[project @ 2004-10-03 16:17:08 by ross]
[ghc-hetmet.git] / ghc / docs / users_guide / separate_compilation.xml
1 <?xml version="1.0" encoding="iso-8859-1"?>
2   <sect1 id="separate-compilation">
3     <title>Filenames and separate compilation</title>
4
5     <indexterm><primary>separate compilation</primary></indexterm>
6     <indexterm><primary>recompilation checker</primary></indexterm>
7     <indexterm><primary>make and recompilation</primary></indexterm>
8
9     <para>This section describes what files GHC expects to find, what
10     files it creates, where these files are stored, and what options
11     affect this behaviour.</para>
12
13     <para>Note that this section is written with
14     <firstterm>hierarchical modules</firstterm> in mind (see <xref
15     linkend="hierarchical-modules"/>); hierarchical modules are an
16     extension to Haskell 98 which extends the lexical syntax of
17     module names to include a dot &lsquo;.&rsquo;.  Non-hierarchical
18     modules are thus a special case in which none of the module names
19     contain dots.</para>
20
21     <para>Pathname conventions vary from system to system.  In
22     particular, the directory separator is
23     &lsquo;<literal>/</literal>&rsquo; on Unix systems and
24     &lsquo;<literal>\</literal>&rsquo; on Windows systems.  In the
25     sections that follow, we shall consistently use
26     &lsquo;<literal>/</literal>&rsquo; as the directory separator;
27     substitute this for the appropriate character for your
28     system.</para>
29
30     <sect2 id="source-files">
31       <title>Haskell source files</title>
32
33       <para>Each Haskell source module should be placed in a file on
34       its own.</para>
35
36       <para>The file should usually be named after the module name, by
37       replacing dots in the module name by directory separators.  For
38       example, on a Unix system, the module <literal>A.B.C</literal>
39       should be placed in the file <literal>A/B/C.hs</literal>,
40       relative to some base directory.  GHC's behaviour if this rule
41       is not followed is fully defined by the following section (<xref
42       linkend="output-files"/>).</para>
43     </sect2>
44
45     <sect2 id="output-files">
46       <title>Output files</title>
47
48       <indexterm><primary>interface files</primary></indexterm>
49       <indexterm><primary><literal>.hi</literal> files</primary></indexterm>
50       <indexterm><primary>object files</primary></indexterm>
51       <indexterm><primary><literal>.o</literal> files</primary></indexterm>
52
53       <para>When asked to compile a source file, GHC normally
54       generates two files: an <firstterm>object file</firstterm>, and
55       an <firstterm>interface file</firstterm>. </para>
56
57       <para>The object file, which normally ends in a
58       <literal>.o</literal> suffix (or <literal>.obj</literal> if
59       you're on Windows), contains the compiled code for the module.</para>
60
61       <para>The interface file,
62       which normally ends in a <literal>.hi</literal> suffix, contains
63       the information that GHC needs in order to compile further
64       modules that depend on this module.  It contains things like the
65       types of exported functions, definitions of data types, and so
66       on.  It is stored in a binary format, so don't try to read one;
67       use the <option>--show-iface</option> option instead (see <xref
68       linkend="hi-options"/>).</para>
69
70       <para>You should think of the object file and the interface file as a
71       pair, since the interface file is in a sense a compiler-readable
72       description of the contents of the object file.  If the
73       interface file and object file get out of sync for any reason,
74       then the compiler may end up making assumptions about the object
75       file that aren't true; trouble will almost certainly follow.
76       For this reason, we recommend keeping object files and interface
77       files in the same place (GHC does this by default, but it is
78       possible to override the defaults as we'll explain
79       shortly).</para>
80
81       <para>Every module has a <emphasis>module name</emphasis>
82       defined in its source code (<literal>module A.B.C where
83       ...</literal>).</para>
84
85       <para>The name of the object file generated by GHC is derived
86       according to the following rules, where
87       <replaceable>osuf</replaceable> is the object-file suffix (this
88       can be changed with the <option>-osuf</option> option).</para>
89
90       <itemizedlist>
91         <listitem>
92           <para>If there is no <option>-odir</option> option (the
93           default), then the object filename is derived from the
94           source filename (ignoring the module name) by replacing the
95           suffix with <replaceable>osuf</replaceable>.</para>
96         </listitem>
97         <listitem>
98           <para>If
99           <option>-odir</option>&nbsp;<replaceable>dir</replaceable>
100           has been specified, then the object filename is
101           <replaceable>dir</replaceable>/<replaceable>mod</replaceable>.<replaceable>osuf</replaceable>,
102           where <replaceable>mod</replaceable> is the module name with
103           dots replaced by slashes.</para>
104         </listitem>
105       </itemizedlist>
106
107       <para>The name of the interface file is derived using the same
108       rules, except that the suffix is
109       <replaceable>hisuf</replaceable> (<literal>.hi</literal> by
110       default) instead of <replaceable>osuf</replaceable>, and the
111       relevant options are <option>-hidir</option> and
112       <option>-hisuf</option> instead of <option>-odir</option> and
113       <option>-osuf</option> respectively.</para>
114
115       <para>For example, if GHC compiles the module
116       <literal>A.B.C</literal> in the file
117       <filename>src/A/B/C.hs</filename>, with no
118       <literal>-odir</literal> or <literal>-hidir</literal> flags, the
119       interface file will be put in <literal>src/A/B/C.hi</literal>
120       and the object file in <literal>src/A/B/C.o</literal>.</para>
121
122       <para>For any module that is imported, GHC requires that the
123       name of the module in the import statement exactly matches the
124       name of the module in the interface file (or source file) found
125       using the strategy specified in <xref linkend="search-path"/>.
126       This means that for most modules, the source file name should
127       match the module name.</para>
128
129       <para>However, note that it is reasonable to have a module
130       <literal>Main</literal> in a file named
131       <filename>foo.hs</filename>, but this only works because GHC
132       never needs to search for the interface for module
133       <literal>Main</literal> (because it is never imported).  It is
134       therefore possible to have several <literal>Main</literal>
135       modules in separate source files in the same directory, and GHC
136       will not get confused.</para>
137
138       <para>In batch compilation mode, the name of the object file can
139       also be overridden using the <option>-o</option> option, and the
140       name of the interface file can be specified directly using the
141       <option>-ohi</option> option.</para>
142     </sect2>
143
144     <sect2 id="search-path">
145       <title>The search path</title>
146
147       <indexterm><primary>search path</primary>
148       </indexterm>
149       <indexterm><primary>interface files, finding them</primary></indexterm>
150       <indexterm><primary>finding interface files</primary></indexterm>
151
152       <para>In your program, you import a module
153       <literal>Foo</literal> by saying <literal>import Foo</literal>.
154       In <option>--make</option> mode or GHCi, GHC will look for a
155       source file for <literal>Foo</literal> and arrange to compile it
156       first.  Without <option>--make</option>, GHC will look for the
157       interface file for <literal>Foo</literal>, which should have
158       been created by an earlier compilation of
159       <literal>Foo</literal>.  GHC uses the same strategy in each of
160       these cases for finding the appropriate file.</para>
161
162       <para>This strategy is as follows: GHC keeps a list of
163       directories called the <firstterm>search path</firstterm>.  For
164       each of these directories, it tries appending
165       <replaceable>basename</replaceable><literal>.</literal><replaceable>extension</replaceable>
166       to the directory, and checks whether the file exists.  The value
167       of <replaceable>basename</replaceable> is the module name with
168       dots replaced by the directory separator ('/' or '\', depending
169       on the system), and <replaceable>extension</replaceable> is a
170       source extension (<literal>hs</literal>, <literal>lhs</literal>)
171       if we are in <option>--make</option> mode and GHCi, or
172       <replaceable>hisuf</replaceable> otherwise.</para>
173
174       <para>For example, suppose the search path contains directories
175       <literal>d1</literal>, <literal>d2</literal>, and
176       <literal>d3</literal>, and we are in <literal>--make</literal>
177       mode looking for the source file for a module
178       <literal>A.B.C</literal>.  GHC will look in
179       <literal>d1/A/B/C.hs</literal>, <literal>d1/A/B/C.lhs</literal>,
180       <literal>d2/A/B/C.hs</literal>, and so on.</para>
181
182       <para>The search path by default contains a single directory:
183       <quote>.</quote> (i.e. the current directory).  The following
184       options can be used to add to or change the contents of the
185       search path:</para>
186
187       <variablelist>
188         <varlistentry>
189           <term><option>-i<replaceable>dirs</replaceable></option></term>
190           <listitem>
191             <para><indexterm><primary><option>-i<replaceable>dirs</replaceable></option>
192             </primary></indexterm>This flag appends a colon-separated
193             list of <filename>dirs</filename> to the search path.</para>
194           </listitem>
195         </varlistentry>
196
197         <varlistentry>
198           <term><option>-i</option></term>
199           <listitem>
200             <para>resets the search path back to nothing.</para>
201           </listitem>
202         </varlistentry>
203       </variablelist>
204
205       <para>This isn't the whole story: GHC also looks for modules in
206       pre-compiled libraries, known as packages.  See the section on
207       packages (<xref linkend="packages"/>), for details.</para>
208     </sect2>
209
210     <sect2 id="options-output">
211       <title>Redirecting the compilation output(s)</title>
212
213       <indexterm><primary>output-directing options</primary></indexterm>
214       <indexterm><primary>redirecting compilation output</primary></indexterm>
215
216       <variablelist>
217         <varlistentry>
218           <term>
219             <option>-o</option> <replaceable>file</replaceable>
220             <indexterm><primary><option>-o</option></primary></indexterm>
221           </term>
222           <listitem>
223             <para>GHC's compiled output normally goes into a
224             <filename>.hc</filename>, <filename>.o</filename>, etc.,
225             file, depending on the last-run compilation phase.  The
226             option <option>-o <replaceable>file</replaceable></option>
227             re-directs the output of that last-run phase to
228             <replaceable>file</replaceable>.</para>
229
230             <para>Note: this &ldquo;feature&rdquo; can be
231             counterintuitive: <command>ghc -C -o foo.o
232             foo.hs</command> will put the intermediate C code in the
233             file <filename>foo.o</filename>, name
234             notwithstanding!</para>
235
236             <para>This option is most often used when creating an
237             executable file, to set the filename of the executable.
238             For example:
239 <screen>   ghc -o prog --make Main</screen>
240
241             will compile the program starting with module
242             <literal>Main</literal>  and put the executable in the
243             file <literal>prog</literal>.</para>
244
245             <para>Note: on Windows, if the result is an executable
246             file, the extension "<filename>.exe</filename>" is added
247             if the specified filename does not already have an
248             extension.  Thus
249 <programlisting>
250    ghc -o foo Main.hs
251 </programlisting>
252           will compile and link the module
253           <filename>Main.hs</filename>, and put the resulting
254           executable in <filename>foo.exe</filename> (not
255           <filename>foo</filename>).</para>
256           </listitem>
257         </varlistentry>
258
259         <varlistentry>
260           <term>
261             <option>-odir</option> <replaceable>dir</replaceable>
262             <indexterm><primary><option>-odir</option></primary></indexterm>
263           </term>
264           <listitem>
265             <para>Redirects object files to directory
266             <replaceable>dir</replaceable>.  For example:</para>
267
268 <screen>
269 $ ghc -c parse/Foo.hs parse/Bar.hs gurgle/Bumble.hs -odir `arch`
270 </screen>
271
272             <para>The object files, <filename>Foo.o</filename>,
273             <filename>Bar.o</filename>, and
274             <filename>Bumble.o</filename> would be put into a
275             subdirectory named after the architecture of the executing
276             machine (<filename>x86</filename>,
277             <filename>mips</filename>, etc).</para>
278
279             <para>Note that the <option>-odir</option> option does
280             <emphasis>not</emphasis> affect where the interface files
281             are put; use the <option>-hidir</option> option for that.
282             In the above example, they would still be put in
283             <filename>parse/Foo.hi</filename>,
284             <filename>parse/Bar.hi</filename>, and
285             <filename>gurgle/Bumble.hi</filename>.</para>
286           </listitem>
287         </varlistentry>
288
289         <varlistentry>
290           <term>
291             <option>-ohi</option>  <replaceable>file</replaceable>
292             <indexterm><primary><option>-ohi</option></primary></indexterm>
293           </term>
294           <listitem>
295             <para>The interface output may be directed to another file
296             <filename>bar2/Wurble.iface</filename> with the option
297             <option>-ohi bar2/Wurble.iface</option> (not
298             recommended).</para>
299
300             <para>WARNING: if you redirect the interface file
301             somewhere that GHC can't find it, then the recompilation
302             checker may get confused (at the least, you won't get any
303             recompilation avoidance).  We recommend using a
304             combination of <option>-hidir</option> and
305             <option>-hisuf</option> options instead, if
306             possible.</para>
307
308             <para>To avoid generating an interface at all, you could
309             use this option to redirect the interface into the bit
310             bucket: <literal>-ohi /dev/null</literal>, for
311             example.</para>
312           </listitem>
313         </varlistentry>
314
315         <varlistentry>
316           <term>
317             <option>-hidir</option>  <replaceable>dir</replaceable>
318             <indexterm><primary><option>-hidir</option></primary></indexterm>
319           </term>
320           <listitem>
321             <para>Redirects all generated interface files into
322             <replaceable>dir</replaceable>, instead of the
323             default.</para>
324           </listitem>
325         </varlistentry>
326
327         <varlistentry>
328           <term>
329             <option>-osuf</option> <replaceable>suffix</replaceable>
330             <indexterm><primary><option>-osuf</option></primary></indexterm>
331           </term>
332           <term>
333             <option>-hisuf</option> <replaceable>suffix</replaceable>
334             <indexterm><primary><option>-hisuf</option></primary></indexterm>
335           </term>
336           <term>
337             <option>-hcsuf</option> <replaceable>suffix</replaceable>
338             <indexterm><primary><option>-hcsuf</option></primary></indexterm>
339           </term>
340           <listitem>
341             <para>The <option>-osuf</option>
342             <replaceable>suffix</replaceable> will change the
343             <literal>.o</literal> file suffix for object files to
344             whatever you specify.  We use this when compiling
345             libraries, so that objects for the profiling versions of
346             the libraries don't clobber the normal ones.</para>
347
348             <para>Similarly, the <option>-hisuf</option>
349             <replaceable>suffix</replaceable> will change the
350             <literal>.hi</literal> file suffix for non-system
351             interface files (see <xref linkend="hi-options"/>).</para>
352
353             <para>Finally, the option <option>-hcsuf</option>
354             <replaceable>suffix</replaceable> will change the
355             <literal>.hc</literal> file suffix for compiler-generated
356             intermediate C files.</para>
357
358             <para>The <option>-hisuf</option>/<option>-osuf</option>
359             game is particularly useful if you want to compile a
360             program both with and without profiling, in the same
361             directory.  You can say:
362             <screen>
363               ghc ...</screen>
364             to get the ordinary version, and
365             <screen>
366               ghc ... -osuf prof.o -hisuf prof.hi -prof -auto-all</screen>
367             to get the profiled version.</para>
368           </listitem>
369         </varlistentry>
370       </variablelist>
371     </sect2>
372
373     <sect2 id="keeping-intermediates">
374       <title>Keeping Intermediate Files</title>
375       <indexterm><primary>intermediate files, saving</primary>
376       </indexterm>
377       <indexterm><primary><literal>.hc</literal> files, saving</primary>
378       </indexterm>
379       <indexterm><primary><literal>.s</literal> files, saving</primary>
380       </indexterm>
381
382       <para>The following options are useful for keeping certain
383       intermediate files around, when normally GHC would throw these
384       away after compilation:</para>
385
386       <variablelist>
387         <varlistentry>
388           <term>
389             <option>-keep-hc-files</option>
390             <indexterm><primary><option>-keep-hc-files</option></primary></indexterm>
391           </term>
392           <listitem>
393             <para>Keep intermediate <literal>.hc</literal> files when
394             doing <literal>.hs</literal>-to-<literal>.o</literal>
395             compilations via C (NOTE: <literal>.hc</literal> files
396             aren't generated when using the native code generator, you
397             may need to use <option>-fvia-C</option> to force them
398             to be produced).</para>
399           </listitem>
400         </varlistentry>
401
402         <varlistentry>
403           <term>
404             <option>-keep-s-files</option>
405             <indexterm><primary><option>-keep-s-files</option></primary></indexterm>
406           </term>
407           <listitem>
408             <para>Keep intermediate <literal>.s</literal> files.</para>
409           </listitem>
410         </varlistentry>
411
412         <varlistentry>
413           <term>
414             <option>-keep-raw-s-files</option>
415             <indexterm><primary><option>-keep-raw-s-files</option></primary></indexterm>
416           </term>
417           <listitem>
418             <para>Keep intermediate <literal>.raw-s</literal> files.
419             These are the direct output from the C compiler, before
420             GHC does &ldquo;assembly mangling&rdquo; to produce the
421             <literal>.s</literal> file.  Again, these are not produced
422             when using the native code generator.</para>
423           </listitem>
424         </varlistentry>
425
426         <varlistentry>
427           <term>
428             <option>-keep-tmp-files</option>
429             <indexterm><primary><option>-keep-tmp-files</option></primary></indexterm>
430             <indexterm><primary>temporary files</primary><secondary>keeping</secondary></indexterm>
431           </term>
432           <listitem>
433             <para>Instructs the GHC driver not to delete any of its
434             temporary files, which it normally keeps in
435             <literal>/tmp</literal> (or possibly elsewhere; see <xref
436             linkend="temp-files"/>).  Running GHC with
437             <option>-v</option> will show you what temporary files
438             were generated along the way.</para>
439           </listitem>
440         </varlistentry>
441       </variablelist>
442     </sect2>
443
444     <sect2 id="temp-files">
445       <title>Redirecting temporary files</title>
446
447       <indexterm>
448         <primary>temporary files</primary>
449         <secondary>redirecting</secondary>
450       </indexterm>
451
452       <variablelist>
453         <varlistentry>
454           <term>
455             <option>-tmpdir</option>
456             <indexterm><primary><option>-tmpdir</option></primary></indexterm>
457           </term>
458           <listitem>
459             <para>If you have trouble because of running out of space
460             in <filename>/tmp</filename> (or wherever your
461             installation thinks temporary files should go), you may
462             use the <option>-tmpdir
463             &lt;dir&gt;</option><indexterm><primary>-tmpdir
464             &lt;dir&gt; option</primary></indexterm> option to specify
465             an alternate directory.  For example, <option>-tmpdir
466             .</option> says to put temporary files in the current
467             working directory.</para>
468
469             <para>Alternatively, use your <constant>TMPDIR</constant>
470             environment variable.<indexterm><primary>TMPDIR
471             environment variable</primary></indexterm> Set it to the
472             name of the directory where temporary files should be put.
473             GCC and other programs will honour the
474             <constant>TMPDIR</constant> variable as well.</para>
475
476             <para>Even better idea: Set the
477             <constant>DEFAULT_TMPDIR</constant> make variable when
478             building GHC, and never worry about
479             <constant>TMPDIR</constant> again. (see the build
480             documentation).</para>
481           </listitem>
482         </varlistentry>
483       </variablelist>
484     </sect2>
485
486     <sect2 id="hi-options">
487       <title>Other options related to interface files</title>
488       <indexterm><primary>interface files, options</primary></indexterm>
489
490       <variablelist>
491         <varlistentry>
492           <term>
493             <option>-ddump-hi</option>
494             <indexterm><primary><option>-ddump-hi</option></primary></indexterm>
495           </term>
496           <listitem>
497             <para>Dumps the new interface to standard output.</para>
498           </listitem>
499         </varlistentry>
500
501         <varlistentry>
502           <term>
503             <option>-ddump-hi-diffs</option>
504             <indexterm><primary><option>-ddump-hi-diffs</option></primary></indexterm>
505           </term>
506           <listitem>
507             <para>The compiler does not overwrite an existing
508             <filename>.hi</filename> interface file if the new one is
509             the same as the old one; this is friendly to
510             <command>make</command>.  When an interface does change,
511             it is often enlightening to be informed.  The
512             <option>-ddump-hi-diffs</option> option will make GHC run
513             <command>diff</command> on the old and new
514             <filename>.hi</filename> files.</para>
515           </listitem>
516         </varlistentry>
517
518         <varlistentry>
519           <term>
520             <option>-ddump-minimal-imports</option>
521             <indexterm><primary><option>-ddump-minimal-imports</option></primary></indexterm>
522           </term>
523           <listitem>
524             <para>Dump to the file "M.imports" (where M is the module
525             being compiled) a "minimal" set of import declarations.
526             You can safely replace all the import declarations in
527             "M.hs" with those found in "M.imports".  Why would you
528             want to do that?  Because the "minimal" imports (a) import
529             everything explicitly, by name, and (b) import nothing
530             that is not required.  It can be quite painful to maintain
531             this property by hand, so this flag is intended to reduce
532             the labour.</para>
533           </listitem>
534         </varlistentry>
535
536         <varlistentry>
537           <term>
538             <option>--show-iface</option> <replaceable>file</replaceable>
539             <indexterm><primary><option>--show-iface</option></primary></indexterm>
540           </term>
541           <listitem>
542             <para>Where <replaceable>file</replaceable> is the name of
543             an interface file, dumps the contents of that interface in
544             a human-readable (ish) format.</para>
545           </listitem>
546         </varlistentry>
547       </variablelist>
548     </sect2>
549
550     <sect2 id="recomp">
551       <title>The recompilation checker</title>
552
553       <indexterm><primary>recompilation checker</primary></indexterm>
554
555       <variablelist>
556         <varlistentry>
557           <term>
558             <option>-no-recomp</option>
559             <indexterm><primary><option>-recomp</option></primary></indexterm>
560             <indexterm><primary><option>-no-recomp</option></primary></indexterm>
561           </term>
562           <listitem>
563             <para>Turn off recompilation checking (which is on by
564             default).  Recompilation checking normally stops
565             compilation early, leaving an existing
566             <filename>.o</filename> file in place, if it can be
567             determined that the module does not need to be
568             recompiled.</para>
569           </listitem>
570         </varlistentry>
571       </variablelist>
572
573       <para>In the olden days, GHC compared the newly-generated
574       <filename>.hi</filename> file with the previous version; if they
575       were identical, it left the old one alone and didn't change its
576       modification date.  In consequence, importers of a module with
577       an unchanged output <filename>.hi</filename> file were not
578       recompiled.</para>
579
580       <para>This doesn't work any more.  Suppose module
581       <literal>C</literal> imports module <literal>B</literal>, and
582       <literal>B</literal> imports module <literal>A</literal>.  So
583       changes to module <literal>A</literal> might require module
584       <literal>C</literal> to be recompiled, and hence when
585       <filename>A.hi</filename> changes we should check whether
586       <literal>C</literal> should be recompiled.  However, the
587       dependencies of <literal>C</literal> will only list
588       <literal>B.hi</literal>, not <literal>A.hi</literal>, and some
589       changes to <literal>A</literal> (changing the definition of a
590       function that appears in an inlining of a function exported by
591       <literal>B</literal>, say) may conceivably not change
592       <filename>B.hi</filename> one jot.  So now&hellip;</para>
593
594       <para>GHC keeps a version number on each interface file, and on
595       each type signature within the interface file.  It also keeps in
596       every interface file a list of the version numbers of everything
597       it used when it last compiled the file.  If the source file's
598       modification date is earlier than the <filename>.o</filename>
599       file's date (i.e. the source hasn't changed since the file was
600       last compiled), and the recompilation checking is on, GHC will be
601       clever.  It compares the version numbers on the things it needs
602       this time with the version numbers on the things it needed last
603       time (gleaned from the interface file of the module being
604       compiled); if they are all the same it stops compiling rather
605       early in the process saying &ldquo;Compilation IS NOT
606       required&rdquo;.  What a beautiful sight!</para>
607
608       <para>Patrick Sansom had a workshop paper about how all this is
609       done (though the details have changed quite a bit). <ulink
610       url="mailto:sansom@dcs.gla.ac.uk">Ask him</ulink> if you want a
611       copy.</para>
612
613     </sect2>
614
615     <sect2 id="using-make">
616       <title>Using <command>make</command></title>
617
618       <indexterm><primary><literal>make</literal></primary></indexterm>
619
620       <para>It is reasonably straightforward to set up a
621       <filename>Makefile</filename> to use with GHC, assuming you name
622       your source files the same as your modules.  Thus:</para>
623
624 <programlisting>
625 HC      = ghc
626 HC_OPTS = -cpp $(EXTRA_HC_OPTS)
627
628 SRCS = Main.lhs Foo.lhs Bar.lhs
629 OBJS = Main.o   Foo.o   Bar.o
630
631 .SUFFIXES : .o .hs .hi .lhs .hc .s
632
633 cool_pgm : $(OBJS)
634         rm -f $@
635         $(HC) -o $@ $(HC_OPTS) $(OBJS)
636
637 # Standard suffix rules
638 .o.hi:
639         @:
640
641 .lhs.o:
642         $(HC) -c $&#60; $(HC_OPTS)
643
644 .hs.o:
645         $(HC) -c $&#60; $(HC_OPTS)
646
647 # Inter-module dependencies
648 Foo.o Foo.hc Foo.s    : Baz.hi          # Foo imports Baz
649 Main.o Main.hc Main.s : Foo.hi Baz.hi   # Main imports Foo and Baz
650 </programlisting>
651
652       <para>(Sophisticated <command>make</command> variants may
653       achieve some of the above more elegantly.  Notably,
654       <command>gmake</command>'s pattern rules let you write the more
655       comprehensible:</para>
656
657 <programlisting>
658 %.o : %.lhs
659         $(HC) -c $&#60; $(HC_OPTS)
660 </programlisting>
661
662       <para>What we've shown should work with any
663       <command>make</command>.)</para>
664
665       <para>Note the cheesy <literal>.o.hi</literal> rule: It records
666       the dependency of the interface (<filename>.hi</filename>) file
667       on the source.  The rule says a <filename>.hi</filename> file
668       can be made from a <filename>.o</filename> file by
669       doing&hellip;nothing.  Which is true.</para>
670
671       <para>Note the inter-module dependencies at the end of the
672       Makefile, which take the form</para>
673
674 <programlisting>
675 Foo.o Foo.hc Foo.s    : Baz.hi          # Foo imports Baz
676 </programlisting>
677
678       <para>They tell <command>make</command> that if any of
679       <literal>Foo.o</literal>, <literal>Foo.hc</literal> or
680       <literal>Foo.s</literal> have an earlier modification date than
681       <literal>Baz.hi</literal>, then the out-of-date file must be
682       brought up to date.  To bring it up to date,
683       <literal>make</literal> looks for a rule to do so; one of the
684       preceding suffix rules does the job nicely.</para>
685
686       <sect3 id="sec-makefile-dependencies">
687         <title>Dependency generation</title>
688         <indexterm><primary>dependencies in Makefiles</primary></indexterm>
689         <indexterm><primary>Makefile dependencies</primary></indexterm>
690
691         <para>Putting inter-dependencies of the form <literal>Foo.o :
692         Bar.hi</literal> into your <filename>Makefile</filename> by
693         hand is rather error-prone.  Don't worry, GHC has support for
694         automatically generating the required dependencies.  Add the
695         following to your <filename>Makefile</filename>:</para>
696
697 <programlisting>
698 depend :
699         ghc -M $(HC_OPTS) $(SRCS)
700 </programlisting>
701
702         <para>Now, before you start compiling, and any time you change
703         the <literal>imports</literal> in your program, do
704         <command>make depend</command> before you do <command>make
705         cool&lowbar;pgm</command>.  <command>ghc -M</command> will
706         append the needed dependencies to your
707         <filename>Makefile</filename>.</para>
708
709         <para>In general, if module <literal>A</literal> contains the
710         line
711
712 <programlisting>
713 import B ...blah...
714 </programlisting>
715
716         then <command>ghc -M</command> will generate a dependency line
717         of the form:
718
719 <programlisting>
720 A.o : B.hi
721 </programlisting>
722
723         If module <literal>A</literal> contains the line
724
725 <programlisting>
726 import {-# SOURCE #-} B ...blah...
727 </programlisting>
728
729         then <command>ghc -M</command> will generate a dependency
730         line of the form:
731
732 <programlisting>
733 A.o : B.hi-boot
734 </programlisting>
735
736        (See <xref linkend="mutual-recursion"/> for details of
737        <literal>hi-boot</literal> style interface files.)  If
738        <literal>A</literal> imports multiple modules, then there will
739        be multiple lines with <filename>A.o</filename> as the
740        target.</para>
741
742         <para>By default, <command>ghc -M</command> generates all the
743         dependencies, and then concatenates them onto the end of
744         <filename>makefile</filename> (or
745         <filename>Makefile</filename> if <filename>makefile</filename>
746         doesn't exist) bracketed by the lines "<literal>&num; DO NOT
747         DELETE: Beginning of Haskell dependencies</literal>" and
748         "<literal>&num; DO NOT DELETE: End of Haskell
749         dependencies</literal>".  If these lines already exist in the
750         <filename>makefile</filename>, then the old dependencies are
751         deleted first.</para>
752
753         <para>Don't forget to use the same <option>-package</option>
754         options on the <literal>ghc -M</literal> command line as you
755         would when compiling; this enables the dependency generator to
756         locate any imported modules that come from packages.  The
757         package modules won't be included in the dependencies
758         generated, though (but see the
759         <option>&ndash;&ndash;include-prelude</option> option below).</para>
760
761         <para>The dependency generation phase of GHC can take some
762         additional options, which you may find useful.  For historical
763         reasons, each option passed to the dependency generator from
764         the GHC command line must be preceded by
765         <literal>-optdep</literal>.  For example, to pass <literal>-f
766         .depend</literal> to the dependency generator, you say
767
768 <screen>
769 ghc -M -optdep-f -optdep.depend ...
770 </screen>
771
772         The options which affect dependency generation are:</para>
773
774         <variablelist>
775           <varlistentry>
776             <term><option>-w</option></term>
777             <listitem>
778               <para>Turn off warnings about interface file shadowing.</para>
779             </listitem>
780           </varlistentry>
781
782           <varlistentry>
783             <term><option>-f</option> <replaceable>file</replaceable></term>
784             <listitem>
785               <para>Use <replaceable>file</replaceable> as the makefile,
786               rather than <filename>makefile</filename> or
787               <filename>Makefile</filename>.  If
788               <replaceable>file</replaceable> doesn't exist,
789               <command>mkdependHS</command> creates it.  We often use
790               <option>-f .depend</option> to put the dependencies in
791               <filename>.depend</filename> and then
792               <command>include</command> the file
793               <filename>.depend</filename> into
794               <filename>Makefile</filename>.</para>
795             </listitem>
796           </varlistentry>
797
798 <!-- Retired with the move away from 'mkdependHS'.
799           <varlistentry>
800             <term><option>-o &lt;osuf&gt;</option></term>
801             <listitem>
802               <para>Use <filename>.&lt;osuf&gt;</filename> as the
803               "target file" suffix ( default: <literal>o</literal>).
804               Multiple <option>-o</option> flags are permitted
805               (GHC2.05 onwards).  Thus "<option>-o hc -o o</option>"
806               will generate dependencies for <filename>.hc</filename>
807               and <filename>.o</filename> files.</para>
808             </listitem>
809           </varlistentry>
810 -->
811           <varlistentry>
812             <term><option>-s &lt;suf&gt;</option></term>
813             <listitem>
814               <para>Make extra dependencies that declare that files
815               with suffix
816               <filename>.&lt;suf&gt;&lowbar;&lt;osuf&gt;</filename>
817               depend on interface files with suffix
818               <filename>.&lt;suf&gt;&lowbar;hi</filename>, or (for
819               <literal>&lcub;-&num; SOURCE &num;-&rcub;</literal>
820               imports) on <filename>.hi-boot</filename>.  Multiple
821               <option>-s</option> flags are permitted.  For example,
822               <option>-o hc -s a -s b</option> will make dependencies
823               for <filename>.hc</filename> on
824               <filename>.hi</filename>,
825               <filename>.a&lowbar;hc</filename> on
826               <filename>.a&lowbar;hi</filename>, and
827               <filename>.b&lowbar;hc</filename> on
828               <filename>.b&lowbar;hi</filename>.  (Useful in
829               conjunction with NoFib "ways".)</para>
830             </listitem>
831           </varlistentry>
832
833           <varlistentry>
834             <term><option>&ndash;&ndash;exclude-module=&lt;file&gt;</option></term>
835             <listitem>
836               <para>Regard <filename>&lt;file&gt;</filename> as
837               "stable"; i.e., exclude it from having dependencies on
838               it.</para>
839             </listitem>
840           </varlistentry>
841
842           <varlistentry>
843             <term><option>-x</option></term>
844             <listitem>
845               <para>same as <option>&ndash;&ndash;exclude-module</option></para>
846             </listitem>
847           </varlistentry>
848
849           <varlistentry>
850             <term><option>&ndash;&ndash;exclude-directory=&lt;dirs&gt;</option></term>
851             <listitem>
852               <para>Regard the colon-separated list of directories
853               <filename>&lt;dirs&gt;</filename> as containing stable,
854               don't generate any dependencies on modules
855               therein.</para>
856             </listitem>
857           </varlistentry>
858
859           <varlistentry>
860             <term><option>&ndash;&ndash;include-module=&lt;file&gt;</option></term>
861             <listitem>
862               <para>Regard <filename>&lt;file&gt;</filename> as not
863               "stable"; i.e., generate dependencies on it (if
864               any). This option is normally used in conjunction with
865               the <option>&ndash;&ndash;exclude-directory</option> option.</para>
866             </listitem>
867           </varlistentry>
868
869           <varlistentry>
870             <term><option>&ndash;&ndash;include-prelude</option></term>
871             <listitem>
872               <para>Regard modules imported from packages as unstable,
873               i.e., generate dependencies on the package modules used
874               (including <literal>Prelude</literal>, and all other
875               standard Haskell libraries).  This option is normally
876               only used by the various system libraries.</para>
877             </listitem>
878           </varlistentry>
879         </variablelist>
880
881       </sect3>
882     </sect2>
883
884     <sect2 id="mutual-recursion">
885       <title>How to compile mutually recursive modules</title>
886
887       <indexterm><primary>module system, recursion</primary></indexterm>
888       <indexterm><primary>recursion, between modules</primary></indexterm>
889
890       <para>Currently, the compiler does not have proper support for
891       dealing with mutually recursive modules:</para>
892
893 <programlisting>
894 module A where
895
896 import B
897
898 newtype TA = MkTA Int
899
900 f :: TB -&#62; TA
901 f (MkTB x) = MkTA x
902 --------
903 module B where
904
905 import A
906
907 data TB = MkTB !Int
908
909 g :: TA -&#62; TB
910 g (MkTA x) = MkTB x
911 </programlisting>
912
913       <para>When compiling either module A and B, the compiler will
914       try (in vain) to look for the interface file of the other. So,
915       to get mutually recursive modules off the ground, you need to
916       hand write an interface file for A or B, so as to break the
917       loop.  These hand-written interface files are called
918       <literal>hi-boot</literal> files, and are placed in a file
919       called <filename>&lt;module&gt;.hi-boot</filename>.  To import
920       from an <literal>hi-boot</literal> file instead of the standard
921       <filename>.hi</filename> file, use the following syntax in the
922       importing module: <indexterm><primary><literal>hi-boot</literal>
923       files</primary></indexterm> <indexterm><primary>importing,
924       <literal>hi-boot</literal> files</primary></indexterm></para>
925
926 <programlisting>
927 import {-# SOURCE #-} A
928 </programlisting>
929
930       <para>The hand-written interface need only contain the bare
931       minimum of information needed to get the bootstrapping process
932       started.  For example, it doesn't need to contain declarations
933       for <emphasis>everything</emphasis> that module
934       <literal>A</literal> exports, only the things required by the
935       module that imports <literal>A</literal> recursively.</para>
936
937       <para>For the example at hand, the boot interface file for A
938       would look like the following:</para>
939
940 <programlisting>
941 module A where
942 newtype TA = MkTA GHC.Base.Int
943 </programlisting>
944
945       <para>Notice that we only put the declaration for the newtype
946       <literal>TA</literal> in the <literal>hi-boot</literal> file,
947       not the signature for <function>f</function>, since
948       <function>f</function> isn't used by <literal>B</literal>.</para>
949
950       <para>The syntax is similar to a normal Haskell source file, but
951       with some important differences:</para>
952
953       <itemizedlist>
954         <listitem>
955           <para>Local entities (ones defined in the same <literal>hi-boot</literal> file may
956           be mentioned unqualified, but non-local entities (ones defined in other modules)
957           must be qualified with their
958           <emphasis>original</emphasis> defining module.  Qualifying
959           by a module which just re-exports the entity won't do.  In
960           particular, most <literal>Prelude</literal> entities aren't
961           actually defined in the <literal>Prelude</literal> (see for
962           example <literal>GHC.Base.Int</literal> in the above
963           example).  HINT: to find out the fully-qualified name for
964           entities in the <literal>Prelude</literal> (or anywhere for
965           that matter), try using GHCi's
966           <literal>:info</literal> command, eg.</para>
967 <programlisting>Prelude> :m -Prelude
968 > :i IO.IO
969 -- GHC.IOBase.IO is a type constructor
970 newtype GHC.IOBase.IO a
971 ...</programlisting>
972         </listitem>
973         <listitem>
974           <para>Only <literal>data</literal>, <literal>type</literal>,
975           <literal>newtype</literal>, <literal>class</literal>, and
976           type signature declarations may be included. You cannot declare
977           <literal>instances</literal> or derive them automatically.
978 </para>
979         </listitem>
980
981 <listitem> <para>For <literal>data</literal> or <literal>newtype</literal> declaration, you may omit all
982 the constructors, by omitting the '=' and everything that follows it:
983 <programlisting>
984 module A where
985   data TA
986 </programlisting>
987             In a <emphasis>source</emphasis> program
988           this would declare TA to have no constructors (a GHC extension: see <xref linkend="nullary-types"/>),
989           but in an hi-boot file it means "I don't know or care what the constructors are".
990             This is the most common form of data type declaration, because it's easy to get right.</para>
991           <para>
992           You <emphasis>can</emphasis> also write out the constructors but, if you do so, you must write
993           it out precisely as in its real definition.
994             It is especially delicate if you use a strictness annotation "!",
995           with or without an <literal>{-# UNPACK #-}</literal> pragma.  In a source file
996           GHC may or may not choose to unbox the argument, but in an hi-boot file it's
997           assumed that you express the <emphasis>outcome</emphasis> of this decision.
998             (So in the cases where GHC decided not to unpack, you must not use the pragma.)
999             Tread with care.</para>
1000           <para>
1001             Regardless of whether you write the constructors, you must write all the type parameters,
1002             <emphasis>including their kinds</emphasis>
1003             if they are not '*'.  (You can give explicit kinds in source files too (<xref linkend="sec-kinding"/>),
1004             but you <emphasis>must</emphasis> do so in hi-boot files.)</para>
1005         </listitem>
1006
1007 <listitem> <para>For <literal>class</literal> declaration, you may not specify any class
1008 operations.  We could lift this restriction if it became tiresome.</para>
1009 </listitem>
1010       </itemizedlist>
1011
1012 <para>If <literal>M.hi-boot</literal> mentions an entity <literal>N.f</literal>, defined in some other
1013 module <literal>N</literal>, then GHC will by default go hunting for <literal>N.hi</literal>. If module
1014 <literal>N</literal> is not yet compiled either, GHC won't look for <literal>N.hi-boot</literal>; it'll just
1015 complain.  To fix this, in the source file that uses 
1016 <literal>import {-# SOURCE #-} M</literal>, add 
1017 <literal>import {-# SOURCE #-} N()</literal>.  (The "()" says that you don't want to import anything into
1018 your current scope, and will prevent unused-import warnings.)  You only need this if no other imported module 
1019 depends on <literal>N.hi-boot</literal>.</para>
1020
1021     </sect2>
1022
1023
1024     <sect2 id="orphan-modules">
1025       <title>Orphan modules and instance declarations</title>
1026
1027 <para> Haskell specifies that when compiling module M, any instance
1028 declaration in any module "below" M is visible.  (Module A is "below"
1029 M if A is imported directly by M, or if A is below a module that M imports directly.)
1030 In principle, GHC must therefore read the interface files of every module below M,
1031 just in case they contain an instance declaration that matters to M.  This would
1032 be a disaster in practice, so GHC tries to be clever. </para>
1033
1034 <para>In particular, if an instance declaration is in the same module as the definition
1035 of any type or class mentioned in the head of the instance declaration, then
1036 GHC has to visit that interface file anyway.  Example:</para>
1037 <programlisting>
1038   module A where
1039     instance C a =&gt; D (T a) where ...
1040     data T a = ...
1041 </programlisting>
1042 <para> The instance declaration is only relevant if the type T is in use, and if
1043 so, GHC will have visited A's interface file to find T's definition. </para>
1044
1045 <para> The only problem comes when a module contains an instance declaration
1046 and GHC has no other reason for visiting the module.  Example:
1047 <programlisting>
1048   module Orphan where
1049     instance C a =&gt; D (T a) where ...
1050     class C a where ...
1051 </programlisting>
1052 Here, neither D nor T is declared in module Orphan.
1053 We call such modules ``orphan modules'',
1054 defined thus:</para>
1055 <itemizedlist>
1056   <listitem> <para> An <emphasis>orphan module</emphasis>
1057   <indexterm><primary>orphan module</primary></indexterm>
1058   contains at least one <emphasis>orphan instance</emphasis> or at
1059   least one <emphasis>orphan rule</emphasis>.</para> </listitem>
1060
1061   <listitem><para> An instance declaration in a module M is an <emphasis>orphan instance</emphasis> if
1062   <indexterm><primary>orphan instance</primary></indexterm>
1063   none of the type constructors
1064   or classes mentioned in the instance head (the part after the ``<literal>=&gt;</literal>'') are declared
1065   in M.</para>
1066
1067   <para> Only the instance head counts.  In the example above, it is not good enough for C's declaration
1068   to be in module A; it must be the declaration of D or T.</para>
1069   </listitem>
1070
1071   <listitem><para> A rewrite rule in a module M is an <emphasis>orphan rule</emphasis>
1072   <indexterm><primary>orphan rule</primary></indexterm>
1073   if none of the variables, type constructors,
1074   or classes that are free in the left hand side of the rule are declared in M.
1075   </para> </listitem>
1076  </itemizedlist>
1077
1078
1079 <para> GHC identifies orphan modules, and visits the interface file of
1080 every orphan module below the module being compiled.  This is usually
1081 wasted work, but there is no avoiding it.  You should therefore do
1082 your best to have as few orphan modules as possible.
1083
1084 </para>
1085
1086 <para> You can identify an orphan module by looking in its interface
1087 file, <filename>M.hi</filename>, using the
1088 <option>--show-iface</option>.  If there is a ``!'' on the first line,
1089 GHC considers it an orphan module.
1090 </para>
1091 </sect2>
1092
1093   </sect1>
1094
1095 <!-- Emacs stuff:
1096      ;;; Local Variables: ***
1097      ;;; mode: xml ***
1098      ;;; sgml-parent-document: ("users_guide.xml" "book" "chapter" "sect1") ***
1099      ;;; End: ***
1100  -->