Tighten up what it means to be an "enumeration data constructor"
[ghc-hetmet.git] / compiler / types / TyCon.lhs
1 %
2 % (c) The University of Glasgow 2006
3 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
4 %
5
6 The @TyCon@ datatype
7
8 \begin{code}
9 module TyCon(
10         -- * Main TyCon data types
11         TyCon, FieldLabel, 
12
13         AlgTyConRhs(..), visibleDataCons, 
14         TyConParent(..), isNoParent,
15         SynTyConRhs(..),
16         CoTyConDesc(..),
17
18         -- ** Constructing TyCons
19         mkAlgTyCon,
20         mkClassTyCon,
21         mkFunTyCon,
22         mkPrimTyCon,
23         mkKindTyCon,
24         mkLiftedPrimTyCon,
25         mkTupleTyCon,
26         mkSynTyCon,
27         mkSuperKindTyCon,
28         mkCoercionTyCon,
29         mkForeignTyCon,
30         mkAnyTyCon,
31
32         -- ** Predicates on TyCons
33         isAlgTyCon,
34         isClassTyCon, isFamInstTyCon, 
35         isFunTyCon, 
36         isPrimTyCon,
37         isTupleTyCon, isUnboxedTupleTyCon, isBoxedTupleTyCon, 
38         isSynTyCon, isClosedSynTyCon, 
39         isSuperKindTyCon, isDecomposableTyCon,
40         isCoercionTyCon, isCoercionTyCon_maybe,
41         isForeignTyCon, isAnyTyCon, tyConHasKind,
42
43         isInjectiveTyCon,
44         isDataTyCon, isProductTyCon, isEnumerationTyCon, 
45         isNewTyCon, isAbstractTyCon, 
46         isFamilyTyCon, isSynFamilyTyCon, isDataFamilyTyCon,
47         isUnLiftedTyCon,
48         isGadtSyntaxTyCon,
49         isTyConAssoc,
50         isRecursiveTyCon,
51         isHiBootTyCon,
52         isImplicitTyCon, tyConHasGenerics,
53
54         -- ** Extracting information out of TyCons
55         tyConName,
56         tyConKind,
57         tyConUnique,
58         tyConTyVars,
59         tyConDataCons, tyConDataCons_maybe, tyConSingleDataCon_maybe,
60         tyConFamilySize,
61         tyConStupidTheta,
62         tyConArity,
63         tyConParent,
64         tyConClass_maybe,
65         tyConFamInst_maybe, tyConFamilyCoercion_maybe,tyConFamInstSig_maybe,
66         synTyConDefn, synTyConRhs, synTyConType, 
67         tyConExtName,           -- External name for foreign types
68         algTyConRhs,
69         newTyConRhs, newTyConEtadRhs, unwrapNewTyCon_maybe, 
70         tupleTyConBoxity,
71
72         -- ** Manipulating TyCons
73         tcExpandTyCon_maybe, coreExpandTyCon_maybe,
74         makeTyConAbstract,
75         newTyConCo_maybe,
76
77         -- * Primitive representations of Types
78         PrimRep(..),
79         tyConPrimRep,
80         primRepSizeW
81 ) where
82
83 #include "HsVersions.h"
84
85 import {-# SOURCE #-} TypeRep ( Kind, Type, PredType )
86 import {-# SOURCE #-} DataCon ( DataCon, isVanillaDataCon )
87
88 import Var
89 import Class
90 import BasicTypes
91 import Name
92 import PrelNames
93 import Maybes
94 import Outputable
95 import FastString
96 import Constants
97 import Util
98 import qualified Data.Data as Data
99 \end{code}
100
101 -----------------------------------------------
102         Notes about type families
103 -----------------------------------------------
104
105 Note [Type synonym families]
106 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
107 * Type synonym families, also known as "type functions", map directly
108   onto the type functions in FC:
109
110         type family F a :: *
111         type instance F Int = Bool
112         ..etc...
113
114 * Reply "yes" to isSynFamilyTyCon, and isFamilyTyCon
115
116 * From the user's point of view (F Int) and Bool are simply 
117   equivalent types.
118
119 * A Haskell 98 type synonym is a degenerate form of a type synonym
120   family.
121
122 * Type functions can't appear in the LHS of a type function:
123         type instance F (F Int) = ...   -- BAD!
124
125 * Translation of type family decl:
126         type family F a :: *
127   translates to
128     a SynTyCon 'F', whose SynTyConRhs is SynFamilyTyCon
129
130 * Translation of type instance decl:
131         type instance F [a] = Maybe a
132   translates to
133     A SynTyCon 'R:FList a', whose 
134        SynTyConRhs is (SynonymTyCon (Maybe a))
135        TyConParent is (FamInstTyCon F [a] co)
136          where co :: F [a] ~ R:FList a
137     Notice that we introduce a gratuitous vanilla type synonym
138        type R:FList a = Maybe a
139     solely so that type and data families can be treated more
140     uniformly, via a single FamInstTyCon descriptor        
141
142 * In the future we might want to support
143     * closed type families (esp when we have proper kinds)
144     * injective type families (allow decomposition)
145   but we don't at the moment [2010]
146
147 Note [Data type families]
148 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
149 See also Note [Wrappers for data instance tycons] in MkId.lhs
150
151 * Data type families are declared thus
152         data family T a :: *
153         data instance T Int = T1 | T2 Bool
154
155   Here T is the "family TyCon".
156
157 * Reply "yes" to isDataFamilyTyCon, and isFamilyTyCon
158
159 * The user does not see any "equivalent types" as he did with type
160   synonym families.  He just sees constructors with types
161         T1 :: T Int
162         T2 :: Bool -> T Int
163
164 * Here's the FC version of the above declarations:
165
166         data T a
167         data R:TInt = T1 | T2 Bool
168         axiom ax_ti : T Int ~ R:TInt
169
170   The R:TInt is the "representation TyCons".
171   It has an AlgTyConParent of
172         FamInstTyCon T [Int] ax_ti
173
174 * The data contructor T2 has a wrapper (which is what the 
175   source-level "T2" invokes):
176
177         $WT2 :: Bool -> T Int
178         $WT2 b = T2 b `cast` sym ax_ti
179
180 * A data instance can declare a fully-fledged GADT:
181
182         data instance T (a,b) where
183           X1 :: T (Int,Bool)
184           X2 :: a -> b -> T (a,b)
185
186   Here's the FC version of the above declaration:
187
188         data R:TPair a where
189           X1 :: R:TPair Int Bool
190           X2 :: a -> b -> R:TPair a b
191         axiom ax_pr :: T (a,b) ~ R:TPair a b
192
193         $WX1 :: forall a b. a -> b -> T (a,b)
194         $WX1 a b (x::a) (y::b) = X2 a b x y `cast` sym (ax_pr a b)
195
196   The R:TPair are the "representation TyCons".
197   We have a bit of work to do, to unpick the result types of the
198   data instance declaration for T (a,b), to get the result type in the
199   representation; e.g.  T (a,b) --> R:TPair a b
200
201   The representation TyCon R:TList, has an AlgTyConParent of
202
203         FamInstTyCon T [(a,b)] ax_pr
204
205 * Notice that T is NOT translated to a FC type function; it just
206   becomes a "data type" with no constructors, which can be coerced inot
207   into R:TInt, R:TPair by the axioms.  These axioms
208   axioms come into play when (and *only* when) you
209         - use a data constructor
210         - do pattern matching
211   Rather like newtype, in fact
212
213   As a result
214
215   - T behaves just like a data type so far as decomposition is concerned
216
217   - (T Int) is not implicitly converted to R:TInt during type inference. 
218     Indeed the latter type is unknown to the programmer.
219
220   - There *is* an instance for (T Int) in the type-family instance 
221     environment, but it is only used for overlap checking
222
223   - It's fine to have T in the LHS of a type function:
224     type instance F (T a) = [a]
225
226   It was this last point that confused me!  The big thing is that you
227   should not think of a data family T as a *type function* at all, not
228   even an injective one!  We can't allow even injective type functions
229   on the LHS of a type function:
230         type family injective G a :: *
231         type instance F (G Int) = Bool
232   is no good, even if G is injective, because consider
233         type instance G Int = Bool
234         type instance F Bool = Char
235
236   So a data type family is not an injective type function. It's just a
237   data type with some axioms that connect it to other data types. 
238
239 %************************************************************************
240 %*                                                                      *
241 \subsection{The data type}
242 %*                                                                      *
243 %************************************************************************
244
245 \begin{code}
246 -- | TyCons represent type constructors. Type constructors are introduced by things such as:
247 --
248 -- 1) Data declarations: @data Foo = ...@ creates the @Foo@ type constructor of kind @*@
249 --
250 -- 2) Type synonyms: @type Foo = ...@ creates the @Foo@ type constructor
251 --
252 -- 3) Newtypes: @newtype Foo a = MkFoo ...@ creates the @Foo@ type constructor of kind @* -> *@
253 --
254 -- 4) Class declarations: @class Foo where@ creates the @Foo@ type constructor of kind @*@
255 --
256 -- 5) Type coercions! This is because we represent a coercion from @t1@ to @t2@ 
257 --    as a 'Type', where that type has kind @t1 ~ t2@. See "Coercion" for more on this
258 --
259 -- This data type also encodes a number of primitive, built in type constructors such as those
260 -- for function and tuple types.
261 data TyCon
262   = -- | The function type constructor, @(->)@
263     FunTyCon {
264         tyConUnique :: Unique,
265         tyConName   :: Name,
266         tc_kind   :: Kind,
267         tyConArity  :: Arity
268     }
269
270   -- | Algebraic type constructors, which are defined to be those
271   -- arising @data@ type and @newtype@ declarations.  All these
272   -- constructors are lifted and boxed. See 'AlgTyConRhs' for more
273   -- information.
274   | AlgTyCon {          
275         tyConUnique :: Unique,
276         tyConName   :: Name,
277         tc_kind   :: Kind,
278         tyConArity  :: Arity,
279
280         tyConTyVars :: [TyVar],   -- ^ The type variables used in the type constructor.
281                                   -- Invariant: length tyvars = arity
282                                   -- Precisely, this list scopes over:
283                                   --
284                                   -- 1. The 'algTcStupidTheta'
285                                   -- 2. The cached types in 'algTyConRhs.NewTyCon'
286                                   -- 3. The family instance types if present
287                                   --
288                                   -- Note that it does /not/ scope over the data constructors.
289
290         algTcGadtSyntax  :: Bool,       -- ^ Was the data type declared with GADT syntax? 
291                                         -- If so, that doesn't mean it's a true GADT; 
292                                         -- only that the "where" form was used. 
293                                         -- This field is used only to guide pretty-printing
294
295         algTcStupidTheta :: [PredType], -- ^ The \"stupid theta\" for the data type 
296                                         -- (always empty for GADTs).
297                                         -- A \"stupid theta\" is the context to the left 
298                                         -- of an algebraic type declaration, 
299                                         -- e.g. @Eq a@ in the declaration 
300                                         --    @data Eq a => T a ...@.
301
302         algTcRhs :: AlgTyConRhs,  -- ^ Contains information about the 
303                                   -- data constructors of the algebraic type
304
305         algTcRec :: RecFlag,      -- ^ Tells us whether the data type is part 
306                                   -- of a mutually-recursive group or not
307
308         hasGenerics :: Bool,      -- ^ Whether generic (in the -XGenerics sense) 
309                                   -- to\/from functions are available in the exports 
310                                   -- of the data type's source module.
311
312         algTcParent :: TyConParent      -- ^ Gives the class or family declaration 'TyCon' 
313                                         -- for derived 'TyCon's representing class 
314                                         -- or family instances, respectively. 
315                                         -- See also 'synTcParent'
316     }
317
318   -- | Represents the infinite family of tuple type constructors, 
319   --   @()@, @(a,b)@, @(# a, b #)@ etc.
320   | TupleTyCon {
321         tyConUnique :: Unique,
322         tyConName   :: Name,
323         tc_kind   :: Kind,
324         tyConArity  :: Arity,
325         tyConBoxed  :: Boxity,
326         tyConTyVars :: [TyVar],
327         dataCon     :: DataCon, -- ^ Corresponding tuple data constructor
328         hasGenerics :: Bool
329     }
330
331   -- | Represents type synonyms
332   | SynTyCon {
333         tyConUnique  :: Unique,
334         tyConName    :: Name,
335         tc_kind    :: Kind,
336         tyConArity   :: Arity,
337
338         tyConTyVars  :: [TyVar],        -- Bound tyvars
339
340         synTcRhs     :: SynTyConRhs,    -- ^ Contains information about the 
341                                         -- expansion of the synonym
342
343         synTcParent  :: TyConParent     -- ^ Gives the family declaration 'TyCon'
344                                         -- of 'TyCon's representing family instances
345
346     }
347
348   -- | Primitive types; cannot be defined in Haskell. This includes
349   -- the usual suspects (such as @Int#@) as well as foreign-imported
350   -- types and kinds
351   | PrimTyCon {                 
352         tyConUnique   :: Unique,
353         tyConName     :: Name,
354         tc_kind       :: Kind,
355         tyConArity    :: Arity,         -- SLPJ Oct06: I'm not sure what the significance
356                                         --             of the arity of a primtycon is!
357
358         primTyConRep  :: PrimRep,       -- ^ Many primitive tycons are unboxed, but some are
359                                         --   boxed (represented by pointers). This 'PrimRep'
360                                         --   holds that information.
361                                         -- Only relevant if tc_kind = *
362
363         isUnLifted   :: Bool,           -- ^ Most primitive tycons are unlifted 
364                                         --   (may not contain bottom)
365                                         --   but foreign-imported ones may be lifted
366
367         tyConExtName :: Maybe FastString   -- ^ @Just e@ for foreign-imported types, 
368                                            --   holds the name of the imported thing
369     }
370
371   -- | Type coercions, such as @(~)@, @sym@, @trans@, @left@ and @right@.
372   -- INVARIANT: Coercion TyCons are always fully applied
373   --            But note that a CoTyCon can be *over*-saturated in a type.
374   --            E.g.  (sym g1) Int  will be represented as (TyConApp sym [g1,Int])
375   | CoTyCon {   
376         tyConUnique :: Unique,
377         tyConName   :: Name,
378         tyConArity  :: Arity,
379         coTcDesc    :: CoTyConDesc
380     }
381
382   -- | Any types.  Like tuples, this is a potentially-infinite family of TyCons
383   --   one for each distinct Kind. They have no values at all.
384   --   Because there are infinitely many of them (like tuples) they are 
385   --   defined in GHC.Prim and have names like "Any(*->*)".  
386   --   Their Unique is derived from the OccName.
387   -- See Note [Any types] in TysPrim
388   | AnyTyCon {
389         tyConUnique  :: Unique,
390         tyConName    :: Name,
391         tc_kind    :: Kind      -- Never = *; that is done via PrimTyCon
392                                 -- See Note [Any types] in TysPrim
393     }
394
395   -- | Super-kinds. These are "kinds-of-kinds" and are never seen in
396   -- Haskell source programs.  There are only two super-kinds: TY (aka
397   -- "box"), which is the super-kind of kinds that construct types
398   -- eventually, and CO (aka "diamond"), which is the super-kind of
399   -- kinds that just represent coercions.
400   --
401   -- Super-kinds have no kind themselves, and have arity zero
402   | SuperKindTyCon {
403         tyConUnique :: Unique,
404         tyConName   :: Name
405     }
406
407 -- | Names of the fields in an algebraic record type
408 type FieldLabel = Name
409
410 -- | Represents right-hand-sides of 'TyCon's for algebraic types
411 data AlgTyConRhs
412
413     -- | Says that we know nothing about this data type, except that
414     -- it's represented by a pointer.  Used when we export a data type
415     -- abstractly into an .hi file.
416   = AbstractTyCon
417
418     -- | Represents an open type family without a fixed right hand
419     -- side.  Additional instances can appear at any time.
420     -- 
421     -- These are introduced by either a top level declaration:
422     --
423     -- > data T a :: *
424     --
425     -- Or an associated data type declaration, within a class declaration:
426     --
427     -- > class C a b where
428     -- >   data T b :: *
429   | DataFamilyTyCon
430
431     -- | Information about those 'TyCon's derived from a @data@
432     -- declaration. This includes data types with no constructors at
433     -- all.
434   | DataTyCon {
435         data_cons :: [DataCon],
436                           -- ^ The data type constructors; can be empty if the user 
437                           --   declares the type to have no constructors
438                           --
439                           -- INVARIANT: Kept in order of increasing 'DataCon' tag
440                           --      (see the tag assignment in DataCon.mkDataCon)
441
442         is_enum :: Bool   -- ^ Cached value: is this an enumeration type? 
443                           --   See Note [Enumeration types]
444     }
445
446   -- | Information about those 'TyCon's derived from a @newtype@ declaration
447   | NewTyCon {
448         data_con :: DataCon,    -- ^ The unique constructor for the @newtype@. 
449                                 --   It has no existentials
450
451         nt_rhs :: Type,         -- ^ Cached value: the argument type of the constructor, 
452                                 -- which is just the representation type of the 'TyCon'
453                                 -- (remember that @newtype@s do not exist at runtime 
454                                 -- so need a different representation type).
455                                 --
456                                 -- The free 'TyVar's of this type are the 'tyConTyVars' 
457                                 -- from the corresponding 'TyCon'
458
459         nt_etad_rhs :: ([TyVar], Type),
460                         -- ^ Same as the 'nt_rhs', but this time eta-reduced. 
461                         -- Hence the list of 'TyVar's in this field may be 
462                         -- shorter than the declared arity of the 'TyCon'.
463                         
464                         -- See Note [Newtype eta]
465       
466         nt_co :: Maybe TyCon   -- ^ A 'TyCon' (which is always a 'CoTyCon') that can 
467                                -- have a 'Coercion' extracted from it to create 
468                                -- the @newtype@ from the representation 'Type'.
469                                --
470                                -- This field is optional for non-recursive @newtype@s only.
471                                
472                                -- See Note [Newtype coercions]
473                                -- Invariant: arity = #tvs in nt_etad_rhs;
474                                --       See Note [Newtype eta]
475                                -- Watch out!  If any newtypes become transparent
476                                -- again check Trac #1072.
477     }
478
479 -- | Extract those 'DataCon's that we are able to learn about.  Note
480 -- that visibility in this sense does not correspond to visibility in
481 -- the context of any particular user program!
482 visibleDataCons :: AlgTyConRhs -> [DataCon]
483 visibleDataCons AbstractTyCon                 = []
484 visibleDataCons DataFamilyTyCon {}                    = []
485 visibleDataCons (DataTyCon{ data_cons = cs }) = cs
486 visibleDataCons (NewTyCon{ data_con = c })    = [c]
487
488 -- ^ Both type classes as well as family instances imply implicit
489 -- type constructors.  These implicit type constructors refer to their parent
490 -- structure (ie, the class or family from which they derive) using a type of
491 -- the following form.  We use 'TyConParent' for both algebraic and synonym 
492 -- types, but the variant 'ClassTyCon' will only be used by algebraic 'TyCon's.
493 data TyConParent 
494   = -- | An ordinary type constructor has no parent.
495     NoParentTyCon
496
497   -- | Type constructors representing a class dictionary.
498   | ClassTyCon          
499         Class           -- INVARIANT: the classTyCon of this Class is the current tycon
500
501   -- | An *associated* type of a class.  
502   | AssocFamilyTyCon   
503         Class           -- The class in whose declaration the family is declared
504                         -- The 'tyConTyVars' of this 'TyCon' may mention some
505                         -- of the same type variables as the classTyVars of the
506                         -- parent 'Class'.  E.g.
507                         --
508                         -- @
509                         --    class C a b where
510                         --      data T c a
511                         -- @
512                         --
513                         -- Here the 'a' is shared with the 'Class', and that is
514                         -- important. In an instance declaration we expect the
515                         -- two to be instantiated the same way.  Eg.
516                         --
517                         -- @
518                         --    instanc C [x] (Tree y) where
519                         --      data T c [x] = T1 x | T2 c
520                         -- @
521
522   -- | Type constructors representing an instance of a type family. Parameters:
523   --
524   --  1) The type family in question
525   --
526   --  2) Instance types; free variables are the 'tyConTyVars'
527   --  of the current 'TyCon' (not the family one). INVARIANT: 
528   --  the number of types matches the arity of the family 'TyCon'
529   --
530   --  3) A 'CoTyCon' identifying the representation
531   --  type with the type instance family
532   | FamInstTyCon          -- See Note [Data type families]
533                           -- and Note [Type synonym families]
534         TyCon   -- The family TyCon
535         [Type]  -- Argument types (mentions the tyConTyVars of this TyCon)
536         TyCon   -- The coercion constructor
537
538         -- E.g.  data intance T [a] = ...
539         -- gives a representation tycon:
540         --      data R:TList a = ...
541         --      axiom co a :: T [a] ~ R:TList a
542         -- with R:TList's algTcParent = FamInstTyCon T [a] co
543
544 -- | Checks the invariants of a 'TyConParent' given the appropriate type class name, if any
545 okParent :: Name -> TyConParent -> Bool
546 okParent _       NoParentTyCon                    = True
547 okParent tc_name (AssocFamilyTyCon cls)           = tc_name `elem` map tyConName (classATs cls)
548 okParent tc_name (ClassTyCon cls)                 = tc_name == tyConName (classTyCon cls)
549 okParent _       (FamInstTyCon fam_tc tys _co_tc) = tyConArity fam_tc == length tys
550
551 isNoParent :: TyConParent -> Bool
552 isNoParent NoParentTyCon = True
553 isNoParent _             = False
554
555 --------------------
556
557 -- | Information pertaining to the expansion of a type synonym (@type@)
558 data SynTyConRhs
559   = -- | An ordinary type synonyn.
560     SynonymTyCon      
561        Type           -- This 'Type' is the rhs, and may mention from 'tyConTyVars'. 
562                       -- It acts as a template for the expansion when the 'TyCon' 
563                       -- is applied to some types.
564
565    -- | A type synonym family  e.g. @type family F x y :: * -> *@
566    | SynFamilyTyCon
567
568 --------------------
569 data CoTyConDesc
570   = CoSym   | CoTrans
571   | CoLeft  | CoRight
572   | CoCsel1 | CoCsel2 | CoCselR
573   | CoInst
574
575   | CoAxiom     -- C tvs : F lhs-tys ~ rhs-ty
576       { co_ax_tvs :: [TyVar]
577       , co_ax_lhs :: Type
578       , co_ax_rhs :: Type }
579
580   | CoUnsafe 
581 \end{code}
582
583 Note [Enumeration types]
584 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
585 We define datatypes with no constructors to *not* be
586 enumerations; this fixes trac #2578,  Otherwise we
587 end up generating an empty table for
588   <mod>_<type>_closure_tbl
589 which is used by tagToEnum# to map Int# to constructors
590 in an enumeration. The empty table apparently upset
591 the linker.
592
593 Moreover, all the data constructor must be enumerations, meaning
594 they have type  (forall abc. T a b c).  GADTs are not enumerations.
595 For example consider
596     data T a where
597       T1 :: T Int
598       T2 :: T Bool
599       T3 :: T a
600 What would [T1 ..] be?  [T1,T3] :: T Int? Easiest thing is to exclude them.
601 See Trac #4528.
602
603 Note [Newtype coercions]
604 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
605 The NewTyCon field nt_co is a a TyCon (a coercion constructor in fact)
606 which is used for coercing from the representation type of the
607 newtype, to the newtype itself. For example,
608
609    newtype T a = MkT (a -> a)
610
611 the NewTyCon for T will contain nt_co = CoT where CoT t : T t ~ t ->
612 t.  This TyCon is a CoTyCon, so it does not have a kind on its
613 own; it basically has its own typing rule for the fully-applied
614 version.  If the newtype T has k type variables then CoT has arity at
615 most k.  In the case that the right hand side is a type application
616 ending with the same type variables as the left hand side, we
617 "eta-contract" the coercion.  So if we had
618
619    newtype S a = MkT [a]
620
621 then we would generate the arity 0 coercion CoS : S ~ [].  The
622 primary reason we do this is to make newtype deriving cleaner.
623
624 In the paper we'd write
625         axiom CoT : (forall t. T t) ~ (forall t. [t])
626 and then when we used CoT at a particular type, s, we'd say
627         CoT @ s
628 which encodes as (TyConApp instCoercionTyCon [TyConApp CoT [], s])
629
630 But in GHC we instead make CoT into a new piece of type syntax, CoTyCon,
631 (like instCoercionTyCon, symCoercionTyCon etc), which must always
632 be saturated, but which encodes as
633         TyConApp CoT [s]
634 In the vocabulary of the paper it's as if we had axiom declarations
635 like
636         axiom CoT t :  T t ~ [t]
637
638 Note [Newtype eta]
639 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
640 Consider
641         newtype Parser m a = MkParser (Foogle m a)
642 Are these two types equal (to Core)?
643         Monad (Parser m) 
644         Monad (Foogle m)
645 Well, yes.  But to see that easily we eta-reduce the RHS type of
646 Parser, in this case to ([], Froogle), so that even unsaturated applications
647 of Parser will work right.  This eta reduction is done when the type 
648 constructor is built, and cached in NewTyCon.  The cached field is
649 only used in coreExpandTyCon_maybe.
650  
651 Here's an example that I think showed up in practice
652 Source code:
653         newtype T a = MkT [a]
654         newtype Foo m = MkFoo (forall a. m a -> Int)
655
656         w1 :: Foo []
657         w1 = ...
658         
659         w2 :: Foo T
660         w2 = MkFoo (\(MkT x) -> case w1 of MkFoo f -> f x)
661
662 After desugaring, and discarding the data constructors for the newtypes,
663 we get:
664         w2 :: Foo T
665         w2 = w1
666 And now Lint complains unless Foo T == Foo [], and that requires T==[]
667
668 This point carries over to the newtype coercion, because we need to
669 say 
670         w2 = w1 `cast` Foo CoT
671
672 so the coercion tycon CoT must have 
673         kind:    T ~ []
674  and    arity:   0
675
676
677 %************************************************************************
678 %*                                                                      *
679 \subsection{PrimRep}
680 %*                                                                      *
681 %************************************************************************
682
683 A PrimRep is somewhat similar to a CgRep (see codeGen/SMRep) and a
684 MachRep (see cmm/CmmExpr), although each of these types has a distinct
685 and clearly defined purpose:
686
687   - A PrimRep is a CgRep + information about signedness + information
688     about primitive pointers (AddrRep).  Signedness and primitive
689     pointers are required when passing a primitive type to a foreign
690     function, but aren't needed for call/return conventions of Haskell
691     functions.
692
693   - A MachRep is a basic machine type (non-void, doesn't contain
694     information on pointerhood or signedness, but contains some
695     reps that don't have corresponding Haskell types).
696
697 \begin{code}
698 -- | A 'PrimRep' is an abstraction of a type.  It contains information that
699 -- the code generator needs in order to pass arguments, return results,
700 -- and store values of this type.
701 data PrimRep
702   = VoidRep
703   | PtrRep
704   | IntRep              -- ^ Signed, word-sized value
705   | WordRep             -- ^ Unsigned, word-sized value
706   | Int64Rep            -- ^ Signed, 64 bit value (with 32-bit words only)
707   | Word64Rep           -- ^ Unsigned, 64 bit value (with 32-bit words only)
708   | AddrRep             -- ^ A pointer, but /not/ to a Haskell value (use 'PtrRep')
709   | FloatRep
710   | DoubleRep
711   deriving( Eq, Show )
712
713 instance Outputable PrimRep where
714   ppr r = text (show r)
715
716 -- | Find the size of a 'PrimRep', in words
717 primRepSizeW :: PrimRep -> Int
718 primRepSizeW IntRep   = 1
719 primRepSizeW WordRep  = 1
720 primRepSizeW Int64Rep = wORD64_SIZE `quot` wORD_SIZE
721 primRepSizeW Word64Rep= wORD64_SIZE `quot` wORD_SIZE
722 primRepSizeW FloatRep = 1    -- NB. might not take a full word
723 primRepSizeW DoubleRep= dOUBLE_SIZE `quot` wORD_SIZE
724 primRepSizeW AddrRep  = 1
725 primRepSizeW PtrRep   = 1
726 primRepSizeW VoidRep  = 0
727 \end{code}
728
729 %************************************************************************
730 %*                                                                      *
731 \subsection{TyCon Construction}
732 %*                                                                      *
733 %************************************************************************
734
735 Note: the TyCon constructors all take a Kind as one argument, even though
736 they could, in principle, work out their Kind from their other arguments.
737 But to do so they need functions from Types, and that makes a nasty
738 module mutual-recursion.  And they aren't called from many places.
739 So we compromise, and move their Kind calculation to the call site.
740
741 \begin{code}
742 -- | Given the name of the function type constructor and it's kind, create the
743 -- corresponding 'TyCon'. It is reccomended to use 'TypeRep.funTyCon' if you want 
744 -- this functionality
745 mkFunTyCon :: Name -> Kind -> TyCon
746 mkFunTyCon name kind 
747   = FunTyCon { 
748         tyConUnique = nameUnique name,
749         tyConName   = name,
750         tc_kind   = kind,
751         tyConArity  = 2
752     }
753
754 -- | This is the making of an algebraic 'TyCon'. Notably, you have to
755 -- pass in the generic (in the -XGenerics sense) information about the
756 -- type constructor - you can get hold of it easily (see Generics
757 -- module)
758 mkAlgTyCon :: Name
759            -> Kind              -- ^ Kind of the resulting 'TyCon'
760            -> [TyVar]           -- ^ 'TyVar's scoped over: see 'tyConTyVars'. 
761                                 --   Arity is inferred from the length of this list
762            -> [PredType]        -- ^ Stupid theta: see 'algTcStupidTheta'
763            -> AlgTyConRhs       -- ^ Information about dat aconstructors
764            -> TyConParent
765            -> RecFlag           -- ^ Is the 'TyCon' recursive?
766            -> Bool              -- ^ Does it have generic functions? See 'hasGenerics'
767            -> Bool              -- ^ Was the 'TyCon' declared with GADT syntax?
768            -> TyCon
769 mkAlgTyCon name kind tyvars stupid rhs parent is_rec gen_info gadt_syn
770   = AlgTyCon {  
771         tyConName        = name,
772         tyConUnique      = nameUnique name,
773         tc_kind          = kind,
774         tyConArity       = length tyvars,
775         tyConTyVars      = tyvars,
776         algTcStupidTheta = stupid,
777         algTcRhs         = rhs,
778         algTcParent      = ASSERT( okParent name parent ) parent,
779         algTcRec         = is_rec,
780         algTcGadtSyntax  = gadt_syn,
781         hasGenerics      = gen_info
782     }
783
784 -- | Simpler specialization of 'mkAlgTyCon' for classes
785 mkClassTyCon :: Name -> Kind -> [TyVar] -> AlgTyConRhs -> Class -> RecFlag -> TyCon
786 mkClassTyCon name kind tyvars rhs clas is_rec =
787   mkAlgTyCon name kind tyvars [] rhs (ClassTyCon clas) is_rec False False
788
789 mkTupleTyCon :: Name 
790              -> Kind    -- ^ Kind of the resulting 'TyCon'
791              -> Arity   -- ^ Arity of the tuple
792              -> [TyVar] -- ^ 'TyVar's scoped over: see 'tyConTyVars'
793              -> DataCon 
794              -> Boxity  -- ^ Whether the tuple is boxed or unboxed
795              -> Bool    -- ^ Does it have generic functions? See 'hasGenerics'
796              -> TyCon
797 mkTupleTyCon name kind arity tyvars con boxed gen_info
798   = TupleTyCon {
799         tyConUnique = nameUnique name,
800         tyConName = name,
801         tc_kind = kind,
802         tyConArity = arity,
803         tyConBoxed = boxed,
804         tyConTyVars = tyvars,
805         dataCon = con,
806         hasGenerics = gen_info
807     }
808
809 -- ^ Foreign-imported (.NET) type constructors are represented
810 -- as primitive, but /lifted/, 'TyCons' for now. They are lifted
811 -- because the Haskell type @T@ representing the (foreign) .NET
812 -- type @T@ is actually implemented (in ILX) as a @thunk<T>@
813 mkForeignTyCon :: Name 
814                -> Maybe FastString -- ^ Name of the foreign imported thing, maybe
815                -> Kind 
816                -> Arity 
817                -> TyCon
818 mkForeignTyCon name ext_name kind arity
819   = PrimTyCon {
820         tyConName    = name,
821         tyConUnique  = nameUnique name,
822         tc_kind    = kind,
823         tyConArity   = arity,
824         primTyConRep = PtrRep, -- they all do
825         isUnLifted   = False,
826         tyConExtName = ext_name
827     }
828
829
830 -- | Create an unlifted primitive 'TyCon', such as @Int#@
831 mkPrimTyCon :: Name  -> Kind -> Arity -> PrimRep -> TyCon
832 mkPrimTyCon name kind arity rep
833   = mkPrimTyCon' name kind arity rep True  
834
835 -- | Kind constructors
836 mkKindTyCon :: Name -> Kind -> TyCon
837 mkKindTyCon name kind
838   = mkPrimTyCon' name kind 0 VoidRep True  
839
840 -- | Create a lifted primitive 'TyCon' such as @RealWorld@
841 mkLiftedPrimTyCon :: Name  -> Kind -> Arity -> PrimRep -> TyCon
842 mkLiftedPrimTyCon name kind arity rep
843   = mkPrimTyCon' name kind arity rep False
844
845 mkPrimTyCon' :: Name  -> Kind -> Arity -> PrimRep -> Bool -> TyCon
846 mkPrimTyCon' name kind arity rep is_unlifted
847   = PrimTyCon {
848         tyConName    = name,
849         tyConUnique  = nameUnique name,
850         tc_kind    = kind,
851         tyConArity   = arity,
852         primTyConRep = rep,
853         isUnLifted   = is_unlifted,
854         tyConExtName = Nothing
855     }
856
857 -- | Create a type synonym 'TyCon'
858 mkSynTyCon :: Name -> Kind -> [TyVar] -> SynTyConRhs -> TyConParent -> TyCon
859 mkSynTyCon name kind tyvars rhs parent
860   = SynTyCon {  
861         tyConName = name,
862         tyConUnique = nameUnique name,
863         tc_kind = kind,
864         tyConArity = length tyvars,
865         tyConTyVars = tyvars,
866         synTcRhs = rhs,
867         synTcParent = parent
868     }
869
870 -- | Create a coercion 'TyCon'
871 mkCoercionTyCon :: Name -> Arity 
872                 -> CoTyConDesc
873                 -> TyCon
874 mkCoercionTyCon name arity desc
875   = CoTyCon {
876         tyConName   = name,
877         tyConUnique = nameUnique name,
878         tyConArity  = arity,
879         coTcDesc    = desc }
880
881 mkAnyTyCon :: Name -> Kind -> TyCon
882 mkAnyTyCon name kind 
883   = AnyTyCon {  tyConName = name,
884                 tc_kind = kind,
885                 tyConUnique = nameUnique name }
886
887 -- | Create a super-kind 'TyCon'
888 mkSuperKindTyCon :: Name -> TyCon -- Super kinds always have arity zero
889 mkSuperKindTyCon name
890   = SuperKindTyCon {
891         tyConName = name,
892         tyConUnique = nameUnique name
893   }
894 \end{code}
895
896 \begin{code}
897 isFunTyCon :: TyCon -> Bool
898 isFunTyCon (FunTyCon {}) = True
899 isFunTyCon _             = False
900
901 -- | Test if the 'TyCon' is algebraic but abstract (invisible data constructors)
902 isAbstractTyCon :: TyCon -> Bool
903 isAbstractTyCon (AlgTyCon { algTcRhs = AbstractTyCon }) = True
904 isAbstractTyCon _ = False
905
906 -- | Make an algebraic 'TyCon' abstract. Panics if the supplied 'TyCon' is not algebraic
907 makeTyConAbstract :: TyCon -> TyCon
908 makeTyConAbstract tc@(AlgTyCon {}) = tc { algTcRhs = AbstractTyCon }
909 makeTyConAbstract tc = pprPanic "makeTyConAbstract" (ppr tc)
910
911 -- | Does this 'TyCon' represent something that cannot be defined in Haskell?
912 isPrimTyCon :: TyCon -> Bool
913 isPrimTyCon (PrimTyCon {}) = True
914 isPrimTyCon _              = False
915
916 -- | Is this 'TyCon' unlifted (i.e. cannot contain bottom)? Note that this can only
917 -- be true for primitive and unboxed-tuple 'TyCon's
918 isUnLiftedTyCon :: TyCon -> Bool
919 isUnLiftedTyCon (PrimTyCon  {isUnLifted = is_unlifted}) = is_unlifted
920 isUnLiftedTyCon (TupleTyCon {tyConBoxed = boxity})      = not (isBoxed boxity)
921 isUnLiftedTyCon _                                       = False
922
923 -- | Returns @True@ if the supplied 'TyCon' resulted from either a
924 -- @data@ or @newtype@ declaration
925 isAlgTyCon :: TyCon -> Bool
926 isAlgTyCon (AlgTyCon {})   = True
927 isAlgTyCon (TupleTyCon {}) = True
928 isAlgTyCon _               = False
929
930 isDataTyCon :: TyCon -> Bool
931 -- ^ Returns @True@ for data types that are /definitely/ represented by 
932 -- heap-allocated constructors.  These are scrutinised by Core-level 
933 -- @case@ expressions, and they get info tables allocated for them.
934 -- 
935 -- Generally, the function will be true for all @data@ types and false
936 -- for @newtype@s, unboxed tuples and type family 'TyCon's. But it is
937 -- not guarenteed to return @True@ in all cases that it could.
938 -- 
939 -- NB: for a data type family, only the /instance/ 'TyCon's
940 --     get an info table.  The family declaration 'TyCon' does not
941 isDataTyCon (AlgTyCon {algTcRhs = rhs})
942   = case rhs of
943         DataFamilyTyCon {}  -> False
944         DataTyCon {}  -> True
945         NewTyCon {}   -> False
946         AbstractTyCon -> False   -- We don't know, so return False
947 isDataTyCon (TupleTyCon {tyConBoxed = boxity}) = isBoxed boxity
948 isDataTyCon _ = False
949
950 -- | Is this 'TyCon' that for a @newtype@
951 isNewTyCon :: TyCon -> Bool
952 isNewTyCon (AlgTyCon {algTcRhs = NewTyCon {}}) = True
953 isNewTyCon _                                   = False
954
955 -- | Take a 'TyCon' apart into the 'TyVar's it scopes over, the 'Type' it expands
956 -- into, and (possibly) a coercion from the representation type to the @newtype@.
957 -- Returns @Nothing@ if this is not possible.
958 unwrapNewTyCon_maybe :: TyCon -> Maybe ([TyVar], Type, Maybe TyCon)
959 unwrapNewTyCon_maybe (AlgTyCon { tyConTyVars = tvs, 
960                                  algTcRhs = NewTyCon { nt_co = mb_co, 
961                                                        nt_rhs = rhs }})
962                            = Just (tvs, rhs, mb_co)
963 unwrapNewTyCon_maybe _     = Nothing
964
965 isProductTyCon :: TyCon -> Bool
966 -- | A /product/ 'TyCon' must both:
967 --
968 -- 1. Have /one/ constructor
969 -- 
970 -- 2. /Not/ be existential
971 -- 
972 -- However other than this there are few restrictions: they may be @data@ or @newtype@ 
973 -- 'TyCon's of any boxity and may even be recursive.
974 isProductTyCon tc@(AlgTyCon {}) = case algTcRhs tc of
975                                     DataTyCon{ data_cons = [data_con] } 
976                                                 -> isVanillaDataCon data_con
977                                     NewTyCon {} -> True
978                                     _           -> False
979 isProductTyCon (TupleTyCon {})  = True   
980 isProductTyCon _                = False
981
982 -- | Is this a 'TyCon' representing a type synonym (@type@)?
983 isSynTyCon :: TyCon -> Bool
984 isSynTyCon (SynTyCon {}) = True
985 isSynTyCon _             = False
986
987 -- As for newtypes, it is in some contexts important to distinguish between
988 -- closed synonyms and synonym families, as synonym families have no unique
989 -- right hand side to which a synonym family application can expand.
990 --
991
992 isDecomposableTyCon :: TyCon -> Bool
993 -- True iff we can decompose (T a b c) into ((T a b) c)
994 -- Specifically NOT true of synonyms (open and otherwise) and coercions
995 isDecomposableTyCon (SynTyCon {}) = False
996 isDecomposableTyCon (CoTyCon {})  = False
997 isDecomposableTyCon _other        = True
998
999 -- | Is this an algebraic 'TyCon' declared with the GADT syntax?
1000 isGadtSyntaxTyCon :: TyCon -> Bool
1001 isGadtSyntaxTyCon (AlgTyCon { algTcGadtSyntax = res }) = res
1002 isGadtSyntaxTyCon _                                    = False
1003
1004 -- | Is this an algebraic 'TyCon' which is just an enumeration of values?
1005 isEnumerationTyCon :: TyCon -> Bool
1006 -- See Note [Enumeration types] in TyCon
1007 isEnumerationTyCon (AlgTyCon {algTcRhs = DataTyCon { is_enum = res }}) = res
1008 isEnumerationTyCon (TupleTyCon {tyConArity = arity}) = arity == 0
1009 isEnumerationTyCon _                                                   = False
1010
1011 -- | Is this a 'TyCon', synonym or otherwise, that may have further instances appear?
1012 isFamilyTyCon :: TyCon -> Bool
1013 isFamilyTyCon (SynTyCon {synTcRhs = SynFamilyTyCon {}})  = True
1014 isFamilyTyCon (AlgTyCon {algTcRhs = DataFamilyTyCon {}}) = True
1015 isFamilyTyCon _ = False
1016
1017 -- | Is this a synonym 'TyCon' that can have may have further instances appear?
1018 isSynFamilyTyCon :: TyCon -> Bool
1019 isSynFamilyTyCon (SynTyCon {synTcRhs = SynFamilyTyCon {}}) = True
1020 isSynFamilyTyCon _ = False
1021
1022 -- | Is this a synonym 'TyCon' that can have may have further instances appear?
1023 isDataFamilyTyCon :: TyCon -> Bool
1024 isDataFamilyTyCon (AlgTyCon {algTcRhs = DataFamilyTyCon {}}) = True
1025 isDataFamilyTyCon _ = False
1026
1027 -- | Is this a synonym 'TyCon' that can have no further instances appear?
1028 isClosedSynTyCon :: TyCon -> Bool
1029 isClosedSynTyCon tycon = isSynTyCon tycon && not (isFamilyTyCon tycon)
1030
1031 -- | Injective 'TyCon's can be decomposed, so that
1032 --     T ty1 ~ T ty2  =>  ty1 ~ ty2
1033 isInjectiveTyCon :: TyCon -> Bool
1034 isInjectiveTyCon tc = not (isSynTyCon tc)
1035         -- Ultimately we may have injective associated types
1036         -- in which case this test will become more interesting
1037         --
1038         -- It'd be unusual to call isInjectiveTyCon on a regular H98
1039         -- type synonym, because you should probably have expanded it first
1040         -- But regardless, it's not injective!
1041
1042 -- | Are we able to extract informationa 'TyVar' to class argument list
1043 -- mappping from a given 'TyCon'?
1044 isTyConAssoc :: TyCon -> Bool
1045 isTyConAssoc tc = case tyConParent tc of
1046                      AssocFamilyTyCon {} -> True
1047                      _                   -> False
1048
1049 -- The unit tycon didn't used to be classed as a tuple tycon
1050 -- but I thought that was silly so I've undone it
1051 -- If it can't be for some reason, it should be a AlgTyCon
1052 isTupleTyCon :: TyCon -> Bool
1053 -- ^ Does this 'TyCon' represent a tuple?
1054 --
1055 -- NB: when compiling @Data.Tuple@, the tycons won't reply @True@ to
1056 -- 'isTupleTyCon', becuase they are built as 'AlgTyCons'.  However they
1057 -- get spat into the interface file as tuple tycons, so I don't think
1058 -- it matters.
1059 isTupleTyCon (TupleTyCon {}) = True
1060 isTupleTyCon _               = False
1061
1062 -- | Is this the 'TyCon' for an unboxed tuple?
1063 isUnboxedTupleTyCon :: TyCon -> Bool
1064 isUnboxedTupleTyCon (TupleTyCon {tyConBoxed = boxity}) = not (isBoxed boxity)
1065 isUnboxedTupleTyCon _                                  = False
1066
1067 -- | Is this the 'TyCon' for a boxed tuple?
1068 isBoxedTupleTyCon :: TyCon -> Bool
1069 isBoxedTupleTyCon (TupleTyCon {tyConBoxed = boxity}) = isBoxed boxity
1070 isBoxedTupleTyCon _                                  = False
1071
1072 -- | Extract the boxity of the given 'TyCon', if it is a 'TupleTyCon'.
1073 -- Panics otherwise
1074 tupleTyConBoxity :: TyCon -> Boxity
1075 tupleTyConBoxity tc = tyConBoxed tc
1076
1077 -- | Is this a recursive 'TyCon'?
1078 isRecursiveTyCon :: TyCon -> Bool
1079 isRecursiveTyCon (AlgTyCon {algTcRec = Recursive}) = True
1080 isRecursiveTyCon _                                 = False
1081
1082 -- | Did this 'TyCon' originate from type-checking a .h*-boot file?
1083 isHiBootTyCon :: TyCon -> Bool
1084 -- Used for knot-tying in hi-boot files
1085 isHiBootTyCon (AlgTyCon {algTcRhs = AbstractTyCon}) = True
1086 isHiBootTyCon _                                     = False
1087
1088 -- | Is this the 'TyCon' of a foreign-imported type constructor?
1089 isForeignTyCon :: TyCon -> Bool
1090 isForeignTyCon (PrimTyCon {tyConExtName = Just _}) = True
1091 isForeignTyCon _                                   = False
1092
1093 -- | Is this a super-kind 'TyCon'?
1094 isSuperKindTyCon :: TyCon -> Bool
1095 isSuperKindTyCon (SuperKindTyCon {}) = True
1096 isSuperKindTyCon _                   = False
1097
1098 -- | Is this an AnyTyCon?
1099 isAnyTyCon :: TyCon -> Bool
1100 isAnyTyCon (AnyTyCon {}) = True
1101 isAnyTyCon _              = False
1102
1103 -- | Attempt to pull a 'TyCon' apart into the arity and 'coKindFun' of
1104 -- a coercion 'TyCon'. Returns @Nothing@ if the 'TyCon' is not of the
1105 -- appropriate kind
1106 isCoercionTyCon_maybe :: TyCon -> Maybe (Arity, CoTyConDesc)
1107 isCoercionTyCon_maybe (CoTyCon {tyConArity = ar, coTcDesc = desc}) 
1108   = Just (ar, desc)
1109 isCoercionTyCon_maybe _ = Nothing
1110
1111 -- | Is this a 'TyCon' that represents a coercion?
1112 isCoercionTyCon :: TyCon -> Bool
1113 isCoercionTyCon (CoTyCon {}) = True
1114 isCoercionTyCon _            = False
1115
1116 -- | Identifies implicit tycons that, in particular, do not go into interface
1117 -- files (because they are implicitly reconstructed when the interface is
1118 -- read).
1119 --
1120 -- Note that:
1121 --
1122 -- * Associated families are implicit, as they are re-constructed from
1123 --   the class declaration in which they reside, and 
1124 --
1125 -- * Family instances are /not/ implicit as they represent the instance body
1126 --   (similar to a @dfun@ does that for a class instance).
1127 isImplicitTyCon :: TyCon -> Bool
1128 isImplicitTyCon tycon | isTyConAssoc tycon           = True
1129                       | isSynTyCon tycon             = False
1130                       | isAlgTyCon tycon             = isClassTyCon tycon ||
1131                                                        isTupleTyCon tycon
1132 isImplicitTyCon _other                               = True
1133         -- catches: FunTyCon, PrimTyCon, 
1134         -- CoTyCon, SuperKindTyCon
1135 \end{code}
1136
1137
1138 -----------------------------------------------
1139 --      Expand type-constructor applications
1140 -----------------------------------------------
1141
1142 \begin{code}
1143 tcExpandTyCon_maybe, coreExpandTyCon_maybe 
1144         :: TyCon 
1145         -> [Type]                       -- ^ Arguments to 'TyCon'
1146         -> Maybe ([(TyVar,Type)],       
1147                   Type,                 
1148                   [Type])               -- ^ Returns a 'TyVar' substitution, the body type
1149                                         -- of the synonym (not yet substituted) and any arguments
1150                                         -- remaining from the application
1151
1152 -- ^ Used to create the view the /typechecker/ has on 'TyCon's. We expand (closed) synonyms only, cf. 'coreExpandTyCon_maybe'
1153 tcExpandTyCon_maybe (SynTyCon {tyConTyVars = tvs, 
1154                                synTcRhs = SynonymTyCon rhs }) tys
1155    = expand tvs rhs tys
1156 tcExpandTyCon_maybe _ _ = Nothing
1157
1158 ---------------
1159
1160 -- ^ Used to create the view /Core/ has on 'TyCon's. We expand not only closed synonyms like 'tcExpandTyCon_maybe',
1161 -- but also non-recursive @newtype@s
1162 coreExpandTyCon_maybe (AlgTyCon {
1163          algTcRhs = NewTyCon { nt_etad_rhs = etad_rhs, nt_co = Nothing }}) tys
1164    = case etad_rhs of   -- Don't do this in the pattern match, lest we accidentally
1165                         -- match the etad_rhs of a *recursive* newtype
1166         (tvs,rhs) -> expand tvs rhs tys
1167
1168 coreExpandTyCon_maybe tycon tys = tcExpandTyCon_maybe tycon tys
1169
1170
1171 ----------------
1172 expand  :: [TyVar] -> Type                      -- Template
1173         -> [Type]                               -- Args
1174         -> Maybe ([(TyVar,Type)], Type, [Type]) -- Expansion
1175 expand tvs rhs tys
1176   = case n_tvs `compare` length tys of
1177         LT -> Just (tvs `zip` tys, rhs, drop n_tvs tys)
1178         EQ -> Just (tvs `zip` tys, rhs, [])
1179         GT -> Nothing
1180    where
1181      n_tvs = length tvs
1182 \end{code}
1183
1184 \begin{code}
1185 -- | Does this 'TyCon' have any generic to\/from functions available? See also 'hasGenerics'
1186 tyConHasGenerics :: TyCon -> Bool
1187 tyConHasGenerics (AlgTyCon {hasGenerics = hg})   = hg
1188 tyConHasGenerics (TupleTyCon {hasGenerics = hg}) = hg
1189 tyConHasGenerics _                               = False        -- Synonyms
1190
1191 tyConKind :: TyCon -> Kind
1192 tyConKind (FunTyCon   { tc_kind = k }) = k
1193 tyConKind (AlgTyCon   { tc_kind = k }) = k
1194 tyConKind (TupleTyCon { tc_kind = k }) = k
1195 tyConKind (SynTyCon   { tc_kind = k }) = k
1196 tyConKind (PrimTyCon  { tc_kind = k }) = k
1197 tyConKind (AnyTyCon   { tc_kind = k }) = k
1198 tyConKind tc = pprPanic "tyConKind" (ppr tc)    -- SuperKindTyCon and CoTyCon
1199
1200 tyConHasKind :: TyCon -> Bool
1201 tyConHasKind (SuperKindTyCon {}) = False
1202 tyConHasKind (CoTyCon {})        = False
1203 tyConHasKind _                   = True
1204
1205 -- | As 'tyConDataCons_maybe', but returns the empty list of constructors if no constructors
1206 -- could be found
1207 tyConDataCons :: TyCon -> [DataCon]
1208 -- It's convenient for tyConDataCons to return the
1209 -- empty list for type synonyms etc
1210 tyConDataCons tycon = tyConDataCons_maybe tycon `orElse` []
1211
1212 -- | Determine the 'DataCon's originating from the given 'TyCon', if the 'TyCon' is the
1213 -- sort that can have any constructors (note: this does not include abstract algebraic types)
1214 tyConDataCons_maybe :: TyCon -> Maybe [DataCon]
1215 tyConDataCons_maybe (AlgTyCon {algTcRhs = DataTyCon { data_cons = cons }}) = Just cons
1216 tyConDataCons_maybe (AlgTyCon {algTcRhs = NewTyCon { data_con = con }})    = Just [con]
1217 tyConDataCons_maybe (TupleTyCon {dataCon = con})                           = Just [con]
1218 tyConDataCons_maybe _                                                      = Nothing
1219
1220 -- | Determine the number of value constructors a 'TyCon' has. Panics if the 'TyCon'
1221 -- is not algebraic or a tuple
1222 tyConFamilySize  :: TyCon -> Int
1223 tyConFamilySize (AlgTyCon   {algTcRhs = DataTyCon {data_cons = cons}}) = 
1224   length cons
1225 tyConFamilySize (AlgTyCon   {algTcRhs = NewTyCon {}})        = 1
1226 tyConFamilySize (AlgTyCon   {algTcRhs = DataFamilyTyCon {}}) = 0
1227 tyConFamilySize (TupleTyCon {})                              = 1
1228 tyConFamilySize other = pprPanic "tyConFamilySize:" (ppr other)
1229
1230 -- | Extract an 'AlgTyConRhs' with information about data constructors from an algebraic or tuple
1231 -- 'TyCon'. Panics for any other sort of 'TyCon'
1232 algTyConRhs :: TyCon -> AlgTyConRhs
1233 algTyConRhs (AlgTyCon {algTcRhs = rhs}) = rhs
1234 algTyConRhs (TupleTyCon {dataCon = con, tyConArity = arity})
1235     = DataTyCon { data_cons = [con], is_enum = arity == 0 }
1236 algTyConRhs other = pprPanic "algTyConRhs" (ppr other)
1237 \end{code}
1238
1239 \begin{code}
1240 -- | Extract the bound type variables and type expansion of a type synonym 'TyCon'. Panics if the
1241 -- 'TyCon' is not a synonym
1242 newTyConRhs :: TyCon -> ([TyVar], Type)
1243 newTyConRhs (AlgTyCon {tyConTyVars = tvs, algTcRhs = NewTyCon { nt_rhs = rhs }}) = (tvs, rhs)
1244 newTyConRhs tycon = pprPanic "newTyConRhs" (ppr tycon)
1245
1246 -- | Extract the bound type variables and type expansion of an eta-contracted type synonym 'TyCon'.
1247 -- Panics if the 'TyCon' is not a synonym
1248 newTyConEtadRhs :: TyCon -> ([TyVar], Type)
1249 newTyConEtadRhs (AlgTyCon {algTcRhs = NewTyCon { nt_etad_rhs = tvs_rhs }}) = tvs_rhs
1250 newTyConEtadRhs tycon = pprPanic "newTyConEtadRhs" (ppr tycon)
1251
1252 -- | Extracts the @newtype@ coercion from such a 'TyCon', which can be used to construct something
1253 -- with the @newtype@s type from its representation type (right hand side). If the supplied 'TyCon'
1254 -- is not a @newtype@, returns @Nothing@
1255 newTyConCo_maybe :: TyCon -> Maybe TyCon
1256 newTyConCo_maybe (AlgTyCon {algTcRhs = NewTyCon { nt_co = co }}) = co
1257 newTyConCo_maybe _                                               = Nothing
1258
1259 -- | Find the primitive representation of a 'TyCon'
1260 tyConPrimRep :: TyCon -> PrimRep
1261 tyConPrimRep (PrimTyCon {primTyConRep = rep}) = rep
1262 tyConPrimRep tc = ASSERT(not (isUnboxedTupleTyCon tc)) PtrRep
1263 \end{code}
1264
1265 \begin{code}
1266 -- | Find the \"stupid theta\" of the 'TyCon'. A \"stupid theta\" is the context to the left of
1267 -- an algebraic type declaration, e.g. @Eq a@ in the declaration @data Eq a => T a ...@
1268 tyConStupidTheta :: TyCon -> [PredType]
1269 tyConStupidTheta (AlgTyCon {algTcStupidTheta = stupid}) = stupid
1270 tyConStupidTheta (TupleTyCon {})                        = []
1271 tyConStupidTheta tycon = pprPanic "tyConStupidTheta" (ppr tycon)
1272 \end{code}
1273
1274 \begin{code}
1275 -- | Extract the 'TyVar's bound by a type synonym and the corresponding (unsubstituted) right hand side.
1276 -- If the given 'TyCon' is not a type synonym, panics
1277 synTyConDefn :: TyCon -> ([TyVar], Type)
1278 synTyConDefn (SynTyCon {tyConTyVars = tyvars, synTcRhs = SynonymTyCon ty}) 
1279   = (tyvars, ty)
1280 synTyConDefn tycon = pprPanic "getSynTyConDefn" (ppr tycon)
1281
1282 -- | Extract the information pertaining to the right hand side of a type synonym (@type@) declaration. Panics
1283 -- if the given 'TyCon' is not a type synonym
1284 synTyConRhs :: TyCon -> SynTyConRhs
1285 synTyConRhs (SynTyCon {synTcRhs = rhs}) = rhs
1286 synTyConRhs tc                          = pprPanic "synTyConRhs" (ppr tc)
1287
1288 -- | Find the expansion of the type synonym represented by the given 'TyCon'. The free variables of this
1289 -- type will typically include those 'TyVar's bound by the 'TyCon'. Panics if the 'TyCon' is not that of
1290 -- a type synonym
1291 synTyConType :: TyCon -> Type
1292 synTyConType tc = case synTcRhs tc of
1293                     SynonymTyCon t -> t
1294                     _              -> pprPanic "synTyConType" (ppr tc)
1295 \end{code}
1296
1297 \begin{code}
1298 -- | If the given 'TyCon' has a /single/ data constructor, i.e. it is a @data@ type with one
1299 -- alternative, a tuple type or a @newtype@ then that constructor is returned. If the 'TyCon'
1300 -- has more than one constructor, or represents a primitive or function type constructor then
1301 -- @Nothing@ is returned. In any other case, the function panics
1302 tyConSingleDataCon_maybe :: TyCon -> Maybe DataCon
1303 tyConSingleDataCon_maybe (TupleTyCon {dataCon = c})                            = Just c
1304 tyConSingleDataCon_maybe (AlgTyCon {algTcRhs = DataTyCon { data_cons = [c] }}) = Just c
1305 tyConSingleDataCon_maybe (AlgTyCon {algTcRhs = NewTyCon { data_con = c }})     = Just c
1306 tyConSingleDataCon_maybe _                                                     = Nothing
1307 \end{code}
1308
1309 \begin{code}
1310 -- | Is this 'TyCon' that for a class instance?
1311 isClassTyCon :: TyCon -> Bool
1312 isClassTyCon (AlgTyCon {algTcParent = ClassTyCon _}) = True
1313 isClassTyCon _                                       = False
1314
1315 -- | If this 'TyCon' is that for a class instance, return the class it is for.
1316 -- Otherwise returns @Nothing@
1317 tyConClass_maybe :: TyCon -> Maybe Class
1318 tyConClass_maybe (AlgTyCon {algTcParent = ClassTyCon clas}) = Just clas
1319 tyConClass_maybe _                                          = Nothing
1320
1321 ----------------------------------------------------------------------------
1322 tyConParent :: TyCon -> TyConParent
1323 tyConParent (AlgTyCon {algTcParent = parent}) = parent
1324 tyConParent (SynTyCon {synTcParent = parent}) = parent
1325 tyConParent _                                 = NoParentTyCon
1326
1327 -- | Is this 'TyCon' that for a family instance, be that for a synonym or an
1328 -- algebraic family instance?
1329 isFamInstTyCon :: TyCon -> Bool
1330 isFamInstTyCon tc = case tyConParent tc of
1331                       FamInstTyCon {} -> True
1332                       _               -> False
1333
1334 tyConFamInstSig_maybe :: TyCon -> Maybe (TyCon, [Type], TyCon)
1335 tyConFamInstSig_maybe tc
1336   = case tyConParent tc of
1337       FamInstTyCon f ts co_tc -> Just (f, ts, co_tc)
1338       _                       -> Nothing
1339
1340 -- | If this 'TyCon' is that of a family instance, return the family in question
1341 -- and the instance types. Otherwise, return @Nothing@
1342 tyConFamInst_maybe :: TyCon -> Maybe (TyCon, [Type])
1343 tyConFamInst_maybe tc
1344   = case tyConParent tc of
1345       FamInstTyCon f ts _ -> Just (f, ts)
1346       _                   -> Nothing
1347
1348 -- | If this 'TyCon' is that of a family instance, return a 'TyCon' which represents 
1349 -- a coercion identifying the representation type with the type instance family.
1350 -- Otherwise, return @Nothing@
1351 tyConFamilyCoercion_maybe :: TyCon -> Maybe TyCon
1352 tyConFamilyCoercion_maybe tc
1353   = case tyConParent tc of
1354       FamInstTyCon _ _ co -> Just co
1355       _                   -> Nothing
1356 \end{code}
1357
1358
1359 %************************************************************************
1360 %*                                                                      *
1361 \subsection[TyCon-instances]{Instance declarations for @TyCon@}
1362 %*                                                                      *
1363 %************************************************************************
1364
1365 @TyCon@s are compared by comparing their @Unique@s.
1366
1367 The strictness analyser needs @Ord@. It is a lexicographic order with
1368 the property @(a<=b) || (b<=a)@.
1369
1370 \begin{code}
1371 instance Eq TyCon where
1372     a == b = case (a `compare` b) of { EQ -> True;   _ -> False }
1373     a /= b = case (a `compare` b) of { EQ -> False;  _ -> True  }
1374
1375 instance Ord TyCon where
1376     a <= b = case (a `compare` b) of { LT -> True;  EQ -> True;  GT -> False }
1377     a <  b = case (a `compare` b) of { LT -> True;  EQ -> False; GT -> False }
1378     a >= b = case (a `compare` b) of { LT -> False; EQ -> True;  GT -> True  }
1379     a >  b = case (a `compare` b) of { LT -> False; EQ -> False; GT -> True  }
1380     compare a b = getUnique a `compare` getUnique b
1381
1382 instance Uniquable TyCon where
1383     getUnique tc = tyConUnique tc
1384
1385 instance Outputable CoTyConDesc where
1386     ppr CoSym    = ptext (sLit "SYM")
1387     ppr CoTrans  = ptext (sLit "TRANS")
1388     ppr CoLeft   = ptext (sLit "LEFT")
1389     ppr CoRight  = ptext (sLit "RIGHT")
1390     ppr CoCsel1  = ptext (sLit "CSEL1")
1391     ppr CoCsel2  = ptext (sLit "CSEL2")
1392     ppr CoCselR  = ptext (sLit "CSELR")
1393     ppr CoInst   = ptext (sLit "INST")
1394     ppr CoUnsafe = ptext (sLit "UNSAFE")
1395     ppr (CoAxiom {}) = ptext (sLit "AXIOM")
1396
1397 instance Outputable TyCon where
1398     ppr tc  = ppr (getName tc) 
1399
1400 instance NamedThing TyCon where
1401     getName = tyConName
1402
1403 instance Data.Typeable TyCon where
1404     typeOf _ = Data.mkTyConApp (Data.mkTyCon "TyCon") []
1405
1406 instance Data.Data TyCon where
1407     -- don't traverse?
1408     toConstr _   = abstractConstr "TyCon"
1409     gunfold _ _  = error "gunfold"
1410     dataTypeOf _ = mkNoRepType "TyCon"
1411 \end{code}