9b0e681ba841b1667f77c8d4bb750f2f5e052dc3
[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 import Util ( isSingleton )
35 import List ( partition )
36 \end{code}
37
38
39 %************************************************************************
40 %*                                                                      *
41         Cycles in class and type synonym declarations
42 %*                                                                      *
43 %************************************************************************
44
45 Checking for class-decl loops is easy, because we don't allow class decls
46 in interface files.
47
48 We allow type synonyms in hi-boot files, but we *trust* hi-boot files,
49 so we don't check for loops that involve them.  So we only look for synonym
50 loops in the module being compiled.
51
52 We check for type synonym and class cycles on the *source* code.
53 Main reasons:
54
55   a) Otherwise we'd need a special function to extract type-synonym tycons
56         from a type, whereas we have extractHsTyNames already
57
58   b) If we checked for type synonym loops after building the TyCon, we
59         can't do a hoistForAllTys on the type synonym rhs, (else we fall into
60         a black hole) which seems unclean.  Apart from anything else, it'd mean
61         that a type-synonym rhs could have for-alls to the right of an arrow,
62         which means adding new cases to the validity checker
63
64         Indeed, in general, checking for cycles beforehand means we need to
65         be less careful about black holes through synonym cycles.
66
67 The main disadvantage is that a cycle that goes via a type synonym in an
68 .hi-boot file can lead the compiler into a loop, because it assumes that cycles
69 only occur entirely within the source code of the module being compiled.
70 But hi-boot files are trusted anyway, so this isn't much worse than (say)
71 a kind error.
72
73 [  NOTE ----------------------------------------------
74 If we reverse this decision, this comment came from tcTyDecl1, and should
75  go back there
76         -- dsHsType, not tcHsKindedType, to avoid a loop.  tcHsKindedType does hoisting,
77         -- which requires looking through synonyms... and therefore goes into a loop
78         -- on (erroneously) recursive synonyms.
79         -- Solution: do not hoist synonyms, because they'll be hoisted soon enough
80         --           when they are substituted
81
82 We'd also need to add back in this definition
83
84 synTyConsOfType :: Type -> [TyCon]
85 -- Does not look through type synonyms at all
86 -- Return a list of synonym tycons
87 synTyConsOfType ty
88   = nameEnvElts (go ty)
89   where
90      go :: Type -> NameEnv TyCon  -- The NameEnv does duplicate elim
91      go (TyVarTy v)               = emptyNameEnv
92      go (TyConApp tc tys)         = go_tc tc tys
93      go (AppTy a b)               = go a `plusNameEnv` go b
94      go (FunTy a b)               = go a `plusNameEnv` go b
95      go (PredTy (IParam _ ty))    = go ty
96      go (PredTy (ClassP cls tys)) = go_s tys    -- Ignore class
97      go (ForAllTy _ ty)           = go ty
98
99      go_tc tc tys | isSynTyCon tc = extendNameEnv (go_s tys) (tyConName tc) tc
100                   | otherwise     = go_s tys
101      go_s tys = foldr (plusNameEnv . go) emptyNameEnv tys
102 ---------------------------------------- END NOTE ]
103
104 \begin{code}
105 calcSynCycles :: [LTyClDecl Name] -> [SCC (LTyClDecl Name)]
106 calcSynCycles decls
107   = stronglyConnCompFromEdgedVertices syn_edges
108   where
109     syn_edges = [ (ldecl, unLoc (tcdLName decl),
110                           mk_syn_edges (tcdSynRhs decl))
111                 | ldecl@(L _ decl) <- decls ]
112
113     mk_syn_edges rhs = [ tc | tc <- nameSetToList (extractHsTyNames rhs),
114                               not (isTyVarName tc) ]
115
116
117 calcClassCycles :: [LTyClDecl Name] -> [[LTyClDecl Name]]
118 calcClassCycles decls
119   = [decls | CyclicSCC decls <- stronglyConnCompFromEdgedVertices cls_edges]
120   where
121     cls_edges = [ (ldecl, unLoc (tcdLName decl),
122                           mk_cls_edges (unLoc (tcdCtxt decl)))
123                 | ldecl@(L _ decl) <- decls, isClassDecl decl ]
124
125     mk_cls_edges ctxt = [ cls | L _ (HsClassP cls _) <- ctxt ]
126 \end{code}
127
128
129 %************************************************************************
130 %*                                                                      *
131         Deciding which type constructors are recursive
132 %*                                                                      *
133 %************************************************************************
134
135 For newtypes, we label some as "recursive" such that
136
137     INVARIANT: there is no cycle of non-recursive newtypes
138
139 In any loop, only one newtype need be marked as recursive; it is
140 a "loop breaker".  Labelling more than necessary as recursive is OK,
141 provided the invariant is maintained.
142
143 A newtype M.T is defined to be "recursive" iff
144         (a) it is declared in an hi-boot file (see RdrHsSyn.hsIfaceDecl)
145         (b) it is declared in a source file, but that source file has a
146             companion hi-boot file which declares the type
147    or   (c) one can get from T's rhs to T via type
148             synonyms, or non-recursive newtypes *in M*
149              e.g.  newtype T = MkT (T -> Int)
150
151 (a) is conservative; declarations in hi-boot files are always
152         made loop breakers. That's why in (b) we can restrict attention
153         to tycons in M, because any loops through newtypes outside M
154         will be broken by those newtypes
155 (b) ensures that a newtype is not treated as a loop breaker in one place
156 and later as a non-loop-breaker.  This matters in GHCi particularly, when
157 a newtype T might be embedded in many types in the environment, and then
158 T's source module is compiled.  We don't want T's recursiveness to change.
159
160 The "recursive" flag for algebraic data types is irrelevant (never consulted)
161 for types with more than one constructor.
162
163 An algebraic data type M.T is "recursive" iff
164         it has just one constructor, and
165         (a) it is declared in an hi-boot file (see RdrHsSyn.hsIfaceDecl)
166         (b) it is declared in a source file, but that source file has a
167             companion hi-boot file which declares the type
168  or     (c) one can get from its arg types to T via type synonyms,
169             or by non-recursive newtypes or non-recursive product types in M
170              e.g.  data T = MkT (T -> Int) Bool
171 Just like newtype in fact
172
173 A type synonym is recursive if one can get from its
174 right hand side back to it via type synonyms.  (This is
175 reported as an error.)
176
177 A class is recursive if one can get from its superclasses
178 back to it.  (This is an error too.)
179
180 Hi-boot types
181 ~~~~~~~~~~~~~
182 A data type read from an hi-boot file will have an AbstractTyCon as its AlgTyConRhs
183 and will respond True to isHiBootTyCon. The idea is that we treat these as if one
184 could get from these types to anywhere.  So when we see
185
186         module Baz where
187         import {-# SOURCE #-} Foo( T )
188         newtype S = MkS T
189
190 then we mark S as recursive, just in case. What that means is that if we see
191
192         import Baz( S )
193         newtype R = MkR S
194
195 then we don't need to look inside S to compute R's recursiveness.  Since S is imported
196 (not from an hi-boot file), one cannot get from R back to S except via an hi-boot file,
197 and that means that some data type will be marked recursive along the way.  So R is
198 unconditionly non-recursive (i.e. there'll be a loop breaker elsewhere if necessary)
199
200 This in turn means that we grovel through fewer interface files when computing
201 recursiveness, because we need only look at the type decls in the module being
202 compiled, plus the outer structure of directly-mentioned types.
203
204 \begin{code}
205 calcRecFlags :: ModDetails -> [TyThing] -> (Name -> RecFlag)
206 -- The 'boot_names' are the things declared in M.hi-boot, if M is the current module.
207 -- Any type constructors in boot_names are automatically considered loop breakers
208 calcRecFlags boot_details tyclss
209   = is_rec
210   where
211     is_rec n | n `elemNameSet` rec_names = Recursive
212              | otherwise                 = NonRecursive
213
214     boot_name_set = availsToNameSet (md_exports boot_details)
215     rec_names = boot_name_set     `unionNameSets`
216                 nt_loop_breakers  `unionNameSets`
217                 prod_loop_breakers
218
219     all_tycons = [ tc | tycls <- tyclss,
220                            -- Recursion of newtypes/data types can happen via
221                            -- the class TyCon, so tyclss includes the class tycons
222                         let tc = getTyCon tycls,
223                         not (tyConName tc `elemNameSet` boot_name_set) ]
224                            -- Remove the boot_name_set because they are going
225                            -- to be loop breakers regardless.
226
227         -------------------------------------------------
228         --                      NOTE
229         -- These edge-construction loops rely on
230         -- every loop going via tyclss, the types and classes
231         -- in the module being compiled.  Stuff in interface
232         -- files should be correctly marked.  If not (e.g. a
233         -- type synonym in a hi-boot file) we can get an infinite
234         -- loop.  We could program round this, but it'd make the code
235         -- rather less nice, so I'm not going to do that yet.
236
237     single_con_tycons = filter (isSingleton . tyConDataCons) all_tycons
238         -- Both newtypes and data types, with exactly one data constructor
239     (new_tycons, prod_tycons) = partition isNewTyCon single_con_tycons
240         -- NB: we do *not* call isProductTyCon because that checks
241         --     for vanilla-ness of data constructors; and that depends
242         --     on empty existential type variables; and that is figured
243         --     out by tcResultType; which uses tcMatchTy; which uses
244         --     coreView; which calls coreExpandTyCon_maybe; which uses
245         --     the recursiveness of the TyCon.  Result... a black hole.
246         -- YUK YUK YUK
247
248         --------------- Newtypes ----------------------
249     nt_loop_breakers = mkNameSet (findLoopBreakers nt_edges)
250     is_rec_nt tc = tyConName tc  `elemNameSet` nt_loop_breakers
251         -- is_rec_nt is a locally-used helper function
252
253     nt_edges = [(t, mk_nt_edges t) | t <- new_tycons]
254
255     mk_nt_edges nt      -- Invariant: nt is a newtype
256         = concatMap (mk_nt_edges1 nt) (tcTyConsOfType (new_tc_rhs nt))
257                         -- tyConsOfType looks through synonyms
258
259     mk_nt_edges1 _ tc
260         | tc `elem` new_tycons = [tc]           -- Loop
261                 -- At this point we know that either it's a local *data* type,
262                 -- or it's imported.  Either way, it can't form part of a newtype cycle
263         | otherwise = []
264
265         --------------- Product types ----------------------
266     prod_loop_breakers = mkNameSet (findLoopBreakers prod_edges)
267
268     prod_edges = [(tc, mk_prod_edges tc) | tc <- prod_tycons]
269
270     mk_prod_edges tc    -- Invariant: tc is a product tycon
271         = concatMap (mk_prod_edges1 tc) (dataConOrigArgTys (head (tyConDataCons tc)))
272
273     mk_prod_edges1 ptc ty = concatMap (mk_prod_edges2 ptc) (tcTyConsOfType ty)
274
275     mk_prod_edges2 ptc tc
276         | tc `elem` prod_tycons   = [tc]                -- Local product
277         | tc `elem` new_tycons    = if is_rec_nt tc     -- Local newtype
278                                     then []
279                                     else mk_prod_edges1 ptc (new_tc_rhs tc)
280                 -- At this point we know that either it's a local non-product data type,
281                 -- or it's imported.  Either way, it can't form part of a cycle
282         | otherwise = []
283
284 new_tc_rhs :: TyCon -> Type
285 new_tc_rhs tc = snd (newTyConRhs tc)    -- Ignore the type variables
286
287 getTyCon :: TyThing -> TyCon
288 getTyCon (ATyCon tc) = tc
289 getTyCon (AClass cl) = classTyCon cl
290 getTyCon _           = panic "getTyCon"
291
292 findLoopBreakers :: [(TyCon, [TyCon])] -> [Name]
293 -- Finds a set of tycons that cut all loops
294 findLoopBreakers deps
295   = go [(tc,tc,ds) | (tc,ds) <- deps]
296   where
297     go edges = [ name
298                | CyclicSCC ((tc,_,_) : edges') <- stronglyConnCompFromEdgedVerticesR edges,
299                  name <- tyConName tc : go edges']
300 \end{code}
301
302 These two functions know about type representations, so they could be
303 in Type or TcType -- but they are very specialised to this module, so
304 I've chosen to put them here.
305
306 \begin{code}
307 tcTyConsOfType :: Type -> [TyCon]
308 -- tcTyConsOfType looks through all synonyms, but not through any newtypes.
309 -- When it finds a Class, it returns the class TyCon.  The reaons it's here
310 -- (not in Type.lhs) is because it is newtype-aware.
311 tcTyConsOfType ty
312   = nameEnvElts (go ty)
313   where
314      go :: Type -> NameEnv TyCon  -- The NameEnv does duplicate elim
315      go ty | Just ty' <- tcView ty = go ty'
316      go (TyVarTy _)                = emptyNameEnv
317      go (TyConApp tc tys)          = go_tc tc tys
318      go (AppTy a b)                = go a `plusNameEnv` go b
319      go (FunTy a b)                = go a `plusNameEnv` go b
320      go (PredTy (IParam _ ty))     = go ty
321      go (PredTy (ClassP cls tys))  = go_tc (classTyCon cls) tys
322      go (ForAllTy _ ty)            = go ty
323      go _                          = panic "tcTyConsOfType"
324
325      go_tc tc tys = extendNameEnv (go_s tys) (tyConName tc) tc
326      go_s tys = foldr (plusNameEnv . go) emptyNameEnv tys
327 \end{code}