11b9c3bc9599b17199aeb805736feb04b6dfeda5
[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcTyDecls.lhs
1 %
2 % (c) The University of Glasgow 2006
3 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1999
4 %
5
6 Analysis functions over data types.  Specficially, detecting recursive types.
7
8 This stuff is only used for source-code decls; it's recorded in interface
9 files for imported data types.
10
11 \begin{code}
12 module TcTyDecls(
13         calcRecFlags,
14         calcClassCycles, calcSynCycles
15     ) where
16
17 #include "HsVersions.h"
18
19 import TypeRep
20 import HsSyn
21 import RnHsSyn
22 import Type
23 import HscTypes
24 import TyCon
25 import Class
26 import DataCon
27 import Name
28 import NameEnv
29 import NameSet
30 import Digraph
31 import BasicTypes
32 import SrcLoc
33 import Outputable
34 \end{code}
35
36
37 %************************************************************************
38 %*                                                                      *
39         Cycles in class and type synonym declarations
40 %*                                                                      *
41 %************************************************************************
42
43 Checking for class-decl loops is easy, because we don't allow class decls
44 in interface files.
45
46 We allow type synonyms in hi-boot files, but we *trust* hi-boot files,
47 so we don't check for loops that involve them.  So we only look for synonym
48 loops in the module being compiled.
49
50 We check for type synonym and class cycles on the *source* code.
51 Main reasons:
52
53   a) Otherwise we'd need a special function to extract type-synonym tycons
54         from a type, whereas we have extractHsTyNames already
55
56   b) If we checked for type synonym loops after building the TyCon, we
57         can't do a hoistForAllTys on the type synonym rhs, (else we fall into
58         a black hole) which seems unclean.  Apart from anything else, it'd mean
59         that a type-synonym rhs could have for-alls to the right of an arrow,
60         which means adding new cases to the validity checker
61
62         Indeed, in general, checking for cycles beforehand means we need to
63         be less careful about black holes through synonym cycles.
64
65 The main disadvantage is that a cycle that goes via a type synonym in an
66 .hi-boot file can lead the compiler into a loop, because it assumes that cycles
67 only occur entirely within the source code of the module being compiled.
68 But hi-boot files are trusted anyway, so this isn't much worse than (say)
69 a kind error.
70
71 [  NOTE ----------------------------------------------
72 If we reverse this decision, this comment came from tcTyDecl1, and should
73  go back there
74         -- dsHsType, not tcHsKindedType, to avoid a loop.  tcHsKindedType does hoisting,
75         -- which requires looking through synonyms... and therefore goes into a loop
76         -- on (erroneously) recursive synonyms.
77         -- Solution: do not hoist synonyms, because they'll be hoisted soon enough
78         --           when they are substituted
79
80 We'd also need to add back in this definition
81
82 synTyConsOfType :: Type -> [TyCon]
83 -- Does not look through type synonyms at all
84 -- Return a list of synonym tycons
85 synTyConsOfType ty
86   = nameEnvElts (go ty)
87   where
88      go :: Type -> NameEnv TyCon  -- The NameEnv does duplicate elim
89      go (TyVarTy v)               = emptyNameEnv
90      go (TyConApp tc tys)         = go_tc tc tys
91      go (AppTy a b)               = go a `plusNameEnv` go b
92      go (FunTy a b)               = go a `plusNameEnv` go b
93      go (PredTy (IParam _ ty))    = go ty
94      go (PredTy (ClassP cls tys)) = go_s tys    -- Ignore class
95      go (ForAllTy _ ty)           = go ty
96
97      go_tc tc tys | isSynTyCon tc = extendNameEnv (go_s tys) (tyConName tc) tc
98                   | otherwise     = go_s tys
99      go_s tys = foldr (plusNameEnv . go) emptyNameEnv tys
100 ---------------------------------------- END NOTE ]
101
102 \begin{code}
103 calcSynCycles :: [LTyClDecl Name] -> [SCC (LTyClDecl Name)]
104 calcSynCycles decls
105   = stronglyConnComp syn_edges
106   where
107     syn_edges = [ (ldecl, unLoc (tcdLName decl),
108                           mk_syn_edges (tcdSynRhs decl))
109                 | ldecl@(L _ decl) <- decls ]
110
111     mk_syn_edges rhs = [ tc | tc <- nameSetToList (extractHsTyNames rhs),
112                               not (isTyVarName tc) ]
113
114
115 calcClassCycles :: [LTyClDecl Name] -> [[LTyClDecl Name]]
116 calcClassCycles decls
117   = [decls | CyclicSCC decls <- stronglyConnComp cls_edges]
118   where
119     cls_edges = [ (ldecl, unLoc (tcdLName decl),
120                           mk_cls_edges (unLoc (tcdCtxt decl)))
121                 | ldecl@(L _ decl) <- decls, isClassDecl decl ]
122
123     mk_cls_edges ctxt = [ cls | L _ (HsClassP cls _) <- ctxt ]
124 \end{code}
125
126
127 %************************************************************************
128 %*                                                                      *
129         Deciding which type constructors are recursive
130 %*                                                                      *
131 %************************************************************************
132
133 For newtypes, we label some as "recursive" such that
134
135     INVARIANT: there is no cycle of non-recursive newtypes
136
137 In any loop, only one newtype need be marked as recursive; it is
138 a "loop breaker".  Labelling more than necessary as recursive is OK,
139 provided the invariant is maintained.
140
141 A newtype M.T is defined to be "recursive" iff
142         (a) it is declared in an hi-boot file (see RdrHsSyn.hsIfaceDecl)
143         (b) it is declared in a source file, but that source file has a
144             companion hi-boot file which declares the type
145    or   (c) one can get from T's rhs to T via type
146             synonyms, or non-recursive newtypes *in M*
147              e.g.  newtype T = MkT (T -> Int)
148
149 (a) is conservative; declarations in hi-boot files are always
150         made loop breakers. That's why in (b) we can restrict attention
151         to tycons in M, because any loops through newtypes outside M
152         will be broken by those newtypes
153 (b) ensures that a newtype is not treated as a loop breaker in one place
154 and later as a non-loop-breaker.  This matters in GHCi particularly, when
155 a newtype T might be embedded in many types in the environment, and then
156 T's source module is compiled.  We don't want T's recursiveness to change.
157
158 The "recursive" flag for algebraic data types is irrelevant (never consulted)
159 for types with more than one constructor.
160
161 An algebraic data type M.T is "recursive" iff
162         it has just one constructor, and
163         (a) it is declared in an hi-boot file (see RdrHsSyn.hsIfaceDecl)
164         (b) it is declared in a source file, but that source file has a
165             companion hi-boot file which declares the type
166  or     (c) one can get from its arg types to T via type synonyms,
167             or by non-recursive newtypes or non-recursive product types in M
168              e.g.  data T = MkT (T -> Int) Bool
169 Just like newtype in fact
170
171 A type synonym is recursive if one can get from its
172 right hand side back to it via type synonyms.  (This is
173 reported as an error.)
174
175 A class is recursive if one can get from its superclasses
176 back to it.  (This is an error too.)
177
178 Hi-boot types
179 ~~~~~~~~~~~~~
180 A data type read from an hi-boot file will have an AbstractTyCon as its AlgTyConRhs
181 and will respond True to isHiBootTyCon. The idea is that we treat these as if one
182 could get from these types to anywhere.  So when we see
183
184         module Baz where
185         import {-# SOURCE #-} Foo( T )
186         newtype S = MkS T
187
188 then we mark S as recursive, just in case. What that means is that if we see
189
190         import Baz( S )
191         newtype R = MkR S
192
193 then we don't need to look inside S to compute R's recursiveness.  Since S is imported
194 (not from an hi-boot file), one cannot get from R back to S except via an hi-boot file,
195 and that means that some data type will be marked recursive along the way.  So R is
196 unconditionly non-recursive (i.e. there'll be a loop breaker elsewhere if necessary)
197
198 This in turn means that we grovel through fewer interface files when computing
199 recursiveness, because we need only look at the type decls in the module being
200 compiled, plus the outer structure of directly-mentioned types.
201
202 \begin{code}
203 calcRecFlags :: ModDetails -> [TyThing] -> (Name -> RecFlag)
204 -- The 'boot_names' are the things declared in M.hi-boot, if M is the current module.
205 -- Any type constructors in boot_names are automatically considered loop breakers
206 calcRecFlags boot_details tyclss
207   = is_rec
208   where
209     is_rec n | n `elemNameSet` rec_names = Recursive
210              | otherwise                 = NonRecursive
211
212     boot_name_set = availsToNameSet (md_exports boot_details)
213     rec_names = boot_name_set     `unionNameSets`
214                 nt_loop_breakers  `unionNameSets`
215                 prod_loop_breakers
216
217     all_tycons = [ tc | tycls <- tyclss,
218                            -- Recursion of newtypes/data types can happen via
219                            -- the class TyCon, so tyclss includes the class tycons
220                         let tc = getTyCon tycls,
221                         not (tyConName tc `elemNameSet` boot_name_set) ]
222                            -- Remove the boot_name_set because they are going
223                            -- to be loop breakers regardless.
224
225         -------------------------------------------------
226         --                      NOTE
227         -- These edge-construction loops rely on
228         -- every loop going via tyclss, the types and classes
229         -- in the module being compiled.  Stuff in interface
230         -- files should be correctly marked.  If not (e.g. a
231         -- type synonym in a hi-boot file) we can get an infinite
232         -- loop.  We could program round this, but it'd make the code
233         -- rather less nice, so I'm not going to do that yet.
234
235         --------------- Newtypes ----------------------
236     new_tycons = filter isNewTyConAndNotOpen all_tycons
237     isNewTyConAndNotOpen tycon = isNewTyCon tycon && not (isOpenTyCon tycon)
238     nt_loop_breakers = mkNameSet (findLoopBreakers nt_edges)
239     is_rec_nt tc = tyConName tc  `elemNameSet` nt_loop_breakers
240         -- is_rec_nt is a locally-used helper function
241
242     nt_edges = [(t, mk_nt_edges t) | t <- new_tycons]
243
244     mk_nt_edges nt      -- Invariant: nt is a newtype
245         = concatMap (mk_nt_edges1 nt) (tcTyConsOfType (new_tc_rhs nt))
246                         -- tyConsOfType looks through synonyms
247
248     mk_nt_edges1 _ tc
249         | tc `elem` new_tycons = [tc]           -- Loop
250                 -- At this point we know that either it's a local *data* type,
251                 -- or it's imported.  Either way, it can't form part of a newtype cycle
252         | otherwise = []
253
254         --------------- Product types ----------------------
255         -- The "prod_tycons" are the non-newtype products
256     prod_tycons = [tc | tc <- all_tycons,
257                         not (isNewTyCon tc), isProductTyCon tc]
258     prod_loop_breakers = mkNameSet (findLoopBreakers prod_edges)
259
260     prod_edges = [(tc, mk_prod_edges tc) | tc <- prod_tycons]
261
262     mk_prod_edges tc    -- Invariant: tc is a product tycon
263         = concatMap (mk_prod_edges1 tc) (dataConOrigArgTys (head (tyConDataCons tc)))
264
265     mk_prod_edges1 ptc ty = concatMap (mk_prod_edges2 ptc) (tcTyConsOfType ty)
266
267     mk_prod_edges2 ptc tc
268         | tc `elem` prod_tycons   = [tc]                -- Local product
269         | tc `elem` new_tycons    = if is_rec_nt tc     -- Local newtype
270                                     then []
271                                     else mk_prod_edges1 ptc (new_tc_rhs tc)
272                 -- At this point we know that either it's a local non-product data type,
273                 -- or it's imported.  Either way, it can't form part of a cycle
274         | otherwise = []
275
276 new_tc_rhs :: TyCon -> Type
277 new_tc_rhs tc = snd (newTyConRhs tc)    -- Ignore the type variables
278
279 getTyCon :: TyThing -> TyCon
280 getTyCon (ATyCon tc) = tc
281 getTyCon (AClass cl) = classTyCon cl
282 getTyCon _           = panic "getTyCon"
283
284 findLoopBreakers :: [(TyCon, [TyCon])] -> [Name]
285 -- Finds a set of tycons that cut all loops
286 findLoopBreakers deps
287   = go [(tc,tc,ds) | (tc,ds) <- deps]
288   where
289     go edges = [ name
290                | CyclicSCC ((tc,_,_) : edges') <- stronglyConnCompR edges,
291                  name <- tyConName tc : go edges']
292 \end{code}
293
294 These two functions know about type representations, so they could be
295 in Type or TcType -- but they are very specialised to this module, so
296 I've chosen to put them here.
297
298 \begin{code}
299 tcTyConsOfType :: Type -> [TyCon]
300 -- tcTyConsOfType looks through all synonyms, but not through any newtypes.
301 -- When it finds a Class, it returns the class TyCon.  The reaons it's here
302 -- (not in Type.lhs) is because it is newtype-aware.
303 tcTyConsOfType ty
304   = nameEnvElts (go ty)
305   where
306      go :: Type -> NameEnv TyCon  -- The NameEnv does duplicate elim
307      go ty | Just ty' <- tcView ty = go ty'
308      go (TyVarTy _)                = emptyNameEnv
309      go (TyConApp tc tys)          = go_tc tc tys
310      go (AppTy a b)                = go a `plusNameEnv` go b
311      go (FunTy a b)                = go a `plusNameEnv` go b
312      go (PredTy (IParam _ ty))     = go ty
313      go (PredTy (ClassP cls tys))  = go_tc (classTyCon cls) tys
314      go (ForAllTy _ ty)            = go ty
315      go _                          = panic "tcTyConsOfType"
316
317      go_tc tc tys = extendNameEnv (go_s tys) (tyConName tc) tc
318      go_s tys = foldr (plusNameEnv . go) emptyNameEnv tys
319 \end{code}