Int#
1657 tag2con_Foo :: Int -> Foo ...   -- easier if Int, not Int#
1658 maxtag_Foo  :: Int              -- ditto (NB: not unlifted)
1659 \end{verbatim}
1660
1661 The `tags' here start at zero, hence the @fIRST_TAG@ (currently one)
1662 fiddling around.
1663
1664 \begin{code}
1665 genAuxBind :: SrcSpan -> DerivAuxBind -> (LHsBind RdrName, LSig RdrName)
1666 genAuxBind loc (GenCon2Tag tycon)
1667   = (mk_FunBind loc rdr_name eqns, 
1668      L loc (TypeSig (L loc rdr_name) (L loc sig_ty)))
1669   where
1670     rdr_name = con2tag_RDR tycon
1671
1672     sig_ty = HsCoreTy $ 
1673              mkSigmaTy (tyConTyVars tycon) (tyConStupidTheta tycon) $
1674              mkParentType tycon `mkFunTy` intPrimTy
1675
1676     lots_of_constructors = tyConFamilySize tycon > 8
1677                         -- was: mAX_FAMILY_SIZE_FOR_VEC_RETURNS
1678                         -- but we don't do vectored returns any more.
1679
1680     eqns | lots_of_constructors = [get_tag_eqn]
1681          | otherwise = map mk_eqn (tyConDataCons tycon)
1682
1683     get_tag_eqn = ([nlVarPat a_RDR], nlHsApp (nlHsVar getTag_RDR) a_Expr)
1684
1685     mk_eqn :: DataCon -> ([LPat RdrName], LHsExpr RdrName)
1686     mk_eqn con = ([nlWildConPat con], 
1687                   nlHsLit (HsIntPrim (toInteger ((dataConTag con) - fIRST_TAG))))
1688
1689 genAuxBind loc (GenTag2Con tycon)
1690   = (mk_FunBind loc rdr_name 
1691         [([nlConVarPat intDataCon_RDR [a_RDR]], 
1692            nlHsApp (nlHsVar tagToEnum_RDR) a_Expr)],
1693      L loc (TypeSig (L loc rdr_name) (L loc sig_ty)))
1694   where
1695     sig_ty = HsCoreTy $ mkForAllTys (tyConTyVars tycon) $
1696              intTy `mkFunTy` mkParentType tycon
1697
1698     rdr_name = tag2con_RDR tycon
1699
1700 genAuxBind loc (GenMaxTag tycon)
1701   = (mkHsVarBind loc rdr_name rhs,
1702      L loc (TypeSig (L loc rdr_name) (L loc sig_ty)))
1703   where
1704     rdr_name = maxtag_RDR tycon
1705     sig_ty = HsCoreTy intTy
1706     rhs = nlHsApp (nlHsVar intDataCon_RDR) (nlHsLit (HsIntPrim max_tag))
1707     max_tag =  case (tyConDataCons tycon) of
1708                  data_cons -> toInteger ((length data_cons) - fIRST_TAG)
1709
1710 genAuxBind loc (MkTyCon tycon)  --  $dT
1711   = (mkHsVarBind loc rdr_name rhs,
1712      L loc (TypeSig (L loc rdr_name) sig_ty))
1713   where
1714     rdr_name = mk_data_type_name tycon
1715     sig_ty   = nlHsTyVar dataType_RDR
1716     constrs  = [nlHsVar (mk_constr_name con) | con <- tyConDataCons tycon]
1717     rhs = nlHsVar mkDataType_RDR 
1718           `nlHsApp` nlHsLit (mkHsString (showSDocOneLine (ppr tycon)))
1719           `nlHsApp` nlList constrs
1720
1721 genAuxBind loc (MkDataCon dc)   --  $cT1 etc
1722   = (mkHsVarBind loc rdr_name rhs,
1723      L loc (TypeSig (L loc rdr_name) sig_ty))
1724   where
1725     rdr_name = mk_constr_name dc
1726     sig_ty   = nlHsTyVar constr_RDR
1727     rhs      = nlHsApps mkConstr_RDR constr_args
1728
1729     constr_args 
1730        = [ -- nlHsIntLit (toInteger (dataConTag dc)),     -- Tag
1731            nlHsVar (mk_data_type_name (dataConTyCon dc)), -- DataType
1732            nlHsLit (mkHsString (occNameString dc_occ)),   -- String name
1733            nlList  labels,                                -- Field labels
1734            nlHsVar fixity]                                -- Fixity
1735
1736     labels   = map (nlHsLit . mkHsString . getOccString)
1737                    (dataConFieldLabels dc)
1738     dc_occ   = getOccName dc
1739     is_infix = isDataSymOcc dc_occ
1740     fixity | is_infix  = infix_RDR
1741            | otherwise = prefix_RDR
1742
1743 mk_data_type_name :: TyCon -> RdrName   -- "$tT"
1744 mk_data_type_name tycon = mkAuxBinderName (tyConName tycon) mkDataTOcc
1745
1746 mk_constr_name :: DataCon -> RdrName    -- "$cC"
1747 mk_constr_name con = mkAuxBinderName (dataConName con) mkDataCOcc
1748
1749 mkParentType :: TyCon -> Type
1750 -- Turn the representation tycon of a family into
1751 -- a use of its family constructor
1752 mkParentType tc
1753   = case tyConFamInst_maybe tc of
1754        Nothing  -> mkTyConApp tc (mkTyVarTys (tyConTyVars tc))
1755        Just (fam_tc,tys) -> mkTyConApp fam_tc tys
1756 \end{code}
1757
1758 %************************************************************************
1759 %*                                                                      *
1760 \subsection{Utility bits for generating bindings}
1761 %*                                                                      *
1762 %************************************************************************
1763
1764
1765 \begin{code}
1766 mk_FunBind :: SrcSpan -> RdrName
1767            -> [([LPat RdrName], LHsExpr RdrName)]
1768            -> LHsBind RdrName
1769 mk_FunBind loc fun pats_and_exprs
1770   = L loc $ mkRdrFunBind (L loc fun) matches
1771   where
1772     matches = [mkMatch p e emptyLocalBinds | (p,e) <-pats_and_exprs]
1773
1774 mkRdrFunBind :: Located RdrName -> [LMatch RdrName] -> HsBind RdrName
1775 mkRdrFunBind fun@(L _ fun_rdr) matches
1776  | null matches = mkFunBind fun [mkMatch [] (error_Expr str) emptyLocalBinds]
1777         -- Catch-all eqn looks like   
1778         --     fmap = error "Void fmap"
1779         -- It's needed if there no data cons at all,
1780         -- which can happen with -XEmptyDataDecls
1781         -- See Trac #4302
1782  | otherwise    = mkFunBind fun matches
1783  where
1784    str = "Void " ++ occNameString (rdrNameOcc fun_rdr)
1785 \end{code}
1786
1787 \begin{code}
1788 box_if_necy :: String           -- The class involved
1789             -> TyCon            -- The tycon involved
1790             -> LHsExpr RdrName  -- The argument
1791             -> Type             -- The argument type
1792             -> LHsExpr RdrName  -- Boxed version of the arg
1793 box_if_necy cls_str tycon arg arg_ty
1794   | isUnLiftedType arg_ty = nlHsApp (nlHsVar box_con) arg
1795   | otherwise             = arg
1796   where
1797     box_con = assoc_ty_id cls_str tycon box_con_tbl arg_ty
1798
1799 ---------------------
1800 primOrdOps :: String    -- The class involved
1801            -> TyCon     -- The tycon involved
1802            -> Type      -- The type
1803            -> (PrimOp, PrimOp, PrimOp, PrimOp, PrimOp)  -- (lt,le,eq,ge,gt)
1804 primOrdOps str tycon ty = assoc_ty_id str tycon ord_op_tbl ty
1805
1806 ord_op_tbl :: [(Type, (PrimOp, PrimOp, PrimOp, PrimOp, PrimOp))]
1807 ord_op_tbl
1808  =  [(charPrimTy,       (CharLtOp,   CharLeOp,   CharEqOp,   CharGeOp,   CharGtOp))
1809     ,(intPrimTy,        (IntLtOp,    IntLeOp,    IntEqOp,    IntGeOp,    IntGtOp))
1810     ,(wordPrimTy,       (WordLtOp,   WordLeOp,   WordEqOp,   WordGeOp,   WordGtOp))
1811     ,(addrPrimTy,       (AddrLtOp,   AddrLeOp,   AddrEqOp,   AddrGeOp,   AddrGtOp))
1812     ,(floatPrimTy,      (FloatLtOp,  FloatLeOp,  FloatEqOp,  FloatGeOp,  FloatGtOp))
1813     ,(doublePrimTy,     (DoubleLtOp, DoubleLeOp, DoubleEqOp, DoubleGeOp, DoubleGtOp)) ]
1814
1815 box_con_tbl :: [(Type, RdrName)]
1816 box_con_tbl =
1817     [(charPrimTy,       getRdrName charDataCon)
1818     ,(intPrimTy,        getRdrName intDataCon)
1819     ,(wordPrimTy,       wordDataCon_RDR)
1820     ,(floatPrimTy,      getRdrName floatDataCon)
1821     ,(doublePrimTy,     getRdrName doubleDataCon)
1822     ]
1823
1824 assoc_ty_id :: String           -- The class involved
1825             -> TyCon            -- The tycon involved
1826             -> [(Type,a)]       -- The table
1827             -> Type             -- The type
1828             -> a                -- The result of the lookup
1829 assoc_ty_id cls_str _ tbl ty 
1830   | null res = pprPanic "Error in deriving:" (text "Can't derive" <+> text cls_str <+> 
1831                                               text "for primitive type" <+> ppr ty)
1832   | otherwise = head res
1833   where
1834     res = [id | (ty',id) <- tbl, ty `tcEqType` ty']
1835
1836 -----------------------------------------------------------------------
1837
1838 and_Expr :: LHsExpr RdrName -> LHsExpr RdrName -> LHsExpr RdrName
1839 and_Expr a b = genOpApp a and_RDR    b
1840
1841 -----------------------------------------------------------------------
1842
1843 eq_Expr :: TyCon -> Type -> LHsExpr RdrName -> LHsExpr RdrName -> LHsExpr RdrName
1844 eq_Expr tycon ty a b = genOpApp a eq_op b
1845  where
1846    eq_op | not (isUnLiftedType ty) = eq_RDR
1847          | otherwise               = primOpRdrName prim_eq
1848    (_, _, prim_eq, _, _) = primOrdOps "Eq" tycon ty
1849 \end{code}
1850
1851 \begin{code}
1852 untag_Expr :: TyCon -> [( RdrName,  RdrName)] -> LHsExpr RdrName -> LHsExpr RdrName
1853 untag_Expr _ [] expr = expr
1854 untag_Expr tycon ((untag_this, put_tag_here) : more) expr
1855   = nlHsCase (nlHsPar (nlHsVarApps (con2tag_RDR tycon) [untag_this])) {-of-}
1856       [mkSimpleHsAlt (nlVarPat put_tag_here) (untag_Expr tycon more expr)]
1857
1858 enum_from_to_Expr
1859         :: LHsExpr RdrName -> LHsExpr RdrName
1860         -> LHsExpr RdrName
1861 enum_from_then_to_Expr
1862         :: LHsExpr RdrName -> LHsExpr RdrName -> LHsExpr RdrName
1863         -> LHsExpr RdrName
1864
1865 enum_from_to_Expr      f   t2 = nlHsApp (nlHsApp (nlHsVar enumFromTo_RDR) f) t2
1866 enum_from_then_to_Expr f t t2 = nlHsApp (nlHsApp (nlHsApp (nlHsVar enumFromThenTo_RDR) f) t) t2
1867
1868 showParen_Expr
1869         :: LHsExpr RdrName -> LHsExpr RdrName
1870         -> LHsExpr RdrName
1871
1872 showParen_Expr e1 e2 = nlHsApp (nlHsApp (nlHsVar showParen_RDR) e1) e2
1873
1874 nested_compose_Expr :: [LHsExpr RdrName] -> LHsExpr RdrName
1875
1876 nested_compose_Expr []  = panic "nested_compose_expr"   -- Arg is always non-empty
1877 nested_compose_Expr [e] = parenify e
1878 nested_compose_Expr (e:es)
1879   = nlHsApp (nlHsApp (nlHsVar compose_RDR) (parenify e)) (nested_compose_Expr es)
1880
1881 -- impossible_Expr is used in case RHSs that should never happen.
1882 -- We generate these to keep the desugarer from complaining that they *might* happen!
1883 error_Expr :: String -> LHsExpr RdrName
1884 error_Expr string = nlHsApp (nlHsVar error_RDR) (nlHsLit (mkHsString string))
1885
1886 -- illegal_Expr is used when signalling error conditions in the RHS of a derived
1887 -- method. It is currently only used by Enum.{succ,pred}
1888 illegal_Expr :: String -> String -> String -> LHsExpr RdrName
1889 illegal_Expr meth tp msg = 
1890    nlHsApp (nlHsVar error_RDR) (nlHsLit (mkHsString (meth ++ '{':tp ++ "}: " ++ msg)))
1891
1892 -- illegal_toEnum_tag is an extended version of illegal_Expr, which also allows you
1893 -- to include the value of a_RDR in the error string.
1894 illegal_toEnum_tag :: String -> RdrName -> LHsExpr RdrName
1895 illegal_toEnum_tag tp maxtag =
1896    nlHsApp (nlHsVar error_RDR) 
1897            (nlHsApp (nlHsApp (nlHsVar append_RDR)
1898                        (nlHsLit (mkHsString ("toEnum{" ++ tp ++ "}: tag ("))))
1899                     (nlHsApp (nlHsApp (nlHsApp 
1900                            (nlHsVar showsPrec_RDR)
1901                            (nlHsIntLit 0))
1902                            (nlHsVar a_RDR))
1903                            (nlHsApp (nlHsApp 
1904                                (nlHsVar append_RDR)
1905                                (nlHsLit (mkHsString ") is outside of enumeration's range (0,")))
1906                                (nlHsApp (nlHsApp (nlHsApp 
1907                                         (nlHsVar showsPrec_RDR)
1908                                         (nlHsIntLit 0))
1909                                         (nlHsVar maxtag))
1910                                         (nlHsLit (mkHsString ")"))))))
1911
1912 parenify :: LHsExpr RdrName -> LHsExpr RdrName
1913 parenify e@(L _ (HsVar _)) = e
1914 parenify e                 = mkHsPar e
1915
1916 -- genOpApp wraps brackets round the operator application, so that the
1917 -- renamer won't subsequently try to re-associate it. 
1918 genOpApp :: LHsExpr RdrName -> RdrName -> LHsExpr RdrName -> LHsExpr RdrName
1919 genOpApp e1 op e2 = nlHsPar (nlHsOpApp e1 op e2)
1920 \end{code}
1921
1922 \begin{code}
1923 a_RDR, b_RDR, c_RDR, d_RDR, f_RDR, k_RDR, z_RDR, ah_RDR, bh_RDR, ch_RDR, dh_RDR
1924     :: RdrName
1925 a_RDR           = mkVarUnqual (fsLit "a")
1926 b_RDR           = mkVarUnqual (fsLit "b")
1927 c_RDR           = mkVarUnqual (fsLit "c")
1928 d_RDR           = mkVarUnqual (fsLit "d")
1929 f_RDR           = mkVarUnqual (fsLit "f")
1930 k_RDR           = mkVarUnqual (fsLit "k")
1931 z_RDR           = mkVarUnqual (fsLit "z")
1932 ah_RDR          = mkVarUnqual (fsLit "a#")
1933 bh_RDR          = mkVarUnqual (fsLit "b#")
1934 ch_RDR          = mkVarUnqual (fsLit "c#")
1935 dh_RDR          = mkVarUnqual (fsLit "d#")
1936
1937 as_RDRs, bs_RDRs, cs_RDRs :: [RdrName]
1938 as_RDRs         = [ mkVarUnqual (mkFastString ("a"++show i)) | i <- [(1::Int) .. ] ]
1939 bs_RDRs         = [ mkVarUnqual (mkFastString ("b"++show i)) | i <- [(1::Int) .. ] ]
1940 cs_RDRs         = [ mkVarUnqual (mkFastString ("c"++show i)) | i <- [(1::Int) .. ] ]
1941
1942 a_Expr, c_Expr, f_Expr, z_Expr, ltTag_Expr, eqTag_Expr, gtTag_Expr,
1943     false_Expr, true_Expr :: LHsExpr RdrName
1944 a_Expr          = nlHsVar a_RDR
1945 -- b_Expr       = nlHsVar b_RDR
1946 c_Expr          = nlHsVar c_RDR
1947 f_Expr          = nlHsVar f_RDR
1948 z_Expr          = nlHsVar z_RDR
1949 ltTag_Expr      = nlHsVar ltTag_RDR
1950 eqTag_Expr      = nlHsVar eqTag_RDR
1951 gtTag_Expr      = nlHsVar gtTag_RDR
1952 false_Expr      = nlHsVar false_RDR
1953 true_Expr       = nlHsVar true_RDR
1954
1955 a_Pat, b_Pat, c_Pat, d_Pat, f_Pat, k_Pat, z_Pat :: LPat RdrName
1956 a_Pat           = nlVarPat a_RDR
1957 b_Pat           = nlVarPat b_RDR
1958 c_Pat           = nlVarPat c_RDR
1959 d_Pat           = nlVarPat d_RDR
1960 f_Pat           = nlVarPat f_RDR
1961 k_Pat           = nlVarPat k_RDR
1962 z_Pat           = nlVarPat z_RDR
1963
1964 con2tag_RDR, tag2con_RDR, maxtag_RDR :: TyCon -> RdrName
1965 -- Generates Orig s RdrName, for the binding positions
1966 con2tag_RDR tycon = mk_tc_deriv_name tycon mkCon2TagOcc
1967 tag2con_RDR tycon = mk_tc_deriv_name tycon mkTag2ConOcc
1968 maxtag_RDR  tycon = mk_tc_deriv_name tycon mkMaxTagOcc
1969
1970 mk_tc_deriv_name :: TyCon -> (OccName -> OccName) -> RdrName
1971 mk_tc_deriv_name tycon occ_fun = mkAuxBinderName (tyConName tycon) occ_fun
1972
1973 mkAuxBinderName :: Name -> (OccName -> OccName) -> RdrName
1974 mkAuxBinderName parent occ_fun = mkRdrUnqual (occ_fun (nameOccName parent))
1975 -- Was: mkDerivedRdrName name occ_fun, which made an original name
1976 -- But:  (a) that does not work well for standalone-deriving
1977 --       (b) an unqualified name is just fine, provided it can't clash with user code
1978 \end{code}
1979
1980 s RdrName for PrimOps.  Can't be done in PrelNames, because PrimOp imports
1981 PrelNames, so PrelNames can't import PrimOp.
1982
1983 \begin{code}
1984 primOpRdrName :: PrimOp -> RdrName
1985 primOpRdrName op = getRdrName (primOpId op)
1986
1987 minusInt_RDR, eqInt_RDR, ltInt_RDR, geInt_RDR, gtInt_RDR, leInt_RDR,
1988     tagToEnum_RDR :: RdrName
1989 minusInt_RDR  = primOpRdrName IntSubOp
1990 eqInt_RDR     = primOpRdrName IntEqOp
1991 ltInt_RDR     = primOpRdrName IntLtOp
1992 geInt_RDR     = primOpRdrName IntGeOp
1993 gtInt_RDR     = primOpRdrName IntGtOp
1994 leInt_RDR     = primOpRdrName IntLeOp
1995 tagToEnum_RDR = primOpRdrName TagToEnumOp
1996
1997 error_RDR :: RdrName
1998 error_RDR = getRdrName eRROR_ID
1999 \end{code}