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1 <?xml version="1.0" encoding="iso-8859-1"?>
2 <chapter id="ghci">
3   <title>Using GHCi</title>
4   <indexterm><primary>GHCi</primary></indexterm>
5   <indexterm><primary>interpreter</primary><see>GHCi</see></indexterm>
6   <indexterm><primary>interactive</primary><see>GHCi</see></indexterm>
7   
8   <para>GHCi<footnote>
9       <para>The &lsquo;i&rsquo; stands for &ldquo;Interactive&rdquo;</para>
10     </footnote>
11   is GHC's interactive environment, in which Haskell expressions can
12   be interactively evaluated and programs can be interpreted.  If
13   you're familiar with <ulink url="http://www.haskell.org/hugs/">Hugs</ulink><indexterm><primary>Hugs</primary>
14   </indexterm>, then you'll be right at home with GHCi.  However, GHCi
15   also has support for interactively loading compiled code, as well as
16   supporting all<footnote><para>except <literal>foreign export</literal>, at the moment</para>
17   </footnote> the language extensions that GHC provides.
18   <indexterm><primary>FFI</primary><secondary>GHCi support</secondary></indexterm>
19   <indexterm><primary>Foreign Function
20   Interface</primary><secondary>GHCi support</secondary></indexterm>.
21   GHCi also includes an interactive debugger (see <xref linkend="ghci-debugger"/>).</para>
22
23   <sect1 id="ghci-introduction">
24     <title>Introduction to GHCi</title>
25
26     <para>Let's start with an example GHCi session.  You can fire up
27     GHCi with the command <literal>ghci</literal>:</para>
28
29 <screen>
30 $ ghci
31 GHCi, version 6.8.1: http://www.haskell.org/ghc/  :? for help
32 Loading package base ... linking ... done.
33 Prelude> 
34 </screen>
35
36     <para>There may be a short pause while GHCi loads the prelude and
37     standard libraries, after which the prompt is shown. As the banner
38     says, you can type <literal>:?</literal> to see the list of commands
39     available, and a half line description of each of them.</para>
40
41     <para>We'll explain most of these commands as we go along.  For
42     Hugs users: many things work the same as in Hugs, so you should be
43     able to get going straight away.</para>
44
45     <para>Haskell expressions can be typed at the prompt:</para>
46     <indexterm><primary>prompt</primary><secondary>GHCi</secondary>
47   </indexterm>
48
49 <screen>
50 Prelude> 1+2
51 3
52 Prelude> let x = 42 in x / 9
53 4.666666666666667
54 Prelude> 
55 </screen>
56
57     <para>GHCi interprets the whole line as an expression to evaluate.
58     The expression may not span several lines - as soon as you press
59     enter, GHCi will attempt to evaluate it.</para>
60   </sect1>
61
62   <sect1 id="loading-source-files">
63     <title>Loading source files</title>
64
65     <para>Suppose we have the following Haskell source code, which we
66     place in a file <filename>Main.hs</filename>:</para>
67
68 <programlisting>
69 main = print (fac 20)
70
71 fac 0 = 1
72 fac n = n * fac (n-1)
73 </programlisting>
74
75     <para>You can save <filename>Main.hs</filename> anywhere you like,
76     but if you save it somewhere other than the current
77     directory<footnote><para>If you started up GHCi from the command
78     line then GHCi's current directory is the same as the current
79     directory of the shell from which it was started.  If you started
80     GHCi from the &ldquo;Start&rdquo; menu in Windows, then the
81     current directory is probably something like
82     <filename>C:\Documents and Settings\<replaceable>user
83     name</replaceable></filename>.</para> </footnote> then we will
84     need to change to the right directory in GHCi:</para>
85
86 <screen>
87 Prelude> :cd <replaceable>dir</replaceable>
88 </screen>
89
90     <para>where <replaceable>dir</replaceable> is the directory (or
91     folder) in which you saved <filename>Main.hs</filename>.</para>
92
93     <para>To load a Haskell source file into GHCi, use the
94     <literal>:load</literal> command:</para>
95     <indexterm><primary><literal>:load</literal></primary></indexterm>
96
97 <screen>
98 Prelude> :load Main
99 Compiling Main             ( Main.hs, interpreted )
100 Ok, modules loaded: Main.
101 *Main>
102 </screen>
103
104     <para>GHCi has loaded the <literal>Main</literal> module, and the
105     prompt has changed to &ldquo;<literal>*Main></literal>&rdquo; to
106     indicate that the current context for expressions typed at the
107     prompt is the <literal>Main</literal> module we just loaded (we'll
108     explain what the <literal>*</literal> means later in <xref
109     linkend="ghci-scope"/>).  So we can now type expressions involving
110     the functions from <filename>Main.hs</filename>:</para>
111
112 <screen>
113 *Main> fac 17
114 355687428096000
115 </screen>
116
117     <para>Loading a multi-module program is just as straightforward;
118     just give the name of the &ldquo;topmost&rdquo; module to the
119     <literal>:load</literal> command (hint: <literal>:load</literal>
120     can be abbreviated to <literal>:l</literal>).  The topmost module
121     will normally be <literal>Main</literal>, but it doesn't have to
122     be.  GHCi will discover which modules are required, directly or
123     indirectly, by the topmost module, and load them all in dependency
124     order.</para>
125
126     <sect2 id="ghci-modules-filenames">
127       <title>Modules vs. filenames</title>
128       <indexterm><primary>modules</primary><secondary>and filenames</secondary></indexterm>
129       <indexterm><primary>filenames</primary><secondary>of modules</secondary></indexterm>
130       
131       <para>Question: How does GHC find the filename which contains
132       module <replaceable>M</replaceable>?  Answer: it looks for the
133       file <literal><replaceable>M</replaceable>.hs</literal>, or
134       <literal><replaceable>M</replaceable>.lhs</literal>.  This means
135       that for most modules, the module name must match the filename.
136       If it doesn't, GHCi won't be able to find it.</para>
137
138       <para>There is one exception to this general rule: when you load
139       a program with <literal>:load</literal>, or specify it when you
140       invoke <literal>ghci</literal>, you can give a filename rather
141       than a module name.  This filename is loaded if it exists, and
142       it may contain any module you like.  This is particularly
143       convenient if you have several <literal>Main</literal> modules
144       in the same directory and you can't call them all
145       <filename>Main.hs</filename>.</para>
146
147       <para>The search path for finding source files is specified with
148       the <option>-i</option> option on the GHCi command line, like
149       so:</para>
150 <screen>ghci -i<replaceable>dir<subscript>1</subscript></replaceable>:...:<replaceable>dir<subscript>n</subscript></replaceable></screen>
151
152       <para>or it can be set using the <literal>:set</literal> command
153       from within GHCi (see <xref
154       linkend="ghci-cmd-line-options"/>)<footnote><para>Note that in
155       GHCi, and <option>&ndash;&ndash;make</option> mode, the <option>-i</option>
156       option is used to specify the search path for
157       <emphasis>source</emphasis> files, whereas in standard
158       batch-compilation mode the <option>-i</option> option is used to
159       specify the search path for interface files, see <xref
160       linkend="search-path"/>.</para> </footnote></para>
161
162       <para>One consequence of the way that GHCi follows dependencies
163       to find modules to load is that every module must have a source
164       file.  The only exception to the rule is modules that come from
165       a package, including the <literal>Prelude</literal> and standard
166       libraries such as <literal>IO</literal> and
167       <literal>Complex</literal>.  If you attempt to load a module for
168       which GHCi can't find a source file, even if there are object
169       and interface files for the module, you'll get an error
170       message.</para>
171     </sect2>
172
173     <sect2>
174       <title>Making changes and recompilation</title>
175       <indexterm><primary><literal>:reload</literal></primary></indexterm>
176
177       <para>If you make some changes to the source code and want GHCi
178       to recompile the program, give the <literal>:reload</literal>
179       command.  The program will be recompiled as necessary, with GHCi
180       doing its best to avoid actually recompiling modules if their
181       external dependencies haven't changed.  This is the same
182       mechanism we use to avoid re-compiling modules in the batch
183       compilation setting (see <xref linkend="recomp"/>).</para>
184     </sect2>
185   </sect1>
186
187   <sect1 id="ghci-compiled">
188     <title>Loading compiled code</title>
189     <indexterm><primary>compiled code</primary><secondary>in GHCi</secondary></indexterm>
190
191     <para>When you load a Haskell source module into GHCi, it is
192     normally converted to byte-code and run using the interpreter.
193     However, interpreted code can also run alongside compiled code in
194     GHCi; indeed, normally when GHCi starts, it loads up a compiled
195     copy of the <literal>base</literal> package, which contains the
196     <literal>Prelude</literal>.</para>
197
198     <para>Why should we want to run compiled code?  Well, compiled
199     code is roughly 10x faster than interpreted code, but takes about
200     2x longer to produce (perhaps longer if optimisation is on).  So
201     it pays to compile the parts of a program that aren't changing
202     very often, and use the interpreter for the code being actively
203     developed.</para>
204
205     <para>When loading up source modules with <literal>:load</literal>,
206     GHCi normally looks for any corresponding compiled object files,
207     and will use one in preference to interpreting the source if
208     possible.  For example, suppose we have a 4-module program
209     consisting of modules A, B, C, and D.  Modules B and C both import
210     D only, and A imports both B &amp; C:</para>
211 <screen>
212       A
213      / \
214     B   C
215      \ /
216       D
217 </screen>
218     <para>We can compile D, then load the whole program, like this:</para>
219 <screen>
220 Prelude> :! ghc -c D.hs
221 Prelude> :load A
222 Compiling B                ( B.hs, interpreted )
223 Compiling C                ( C.hs, interpreted )
224 Compiling A                ( A.hs, interpreted )
225 Ok, modules loaded: A, B, C, D.
226 *Main>
227 </screen>
228
229     <para>In the messages from the compiler, we see that there is no line
230     for <literal>D</literal>. This is because
231     it isn't necessary to compile <literal>D</literal>,
232     because the source and everything it depends on
233     is unchanged since the last compilation.</para>
234
235     <para>At any time you can use the command 
236     <literal>:show modules</literal>
237     to get a list of the modules currently loaded
238     into GHCi:</para>
239
240 <screen>
241 *Main> :show modules
242 D                ( D.hs, D.o )
243 C                ( C.hs, interpreted )
244 B                ( B.hs, interpreted )
245 A                ( A.hs, interpreted )
246 *Main></screen>
247
248     <para>If we now modify the source of D (or pretend to: using the Unix
249     command <literal>touch</literal> on the source file is handy for
250     this), the compiler will no longer be able to use the object file,
251     because it might be out of date:</para>
252
253 <screen>
254 *Main> :! touch D.hs
255 *Main> :reload
256 Compiling D                ( D.hs, interpreted )
257 Ok, modules loaded: A, B, C, D.
258 *Main> 
259 </screen>
260
261     <para>Note that module D was compiled, but in this instance
262     because its source hadn't really changed, its interface remained
263     the same, and the recompilation checker determined that A, B and C
264     didn't need to be recompiled.</para>
265
266     <para>So let's try compiling one of the other modules:</para>
267
268 <screen>
269 *Main> :! ghc -c C.hs
270 *Main> :load A
271 Compiling D                ( D.hs, interpreted )
272 Compiling B                ( B.hs, interpreted )
273 Compiling C                ( C.hs, interpreted )
274 Compiling A                ( A.hs, interpreted )
275 Ok, modules loaded: A, B, C, D.
276 </screen>
277
278     <para>We didn't get the compiled version of C!  What happened?
279     Well, in GHCi a compiled module may only depend on other compiled
280     modules, and in this case C depends on D, which doesn't have an
281     object file, so GHCi also rejected C's object file.  Ok, so let's
282     also compile D:</para>
283
284 <screen>
285 *Main> :! ghc -c D.hs
286 *Main> :reload
287 Ok, modules loaded: A, B, C, D.
288 </screen>
289
290     <para>Nothing happened!  Here's another lesson: newly compiled
291     modules aren't picked up by <literal>:reload</literal>, only
292     <literal>:load</literal>:</para>
293
294 <screen>
295 *Main> :load A
296 Compiling B                ( B.hs, interpreted )
297 Compiling A                ( A.hs, interpreted )
298 Ok, modules loaded: A, B, C, D.
299 </screen>
300
301     <para>The automatic loading of object files can sometimes lead to
302     confusion, because non-exported top-level definitions of a module
303     are only available for use in expressions at the prompt when the
304     module is interpreted (see <xref linkend="ghci-scope" />).  For
305     this reason, if you ask GHCi to load a filename rather than a
306     module name (e.g. <literal>:load Main.hs</literal> rather than
307     <literal>:load Main</literal>) then any existing object file will
308     be ignored and the module will be interpreted rather than
309     compiled.  Using <literal>-fobject-code</literal> disables this
310     behaviour (see <xref linkend="ghci-obj" />).</para>
311
312     <para>HINT: since GHCi will only use a compiled object file if it
313     can be sure that the compiled version is up-to-date, a good technique
314     when working on a large program is to occasionally run
315     <literal>ghc &ndash;&ndash;make</literal> to compile the whole project (say
316     before you go for lunch :-), then continue working in the
317     interpreter.  As you modify code, the changed modules will be
318     interpreted, but the rest of the project will remain
319     compiled.</para>
320   </sect1>
321
322   <sect1 id="interactive-evaluation">
323     <title>Interactive evaluation at the prompt</title>
324
325     <para>When you type an expression at the prompt, GHCi immediately
326     evaluates and prints the result:
327 <screen>
328 Prelude> reverse "hello"
329 "olleh"
330 Prelude> 5+5
331 10
332 </screen>
333 </para>
334
335 <sect2><title>I/O actions at the prompt</title>
336
337 <para>GHCi does more than simple expression evaluation at the prompt.
338 If you type something of type <literal>IO a</literal> for some
339     <literal>a</literal>, then GHCi <emphasis>executes</emphasis> it
340     as an IO-computation.
341 <screen>
342 Prelude> "hello"
343 "hello"
344 Prelude> putStrLn "hello"
345 hello
346 </screen>
347 Furthermore, GHCi will print the result of the I/O action if (and only
348 if):
349 <itemizedlist>
350   <listitem><para>The result type is an instance of <literal>Show</literal>.</para></listitem>
351   <listitem><para>The result type is not
352   <literal>()</literal>.</para></listitem>
353 </itemizedlist>
354 For example, remembering that <literal>putStrLn :: String -> IO ()</literal>:
355 <screen>
356 Prelude> putStrLn "hello"
357 hello
358 Prelude> do { putStrLn "hello"; return "yes" }
359 hello
360 "yes"
361 </screen>
362 </para></sect2>
363
364     <sect2 id="ghci-stmts">
365       <title>Using <literal>do-</literal>notation at the prompt</title>
366       <indexterm><primary>do-notation</primary><secondary>in GHCi</secondary></indexterm>
367       <indexterm><primary>statements</primary><secondary>in GHCi</secondary></indexterm>
368       
369       <para>GHCi actually accepts <firstterm>statements</firstterm>
370       rather than just expressions at the prompt.  This means you can
371       bind values and functions to names, and use them in future
372       expressions or statements.</para>
373
374       <para>The syntax of a statement accepted at the GHCi prompt is
375       exactly the same as the syntax of a statement in a Haskell
376       <literal>do</literal> expression.  However, there's no monad
377       overloading here: statements typed at the prompt must be in the
378       <literal>IO</literal> monad.
379 <screen>
380 Prelude> x &lt;- return 42
381 Prelude> print x
382 42
383 Prelude>
384 </screen>
385       The statement <literal>x &lt;- return 42</literal> means
386       &ldquo;execute <literal>return 42</literal> in the
387       <literal>IO</literal> monad, and bind the result to
388       <literal>x</literal>&rdquo;.  We can then use
389       <literal>x</literal> in future statements, for example to print
390       it as we did above.</para>
391
392       <para>If <option>-fprint-bind-result</option> is set then
393       GHCi will print the result of a statement if and only if: 
394         <itemizedlist>
395           <listitem>
396             <para>The statement is not a binding, or it is a monadic binding 
397               (<literal>p &lt;- e</literal>) that binds exactly one
398               variable.</para>
399           </listitem>
400           <listitem>
401             <para>The variable's type is not polymorphic, is not
402               <literal>()</literal>, and is an instance of
403               <literal>Show</literal></para>
404           </listitem>
405         </itemizedlist>
406       <indexterm><primary><option>-fprint-bind-result</option></primary></indexterm><indexterm><primary><option>-fno-print-bind-result</option></primary></indexterm>.
407       </para>
408
409       <para>Of course, you can also bind normal non-IO expressions
410       using the <literal>let</literal>-statement:</para>
411 <screen>
412 Prelude> let x = 42
413 Prelude> x
414 42
415 Prelude>
416 </screen>
417       <para>Another important difference between the two types of binding
418       is that the monadic bind (<literal>p &lt;- e</literal>) is
419       <emphasis>strict</emphasis> (it evaluates <literal>e</literal>),
420       whereas with the <literal>let</literal> form, the expression
421       isn't evaluated immediately:</para>
422 <screen>
423 Prelude> let x = error "help!"
424 Prelude> print x
425 *** Exception: help!
426 Prelude>
427 </screen>
428
429       <para>Note that <literal>let</literal> bindings do not automatically
430         print the value bound, unlike monadic bindings.</para>
431
432       <para>Hint: you can also use <literal>let</literal>-statements
433       to define functions at the prompt:</para>
434 <screen>
435 Prelude> let add a b = a + b
436 Prelude> add 1 2
437 3
438 Prelude>
439 </screen>
440         <para>However, this quickly gets tedious when defining functions 
441         with multiple clauses, or groups of mutually recursive functions,
442         because the complete definition has to be given on a single line, 
443         using explicit braces and semicolons instead of layout:</para>
444 <screen>
445 Prelude> let { f op n [] = n ; f op n (h:t) = h `op` f op n t }
446 Prelude> f (+) 0 [1..3]
447 6
448 Prelude>
449 </screen>
450       <para>To alleviate this issue, GHCi commands can be split over
451       multiple lines, by wrapping them in <literal>:{</literal> and
452       <literal>:}</literal> (each on a single line of its own):</para>
453 <screen>
454 Prelude> :{
455 Prelude| let { g op n [] = n
456 Prelude|     ; g op n (h:t) = h `op` g op n t
457 Prelude|     }
458 Prelude| :}
459 Prelude> g (*) 1 [1..3]
460 6
461 </screen>
462       <para>Such multiline commands can be used with any GHCi command,
463       and the lines between <literal>:{</literal> and
464       <literal>:}</literal> are simply merged into a single line for 
465       interpretation. That implies that each such group must form a single
466       valid command when merged, and that no layout rule is used. 
467       The main purpose of multiline commands is not to replace module
468       loading but to make definitions in .ghci-files (see <xref
469       linkend="ghci-dot-files"/>) more readable and maintainable.</para>
470
471       <para>Any exceptions raised during the evaluation or execution
472       of the statement are caught and printed by the GHCi command line
473       interface (for more information on exceptions, see the module
474       <literal>Control.Exception</literal> in the libraries
475       documentation).</para>
476
477       <para>Every new binding shadows any existing bindings of the
478       same name, including entities that are in scope in the current
479       module context.</para>
480
481       <para>WARNING: temporary bindings introduced at the prompt only
482       last until the next <literal>:load</literal> or
483       <literal>:reload</literal> command, at which time they will be
484       simply lost.  However, they do survive a change of context with
485       <literal>:module</literal>: the temporary bindings just move to
486       the new location.</para>
487
488       <para>HINT: To get a list of the bindings currently in scope, use the
489       <literal>:show bindings</literal> command:</para>
490
491 <screen>
492 Prelude> :show bindings
493 x :: Int
494 Prelude></screen>
495
496       <para>HINT: if you turn on the <literal>+t</literal> option,
497       GHCi will show the type of each variable bound by a statement.
498       For example:</para>
499       <indexterm><primary><literal>+t</literal></primary></indexterm>
500 <screen>
501 Prelude> :set +t
502 Prelude> let (x:xs) = [1..]
503 x :: Integer
504 xs :: [Integer]
505 </screen>
506
507     </sect2>
508
509     <sect2 id="ghci-scope">
510       <title>What's really in scope at the prompt?</title> 
511
512       <para>When you type an expression at the prompt, what
513       identifiers and types are in scope?  GHCi provides a flexible
514       way to control exactly how the context for an expression is
515       constructed.  Let's start with the simple cases; when you start
516       GHCi the prompt looks like this:</para>
517
518 <screen>Prelude></screen>
519
520       <para>Which indicates that everything from the module
521       <literal>Prelude</literal> is currently in scope.  If we now
522       load a file into GHCi, the prompt will change:</para>
523
524 <screen>
525 Prelude> :load Main.hs
526 Compiling Main             ( Main.hs, interpreted )
527 *Main>
528 </screen>
529
530       <para>The new prompt is <literal>*Main</literal>, which
531       indicates that we are typing expressions in the context of the
532       top-level of the <literal>Main</literal> module.  Everything
533       that is in scope at the top-level in the module
534       <literal>Main</literal> we just loaded is also in scope at the
535       prompt (probably including <literal>Prelude</literal>, as long
536       as <literal>Main</literal> doesn't explicitly hide it).</para>
537
538       <para>The syntax
539       <literal>*<replaceable>module</replaceable></literal> indicates
540       that it is the full top-level scope of
541       <replaceable>module</replaceable> that is contributing to the
542       scope for expressions typed at the prompt.  Without the
543       <literal>*</literal>, just the exports of the module are
544       visible.</para>
545
546       <para>We're not limited to a single module: GHCi can combine
547       scopes from multiple modules, in any mixture of
548       <literal>*</literal> and non-<literal>*</literal> forms.  GHCi
549       combines the scopes from all of these modules to form the scope
550       that is in effect at the prompt.</para>
551
552       <para>NOTE: for technical reasons, GHCi can only support the
553       <literal>*</literal>-form for modules that are interpreted.
554       Compiled modules and package modules can only contribute their
555       exports to the current scope.  This is why GHCi will always
556       interpret, not compile, a module if you specify its filename
557       rather than its module name to <literal>:load</literal>.</para>
558
559       <para>The scope is manipulated using the
560       <literal>:module</literal> command.  For example, if the current
561       scope is <literal>Prelude</literal>, then we can bring into
562       scope the exports from the module <literal>IO</literal> like
563       so:</para>
564
565 <screen>
566 Prelude> :module +IO
567 Prelude IO> hPutStrLn stdout "hello\n"
568 hello
569 Prelude IO>
570 </screen>
571
572       <para>(Note: you can use <literal>import M</literal> as an
573       alternative to <literal>:module +M</literal>, and
574       <literal>:module</literal> can also be shortened to 
575       <literal>:m</literal>). The full syntax of the
576       <literal>:module</literal> command is:</para>
577
578 <screen>
579 :module <optional>+|-</optional> <optional>*</optional><replaceable>mod<subscript>1</subscript></replaceable> ... <optional>*</optional><replaceable>mod<subscript>n</subscript></replaceable>
580 </screen>
581
582       <para>Using the <literal>+</literal> form of the
583       <literal>module</literal> commands adds modules to the current
584       scope, and <literal>-</literal> removes them.  Without either
585       <literal>+</literal> or <literal>-</literal>, the current scope
586       is replaced by the set of modules specified.  Note that if you
587       use this form and leave out <literal>Prelude</literal>, GHCi
588       will assume that you really wanted the
589       <literal>Prelude</literal> and add it in for you (if you don't
590       want the <literal>Prelude</literal>, then ask to remove it with
591       <literal>:m -Prelude</literal>).</para>
592
593       <para>The scope is automatically set after a
594       <literal>:load</literal> command, to the most recently loaded
595       "target" module, in a <literal>*</literal>-form if possible.
596       For example, if you say <literal>:load foo.hs bar.hs</literal>
597       and <filename>bar.hs</filename> contains module
598       <literal>Bar</literal>, then the scope will be set to
599       <literal>*Bar</literal> if <literal>Bar</literal> is
600       interpreted, or if <literal>Bar</literal> is compiled it will be
601       set to <literal>Prelude Bar</literal> (GHCi automatically adds
602       <literal>Prelude</literal> if it isn't present and there aren't
603       any <literal>*</literal>-form modules).</para>
604
605       <para>With multiple modules in scope, especially multiple
606       <literal>*</literal>-form modules, it is likely that name
607       clashes will occur.  Haskell specifies that name clashes are
608       only reported when an ambiguous identifier is used, and GHCi
609       behaves in the same way for expressions typed at the
610       prompt.</para>
611
612       <para>
613         Hint: GHCi will tab-complete names that are in scope; for
614         example, if you run GHCi and type <literal>J&lt;tab&gt;</literal>
615         then GHCi will expand it to &ldquo;<literal>Just </literal>&rdquo;.
616       </para>
617
618       <sect3>
619         <title><literal>:module</literal> and
620         <literal>:load</literal></title>
621
622         <para>It might seem that <literal>:module</literal> and
623         <literal>:load</literal> do similar things: you can use both
624         to bring a module into scope.  However, there is a clear
625         difference.  GHCi is concerned with two sets of modules:</para>
626
627         <itemizedlist>
628           <listitem>
629             <para>The set of modules that are
630               currently <emphasis>loaded</emphasis>.  This set is
631               modified
632               by <literal>:load</literal>, <literal>:add</literal>
633               and <literal>:reload</literal>.
634             </para>
635           </listitem>
636           <listitem>
637             <para>The set of modules that are currently <emphasis>in
638                 scope</emphasis> at the prompt.  This set is modified
639               by <literal>:module</literal>, and it is also set
640               automatically
641                 after <literal>:load</literal>, <literal>:add</literal>,
642               and <literal>:reload</literal>.</para>
643           </listitem>
644         </itemizedlist>
645
646         <para>You cannot add a module to the scope if it is not
647           loaded.  This is why trying to
648           use <literal>:module</literal> to load a new module results
649           in the message &ldquo;<literal>module M is not
650             loaded</literal>&rdquo;.</para>
651       </sect3>
652
653       <sect3>
654         <title>Qualified names</title>
655
656         <para>To make life slightly easier, the GHCi prompt also
657         behaves as if there is an implicit <literal>import
658         qualified</literal> declaration for every module in every
659         package, and every module currently loaded into GHCi.</para>
660       </sect3>
661
662       <sect3>
663         <title>The <literal>:main</literal> and <literal>:run</literal> commands</title>
664
665         <para>
666           When a program is compiled and executed, it can use the
667           <literal>getArgs</literal> function to access the
668           command-line arguments.
669           However, we cannot simply pass the arguments to the
670           <literal>main</literal> function while we are testing in ghci,
671           as the <literal>main</literal> function doesn't take its
672           directly.
673         </para>
674
675         <para>
676           Instead, we can use the <literal>:main</literal> command.
677           This runs whatever <literal>main</literal> is in scope, with
678           any arguments being treated the same as command-line arguments,
679           e.g.:
680         </para>
681
682 <screen>
683 Prelude> let main = System.Environment.getArgs >>= print
684 Prelude> :main foo bar
685 ["foo","bar"]
686 </screen>
687
688         <para>
689             We can also quote arguments which contains characters like
690             spaces, and they are treated like Haskell strings, or we can
691             just use Haskell list syntax:
692         </para>
693
694 <screen>
695 Prelude> :main foo "bar baz"
696 ["foo","bar baz"]
697 Prelude> :main ["foo", "bar baz"]
698 ["foo","bar baz"]
699 </screen>
700
701         <para>
702             Finally, other functions can be called, either with the
703             <literal>-main-is</literal> flag or the <literal>:run</literal>
704             command:
705         </para>
706
707 <screen>
708 Prelude> let foo = putStrLn "foo" >> System.Environment.getArgs >>= print
709 Prelude> let bar = putStrLn "bar" >> System.Environment.getArgs >>= print
710 Prelude> :set -main-is foo
711 Prelude> :main foo "bar baz"
712 foo
713 ["foo","bar baz"]
714 Prelude> :run bar ["foo", "bar baz"]
715 bar
716 ["foo","bar baz"]
717 </screen>
718
719       </sect3>
720     </sect2>
721   
722
723     <sect2>
724       <title>The <literal>it</literal> variable</title>
725       <indexterm><primary><literal>it</literal></primary>
726       </indexterm>
727       
728       <para>Whenever an expression (or a non-binding statement, to be
729       precise) is typed at the prompt, GHCi implicitly binds its value
730       to the variable <literal>it</literal>.  For example:</para>
731 <screen>
732 Prelude> 1+2
733 3
734 Prelude> it * 2
735 6
736 </screen>
737     <para>What actually happens is that GHCi typechecks the
738     expression, and if it doesn't have an <literal>IO</literal> type,
739     then it transforms it as follows: an expression
740     <replaceable>e</replaceable> turns into 
741 <screen>
742 let it = <replaceable>e</replaceable>;
743 print it
744 </screen>
745     which is then run as an IO-action.</para>
746
747     <para>Hence, the original expression must have a type which is an
748     instance of the <literal>Show</literal> class, or GHCi will
749     complain:</para>
750
751 <screen>
752 Prelude&gt; id
753
754 &lt;interactive&gt;:1:0:
755     No instance for (Show (a -&gt; a))
756       arising from use of `print' at &lt;interactive&gt;:1:0-1
757     Possible fix: add an instance declaration for (Show (a -> a))
758     In the expression: print it
759     In a 'do' expression: print it
760 </screen>
761
762     <para>The error message contains some clues as to the
763     transformation happening internally.</para>
764
765       <para>If the expression was instead of type <literal>IO a</literal> for
766       some <literal>a</literal>, then <literal>it</literal> will be
767       bound to the result of the <literal>IO</literal> computation,
768       which is of type <literal>a</literal>.  eg.:</para>
769 <screen>
770 Prelude> Time.getClockTime
771 Wed Mar 14 12:23:13 GMT 2001
772 Prelude> print it
773 Wed Mar 14 12:23:13 GMT 2001
774 </screen>
775
776       <para>The corresponding translation for an IO-typed
777       <replaceable>e</replaceable> is
778 <screen>
779 it &lt;- <replaceable>e</replaceable>
780 </screen>
781       </para>
782
783       <para>Note that <literal>it</literal> is shadowed by the new
784       value each time you evaluate a new expression, and the old value
785       of <literal>it</literal> is lost.</para>
786
787     </sect2>
788
789     <sect2 id="extended-default-rules">
790       <title>Type defaulting in GHCi</title>
791     <indexterm><primary>Type default</primary></indexterm>
792     <indexterm><primary><literal>Show</literal> class</primary></indexterm>
793       <para>
794       Consider this GHCi session:
795 <programlisting>
796   ghci> reverse []
797 </programlisting>
798       What should GHCi do?  Strictly speaking, the program is ambiguous.  <literal>show (reverse [])</literal>
799       (which is what GHCi computes here) has type <literal>Show a => a</literal> and how that displays depends 
800       on the type <literal>a</literal>.  For example:
801 <programlisting>
802   ghci> (reverse []) :: String
803   ""
804   ghci> (reverse []) :: [Int]
805   []
806 </programlisting>
807     However, it is tiresome for the user to have to specify the type, so GHCi extends Haskell's type-defaulting
808     rules (Section 4.3.4 of the Haskell 98 Report (Revised)) as follows.  The
809     standard rules take each group of constraints <literal>(C1 a, C2 a, ..., Cn
810     a)</literal> for each type variable <literal>a</literal>, and defaults the
811     type variable if 
812     <orderedlist>
813         <listitem>
814             <para>
815                 The type variable <literal>a</literal> appears in no
816                 other constraints
817             </para>
818         </listitem>
819         <listitem>
820             <para>
821                 All the classes <literal>Ci</literal> are standard.
822             </para>
823         </listitem>
824         <listitem>
825             <para>
826                 At least one of the classes <literal>Ci</literal> is
827                 numeric.
828             </para>
829         </listitem>
830     </orderedlist>
831     At the GHCi prompt, or with GHC if the
832     <literal>-XExtendedDefaultRules</literal> flag is given,
833     the following additional differences apply:
834     <itemizedlist>
835         <listitem>
836             <para>
837                 Rule 2 above is relaxed thus:
838                 <emphasis>All</emphasis> of the classes
839                 <literal>Ci</literal> are single-parameter type classes.
840             </para>
841         </listitem>
842         <listitem>
843             <para>
844                 Rule 3 above is relaxed this:
845                 At least one of the classes <literal>Ci</literal> is
846                 numeric, <emphasis>or is <literal>Show</literal>,
847                 <literal>Eq</literal>, or
848                 <literal>Ord</literal></emphasis>.
849             </para>
850         </listitem>
851         <listitem>
852             <para>
853                 The unit type <literal>()</literal> is added to the
854                 start of the standard list of types which are tried when
855                 doing type defaulting.
856             </para>
857         </listitem>
858     </itemizedlist>
859     The last point means that, for example, this program:
860 <programlisting>
861 main :: IO ()
862 main = print def
863
864 instance Num ()
865
866 def :: (Num a, Enum a) => a
867 def = toEnum 0
868 </programlisting>
869     prints <literal>()</literal> rather than <literal>0</literal> as the
870     type is defaulted to <literal>()</literal> rather than
871     <literal>Integer</literal>.
872    </para>
873    <para>
874     The motivation for the change is that it means <literal>IO a</literal>
875     actions default to <literal>IO ()</literal>, which in turn means that
876     ghci won't try to print a result when running them. This is
877     particularly important for <literal>printf</literal>, which has an
878     instance that returns <literal>IO a</literal>.
879     However, it is only able to return
880     <literal>undefined</literal>
881     (the reason for the instance having this type is so that printf
882     doesn't require extensions to the class system), so if the type defaults to
883     <literal>Integer</literal> then ghci gives an error when running a
884     printf.
885    </para>
886     </sect2>
887   </sect1>
888
889   <sect1 id="ghci-debugger">
890     <title>The GHCi Debugger</title>
891     <indexterm><primary>debugger</primary><secondary>in GHCi</secondary>
892     </indexterm>
893
894     <para>GHCi contains a simple imperative-style debugger in which you can
895       stop a running computation in order to examine the values of
896       variables.  The debugger is integrated into GHCi, and is turned on by
897       default: no flags are required to enable the debugging
898       facilities.  There is one major restriction: breakpoints and
899       single-stepping are only available in interpreted modules;
900       compiled code is invisible to the debugger<footnote><para>Note that packages
901       only contain compiled code, so debugging a package requires
902       finding its source and loading that directly.</para></footnote>.</para>
903
904     <para>The debugger provides the following:
905     <itemizedlist>
906         <listitem>
907           <para>The ability to set a <firstterm>breakpoint</firstterm> on a
908             function definition or expression in the program.  When the function
909             is called, or the expression evaluated, GHCi suspends 
910             execution and returns to the prompt, where you can inspect the
911             values of local variables before continuing with the
912             execution.</para>
913         </listitem>
914         <listitem>
915           <para>Execution can be <firstterm>single-stepped</firstterm>: the
916             evaluator will suspend execution approximately after every
917             reduction, allowing local variables to be inspected.  This is
918             equivalent to setting a breakpoint at every point in the
919             program.</para>
920         </listitem>
921         <listitem>
922           <para>Execution can take place in <firstterm>tracing
923               mode</firstterm>, in which the evaluator remembers each
924             evaluation step as it happens, but doesn't suspend execution until
925             an actual breakpoint is reached.  When this happens, the history of
926             evaluation steps can be inspected.</para>
927         </listitem>
928         <listitem>
929           <para>Exceptions (e.g. pattern matching failure and
930             <literal>error</literal>) can be treated as breakpoints, to help
931             locate the source of an exception in the program.</para>
932         </listitem>
933       </itemizedlist>
934     </para>
935       
936     <para>There is currently no support for obtaining a &ldquo;stack
937     trace&rdquo;, but the tracing and history features provide a
938     useful second-best, which will often be enough to establish the
939     context of an error.  For instance, it is possible to break
940     automatically when an exception is thrown, even if it is thrown
941     from within compiled code (see <xref
942     linkend="ghci-debugger-exceptions" />).</para>
943       
944     <sect2 id="breakpoints">
945       <title>Breakpoints and inspecting variables</title>
946       
947       <para>Let's use quicksort as a running example.  Here's the code:</para>
948
949 <programlisting>
950 qsort [] = [] 
951 qsort (a:as) = qsort left ++ [a] ++ qsort right
952   where (left,right) = (filter (&lt;=a) as, filter (&gt;a) as)
953
954 main = print (qsort [8, 4, 0, 3, 1, 23, 11, 18])
955 </programlisting>
956
957       <para>First, load the module into GHCi:</para>
958
959 <screen>
960 Prelude> :l qsort.hs
961 [1 of 1] Compiling Main             ( qsort.hs, interpreted )
962 Ok, modules loaded: Main.
963 *Main>
964       </screen>       
965
966       <para>Now, let's set a breakpoint on the right-hand-side of the second
967         equation of qsort:</para>
968
969 <programlisting>
970 *Main> :break 2
971 Breakpoint 0 activated at qsort.hs:2:15-46
972 *Main>
973 </programlisting>
974       
975       <para>The command <literal>:break 2</literal> sets a breakpoint on line
976         2 of the most recently-loaded module, in this case
977         <literal>qsort.hs</literal>.   Specifically, it picks the
978         leftmost complete subexpression on that line on which to set the
979         breakpoint, which in this case is the expression 
980         <literal>(qsort left ++ [a] ++ qsort right)</literal>.</para>
981
982       <para>Now, we run the program:</para>
983
984 <programlisting>
985 *Main> main
986 Stopped at qsort.hs:2:15-46
987 _result :: [a]
988 a :: a
989 left :: [a]
990 right :: [a]
991 [qsort.hs:2:15-46] *Main>
992 </programlisting>
993
994       <para>Execution has stopped at the breakpoint.  The prompt has changed to
995         indicate that we are currently stopped at a breakpoint, and the location:
996         <literal>[qsort.hs:2:15-46]</literal>.  To further clarify the
997         location, we can use the <literal>:list</literal> command:</para>
998
999 <programlisting>
1000 [qsort.hs:2:15-46] *Main> :list 
1001 1  qsort [] = [] 
1002 2  qsort (a:as) = qsort left ++ [a] ++ qsort right
1003 3    where (left,right) = (filter (&lt;=a) as, filter (&gt;a) as)
1004 </programlisting>
1005
1006       <para>The <literal>:list</literal> command lists the source code around
1007         the current breakpoint.  If your output device supports it, then GHCi
1008         will highlight the active subexpression in bold.</para>
1009
1010       <para>GHCi has provided bindings for the free variables<footnote><para>We
1011             originally provided bindings for all variables in scope, rather
1012             than just
1013             the free variables of the expression, but found that this affected
1014             performance considerably, hence the current restriction to just the
1015             free variables.</para>
1016         </footnote> of the expression
1017         on which the
1018         breakpoint was placed (<literal>a</literal>, <literal>left</literal>,
1019         <literal>right</literal>), and additionally a binding for the result of
1020         the expression (<literal>_result</literal>).  These variables are just
1021         like other variables that you might define in GHCi; you
1022         can use them in expressions that you type at the prompt, you can ask
1023         for their types with <literal>:type</literal>, and so on.  There is one
1024         important difference though: these variables may only have partial
1025         types.  For example, if we try to display the value of
1026         <literal>left</literal>:</para>
1027
1028 <screen>
1029 [qsort.hs:2:15-46] *Main> left
1030
1031 &lt;interactive&gt;:1:0:
1032     Ambiguous type variable `a' in the constraint:
1033       `Show a' arising from a use of `print' at &lt;interactive&gt;:1:0-3
1034     Cannot resolve unknown runtime types: a
1035     Use :print or :force to determine these types
1036 </screen>
1037
1038       <para>This is because <literal>qsort</literal> is a polymorphic function,
1039         and because GHCi does not carry type information at runtime, it cannot
1040         determine the runtime types of free variables that involve type
1041         variables.  Hence, when you ask to display <literal>left</literal> at
1042         the prompt, GHCi can't figure out which instance of
1043         <literal>Show</literal> to use, so it emits the type error above.</para>
1044
1045       <para>Fortunately, the debugger includes a generic printing command,
1046         <literal>:print</literal>, which can inspect the actual runtime value of a
1047         variable and attempt to reconstruct its type.  If we try it on
1048         <literal>left</literal>:</para>
1049
1050 <screen>
1051 [qsort.hs:2:15-46] *Main> :set -fprint-evld-with-show
1052 [qsort.hs:2:15-46] *Main> :print left
1053 left = (_t1::[a])
1054 </screen>
1055
1056       <para>This isn't particularly enlightening.  What happened is that
1057         <literal>left</literal> is bound to an unevaluated computation (a
1058         suspension, or <firstterm>thunk</firstterm>), and
1059         <literal>:print</literal> does not force any evaluation.  The idea is
1060         that <literal>:print</literal> can be used to inspect values at a
1061         breakpoint without any unfortunate side effects.  It won't force any
1062         evaluation, which could cause the program to give a different answer
1063         than it would normally, and hence it won't cause any exceptions to be
1064         raised, infinite loops, or further breakpoints to be triggered (see
1065         <xref linkend="nested-breakpoints" />).
1066         Rather than forcing thunks, <literal>:print</literal>
1067         binds each thunk to a fresh variable beginning with an
1068         underscore, in this case
1069         <literal>_t1</literal>.</para>
1070
1071       <para>The flag <literal>-fprint-evld-with-show</literal> instructs
1072       <literal>:print</literal> to reuse
1073       available <literal>Show</literal> instances when possible. This happens
1074       only when the contents of the variable being inspected 
1075       are completely evaluated.</para>
1076
1077
1078       <para>If we aren't concerned about preserving the evaluatedness of a
1079         variable, we can use <literal>:force</literal> instead of
1080         <literal>:print</literal>.  The <literal>:force</literal> command
1081         behaves exactly like <literal>:print</literal>, except that it forces
1082         the evaluation of any thunks it encounters:</para>
1083
1084 <screen>
1085 [qsort.hs:2:15-46] *Main> :force left
1086 left = [4,0,3,1]
1087 </screen>
1088
1089       <para>Now, since <literal>:force</literal> has inspected the runtime
1090         value of <literal>left</literal>, it has reconstructed its type.  We
1091         can see the results of this type reconstruction:</para>
1092
1093 <screen>
1094 [qsort.hs:2:15-46] *Main> :show bindings
1095 _result :: [Integer]
1096 a :: Integer
1097 left :: [Integer]
1098 right :: [Integer]
1099 _t1 :: [Integer]
1100 </screen>
1101
1102       <para>Not only do we now know the type of <literal>left</literal>, but
1103         all the other partial types have also been resolved.  So we can ask
1104         for the value of <literal>a</literal>, for example:</para>
1105
1106 <screen>
1107 [qsort.hs:2:15-46] *Main> a
1108 8
1109 </screen>
1110       
1111       <para>You might find it useful to use Haskell's
1112         <literal>seq</literal> function to evaluate individual thunks rather
1113         than evaluating the whole expression with <literal>:force</literal>.
1114         For example:</para>
1115
1116 <screen>
1117 [qsort.hs:2:15-46] *Main> :print right
1118 right = (_t1::[Integer])
1119 [qsort.hs:2:15-46] *Main> seq _t1 ()
1120 ()
1121 [qsort.hs:2:15-46] *Main> :print right
1122 right = 23 : (_t2::[Integer])
1123 </screen>
1124
1125       <para>We evaluated only the <literal>_t1</literal> thunk, revealing the
1126         head of the list, and the tail is another thunk now bound to
1127         <literal>_t2</literal>.  The <literal>seq</literal> function is a
1128         little inconvenient to use here, so you might want to use
1129         <literal>:def</literal> to make a nicer interface (left as an exercise
1130         for the reader!).</para>
1131
1132       <para>Finally, we can continue the current execution:</para>
1133
1134 <screen>
1135 [qsort.hs:2:15-46] *Main> :continue
1136 Stopped at qsort.hs:2:15-46
1137 _result :: [a]
1138 a :: a
1139 left :: [a]
1140 right :: [a]
1141 [qsort.hs:2:15-46] *Main> 
1142 </screen>
1143
1144       <para>The execution continued at the point it previously stopped, and has
1145         now stopped at the breakpoint for a second time.</para>
1146
1147
1148       <sect3 id="setting-breakpoints">
1149         <title>Setting breakpoints</title>
1150
1151         <para>Breakpoints can be set in various ways.  Perhaps the easiest way to
1152           set a breakpoint is to name a top-level function:</para>
1153
1154 <screen>
1155    :break <replaceable>identifier</replaceable>
1156 </screen>
1157
1158       <para>Where <replaceable>identifier</replaceable> names any top-level
1159         function in an interpreted module currently loaded into GHCi (qualified
1160         names may be used).  The breakpoint will be set on the body of the
1161         function, when it is fully applied but before any pattern matching has
1162         taken place.</para>
1163
1164       <para>Breakpoints can also be set by line (and optionally column)
1165         number:</para>
1166
1167 <screen>
1168    :break <replaceable>line</replaceable>
1169    :break <replaceable>line</replaceable> <replaceable>column</replaceable>
1170    :break <replaceable>module</replaceable> <replaceable>line</replaceable>
1171    :break <replaceable>module</replaceable> <replaceable>line</replaceable> <replaceable>column</replaceable> 
1172 </screen>
1173
1174       <para>When a breakpoint is set on a particular line, GHCi sets the
1175         breakpoint on the
1176         leftmost subexpression that begins and ends on that line.  If two
1177         complete subexpressions start at the same 
1178         column, the longest one is picked.  If there is no complete
1179         subexpression on the line, then the leftmost expression starting on
1180         the line is picked, and failing that the rightmost expression that
1181         partially or completely covers the line.</para>
1182
1183       <para>When a breakpoint is set on a particular line and column, GHCi
1184         picks the smallest subexpression that encloses that location on which
1185         to set the breakpoint.  Note: GHC considers the TAB character to have a
1186         width of 1, wherever it occurs; in other words it counts
1187           characters, rather than columns.  This matches what some editors do,
1188           and doesn't match others.  The best advice is to avoid tab
1189           characters in your source code altogether (see
1190           <option>-fwarn-tabs</option> in <xref linkend="options-sanity"
1191             />).</para> 
1192
1193       <para>If the module is omitted, then the most recently-loaded module is
1194         used.</para>
1195
1196       <para>Not all subexpressions are potential breakpoint locations.  Single
1197         variables are typically not considered to be breakpoint locations
1198         (unless the variable is the right-hand-side of a function definition,
1199         lambda, or case alternative).  The rule of thumb is that all redexes
1200         are breakpoint locations, together with the bodies of functions,
1201         lambdas, case alternatives and binding statements.  There is normally
1202         no breakpoint on a let expression, but there will always be a
1203         breakpoint on its body, because we are usually interested in inspecting
1204         the values of the variables bound by the let.</para>
1205
1206       </sect3>
1207       <sect3>
1208         <title>Listing and deleting breakpoints</title>
1209
1210         <para>The list of breakpoints currently enabled can be displayed using
1211           <literal>:show&nbsp;breaks</literal>:</para>
1212 <screen>
1213 *Main> :show breaks
1214 [0] Main qsort.hs:1:11-12
1215 [1] Main qsort.hs:2:15-46
1216 </screen>
1217
1218         <para>To delete a breakpoint, use the <literal>:delete</literal>
1219           command with the number given in the output from <literal>:show&nbsp;breaks</literal>:</para>
1220
1221 <screen>
1222 *Main> :delete 0
1223 *Main> :show breaks
1224 [1] Main qsort.hs:2:15-46
1225 </screen>        
1226
1227         <para>To delete all breakpoints at once, use <literal>:delete *</literal>.</para>
1228
1229     </sect3>
1230     </sect2>
1231
1232     <sect2 id="single-stepping">
1233       <title>Single-stepping</title>
1234
1235       <para>Single-stepping is a great way to visualise the execution of your
1236         program, and it is also a useful tool for identifying the source of a
1237         bug. GHCi offers two variants of stepping. Use 
1238         <literal>:step</literal>  to enable all the
1239         breakpoints in the program, and execute until the next breakpoint is
1240         reached. Use <literal>:steplocal</literal> to limit the set
1241         of enabled breakpoints to those in the current top level function.
1242         Similarly, use <literal>:stepmodule</literal> to single step only on
1243         breakpoints contained in the current module.
1244         For example:</para>
1245
1246 <screen>
1247 *Main> :step main
1248 Stopped at qsort.hs:5:7-47
1249 _result :: IO ()
1250 </screen>
1251
1252       <para>The command <literal>:step
1253         <replaceable>expr</replaceable></literal> begins the evaluation of
1254         <replaceable>expr</replaceable> in single-stepping mode.  If
1255         <replaceable>expr</replaceable> is omitted, then it single-steps from
1256         the current breakpoint. <literal>:stepover</literal> 
1257         works similarly.</para>
1258
1259       <para>The <literal>:list</literal> command is particularly useful when
1260         single-stepping, to see where you currently are:</para>
1261
1262 <screen>
1263 [qsort.hs:5:7-47] *Main> :list
1264 4  
1265 5  main = print (qsort [8, 4, 0, 3, 1, 23, 11, 18])
1266 6  
1267 [qsort.hs:5:7-47] *Main>
1268 </screen>
1269
1270       <para>In fact, GHCi provides a way to run a command when a breakpoint is
1271         hit, so we can make it automatically do
1272         <literal>:list</literal>:</para>
1273
1274 <screen>
1275 [qsort.hs:5:7-47] *Main> :set stop :list
1276 [qsort.hs:5:7-47] *Main> :step
1277 Stopped at qsort.hs:5:14-46
1278 _result :: [Integer]
1279 4  
1280 5  main = print (qsort [8, 4, 0, 3, 1, 23, 11, 18])
1281 6  
1282 [qsort.hs:5:14-46] *Main>
1283 </screen>
1284     </sect2>
1285
1286     <sect2 id="nested-breakpoints">
1287       <title>Nested breakpoints</title>
1288       <para>When GHCi is stopped at a breakpoint, and an expression entered at
1289         the prompt triggers a
1290         second breakpoint, the new breakpoint becomes the &ldquo;current&rdquo;
1291       one, and the old one is saved on a stack.  An arbitrary number of
1292         breakpoint contexts can be built up in this way.  For example:</para>
1293
1294 <screen>
1295 [qsort.hs:2:15-46] *Main> :st qsort [1,3]
1296 Stopped at qsort.hs:(1,0)-(3,55)
1297 _result :: [a]
1298 ... [qsort.hs:(1,0)-(3,55)] *Main>
1299 </screen>
1300
1301       <para>While stopped at the breakpoint on line 2 that we set earlier, we
1302         started a new evaluation with <literal>:step qsort [1,3]</literal>.
1303         This new evaluation stopped after one step (at the definition of
1304         <literal>qsort</literal>).  The prompt has changed, now prefixed with
1305         <literal>...</literal>, to indicate that there are saved breakpoints
1306         beyond the current one.  To see the stack of contexts, use
1307         <literal>:show context</literal>:</para>
1308
1309 <screen>
1310 ... [qsort.hs:(1,0)-(3,55)] *Main> :show context
1311 --> main
1312   Stopped at qsort.hs:2:15-46
1313 --> qsort [1,3]
1314   Stopped at qsort.hs:(1,0)-(3,55)
1315 ... [qsort.hs:(1,0)-(3,55)] *Main>
1316 </screen>
1317
1318         <para>To abandon the current evaluation, use
1319         <literal>:abandon</literal>:</para>
1320
1321 <screen>
1322 ... [qsort.hs:(1,0)-(3,55)] *Main> :abandon
1323 [qsort.hs:2:15-46] *Main> :abandon
1324 *Main>
1325 </screen>
1326     </sect2>
1327
1328     <sect2 id="ghci-debugger-result">
1329       <title>The <literal>_result</literal> variable</title>
1330       <para>When stopped at a breakpoint or single-step, GHCi binds the
1331         variable <literal>_result</literal> to the value of the currently
1332         active expression.  The value of <literal>_result</literal> is
1333         presumably not available yet, because we stopped its evaluation, but it
1334         can be forced: if the type is known and showable, then just entering
1335         <literal>_result</literal> at the prompt will show it.  However,
1336         there's one caveat to doing this: evaluating <literal>_result</literal>
1337         will be likely to trigger further breakpoints, starting with the
1338         breakpoint we are currently stopped at (if we stopped at a real
1339         breakpoint, rather than due to <literal>:step</literal>).  So it will
1340         probably be necessary to issue a <literal>:continue</literal>
1341         immediately when evaluating <literal>_result</literal>.  Alternatively,
1342         you can use <literal>:force</literal> which ignores breakpoints.</para>
1343     </sect2>
1344
1345     <sect2 id="tracing">
1346       <title>Tracing and history</title>
1347
1348       <para>A question that we often want to ask when debugging a program is
1349         &ldquo;how did I get here?&rdquo;.  Traditional imperative debuggers
1350         usually provide some kind of stack-tracing feature that lets you see
1351         the stack of active function calls (sometimes called the &ldquo;lexical
1352         call stack&rdquo;), describing a path through the code
1353         to the current location.  Unfortunately this is hard to provide in
1354         Haskell, because execution proceeds on a demand-driven basis, rather
1355         than a depth-first basis as in strict languages.  The
1356         &ldquo;stack&ldquo; in GHC's execution engine bears little
1357         resemblance to the lexical call stack.  Ideally GHCi would maintain a
1358         separate lexical call stack in addition to the dynamic call stack, and
1359         in fact this is exactly
1360         what our profiling system does (<xref linkend="profiling" />), and what
1361         some other Haskell debuggers do.  For the time being, however, GHCi
1362         doesn't maintain a lexical call stack (there are some technical
1363         challenges to be overcome).  Instead, we provide a way to backtrack from a
1364         breakpoint to previous evaluation steps: essentially this is like
1365         single-stepping backwards, and should in many cases provide enough
1366         information to answer the &ldquo;how did I get here?&rdquo;
1367         question.</para>
1368
1369       <para>To use tracing, evaluate an expression with the
1370         <literal>:trace</literal> command.  For example, if we set a breakpoint
1371         on the base case of <literal>qsort</literal>:</para>
1372
1373 <screen>
1374 *Main&gt; :list qsort
1375 1  qsort [] = [] 
1376 2  qsort (a:as) = qsort left ++ [a] ++ qsort right
1377 3    where (left,right) = (filter (&lt;=a) as, filter (&gt;a) as)
1378 4  
1379 *Main&gt; :b 1
1380 Breakpoint 1 activated at qsort.hs:1:11-12
1381 *Main&gt; 
1382 </screen>
1383
1384       <para>and then run a small <literal>qsort</literal> with
1385         tracing:</para>
1386
1387 <screen>
1388 *Main> :trace qsort [3,2,1]
1389 Stopped at qsort.hs:1:11-12
1390 _result :: [a]
1391 [qsort.hs:1:11-12] *Main>
1392 </screen>
1393
1394       <para>We can now inspect the history of evaluation steps:</para>
1395
1396 <screen>
1397 [qsort.hs:1:11-12] *Main> :hist
1398 -1  : qsort.hs:3:24-38
1399 -2  : qsort.hs:3:23-55
1400 -3  : qsort.hs:(1,0)-(3,55)
1401 -4  : qsort.hs:2:15-24
1402 -5  : qsort.hs:2:15-46
1403 -6  : qsort.hs:3:24-38
1404 -7  : qsort.hs:3:23-55
1405 -8  : qsort.hs:(1,0)-(3,55)
1406 -9  : qsort.hs:2:15-24
1407 -10 : qsort.hs:2:15-46
1408 -11 : qsort.hs:3:24-38
1409 -12 : qsort.hs:3:23-55
1410 -13 : qsort.hs:(1,0)-(3,55)
1411 -14 : qsort.hs:2:15-24
1412 -15 : qsort.hs:2:15-46
1413 -16 : qsort.hs:(1,0)-(3,55)
1414 &lt;end of history&gt;
1415 </screen>
1416
1417       <para>To examine one of the steps in the history, use
1418         <literal>:back</literal>:</para>
1419
1420 <screen>
1421 [qsort.hs:1:11-12] *Main> :back
1422 Logged breakpoint at qsort.hs:3:24-38
1423 _result :: [a]
1424 as :: [a]
1425 a :: a
1426 [-1: qsort.hs:3:24-38] *Main> 
1427 </screen>
1428
1429       <para>Note that the local variables at each step in the history have been
1430         preserved, and can be examined as usual.  Also note that the prompt has
1431         changed to indicate that we're currently examining the first step in
1432         the history: <literal>-1</literal>.  The command
1433         <literal>:forward</literal> can be used to traverse forward in the
1434         history.</para>
1435
1436       <para>The <literal>:trace</literal> command can be used with or without
1437         an expression.  When used without an expression, tracing begins from
1438         the current breakpoint, just like <literal>:step</literal>.</para>
1439
1440       <para>The history is only available when
1441         using <literal>:trace</literal>; the reason for this is we found that
1442         logging each breakpoint in the history cuts performance by a factor of
1443         2 or more.  GHCi remembers the last 50 steps in the history (perhaps in
1444         the future we'll make this configurable).</para>
1445     </sect2>
1446
1447     <sect2 id="ghci-debugger-exceptions">
1448       <title>Debugging exceptions</title>
1449       <para>Another common question that comes up when debugging is
1450         &ldquo;where did this exception come from?&rdquo;.  Exceptions such as
1451         those raised by <literal>error</literal> or <literal>head []</literal>
1452         have no context information attached to them.  Finding which
1453         particular call to <literal>head</literal> in your program resulted in
1454         the error can be a painstaking process, usually involving
1455         <literal>Debug.Trace.trace</literal>, or compiling with
1456         profiling and using <literal>+RTS -xc</literal> (see <xref
1457           linkend="prof-time-options" />).</para>
1458
1459       <para>The GHCi debugger offers a way to hopefully shed some light on
1460         these errors quickly and without modifying or recompiling the source
1461         code.  One way would be to set a breakpoint on the location in the
1462         source code that throws the exception, and then use
1463         <literal>:trace</literal> and <literal>:history</literal> to establish
1464         the context.  However, <literal>head</literal> is in a library and
1465         we can't set a breakpoint on it directly.  For this reason, GHCi
1466         provides the flags <literal>-fbreak-on-exception</literal> which causes
1467         the evaluator to stop when an exception is thrown, and <literal>
1468         -fbreak-on-error</literal>, which works similarly but stops only on 
1469         uncaught exceptions. When stopping at an exception, GHCi will act 
1470         just as it does when a breakpoint is hit, with the deviation that it
1471         will not show you any source code location. Due to this, these 
1472         commands are only really useful in conjunction with
1473         <literal>:trace</literal>, in order to log the steps leading up to the
1474         exception.  For example:</para>
1475
1476 <screen>
1477 *Main> :set -fbreak-on-exception
1478 *Main> :trace qsort ("abc" ++ undefined)
1479 "Stopped at &lt;exception thrown&gt;
1480 _exception :: e
1481 [&lt;exception thrown&gt;] *Main&gt; :hist
1482 -1  : qsort.hs:3:24-38
1483 -2  : qsort.hs:3:23-55
1484 -3  : qsort.hs:(1,0)-(3,55)
1485 -4  : qsort.hs:2:15-24
1486 -5  : qsort.hs:2:15-46
1487 -6  : qsort.hs:(1,0)-(3,55)
1488 &lt;end of history&gt;
1489 [&lt;exception thrown&gt;] *Main&gt; :back
1490 Logged breakpoint at qsort.hs:3:24-38
1491 _result :: [a]
1492 as :: [a]
1493 a :: a
1494 [-1: qsort.hs:3:24-38] *Main&gt; :force as
1495 *** Exception: Prelude.undefined
1496 [-1: qsort.hs:3:24-38] *Main&gt; :print as
1497 as = 'b' : 'c' : (_t1::[Char])
1498 </screen>
1499
1500       <para>The exception itself is bound to a new variable,
1501         <literal>_exception</literal>.</para>
1502
1503       <para>Breaking on exceptions is particularly useful for finding out what
1504         your program was doing when it was in an infinite loop.  Just hit
1505         Control-C, and examine the history to find out what was going
1506         on.</para>
1507     </sect2>
1508
1509     <sect2><title>Example: inspecting functions</title>
1510       <para>
1511         It is possible to use the debugger to examine function values. 
1512         When we are at a breakpoint and a function is in scope, the debugger
1513         cannot show 
1514         you the source code for it; however, it is possible to get some 
1515         information by applying it to some arguments and  observing the result. 
1516       </para>
1517
1518       <para>
1519         The process is slightly complicated when the binding is polymorphic. 
1520         We show the process by means of an example.
1521         To keep things simple, we will use the well known <literal>map</literal> function:
1522 <programlisting>
1523 import Prelude hiding (map)
1524
1525 map :: (a->b) -> [a] -> [b]
1526 map f [] = []
1527 map f (x:xs) = f x : map f xs
1528 </programlisting>
1529       </para>
1530
1531       <para>
1532         We set a breakpoint on <literal>map</literal>, and call it.
1533 <screen>
1534 *Main> :break 5
1535 Breakpoint 0 activated at  map.hs:5:15-28
1536 *Main> map Just [1..5]
1537 Stopped at map.hs:(4,0)-(5,12)
1538 _result :: [b]
1539 x :: a
1540 f :: a -> b
1541 xs :: [a]
1542 </screen>
1543       GHCi tells us that, among other bindings, <literal>f</literal> is in scope. 
1544       However, its type is not fully known yet,  
1545       and thus it is not possible to apply it to any 
1546       arguments. Nevertheless, observe that the type of its first argument is the
1547       same as the type of <literal>x</literal>, and its result type is shared
1548         with <literal>_result</literal>.
1549       </para>
1550
1551       <para>
1552         As we demonstrated earlier (<xref linkend="breakpoints" />),  the
1553         debugger has some intelligence built-in to update the type of 
1554         <literal>f</literal> whenever the types of <literal>x</literal> or 
1555         <literal>_result</literal> are discovered.  So what we do in this
1556         scenario is
1557         force <literal>x</literal> a bit, in order to recover both its type 
1558       and the argument part of <literal>f</literal>.  
1559 <screen>
1560 *Main> seq x ()
1561 *Main> :print x
1562 x = 1
1563 </screen>
1564       </para>
1565       <para>
1566         We can check now that as expected, the type of <literal>x</literal>
1567         has been reconstructed, and with it the 
1568         type of <literal>f</literal> has been too:</para>
1569 <screen>
1570 *Main> :t x
1571 x :: Integer
1572 *Main> :t f
1573 f :: Integer -> b
1574 </screen>
1575       <para>
1576         From here, we can apply f to any argument of type Integer and observe
1577         the results. 
1578 <screen><![CDATA[
1579 *Main> let b = f 10
1580 *Main> :t b
1581 b :: b
1582 *Main> b
1583 <interactive>:1:0:
1584     Ambiguous type variable `b' in the constraint:
1585       `Show b' arising from a use of `print' at <interactive>:1:0
1586 *Main> :p b
1587 b = (_t2::a)
1588 *Main> seq b ()
1589 ()
1590 *Main> :t b
1591 b :: a
1592 *Main> :p b
1593 b = Just 10
1594 *Main> :t b
1595 b :: Maybe Integer
1596 *Main> :t f
1597 f :: Integer -> Maybe Integer
1598 *Main> f 20
1599 Just 20
1600 *Main> map f [1..5]
1601 [Just 1, Just 2, Just 3, Just 4, Just 5]
1602 ]]></screen>
1603       In the first application of <literal>f</literal>, we had to do 
1604       some more type reconstruction
1605       in order to recover the result type of <literal>f</literal>. 
1606       But after that, we are free to use 
1607       <literal>f</literal> normally.
1608      </para>
1609     </sect2>
1610
1611     <sect2><title>Limitations</title>
1612       <itemizedlist>
1613         <listitem>
1614           <para>When stopped at a breakpoint, if you try to evaluate a variable
1615             that is already under evaluation, the second evaluation will hang.
1616             The reason is
1617             that GHC knows the variable is under evaluation, so the new
1618             evaluation just waits for the result before continuing, but of
1619             course this isn't going to happen because the first evaluation is
1620             stopped at a breakpoint. Control-C can interrupt the hung
1621             evaluation and return to the prompt.</para>
1622           <para>The most common way this can happen is when you're evaluating a
1623             CAF (e.g. main), stop at a breakpoint, and ask for the value of the
1624             CAF at the prompt again.</para>
1625         </listitem>
1626         <listitem><para>
1627           Implicit parameters (see <xref linkend="implicit-parameters"/>) are only available 
1628           at the scope of a breakpoint if there is an explicit type signature.
1629         </para>
1630         </listitem>
1631       </itemizedlist>
1632     </sect2>
1633   </sect1>
1634
1635   <sect1 id="ghci-invocation">
1636     <title>Invoking GHCi</title>
1637     <indexterm><primary>invoking</primary><secondary>GHCi</secondary></indexterm>
1638     <indexterm><primary><option>&ndash;&ndash;interactive</option></primary></indexterm>
1639
1640     <para>GHCi is invoked with the command <literal>ghci</literal> or
1641     <literal>ghc &ndash;&ndash;interactive</literal>.  One or more modules or
1642     filenames can also be specified on the command line; this
1643     instructs GHCi to load the specified modules or filenames (and all
1644     the modules they depend on), just as if you had said
1645     <literal>:load <replaceable>modules</replaceable></literal> at the
1646     GHCi prompt (see <xref linkend="ghci-commands" />).  For example, to
1647     start GHCi and load the program whose topmost module is in the
1648     file <literal>Main.hs</literal>, we could say:</para>
1649
1650 <screen>
1651 $ ghci Main.hs
1652 </screen>
1653
1654     <para>Most of the command-line options accepted by GHC (see <xref
1655     linkend="using-ghc"/>) also make sense in interactive mode.  The ones
1656     that don't make sense are mostly obvious.</para>
1657
1658     <sect2>
1659       <title>Packages</title>
1660       <indexterm><primary>packages</primary><secondary>with GHCi</secondary></indexterm>
1661
1662       <para>Most packages (see <xref linkend="using-packages"/>) are
1663       available without needing to specify any extra flags at all:
1664       they will be automatically loaded the first time they are
1665       needed.</para>
1666
1667       <para>For hidden packages, however, you need to request the
1668       package be loaded by using the <literal>-package</literal> flag:</para>
1669
1670 <screen>
1671 $ ghci -package readline
1672 GHCi, version 6.8.1: http://www.haskell.org/ghc/  :? for help
1673 Loading package base ... linking ... done.
1674 Loading package readline-1.0 ... linking ... done.
1675 Prelude> 
1676 </screen>
1677
1678       <para>The following command works to load new packages into a
1679       running GHCi:</para>
1680
1681 <screen>
1682 Prelude> :set -package <replaceable>name</replaceable>
1683 </screen>
1684
1685       <para>But note that doing this will cause all currently loaded
1686       modules to be unloaded, and you'll be dumped back into the
1687       <literal>Prelude</literal>.</para>
1688     </sect2>
1689
1690     <sect2>
1691       <title>Extra libraries</title>
1692       <indexterm><primary>libraries</primary><secondary>with GHCi</secondary></indexterm>
1693       
1694       <para>Extra libraries may be specified on the command line using
1695       the normal <literal>-l<replaceable>lib</replaceable></literal>
1696       option.  (The term <emphasis>library</emphasis> here refers to
1697       libraries of foreign object code; for using libraries of Haskell
1698       source code, see <xref linkend="ghci-modules-filenames"/>.) For
1699       example, to load the &ldquo;m&rdquo; library:</para>
1700
1701 <screen>
1702 $ ghci -lm
1703 </screen>
1704
1705       <para>On systems with <literal>.so</literal>-style shared
1706       libraries, the actual library loaded will the
1707       <filename>lib<replaceable>lib</replaceable>.so</filename>.  GHCi
1708       searches the following places for libraries, in this order:</para>
1709
1710       <itemizedlist>
1711         <listitem>
1712           <para>Paths specified using the
1713           <literal>-L<replaceable>path</replaceable></literal>
1714           command-line option,</para>
1715         </listitem>
1716         <listitem>
1717           <para>the standard library search path for your system,
1718           which on some systems may be overridden by setting the
1719           <literal>LD_LIBRARY_PATH</literal> environment
1720           variable.</para>
1721         </listitem>
1722       </itemizedlist>
1723
1724       <para>On systems with <literal>.dll</literal>-style shared
1725       libraries, the actual library loaded will be
1726       <filename><replaceable>lib</replaceable>.dll</filename>.  Again,
1727       GHCi will signal an error if it can't find the library.</para>
1728
1729       <para>GHCi can also load plain object files
1730       (<literal>.o</literal> or <literal>.obj</literal> depending on
1731       your platform) from the command-line.  Just add the name the
1732       object file to the command line.</para>
1733
1734       <para>Ordering of <option>-l</option> options matters: a library
1735       should be mentioned <emphasis>before</emphasis> the libraries it
1736       depends on (see <xref linkend="options-linker"/>).</para>
1737     </sect2>
1738
1739   </sect1>
1740
1741   <sect1 id="ghci-commands">
1742     <title>GHCi commands</title>
1743
1744     <para>GHCi commands all begin with
1745     &lsquo;<literal>:</literal>&rsquo; and consist of a single command
1746     name followed by zero or more parameters.  The command name may be
1747     abbreviated, with ambiguities being resolved in favour of the more
1748     commonly used commands.</para>
1749
1750     <variablelist>
1751       <varlistentry>
1752         <term>
1753           <literal>:abandon</literal>
1754           <indexterm><primary><literal>:abandon</literal></primary></indexterm>
1755         </term>
1756         <listitem>
1757           <para>Abandons the current evaluation (only available when stopped at
1758           a breakpoint).</para>
1759         </listitem>
1760       </varlistentry>
1761
1762       <varlistentry>
1763         <term>
1764           <literal>:add</literal> <replaceable>module</replaceable> ...
1765           <indexterm><primary><literal>:add</literal></primary></indexterm>
1766         </term>
1767         <listitem>
1768           <para>Add <replaceable>module</replaceable>(s) to the
1769           current <firstterm>target set</firstterm>, and perform a
1770           reload.</para>
1771         </listitem>
1772       </varlistentry>
1773
1774       <varlistentry>
1775         <term>
1776           <literal>:back</literal>
1777           <indexterm><primary><literal>:back</literal></primary></indexterm>
1778         </term>
1779         <listitem>
1780           <para>Travel back one step in the history.  See <xref
1781               linkend="tracing" />.  See also:
1782             <literal>:trace</literal>, <literal>:history</literal>,
1783             <literal>:forward</literal>.</para>
1784         </listitem>
1785       </varlistentry>
1786
1787       <varlistentry>
1788         <term>
1789           <literal>:break [<replaceable>identifier</replaceable> |
1790             [<replaceable>module</replaceable>] <replaceable>line</replaceable>
1791             [<replaceable>column</replaceable>]]</literal>
1792         </term>
1793           <indexterm><primary><literal>:break</literal></primary></indexterm>
1794         <listitem>
1795           <para>Set a breakpoint on the specified function or line and
1796               column.  See <xref linkend="setting-breakpoints" />.</para>
1797         </listitem>
1798       </varlistentry>
1799
1800       <varlistentry>
1801         <term>
1802           <literal>:browse</literal><optional><literal>!</literal></optional> <optional><optional><literal>*</literal></optional><replaceable>module</replaceable></optional> ...
1803           <indexterm><primary><literal>:browse</literal></primary></indexterm>
1804         </term>
1805         <listitem>
1806           <para>Displays the identifiers defined by the module
1807           <replaceable>module</replaceable>, which must be either
1808           loaded into GHCi or be a member of a package.  If
1809           <replaceable>module</replaceable> is omitted, the most
1810           recently-loaded module is used.</para>
1811
1812           <para>If the <literal>*</literal> symbol is placed before
1813           the module name, then <emphasis>all</emphasis> the
1814           identifiers in scope in <replaceable>module</replaceable> are
1815           shown; otherwise the list is limited to the exports of
1816           <replaceable>module</replaceable>.  The
1817           <literal>*</literal>-form is only available for modules
1818           which are interpreted; for compiled modules (including
1819           modules from packages) only the non-<literal>*</literal>
1820     form of <literal>:browse</literal> is available.
1821     If the <literal>!</literal> symbol is appended to the
1822     command, data constructors and class methods will be 
1823     listed individually, otherwise, they will only be listed
1824     in the context of their data type or class declaration. 
1825     The <literal>!</literal>-form also annotates the listing 
1826     with comments giving possible imports for each group of 
1827     entries.</para>
1828 <screen>
1829 Prelude> :browse! Data.Maybe
1830 -- not currently imported
1831 Data.Maybe.catMaybes :: [Maybe a] -> [a]
1832 Data.Maybe.fromJust :: Maybe a -> a
1833 Data.Maybe.fromMaybe :: a -> Maybe a -> a
1834 Data.Maybe.isJust :: Maybe a -> Bool
1835 Data.Maybe.isNothing :: Maybe a -> Bool
1836 Data.Maybe.listToMaybe :: [a] -> Maybe a
1837 Data.Maybe.mapMaybe :: (a -> Maybe b) -> [a] -> [b]
1838 Data.Maybe.maybeToList :: Maybe a -> [a]
1839 -- imported via Prelude
1840 Just :: a -> Maybe a
1841 data Maybe a = Nothing | Just a
1842 Nothing :: Maybe a
1843 maybe :: b -> (a -> b) -> Maybe a -> b
1844 </screen>
1845   <para>
1846     This output shows that, in the context of the current session, in the scope
1847     of <literal>Prelude</literal>, the first group of items from
1848     <literal>Data.Maybe</literal> have not been imported (but are available in
1849     fully qualified form in the GHCi session - see <xref
1850       linkend="ghci-scope"/>), whereas the second group of items have been
1851     imported via <literal>Prelude</literal> and are therefore available either
1852     unqualified, or with a <literal>Prelude.</literal> qualifier.
1853   </para>
1854         </listitem>
1855       </varlistentry>
1856
1857       <varlistentry>
1858         <term>
1859           <literal>:cd</literal> <replaceable>dir</replaceable>
1860           <indexterm><primary><literal>:cd</literal></primary></indexterm>
1861         </term>
1862         <listitem>
1863           <para>Changes the current working directory to
1864           <replaceable>dir</replaceable>.  A
1865           &lsquo;<literal>&tilde;</literal>&rsquo; symbol at the
1866           beginning of <replaceable>dir</replaceable> will be replaced
1867           by the contents of the environment variable
1868           <literal>HOME</literal>.</para>
1869
1870           <para>NOTE: changing directories causes all currently loaded
1871           modules to be unloaded.  This is because the search path is
1872           usually expressed using relative directories, and changing
1873           the search path in the middle of a session is not
1874           supported.</para>
1875         </listitem>
1876       </varlistentry>
1877
1878       <varlistentry>
1879         <term>
1880           <literal>:cmd</literal> <replaceable>expr</replaceable>
1881           <indexterm><primary><literal>:cmd</literal></primary></indexterm>
1882         </term>
1883         <listitem>
1884           <para>Executes <replaceable>expr</replaceable> as a computation of
1885             type <literal>IO String</literal>, and then executes the resulting
1886             string as a list of GHCi commands.  Multiple commands are separated
1887             by newlines.  The <literal>:cmd</literal> command is useful with
1888             <literal>:def</literal> and <literal>:set stop</literal>.</para>
1889         </listitem>
1890       </varlistentry>
1891
1892       <varlistentry>
1893         <term>
1894           <literal>:continue</literal> 
1895           <indexterm><primary><literal>:continue</literal></primary></indexterm>
1896         </term>
1897         <listitem><para>Continue the current evaluation, when stopped at a
1898             breakpoint.</para>
1899         </listitem>
1900       </varlistentry>
1901
1902       <varlistentry>
1903         <term>
1904           <literal>:ctags</literal> <optional><replaceable>filename</replaceable></optional>
1905           <literal>:etags</literal> <optional><replaceable>filename</replaceable></optional>
1906           <indexterm><primary><literal>:etags</literal></primary>
1907           </indexterm>
1908           <indexterm><primary><literal>:etags</literal></primary>
1909           </indexterm>
1910         </term>
1911         <listitem>
1912           <para>Generates a &ldquo;tags&rdquo; file for Vi-style editors
1913             (<literal>:ctags</literal>) or
1914         Emacs-style editors (<literal>:etags</literal>).  If
1915             no filename is specified, the default <filename>tags</filename> or
1916             <filename>TAGS</filename> is
1917             used, respectively.  Tags for all the functions, constructors and
1918             types in the currently loaded modules are created.  All modules must
1919             be interpreted for these commands to work.</para>
1920           <para>See also <xref linkend="hasktags" />.</para>
1921         </listitem>
1922       </varlistentry>
1923
1924       <varlistentry>
1925         <term>
1926           <literal>:def<optional>!</optional> <optional><replaceable>name</replaceable> <replaceable>expr</replaceable></optional></literal>
1927           <indexterm><primary><literal>:def</literal></primary></indexterm>
1928         </term>
1929         <listitem>
1930           <para><literal>:def</literal> is used to define new
1931           commands, or macros, in GHCi.  The command
1932           <literal>:def</literal> <replaceable>name</replaceable>
1933           <replaceable>expr</replaceable> defines a new GHCi command
1934           <literal>:<replaceable>name</replaceable></literal>,
1935           implemented by the Haskell expression
1936           <replaceable>expr</replaceable>, which must have type
1937           <literal>String -> IO String</literal>.  When
1938           <literal>:<replaceable>name</replaceable>
1939           <replaceable>args</replaceable></literal> is typed at the
1940           prompt, GHCi will run the expression
1941           <literal>(<replaceable>name</replaceable>
1942           <replaceable>args</replaceable>)</literal>, take the
1943           resulting <literal>String</literal>, and feed it back into
1944           GHCi as a new sequence of commands.  Separate commands in
1945           the result must be separated by
1946           &lsquo;<literal>\n</literal>&rsquo;.</para>
1947
1948           <para>That's all a little confusing, so here's a few
1949           examples.  To start with, here's a new GHCi command which
1950           doesn't take any arguments or produce any results, it just
1951           outputs the current date &amp; time:</para>
1952
1953 <screen>
1954 Prelude> let date _ = Time.getClockTime >>= print >> return ""
1955 Prelude> :def date date
1956 Prelude> :date
1957 Fri Mar 23 15:16:40 GMT 2001
1958 </screen>
1959
1960           <para>Here's an example of a command that takes an argument.
1961           It's a re-implementation of <literal>:cd</literal>:</para>
1962
1963 <screen>
1964 Prelude> let mycd d = Directory.setCurrentDirectory d >> return ""
1965 Prelude> :def mycd mycd
1966 Prelude> :mycd ..
1967 </screen>
1968
1969           <para>Or I could define a simple way to invoke
1970           &ldquo;<literal>ghc &ndash;&ndash;make Main</literal>&rdquo; in the
1971           current directory:</para>
1972
1973 <screen>
1974 Prelude> :def make (\_ -> return ":! ghc &ndash;&ndash;make Main")
1975 </screen>
1976
1977           <para>We can define a command that reads GHCi input from a
1978           file.  This might be useful for creating a set of bindings
1979           that we want to repeatedly load into the GHCi session:</para>
1980
1981 <screen>
1982 Prelude> :def . readFile
1983 Prelude> :. cmds.ghci
1984 </screen>
1985
1986           <para>Notice that we named the command
1987           <literal>:.</literal>, by analogy with the
1988           &lsquo;<literal>.</literal>&rsquo; Unix shell command that
1989           does the same thing.</para>
1990
1991           <para>Typing <literal>:def</literal> on its own lists the
1992           currently-defined macros.  Attempting to redefine an
1993           existing command name results in an error unless the
1994           <literal>:def!</literal> form is used, in which case the old
1995           command with that name is silently overwritten.</para>
1996         </listitem>
1997       </varlistentry>
1998
1999       <varlistentry>
2000         <term>
2001           <literal>:delete * | <replaceable>num</replaceable> ...</literal> 
2002           <indexterm><primary><literal>:delete</literal></primary></indexterm>
2003         </term>
2004         <listitem>
2005           <para>Delete one or more breakpoints by number (use <literal>:show
2006               breaks</literal> to see the number of each breakpoint).  The
2007             <literal>*</literal> form deletes all the breakpoints.</para>
2008         </listitem>
2009       </varlistentry>
2010
2011       <varlistentry>
2012         <term>
2013           <literal>:edit <optional><replaceable>file</replaceable></optional></literal>
2014           <indexterm><primary><literal>:edit</literal></primary></indexterm>
2015         </term>
2016         <listitem>
2017           <para>Opens an editor to edit the file
2018           <replaceable>file</replaceable>, or the most recently loaded
2019           module if <replaceable>file</replaceable> is omitted.  The
2020           editor to invoke is taken from the <literal>EDITOR</literal>
2021           environment variable, or a default editor on your system if
2022           <literal>EDITOR</literal> is not set.  You can change the
2023           editor using <literal>:set editor</literal>.</para>
2024         </listitem>
2025       </varlistentry>
2026
2027       <varlistentry>
2028         <term>
2029           <literal>:etags</literal> 
2030         </term>
2031         <listitem>
2032           <para>See <literal>:ctags</literal>.</para>
2033         </listitem>
2034       </varlistentry>
2035
2036       <varlistentry>
2037         <term>
2038           <literal>:force <replaceable>identifier</replaceable> ...</literal>
2039           <indexterm><primary><literal>:force</literal></primary></indexterm>
2040         </term>
2041         <listitem>
2042           <para>Prints the value of <replaceable>identifier</replaceable> in
2043             the same way as <literal>:print</literal>.   Unlike
2044             <literal>:print</literal>, <literal>:force</literal> evaluates each
2045             thunk that it encounters while traversing the value.  This may
2046             cause exceptions or infinite loops, or further breakpoints (which
2047             are ignored, but displayed).</para>
2048         </listitem>
2049       </varlistentry>
2050
2051       <varlistentry>
2052         <term>
2053           <literal>:forward</literal>
2054           <indexterm><primary><literal>:forward</literal></primary></indexterm>
2055         </term>
2056         <listitem>
2057           <para>Move forward in the history.   See <xref
2058               linkend="tracing" />.  See also:
2059             <literal>:trace</literal>, <literal>:history</literal>,
2060             <literal>:back</literal>.</para>
2061         </listitem>
2062       </varlistentry>
2063
2064       <varlistentry>
2065         <term>
2066           <literal>:help</literal>
2067           <indexterm><primary><literal>:help</literal></primary></indexterm>
2068         </term>
2069         <term>
2070           <literal>:?</literal>
2071           <indexterm><primary><literal>:?</literal></primary></indexterm>
2072         </term>
2073         <listitem>
2074           <para>Displays a list of the available commands.</para>
2075         </listitem>
2076       </varlistentry>
2077
2078       <varlistentry>
2079        <term>
2080           <literal>:</literal>
2081           <indexterm><primary><literal>:</literal></primary></indexterm>
2082         </term>
2083        <listitem>
2084          <para>Repeat the previous command.</para>
2085        </listitem>
2086       </varlistentry>
2087
2088       <varlistentry>
2089
2090         <term>
2091           <literal>:history [<replaceable>num</replaceable>]</literal>
2092           <indexterm><primary><literal>:history</literal></primary></indexterm>
2093         </term>
2094         <listitem>
2095           <para>Display the history of evaluation steps.  With a number,
2096             displays that many steps (default: 20).  For use with
2097             <literal>:trace</literal>; see <xref
2098               linkend="tracing" />.</para>
2099         </listitem>
2100       </varlistentry>
2101
2102       <varlistentry>
2103         <term>
2104           <literal>:info</literal> <replaceable>name</replaceable> ...
2105           <indexterm><primary><literal>:info</literal></primary></indexterm>
2106         </term>
2107         <listitem>
2108           <para>Displays information about the given name(s).  For
2109           example, if <replaceable>name</replaceable> is a class, then
2110           the class methods and their types will be printed;  if
2111           <replaceable>name</replaceable> is a type constructor, then
2112           its definition will be printed;  if
2113           <replaceable>name</replaceable> is a function, then its type
2114           will be printed.  If <replaceable>name</replaceable> has
2115           been loaded from a source file, then GHCi will also display
2116           the location of its definition in the source.</para>
2117           <para>For types and classes, GHCi also summarises instances that
2118           mention them.  To avoid showing irrelevant information, an instance
2119           is shown only if (a) its head mentions <replaceable>name</replaceable>, 
2120           and (b) all the other things mentioned in the instance
2121           are in scope (either qualified or otherwise) as a result of 
2122           a <literal>:load</literal> or <literal>:module</literal> commands. </para>
2123         </listitem>
2124       </varlistentry>
2125
2126       <varlistentry>
2127         <term>
2128           <literal>:kind</literal> <replaceable>type</replaceable>
2129           <indexterm><primary><literal>:kind</literal></primary></indexterm>
2130         </term>
2131         <listitem>
2132           <para>Infers and prints the kind of
2133           <replaceable>type</replaceable>. The latter can be an arbitrary
2134             type expression, including a partial application of a type constructor,
2135             such as <literal>Either Int</literal>.</para>
2136         </listitem>
2137       </varlistentry>
2138
2139       <varlistentry>
2140         <term>
2141           <literal>:load</literal> <replaceable>module</replaceable> ...
2142           <indexterm><primary><literal>:load</literal></primary></indexterm>
2143         </term>
2144         <listitem>
2145           <para>Recursively loads the specified
2146           <replaceable>module</replaceable>s, and all the modules they
2147           depend on.  Here, each <replaceable>module</replaceable>
2148           must be a module name or filename, but may not be the name
2149           of a module in a package.</para>
2150
2151           <para>All previously loaded modules, except package modules,
2152           are forgotten.  The new set of modules is known as the
2153           <firstterm>target set</firstterm>.  Note that
2154           <literal>:load</literal> can be used without any arguments
2155           to unload all the currently loaded modules and
2156           bindings.</para>
2157
2158           <para>After a <literal>:load</literal> command, the current
2159           context is set to:</para>
2160
2161           <itemizedlist>
2162             <listitem>
2163               <para><replaceable>module</replaceable>, if it was loaded
2164               successfully, or</para>
2165             </listitem>
2166             <listitem>
2167               <para>the most recently successfully loaded module, if
2168               any other modules were loaded as a result of the current
2169               <literal>:load</literal>, or</para>
2170             </listitem>
2171             <listitem>
2172               <para><literal>Prelude</literal> otherwise.</para>
2173             </listitem>
2174           </itemizedlist>
2175         </listitem>
2176       </varlistentry>
2177
2178       <varlistentry>
2179         <term>
2180           <literal>:main <replaceable>arg<subscript>1</subscript></replaceable> ... <replaceable>arg<subscript>n</subscript></replaceable></literal>
2181           <indexterm><primary><literal>:main</literal></primary></indexterm>
2182         </term>
2183         <listitem>
2184           <para>
2185             When a program is compiled and executed, it can use the
2186             <literal>getArgs</literal> function to access the
2187             command-line arguments.
2188             However, we cannot simply pass the arguments to the
2189             <literal>main</literal> function while we are testing in ghci,
2190             as the <literal>main</literal> function doesn't take its
2191             arguments directly.
2192           </para>
2193
2194           <para>
2195             Instead, we can use the <literal>:main</literal> command.
2196             This runs whatever <literal>main</literal> is in scope, with
2197             any arguments being treated the same as command-line arguments,
2198             e.g.:
2199           </para>
2200
2201 <screen>
2202 Prelude> let main = System.Environment.getArgs >>= print
2203 Prelude> :main foo bar
2204 ["foo","bar"]
2205 </screen>
2206
2207         <para>
2208             We can also quote arguments which contains characters like
2209             spaces, and they are treated like Haskell strings, or we can
2210             just use Haskell list syntax:
2211         </para>
2212
2213 <screen>
2214 Prelude> :main foo "bar baz"
2215 ["foo","bar baz"]
2216 Prelude> :main ["foo", "bar baz"]
2217 ["foo","bar baz"]
2218 </screen>
2219
2220         <para>
2221             Finally, other functions can be called, either with the
2222             <literal>-main-is</literal> flag or the <literal>:run</literal>
2223             command:
2224         </para>
2225
2226 <screen>
2227 Prelude> let foo = putStrLn "foo" >> System.Environment.getArgs >>= print
2228 Prelude> let bar = putStrLn "bar" >> System.Environment.getArgs >>= print
2229 Prelude> :set -main-is foo
2230 Prelude> :main foo "bar baz"
2231 foo
2232 ["foo","bar baz"]
2233 Prelude> :run bar ["foo", "bar baz"]
2234 bar
2235 ["foo","bar baz"]
2236 </screen>
2237
2238         </listitem>
2239       </varlistentry>
2240
2241       <varlistentry>
2242         <term>
2243           <literal>:module <optional>+|-</optional> <optional>*</optional><replaceable>mod<subscript>1</subscript></replaceable> ... <optional>*</optional><replaceable>mod<subscript>n</subscript></replaceable></literal>
2244           <indexterm><primary><literal>:module</literal></primary></indexterm>
2245         </term>
2246         <term>
2247           <literal>import <replaceable>mod</replaceable></literal>
2248         </term>
2249         <listitem>
2250           <para>Sets or modifies the current context for statements
2251           typed at the prompt.  The form <literal>import
2252           <replaceable>mod</replaceable></literal> is equivalent to
2253           <literal>:module +<replaceable>mod</replaceable></literal>.
2254           See <xref linkend="ghci-scope"/> for
2255           more details.</para>
2256         </listitem>
2257       </varlistentry>
2258
2259       <varlistentry>
2260         <term>
2261           <literal>:print </literal> <replaceable>names</replaceable> ...
2262           <indexterm><primary><literal>:print</literal></primary></indexterm>
2263         </term>
2264         <listitem>
2265           <para>Prints a value without forcing its evaluation.
2266             <literal>:print</literal> may be used on values whose types are
2267             unknown or partially known, which might be the case for local
2268             variables with polymorphic types at a breakpoint.  While inspecting
2269             the runtime value, <literal>:print</literal> attempts to
2270             reconstruct the type of the value, and will elaborate the type in
2271             GHCi's environment if possible.  If any unevaluated components
2272             (thunks) are encountered, then <literal>:print</literal> binds
2273             a fresh variable with a name beginning with <literal>_t</literal>
2274             to each thunk.  See <xref linkend="breakpoints" /> for more
2275             information.  See also the <literal>:sprint</literal> command,
2276             which works like <literal>:print</literal> but does not bind new
2277             variables.</para>
2278         </listitem>
2279       </varlistentry>
2280
2281       <varlistentry>
2282         <term>
2283           <literal>:quit</literal>
2284           <indexterm><primary><literal>:quit</literal></primary></indexterm>
2285         </term>
2286         <listitem>
2287           <para>Quits GHCi.  You can also quit by typing control-D
2288           at the prompt.</para>
2289         </listitem>
2290       </varlistentry>
2291
2292       <varlistentry>
2293         <term>
2294           <literal>:reload</literal>
2295           <indexterm><primary><literal>:reload</literal></primary></indexterm>
2296         </term>
2297         <listitem>
2298           <para>Attempts to reload the current target set (see
2299           <literal>:load</literal>) if any of the modules in the set,
2300           or any dependent module, has changed.  Note that this may
2301           entail loading new modules, or dropping modules which are no
2302           longer indirectly required by the target.</para>
2303         </listitem>
2304       </varlistentry>
2305
2306       <varlistentry>
2307         <term>
2308           <literal>:set</literal> <optional><replaceable>option</replaceable>...</optional>
2309           <indexterm><primary><literal>:set</literal></primary></indexterm>
2310         </term>
2311         <listitem>
2312     <para>Sets various options.  See <xref linkend="ghci-set"/> for a list of
2313       available options and <xref linkend="interactive-mode-options"/> for a
2314       list of GHCi-specific flags.  The <literal>:set</literal> command by
2315       itself shows which options are currently set. It also lists the current
2316       dynamic flag settings, with GHCi-specific flags listed separately.</para>
2317         </listitem>
2318       </varlistentry>
2319
2320       <varlistentry>
2321         <term>
2322           <literal>:set</literal> <literal>args</literal> <replaceable>arg</replaceable> ...
2323           <indexterm><primary><literal>:set args</literal></primary></indexterm>
2324         </term>
2325         <listitem>
2326           <para>Sets the list of arguments which are returned when the
2327           program calls <literal>System.getArgs</literal><indexterm><primary>getArgs</primary>
2328             </indexterm>.</para>
2329         </listitem>
2330       </varlistentry>
2331
2332       <varlistentry>
2333         <term>
2334            <literal>:set</literal> <literal>editor</literal> <replaceable>cmd</replaceable>
2335         </term>
2336         <listitem>
2337           <para>Sets the command used by <literal>:edit</literal> to
2338           <replaceable>cmd</replaceable>.</para>
2339         </listitem>
2340       </varlistentry>
2341
2342       <varlistentry>
2343         <term>
2344            <literal>:set</literal> <literal>prog</literal> <replaceable>prog</replaceable>
2345            <indexterm><primary><literal>:set prog</literal></primary></indexterm>
2346         </term>
2347         <listitem>
2348           <para>Sets the string to be returned when the program calls
2349           <literal>System.getProgName</literal><indexterm><primary>getProgName</primary>
2350             </indexterm>.</para>
2351         </listitem>
2352       </varlistentry>
2353
2354       <varlistentry>
2355         <term>
2356            <literal>:set</literal> <literal>prompt</literal> <replaceable>prompt</replaceable>
2357         </term>
2358         <listitem>
2359           <para>Sets the string to be used as the prompt in GHCi.
2360           Inside <replaceable>prompt</replaceable>, the sequence
2361           <literal>%s</literal> is replaced by the names of the
2362           modules currently in scope, and <literal>%%</literal> is
2363           replaced by <literal>%</literal>.</para>
2364         </listitem>
2365       </varlistentry>
2366
2367       <varlistentry>
2368         <term>
2369            <literal>:set</literal> <literal>stop</literal>
2370           [<replaceable>num</replaceable>] <replaceable>cmd</replaceable>
2371         </term>
2372         <listitem>
2373           <para>Set a command to be executed when a breakpoint is hit, or a new
2374           item in the history is selected.  The most common use of
2375             <literal>:set stop</literal> is to display the source code at the
2376             current location, e.g. <literal>:set stop :list</literal>.</para>
2377
2378           <para>If a number is given before the command, then the commands are
2379             run when the specified breakpoint (only) is hit.  This can be quite
2380             useful: for example, <literal>:set stop 1 :continue</literal>
2381             effectively disables breakpoint 1, by running
2382             <literal>:continue</literal> whenever it is hit (although GHCi will
2383             still emit a message to say the breakpoint was hit).  What's more,
2384             with cunning use of <literal>:def</literal> and
2385             <literal>:cmd</literal> you can use <literal>:set stop</literal> to
2386             implement conditional breakpoints:</para>
2387 <screen>
2388 *Main> :def cond \expr -> return (":cmd if (" ++ expr ++ ") then return \"\" else return \":continue\"")
2389 *Main> :set stop 0 :cond (x &lt; 3)
2390 </screen>
2391           <para>Ignoring breakpoints for a specified number of iterations is
2392             also possible using similar techniques.</para>
2393         </listitem>
2394       </varlistentry>
2395
2396       <varlistentry>
2397         <term>
2398           <literal>:show bindings</literal>
2399           <indexterm><primary><literal>:show bindings</literal></primary></indexterm>
2400         </term>
2401         <listitem>
2402           <para>Show the bindings made at the prompt and their
2403           types.</para>
2404         </listitem>
2405       </varlistentry>
2406
2407       <varlistentry>
2408         <term>
2409           <literal>:show breaks</literal>
2410           <indexterm><primary><literal>:show breaks</literal></primary></indexterm>
2411         </term>
2412         <listitem>
2413           <para>List the active breakpoints.</para>
2414         </listitem>
2415       </varlistentry>
2416
2417       <varlistentry>
2418         <term>
2419           <literal>:show context</literal>
2420           <indexterm><primary><literal>:show context</literal></primary></indexterm>
2421         </term>
2422         <listitem>
2423           <para>List the active evaluations that are stopped at breakpoints.</para>
2424         </listitem>
2425       </varlistentry>
2426
2427       <varlistentry>
2428         <term>
2429           <literal>:show modules</literal>
2430           <indexterm><primary><literal>:show modules</literal></primary></indexterm>
2431         </term>
2432         <listitem>
2433           <para>Show the list of modules currently loaded.</para>
2434         </listitem>
2435       </varlistentry>
2436
2437       <varlistentry>
2438         <term>
2439           <literal>:show packages</literal>
2440           <indexterm><primary><literal>:show packages</literal></primary></indexterm>
2441         </term>
2442         <listitem>
2443     <para>Show the currently active package flags, as well as the list of
2444       packages currently loaded.</para>
2445         </listitem>
2446       </varlistentry>
2447
2448       <varlistentry>
2449         <term>
2450           <literal>:show languages</literal>
2451           <indexterm><primary><literal>:show languages</literal></primary></indexterm>
2452         </term>
2453         <listitem>
2454     <para>Show the currently active language flags.</para>
2455         </listitem>
2456       </varlistentry>
2457
2458
2459       <varlistentry>
2460         <term>
2461           <literal>:show [args|prog|prompt|editor|stop]</literal>
2462           <indexterm><primary><literal>:show</literal></primary></indexterm>
2463         </term>
2464         <listitem>
2465           <para>Displays the specified setting (see
2466             <literal>:set</literal>).</para>
2467         </listitem>
2468       </varlistentry>
2469
2470       <varlistentry>
2471         <term>
2472           <literal>:sprint</literal>
2473           <indexterm><primary><literal>:sprint</literal></primary></indexterm>
2474         </term>
2475         <listitem>
2476           <para>Prints a value without forcing its evaluation.
2477             <literal>:sprint</literal> is similar to <literal>:print</literal>,
2478             with the difference that unevaluated subterms are not bound to new
2479             variables, they are simply denoted by &lsquo;_&rsquo;.</para>
2480         </listitem>
2481       </varlistentry>
2482
2483       <varlistentry>
2484         <term>
2485           <literal>:step [<replaceable>expr</replaceable>]</literal> 
2486           <indexterm><primary><literal>:step</literal></primary></indexterm>
2487         </term>
2488         <listitem>
2489           <para>Single-step from the last breakpoint.  With an expression
2490             argument, begins evaluation of the expression with a
2491             single-step.</para>
2492         </listitem>
2493       </varlistentry>
2494
2495       <varlistentry>
2496         <term>
2497           <literal>:trace [<replaceable>expr</replaceable>]</literal>
2498           <indexterm><primary><literal>:trace</literal></primary></indexterm>
2499         </term>
2500         <listitem>
2501           <para>Evaluates the given expression (or from the last breakpoint if
2502             no expression is given), and additionally logs the evaluation
2503             steps for later inspection using <literal>:history</literal>.  See
2504             <xref linkend="tracing" />.</para>
2505         </listitem>
2506       </varlistentry>
2507
2508       <varlistentry>
2509         <term>
2510          <literal>:type</literal> <replaceable>expression</replaceable>
2511          <indexterm><primary><literal>:type</literal></primary></indexterm>
2512         </term>
2513         <listitem>
2514           <para>Infers and prints the type of
2515           <replaceable>expression</replaceable>, including explicit
2516           forall quantifiers for polymorphic types.  The monomorphism
2517           restriction is <emphasis>not</emphasis> applied to the
2518           expression during type inference.</para>
2519         </listitem>
2520       </varlistentry>
2521
2522       <varlistentry>
2523         <term>
2524           <literal>:undef</literal> <replaceable>name</replaceable>
2525           <indexterm><primary><literal>:undef</literal></primary></indexterm>
2526         </term>
2527         <listitem>
2528           <para>Undefines the user-defined command
2529           <replaceable>name</replaceable> (see <literal>:def</literal>
2530           above).</para>
2531         </listitem>
2532       </varlistentry>
2533
2534       <varlistentry>
2535         <term>
2536           <literal>:unset</literal> <replaceable>option</replaceable>...
2537           <indexterm><primary><literal>:unset</literal></primary></indexterm>
2538         </term>
2539         <listitem>
2540           <para>Unsets certain options.  See <xref linkend="ghci-set"/>
2541           for a list of available options.</para>
2542         </listitem>
2543       </varlistentry>
2544
2545       <varlistentry>
2546         <term>
2547           <literal>:!</literal> <replaceable>command</replaceable>...
2548           <indexterm><primary><literal>:!</literal></primary></indexterm>
2549           <indexterm><primary>shell commands</primary><secondary>in GHCi</secondary></indexterm>
2550         </term>
2551         <listitem>
2552           <para>Executes the shell command
2553           <replaceable>command</replaceable>.</para>
2554         </listitem>
2555       </varlistentry>
2556
2557     </variablelist>
2558   </sect1>
2559
2560   <sect1 id="ghci-set">
2561     <title>The <literal>:set</literal> command</title>
2562     <indexterm><primary><literal>:set</literal></primary></indexterm>
2563
2564     <para>The <literal>:set</literal> command sets two types of
2565     options: GHCi options, which begin with
2566     &lsquo;<literal>+</literal>&rsquo;, and &ldquo;command-line&rdquo;
2567     options, which begin with &lsquo;-&rsquo;.  </para>
2568
2569     <para>NOTE: at the moment, the <literal>:set</literal> command
2570     doesn't support any kind of quoting in its arguments: quotes will
2571     not be removed and cannot be used to group words together.  For
2572     example, <literal>:set -DFOO='BAR BAZ'</literal> will not do what
2573     you expect.</para>
2574
2575     <sect2>
2576       <title>GHCi options</title>
2577       <indexterm><primary>options</primary><secondary>GHCi</secondary>
2578       </indexterm>
2579
2580       <para>GHCi options may be set using <literal>:set</literal> and
2581       unset using <literal>:unset</literal>.</para>
2582
2583       <para>The available GHCi options are:</para>
2584
2585       <variablelist>
2586         <varlistentry>
2587           <term>
2588             <literal>+r</literal>
2589             <indexterm><primary><literal>+r</literal></primary></indexterm>
2590             <indexterm><primary>CAFs</primary><secondary>in GHCi</secondary></indexterm>
2591             <indexterm><primary>Constant Applicative Form</primary><see>CAFs</see></indexterm>
2592           </term>
2593           <listitem>
2594             <para>Normally, any evaluation of top-level expressions
2595             (otherwise known as CAFs or Constant Applicative Forms) in
2596             loaded modules is retained between evaluations.  Turning
2597             on <literal>+r</literal> causes all evaluation of
2598             top-level expressions to be discarded after each
2599             evaluation (they are still retained
2600             <emphasis>during</emphasis> a single evaluation).</para>
2601           
2602             <para>This option may help if the evaluated top-level
2603             expressions are consuming large amounts of space, or if
2604             you need repeatable performance measurements.</para>
2605           </listitem>
2606         </varlistentry>
2607
2608         <varlistentry>
2609           <term>
2610             <literal>+s</literal>
2611             <indexterm><primary><literal>+s</literal></primary></indexterm>
2612           </term>
2613           <listitem>
2614             <para>Display some stats after evaluating each expression,
2615             including the elapsed time and number of bytes allocated.
2616             NOTE: the allocation figure is only accurate to the size
2617             of the storage manager's allocation area, because it is
2618             calculated at every GC.  Hence, you might see values of
2619             zero if no GC has occurred.</para>
2620           </listitem>
2621         </varlistentry>
2622
2623         <varlistentry>
2624           <term>
2625             <literal>+t</literal>
2626             <indexterm><primary><literal>+t</literal></primary></indexterm>
2627           </term>
2628           <listitem>
2629             <para>Display the type of each variable bound after a
2630             statement is entered at the prompt.  If the statement is a
2631             single expression, then the only variable binding will be
2632             for the variable
2633             &lsquo;<literal>it</literal>&rsquo;.</para>
2634           </listitem>
2635         </varlistentry>
2636       </variablelist>
2637     </sect2>
2638
2639     <sect2 id="ghci-cmd-line-options">
2640       <title>Setting GHC command-line options in GHCi</title>
2641
2642       <para>Normal GHC command-line options may also be set using
2643       <literal>:set</literal>.  For example, to turn on
2644       <option>-fglasgow-exts</option>, you would say:</para>
2645
2646 <screen>
2647 Prelude> :set -fglasgow-exts
2648 </screen>
2649       
2650       <para>Any GHC command-line option that is designated as
2651       <firstterm>dynamic</firstterm> (see the table in <xref
2652       linkend="flag-reference"/>), may be set using
2653       <literal>:set</literal>.  To unset an option, you can set the
2654       reverse option:</para>
2655       <indexterm><primary>dynamic</primary><secondary>options</secondary></indexterm>
2656
2657 <screen>
2658 Prelude> :set -fno-glasgow-exts
2659 </screen>
2660
2661       <para><xref linkend="flag-reference"/> lists the reverse for each
2662       option where applicable.</para>
2663
2664       <para>Certain static options (<option>-package</option>,
2665       <option>-I</option>, <option>-i</option>, and
2666       <option>-l</option> in particular) will also work, but some may
2667       not take effect until the next reload.</para>
2668       <indexterm><primary>static</primary><secondary>options</secondary></indexterm>
2669     </sect2>
2670   </sect1>
2671   <sect1 id="ghci-dot-files">
2672     <title>The <filename>.ghci</filename> file</title>
2673     <indexterm><primary><filename>.ghci</filename></primary><secondary>file</secondary>
2674     </indexterm>
2675     <indexterm><primary>startup</primary><secondary>files, GHCi</secondary>
2676     </indexterm>
2677
2678     <para>When it starts, unless the <literal>-ignore-dot-ghci</literal>
2679     flag is given, GHCi reads and executes commands from the following
2680     files, in this order, if they exist:</para>
2681
2682     <orderedlist>
2683     <listitem>
2684       <para><filename>./.ghci</filename></para>
2685     </listitem>
2686     <listitem>
2687       <para><literal><replaceable>appdata</replaceable>/ghc/ghci.conf</literal>,
2688       where <replaceable>appdata</replaceable> depends on your system,
2689       but is usually something like <literal>C:/Documents and Settings/<replaceable>user</replaceable>/Application Data</literal></para>
2690     </listitem>
2691     <listitem>
2692       <para>On Unix: <literal>$HOME/.ghc/ghci.conf</literal></para>
2693     </listitem>
2694     <listitem>
2695       <para><literal>$HOME/.ghci</literal></para>
2696     </listitem>
2697    </orderedlist>
2698
2699     <para>The <filename>ghci.conf</filename> file is most useful for
2700     turning on favourite options (eg. <literal>:set +s</literal>), and
2701     defining useful macros.  Placing a <filename>.ghci</filename> file
2702     in a directory with a Haskell project is a useful way to set
2703     certain project-wide options so you don't have to type them
2704     everytime you start GHCi: eg. if your project uses GHC extensions
2705     and CPP, and has source files in three subdirectories A, B and C,
2706     you might put the following lines in
2707     <filename>.ghci</filename>:</para>
2708
2709 <screen>
2710 :set -fglasgow-exts -cpp
2711 :set -iA:B:C
2712 </screen>
2713
2714     <para>(Note that strictly speaking the <option>-i</option> flag is
2715     a static one, but in fact it works to set it using
2716     <literal>:set</literal> like this.  The changes won't take effect
2717     until the next <literal>:load</literal>, though.)</para>
2718
2719     <para>Once you have a library of GHCi macros, you may want
2720     to source them from separate files, or you may want to source
2721     your <filename>.ghci</filename> file into your running GHCi
2722     session while debugging it</para>
2723
2724 <screen>
2725 :def source readFile
2726 </screen>
2727
2728     <para>With this macro defined in your <filename>.ghci</filename> 
2729     file, you can use <literal>:source file</literal> to read GHCi
2730     commands from <literal>file</literal>. You can find (and contribute!-)
2731     other suggestions for <filename>.ghci</filename> files on this Haskell
2732     wiki page: <ulink
2733       url="http://haskell.org/haskellwiki/GHC/GHCi">GHC/GHCi</ulink></para>
2734
2735     <para>Two command-line options control whether the
2736     startup files files are read:</para>
2737
2738     <variablelist>
2739       <varlistentry>
2740         <term>
2741           <option>-ignore-dot-ghci</option>
2742           <indexterm><primary><option>-ignore-dot-ghci</option></primary></indexterm>
2743         </term>
2744         <listitem>
2745           <para>Don't read either <filename>./.ghci</filename> or the
2746           other startup files when starting up.</para>
2747         </listitem>
2748       </varlistentry>
2749       <varlistentry>
2750         <term>
2751           <option>-read-dot-ghci</option>
2752           <indexterm><primary><option>-read-dot-ghci</option></primary></indexterm>
2753         </term>
2754         <listitem>
2755           <para>Read <filename>./.ghci</filename> and the other
2756           startup files (see above).  This is normally the
2757           default, but the <option>-read-dot-ghci</option> option may
2758           be used to override a previous
2759           <option>-ignore-dot-ghci</option> option.</para>
2760         </listitem>
2761       </varlistentry>
2762     </variablelist>
2763
2764   </sect1>
2765
2766   <sect1 id="ghci-obj">
2767     <title>Compiling to object code inside GHCi</title>
2768
2769     <para>By default, GHCi compiles Haskell source code into byte-code
2770     that is interpreted by the runtime system.  GHCi can also compile
2771     Haskell code to object code: to turn on this feature, use the
2772     <option>-fobject-code</option> flag either on the command line or
2773     with <literal>:set</literal> (the option
2774     <option>-fbyte-code</option> restores byte-code compilation
2775     again).  Compiling to object code takes longer, but typically the
2776     code will execute 10-20 times faster than byte-code.</para>
2777
2778     <para>Compiling to object code inside GHCi is particularly useful
2779     if you are developing a compiled application, because the
2780     <literal>:reload</literal> command typically runs much faster than
2781     restarting GHC with <option>--make</option> from the command-line,
2782     because all the interface files are already cached in
2783     memory.</para>
2784
2785     <para>There are disadvantages to compiling to object-code: you
2786     can't set breakpoints in object-code modules, for example.  Only
2787     the exports of an object-code module will be visible in GHCi,
2788     rather than all top-level bindings as in interpreted
2789     modules.</para>
2790   </sect1>
2791
2792   <sect1 id="ghci-faq">
2793     <title>FAQ and Things To Watch Out For</title>
2794     
2795     <variablelist>
2796       <varlistentry>
2797         <term>The interpreter can't load modules with foreign export
2798         declarations!</term>
2799         <listitem>
2800           <para>Unfortunately not.  We haven't implemented it yet.
2801           Please compile any offending modules by hand before loading
2802           them into GHCi.</para>
2803         </listitem>
2804       </varlistentry>
2805
2806       <varlistentry>
2807         <term>
2808           <literal>-O</literal> doesn't work with GHCi!
2809           <indexterm><primary><option>-O</option></primary></indexterm>
2810          </term>
2811         <listitem>
2812           <para>For technical reasons, the bytecode compiler doesn't
2813           interact well with one of the optimisation passes, so we
2814           have disabled optimisation when using the interpreter.  This
2815           isn't a great loss: you'll get a much bigger win by
2816           compiling the bits of your code that need to go fast, rather
2817           than interpreting them with optimisation turned on.</para>
2818         </listitem>
2819       </varlistentry>
2820
2821       <varlistentry>
2822         <term>Unboxed tuples don't work with GHCi</term>
2823         <listitem>
2824           <para>That's right.  You can always compile a module that
2825           uses unboxed tuples and load it into GHCi, however.
2826           (Incidentally the previous point, namely that
2827           <literal>-O</literal> is incompatible with GHCi, is because
2828           the bytecode compiler can't deal with unboxed
2829           tuples).</para>
2830         </listitem>
2831       </varlistentry>
2832
2833       <varlistentry>
2834         <term>Concurrent threads don't carry on running when GHCi is
2835         waiting for input.</term>
2836         <listitem>
2837           <para>This should work, as long as your GHCi was built with
2838           the <option>-threaded</option> switch, which is the default.
2839           Consult whoever supplied your GHCi installation.</para>
2840         </listitem>
2841       </varlistentry>
2842
2843       <varlistentry>
2844         <term>After using <literal>getContents</literal>, I can't use
2845         <literal>stdin</literal> again until I do
2846         <literal>:load</literal> or <literal>:reload</literal>.</term>
2847
2848         <listitem>
2849           <para>This is the defined behaviour of
2850           <literal>getContents</literal>: it puts the stdin Handle in
2851           a state known as <firstterm>semi-closed</firstterm>, wherein
2852           any further I/O operations on it are forbidden.  Because I/O
2853           state is retained between computations, the semi-closed
2854           state persists until the next <literal>:load</literal> or
2855           <literal>:reload</literal> command.</para>
2856
2857           <para>You can make <literal>stdin</literal> reset itself
2858           after every evaluation by giving GHCi the command
2859           <literal>:set +r</literal>.  This works because
2860           <literal>stdin</literal> is just a top-level expression that
2861           can be reverted to its unevaluated state in the same way as
2862           any other top-level expression (CAF).</para>
2863         </listitem>
2864       </varlistentry>
2865
2866       <varlistentry>
2867         <term>I can't use Control-C to interrupt computations in
2868           GHCi on Windows.</term>
2869         <listitem>
2870           <para>See <xref linkend="ghci-windows"/>.</para>
2871         </listitem>
2872       </varlistentry>
2873
2874       <varlistentry>
2875         <term>The default buffering mode is different in GHCi to GHC.</term>
2876         <listitem>
2877           <para>
2878             In GHC, the stdout handle is line-buffered by default.
2879             However, in GHCi we turn off the buffering on stdout,
2880             because this is normally what you want in an interpreter:
2881             output appears as it is generated.
2882           </para>
2883         </listitem>
2884       </varlistentry>
2885     </variablelist>
2886   </sect1>
2887
2888 </chapter>
2889
2890 <!-- Emacs stuff:
2891      ;;; Local Variables: ***
2892      ;;; mode: xml ***
2893      ;;; sgml-parent-document: ("users_guide.xml" "book" "chapter") ***
2894      ;;; End: ***
2895  -->