ghc/compiler/types/Class.lhs

   1 %
   2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1996
   3 %
   4 \section[Class]{The @Class@ datatype}
   5
   6 \begin{code}
   7 #include "HsVersions.h"
   8
   9 module Class (
  10         GenClass(..), Class(..),
  11
  12         mkClass,
  13         getClassKey, getClassOps, getClassSelIds,
  14         getSuperDictSelId, getClassOpId, getDefaultMethodId,
  15         getClassSig, getClassBigSig, getClassInstEnv,
  16         isSuperClassOf,
  17
  18         derivableClassKeys, cCallishClassKeys,
  19         isNumericClass, isStandardClass, isCcallishClass,
  20
  21         GenClassOp(..), ClassOp(..),
  22         mkClassOp,
  23         getClassOpTag, getClassOpString,
  24         getClassOpLocalType,
  25
  26         ClassInstEnv(..)
  27
  28         -- and to make the interface self-sufficient...
  29     ) where
  30
  31 CHK_Ubiq() -- debugging consistency check
  32
  33 import TyLoop
  34
  35 import TyCon            ( TyCon )
  36 import TyVar            ( TyVar(..), GenTyVar )
  37 import Usage            ( GenUsage, Usage(..), UVar(..) )
  38
  39 import Maybes           ( assocMaybe, Maybe )
  40 --import Name           ( Name )
  41 import Unique           -- Keys for built-in classes
  42 --import Outputable     ( Outputable(..), NamedThing(..), ExportFlag )
  43 import Pretty           ( Pretty(..), PrettyRep )
  44 import PprStyle         ( PprStyle )
  45 import SrcLoc           ( SrcLoc )
  46 import Util
  47 \end{code}
  48
  49 %************************************************************************
  50 %*                                                                      *
  51 \subsection[Class-basic]{@Class@: basic definition}
  52 %*                                                                      *
  53 %************************************************************************
  54
  55 A @Class@ corresponds to a Greek kappa in the static semantics:
  56
  57 The parameterisation wrt tyvar and uvar is only necessary to
  58 get appropriately general instances of Ord3 for GenType.
  59
  60 \begin{code}
  61 data GenClassOp ty
  62   = ClassOp     FAST_STRING -- The operation name
  63
  64                 Int     -- Unique within a class; starts at 1
  65
  66                 ty      -- Type; the class tyvar is free (you can find
  67                         -- it from the class). This means that a
  68                         -- ClassOp doesn't make much sense outside the
  69                         -- context of its parent class.
  70
  71 data GenClass tyvar uvar
  72   = Class
  73         Unique          -- Key for fast comparison
  74         Name
  75
  76         tyvar           -- The class type variable
  77
  78         [GenClass tyvar uvar]   -- Immediate superclasses, and the
  79         [Id]                    -- corresponding selector functions to
  80                                 -- extract them from a dictionary of this
  81                                 -- class
  82
  83         [GenClassOp (GenType tyvar uvar)] -- The * class operations
  84         [Id]                              --     * selector functions
  85         [Id]                              --     * default methods
  86                           -- They are all ordered by tag.  The
  87                           -- selector ids are less innocent than they
  88                           -- look, because their IdInfos contains
  89                           -- suitable specialisation information.  In
  90                           -- particular, constant methods are
  91                           -- instances of selectors at suitably simple
  92                           -- types.
  93
  94         ClassInstEnv      -- Gives details of all the instances of this class
  95
  96         [(GenClass tyvar uvar, [GenClass tyvar uvar])]
  97                           -- Indirect superclasses;
  98                           --   (k,[k1,...,kn]) means that
  99                           --   k is an immediate superclass of k1
 100                           --   k1 is an immediate superclass of k2
 101                           --   ... and kn is an immediate superclass
 102                           -- of this class.  (This is all redundant
 103                           -- information, since it can be derived from
 104                           -- the superclass information above.)
 105
 106 type Class        = GenClass TyVar UVar
 107 type ClassOp      = GenClassOp Type
 108
 109 type ClassInstEnv = MatchEnv Type Id            -- The Ids are dfuns
 110 \end{code}
 111
 112 The @mkClass@ function fills in the indirect superclasses.
 113
 114 \begin{code}
 115 mkClass :: Unique -> Name -> TyVar
 116         -> [Class] -> [Id]
 117         -> [ClassOp] -> [Id] -> [Id]
 118         -> ClassInstEnv
 119         -> Class
 120
 121 mkClass uniq full_name tyvar super_classes superdict_sels
 122         class_ops dict_sels defms class_insts
 123   = Class uniq full_name tyvar
 124                 super_classes superdict_sels
 125                 class_ops dict_sels defms
 126                 class_insts
 127                 trans_clos
 128   where
 129     trans_clos :: [(Class,[Class])]
 130     trans_clos = transitiveClosure succ (==) [ (clas, []) | clas <- super_classes ]
 131
 132     succ (clas@(Class _ _ _ super_classes _ _ _ _ _ _), links)
 133       = [(super, (clas:links)) | super <- super_classes]
 134 \end{code}
 135
 136 %************************************************************************
 137 %*                                                                      *
 138 \subsection[Class-selectors]{@Class@: simple selectors}
 139 %*                                                                      *
 140 %************************************************************************
 141
 142 The rest of these functions are just simple selectors.
 143
 144 \begin{code}
 145 getClassKey (Class key _ _ _ _ _ _ _ _ _) = key
 146 getClassOps (Class _ _ _ _ _ ops _ _ _ _) = ops
 147 getClassSelIds (Class _ _ _ _ _ _ sels _ _ _) = sels
 148
 149 getClassOpId (Class _ _ _ _ _ ops op_ids _ _ _) op
 150   = op_ids !! (getClassOpTag op - 1)
 151 getDefaultMethodId (Class _ _ _ _ _ ops _ defm_ids _ _) op
 152   = defm_ids !! (getClassOpTag op - 1)
 153 getSuperDictSelId (Class _ _ _ scs scsel_ids _ _ _ _ _) super_clas
 154   = assoc "getSuperDictSelId" (scs `zip` scsel_ids) super_clas
 155
 156 getClassSig :: GenClass t u -> (t, [GenClass t u], [GenClassOp (GenType t u)])
 157 getClassSig (Class _ _ tyvar super_classes _ ops _ _ _ _)
 158   = (tyvar, super_classes, ops)
 159
 160 getClassBigSig (Class _ _ tyvar super_classes sdsels ops sels defms _ _)
 161   = (tyvar, super_classes, sdsels, ops, sels, defms)
 162
 163 getClassInstEnv (Class _ _ _ _ _ _ _ _ inst_env _) = inst_env
 164 \end{code}
 165
 166 @a `isSuperClassOf` b@ returns @Nothing@ if @a@ is not a superclass of
 167 @b@, but if it is, it returns $@Just@~[k_1,\ldots,k_n]$, where the
 168 $k_1,\ldots,k_n$ are exactly as described in the definition of the
 169 @GenClass@ constructor above.
 170
 171 \begin{code}
 172 isSuperClassOf :: Class -> Class -> Maybe [Class]
 173 clas `isSuperClassOf` (Class _ _ _ _ _ _ _ _ _ links) = assocMaybe links clas
 174 \end{code}
 175
 176 %************************************************************************
 177 %*                                                                      *
 178 \subsection[Class-std-groups]{Standard groups of Prelude classes}
 179 %*                                                                      *
 180 %************************************************************************
 181
 182 @derivableClassKeys@ is also used in checking \tr{deriving} constructs
 183 (@TcDeriv@).
 184
 185 NOTE: @Eq@ and @Text@ do need to appear in @standardClasses@
 186 even though every numeric class has these two as a superclass,
 187 because the list of ambiguous dictionaries hasn't been simplified.
 188
 189 \begin{code}
 190 isNumericClass, isStandardClass :: Class -> Bool
 191
 192 isNumericClass   (Class key _ _ _ _ _ _ _ _ _) = key `is_elem` numericClassKeys
 193 isStandardClass  (Class key _ _ _ _ _ _ _ _ _) = key `is_elem` standardClassKeys
 194 isCcallishClass  (Class key _ _ _ _ _ _ _ _ _) = key `is_elem` cCallishClassKeys
 195 is_elem = isIn "is_X_Class"
 196
 197 numericClassKeys
 198   = [ numClassKey,
 199       realClassKey,
 200       integralClassKey,
 201       fractionalClassKey,
 202       floatingClassKey,
 203       realFracClassKey,
 204       realFloatClassKey ]
 205
 206 derivableClassKeys
 207   = [ eqClassKey,
 208       showClassKey,
 209       ordClassKey,
 210       enumClassKey,
 211       ixClassKey,
 212       readClassKey ]
 213
 214 cCallishClassKeys = [ cCallableClassKey, cReturnableClassKey ]
 215
 216 standardClassKeys
 217   = derivableClassKeys ++ numericClassKeys ++ cCallishClassKeys
 218     --
 219     -- We have to have "_CCallable" and "_CReturnable" in the standard
 220     -- classes, so that if you go...
 221     --
 222     --      _ccall_ foo ... 93{-numeric literal-} ...
 223     --
 224     -- ... it can do The Right Thing on the 93.
 225 \end{code}
 226
 227 %************************************************************************
 228 %*                                                                      *
 229 \subsection[Class-instances]{Instance declarations for @Class@}
 230 %*                                                                      *
 231 %************************************************************************
 232
 233 We compare @Classes@ by their keys (which include @Uniques@).
 234
 235 \begin{code}
 236 instance Ord3 (GenClass tyvar uvar) where
 237   cmp (Class k1 _ _ _ _ _ _ _ _ _) (Class k2 _ _ _ _ _ _ _ _ _)
 238     = cmp k1 k2
 239
 240 instance Eq (GenClass tyvar uvar) where
 241     (Class k1 _ _ _ _ _ _ _ _ _) == (Class k2 _ _ _ _ _ _ _ _ _) = k1 == k2
 242     (Class k1 _ _ _ _ _ _ _ _ _) /= (Class k2 _ _ _ _ _ _ _ _ _) = k1 /= k2
 243
 244 instance Ord (GenClass tyvar uvar) where
 245     (Class k1 _ _ _ _ _ _ _ _ _) <= (Class k2 _ _ _ _ _ _ _ _ _) = k1 <= k2
 246     (Class k1 _ _ _ _ _ _ _ _ _) <  (Class k2 _ _ _ _ _ _ _ _ _) = k1 <  k2
 247     (Class k1 _ _ _ _ _ _ _ _ _) >= (Class k2 _ _ _ _ _ _ _ _ _) = k1 >= k2
 248     (Class k1 _ _ _ _ _ _ _ _ _) >  (Class k2 _ _ _ _ _ _ _ _ _) = k1 >  k2
 249     _tagCmp a b = case cmp a b of { LT_ -> _LT; EQ_ -> _EQ; GT__ -> _GT }
 250 \end{code}
 251
 252 \begin{code}
 253 instance Uniquable (GenClass tyvar uvar) where
 254     uniqueOf (Class u _ _ _ _ _ _ _ _ _) = u
 255
 256 instance NamedThing (GenClass tyvar uvar) where
 257     getName (Class _ n _ _ _ _ _ _ _ _) = n
 258 \end{code}
 259
 260
 261 %************************************************************************
 262 %*                                                                      *
 263 \subsection[ClassOp-basic]{@ClassOp@: type and basic functions}
 264 %*                                                                      *
 265 %************************************************************************
 266
 267 A @ClassOp@ represents a a class operation.  From it and its parent
 268 class we can construct the dictionary-selector @Id@ for the
 269 operation/superclass dictionary, and the @Id@ for its default method.
 270 It appears in a list inside the @Class@ object.
 271
 272 The type of a method in a @ClassOp@ object is its local type; that is,
 273 without the overloading of the class itself.  For example, in the
 274 declaration
 275 \begin{pseudocode}
 276         class Foo a where
 277                 op :: Ord b => a -> b -> a
 278 \end{pseudocode}
 279 the type recorded for @op@ in the @ClassOp@ list of the @Class@ object is
 280 just
 281         $\forall \beta.~
 282                 @Ord@~\beta \Rightarrow
 283                 \alpha \rightarrow \beta \rightarrow alpha$
 284
 285 (where $\alpha$ is the class type variable recorded in the @Class@
 286 object).  Of course, the type of @op@ recorded in the GVE will be its
 287 ``full'' type
 288
 289         $\forall \alpha \forall \beta.~
 290                 @Foo@~\alpha \Rightarrow
 291                 ~@Ord@~\beta \Rightarrow \alpha
 292                 \rightarrow \beta \rightarrow alpha$
 293
 294 ******************************************************************
 295 **** That is, the type variables of a class op selector
 296 ***  are all at the outer level.
 297 ******************************************************************
 298
 299 \begin{code}
 300 mkClassOp :: FAST_STRING -> Int -> ty -> GenClassOp ty
 301 mkClassOp name tag ty = ClassOp name tag ty
 302
 303 getClassOpTag :: GenClassOp ty -> Int
 304 getClassOpTag    (ClassOp _ tag _) = tag
 305
 306 getClassOpString :: GenClassOp ty -> FAST_STRING
 307 getClassOpString (ClassOp str _ _) = str
 308
 309 getClassOpLocalType :: GenClassOp ty -> ty {-SigmaType-}
 310 getClassOpLocalType (ClassOp _ _ ty) = ty
 311 \end{code}
 312
 313 %************************************************************************
 314 %*                                                                      *
 315 \subsection[ClassOp-instances]{Instance declarations for @ClassOp@}
 316 %*                                                                      *
 317 %************************************************************************
 318
 319 @ClassOps@ are compared by their tags.
 320
 321 \begin{code}
 322 instance Eq (GenClassOp ty) where
 323     (ClassOp _ i1 _) == (ClassOp _ i2 _) = i1 == i2
 324     (ClassOp _ i1 _) /= (ClassOp _ i2 _) = i1 == i2
 325
 326 instance Ord (GenClassOp ty) where
 327     (ClassOp _ i1 _) <= (ClassOp _ i2 _) = i1 <= i2
 328     (ClassOp _ i1 _) <  (ClassOp _ i2 _) = i1 <  i2
 329     (ClassOp _ i1 _) >= (ClassOp _ i2 _) = i1 >= i2
 330     (ClassOp _ i1 _) >  (ClassOp _ i2 _) = i1 >  i2
 331     -- ToDo: something for _tagCmp? (WDP 94/10)
 332 \end{code}