Reorganisation of the source tree
[ghc-hetmet.git] / compiler / deSugar / DsCCall.lhs
diff --git a/compiler/deSugar/DsCCall.lhs b/compiler/deSugar/DsCCall.lhs
new file mode 100644 (file)
index 0000000..3554197
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,456 @@
+%
+% (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1994-1998
+%
+\section[DsCCall]{Desugaring C calls}
+
+\begin{code}
+module DsCCall 
+       ( dsCCall
+       , mkFCall
+       , unboxArg
+       , boxResult
+       , resultWrapper
+       ) where
+
+#include "HsVersions.h"
+
+
+import CoreSyn
+
+import DsMonad
+
+import CoreUtils       ( exprType, coreAltType, mkCoerce2 )
+import Id              ( Id, mkWildId )
+import MkId            ( mkFCallId, realWorldPrimId, mkPrimOpId )
+import Maybes          ( maybeToBool )
+import ForeignCall     ( ForeignCall(..), CCallSpec(..), CCallTarget(..), Safety, 
+                         CCallConv(..), CLabelString )
+import DataCon         ( splitProductType_maybe, dataConSourceArity, dataConWrapId )
+
+import TcType          ( tcSplitTyConApp_maybe )
+import Type            ( Type, isUnLiftedType, mkFunTys, mkFunTy,
+                         tyVarsOfType, mkForAllTys, mkTyConApp, 
+                         isPrimitiveType, splitTyConApp_maybe, 
+                         splitRecNewType_maybe, splitForAllTy_maybe,
+                         isUnboxedTupleType
+                       )
+
+import PrimOp          ( PrimOp(..) )
+import TysPrim         ( realWorldStatePrimTy, intPrimTy,
+                         byteArrayPrimTyCon, mutableByteArrayPrimTyCon,
+                         addrPrimTy
+                       )
+import TyCon           ( TyCon, tyConDataCons, tyConName )
+import TysWiredIn      ( unitDataConId,
+                         unboxedSingletonDataCon, unboxedPairDataCon,
+                         unboxedSingletonTyCon, unboxedPairTyCon,
+                         trueDataCon, falseDataCon, 
+                         trueDataConId, falseDataConId,
+                         listTyCon, charTyCon, boolTy, 
+                         tupleTyCon, tupleCon
+                       )
+import BasicTypes       ( Boxity(..) )
+import Literal         ( mkMachInt )
+import PrelNames       ( Unique, hasKey, ioTyConKey, boolTyConKey, unitTyConKey,
+                         int8TyConKey, int16TyConKey, int32TyConKey,
+                         word8TyConKey, word16TyConKey, word32TyConKey
+                         -- dotnet interop
+                         , marshalStringName, unmarshalStringName
+                         , marshalObjectName, unmarshalObjectName
+                         , objectTyConName
+                       )
+import VarSet          ( varSetElems )
+import Constants       ( wORD_SIZE)
+import Outputable
+
+#ifdef DEBUG
+import TypeRep
+#endif
+
+\end{code}
+
+Desugaring of @ccall@s consists of adding some state manipulation,
+unboxing any boxed primitive arguments and boxing the result if
+desired.
+
+The state stuff just consists of adding in
+@PrimIO (\ s -> case s of { S# s# -> ... })@ in an appropriate place.
+
+The unboxing is straightforward, as all information needed to unbox is
+available from the type.  For each boxed-primitive argument, we
+transform:
+\begin{verbatim}
+   _ccall_ foo [ r, t1, ... tm ] e1 ... em
+   |
+   |
+   V
+   case e1 of { T1# x1# ->
+   ...
+   case em of { Tm# xm# -> xm#
+   ccall# foo [ r, t1#, ... tm# ] x1# ... xm#
+   } ... }
+\end{verbatim}
+
+The reboxing of a @_ccall_@ result is a bit tricker: the types don't
+contain information about the state-pairing functions so we have to
+keep a list of \tr{(type, s-p-function)} pairs.  We transform as
+follows:
+\begin{verbatim}
+   ccall# foo [ r, t1#, ... tm# ] e1# ... em#
+   |
+   |
+   V
+   \ s# -> case (ccall# foo [ r, t1#, ... tm# ] s# e1# ... em#) of
+         (StateAnd<r># result# state#) -> (R# result#, realWorld#)
+\end{verbatim}
+
+\begin{code}
+dsCCall :: CLabelString        -- C routine to invoke
+       -> [CoreExpr]   -- Arguments (desugared)
+       -> Safety       -- Safety of the call
+       -> Type         -- Type of the result: IO t
+       -> DsM CoreExpr
+
+dsCCall lbl args may_gc result_ty
+  = mapAndUnzipDs unboxArg args               `thenDs` \ (unboxed_args, arg_wrappers) ->
+    boxResult id Nothing result_ty  `thenDs` \ (ccall_result_ty, res_wrapper) ->
+    newUnique                         `thenDs` \ uniq ->
+    let
+       target = StaticTarget lbl
+       the_fcall    = CCall (CCallSpec target CCallConv may_gc)
+       the_prim_app = mkFCall uniq the_fcall unboxed_args ccall_result_ty
+    in
+    returnDs (foldr ($) (res_wrapper the_prim_app) arg_wrappers)
+
+mkFCall :: Unique -> ForeignCall 
+       -> [CoreExpr]   -- Args
+       -> Type         -- Result type
+       -> CoreExpr
+-- Construct the ccall.  The only tricky bit is that the ccall Id should have
+-- no free vars, so if any of the arg tys do we must give it a polymorphic type.
+--     [I forget *why* it should have no free vars!]
+-- For example:
+--     mkCCall ... [s::StablePtr (a->b), x::Addr, c::Char]
+--
+-- Here we build a ccall thus
+--     (ccallid::(forall a b.  StablePtr (a -> b) -> Addr -> Char -> IO Addr))
+--                     a b s x c
+mkFCall uniq the_fcall val_args res_ty
+  = mkApps (mkVarApps (Var the_fcall_id) tyvars) val_args
+  where
+    arg_tys = map exprType val_args
+    body_ty = (mkFunTys arg_tys res_ty)
+    tyvars  = varSetElems (tyVarsOfType body_ty)
+    ty             = mkForAllTys tyvars body_ty
+    the_fcall_id = mkFCallId uniq the_fcall ty
+\end{code}
+
+\begin{code}
+unboxArg :: CoreExpr                   -- The supplied argument
+        -> DsM (CoreExpr,              -- To pass as the actual argument
+                CoreExpr -> CoreExpr   -- Wrapper to unbox the arg
+               )
+-- Example: if the arg is e::Int, unboxArg will return
+--     (x#::Int#, \W. case x of I# x# -> W)
+-- where W is a CoreExpr that probably mentions x#
+
+unboxArg arg
+  -- Primtive types: nothing to unbox
+  | isPrimitiveType arg_ty
+  = returnDs (arg, \body -> body)
+
+  -- Recursive newtypes
+  | Just rep_ty <- splitRecNewType_maybe arg_ty
+  = unboxArg (mkCoerce2 rep_ty arg_ty arg)
+      
+  -- Booleans
+  | Just (tc,_) <- splitTyConApp_maybe arg_ty, 
+    tc `hasKey` boolTyConKey
+  = newSysLocalDs intPrimTy            `thenDs` \ prim_arg ->
+    returnDs (Var prim_arg,
+             \ body -> Case (Case arg (mkWildId arg_ty) intPrimTy
+                                      [(DataAlt falseDataCon,[],mkIntLit 0),
+                                       (DataAlt trueDataCon, [],mkIntLit 1)])
+                                       -- In increasing tag order!
+                             prim_arg
+                             (exprType body) 
+                            [(DEFAULT,[],body)])
+
+  -- Data types with a single constructor, which has a single, primitive-typed arg
+  -- This deals with Int, Float etc; also Ptr, ForeignPtr
+  | is_product_type && data_con_arity == 1 
+  = ASSERT2(isUnLiftedType data_con_arg_ty1, pprType arg_ty)
+                       -- Typechecker ensures this
+    newSysLocalDs arg_ty               `thenDs` \ case_bndr ->
+    newSysLocalDs data_con_arg_ty1     `thenDs` \ prim_arg ->
+    returnDs (Var prim_arg,
+             \ body -> Case arg case_bndr (exprType body) [(DataAlt data_con,[prim_arg],body)]
+    )
+
+  -- Byte-arrays, both mutable and otherwise; hack warning
+  -- We're looking for values of type ByteArray, MutableByteArray
+  --   data ByteArray          ix = ByteArray        ix ix ByteArray#
+  --   data MutableByteArray s ix = MutableByteArray ix ix (MutableByteArray# s)
+  | is_product_type &&
+    data_con_arity == 3 &&
+    maybeToBool maybe_arg3_tycon &&
+    (arg3_tycon ==  byteArrayPrimTyCon ||
+     arg3_tycon ==  mutableByteArrayPrimTyCon)
+  = newSysLocalDs arg_ty               `thenDs` \ case_bndr ->
+    newSysLocalsDs data_con_arg_tys    `thenDs` \ vars@[l_var, r_var, arr_cts_var] ->
+    returnDs (Var arr_cts_var,
+             \ body -> Case arg case_bndr (exprType body) [(DataAlt data_con,vars,body)]
+
+    )
+
+  | Just (tc, [arg_ty]) <- splitTyConApp_maybe arg_ty,
+    tc == listTyCon,
+    Just (cc,[]) <- splitTyConApp_maybe arg_ty,
+    cc == charTyCon
+    -- String; dotnet only
+  = dsLookupGlobalId marshalStringName `thenDs` \ unpack_id ->
+    newSysLocalDs addrPrimTy          `thenDs` \ prim_string ->
+    returnDs (Var prim_string,
+             \ body ->
+               let
+                io_ty = exprType body
+                (Just (_,[io_arg])) = tcSplitTyConApp_maybe io_ty
+               in
+               mkApps (Var unpack_id)
+                      [ Type io_arg
+                      , arg
+                      , Lam prim_string body
+                      ])
+  | Just (tc, [arg_ty]) <- splitTyConApp_maybe arg_ty,
+    tyConName tc == objectTyConName
+    -- Object; dotnet only
+  = dsLookupGlobalId marshalObjectName `thenDs` \ unpack_id ->
+    newSysLocalDs addrPrimTy          `thenDs` \ prim_obj  ->
+    returnDs (Var prim_obj,
+             \ body ->
+               let
+                io_ty = exprType body
+                (Just (_,[io_arg])) = tcSplitTyConApp_maybe io_ty
+               in
+               mkApps (Var unpack_id)
+                      [ Type io_arg
+                      , arg
+                      , Lam prim_obj body
+                      ])
+
+  | otherwise
+  = getSrcSpanDs `thenDs` \ l ->
+    pprPanic "unboxArg: " (ppr l <+> ppr arg_ty)
+  where
+    arg_ty                                     = exprType arg
+    maybe_product_type                                 = splitProductType_maybe arg_ty
+    is_product_type                            = maybeToBool maybe_product_type
+    Just (_, _, data_con, data_con_arg_tys)    = maybe_product_type
+    data_con_arity                             = dataConSourceArity data_con
+    (data_con_arg_ty1 : _)                     = data_con_arg_tys
+
+    (_ : _ : data_con_arg_ty3 : _) = data_con_arg_tys
+    maybe_arg3_tycon              = splitTyConApp_maybe data_con_arg_ty3
+    Just (arg3_tycon,_)                   = maybe_arg3_tycon
+\end{code}
+
+
+\begin{code}
+boxResult :: ((Maybe Type, CoreExpr -> CoreExpr) -> (Maybe Type, CoreExpr -> CoreExpr))
+         -> Maybe Id
+         -> Type
+         -> DsM (Type, CoreExpr -> CoreExpr)
+
+-- Takes the result of the user-level ccall: 
+--     either (IO t), 
+--     or maybe just t for an side-effect-free call
+-- Returns a wrapper for the primitive ccall itself, along with the
+-- type of the result of the primitive ccall.  This result type
+-- will be of the form  
+--     State# RealWorld -> (# State# RealWorld, t' #)
+-- where t' is the unwrapped form of t.  If t is simply (), then
+-- the result type will be 
+--     State# RealWorld -> (# State# RealWorld #)
+
+boxResult augment mbTopCon result_ty
+  = case tcSplitTyConApp_maybe result_ty of
+       -- This split absolutely has to be a tcSplit, because we must
+       -- see the IO type; and it's a newtype which is transparent to splitTyConApp.
+
+       -- The result is IO t, so wrap the result in an IO constructor
+       Just (io_tycon, [io_res_ty]) | io_tycon `hasKey` ioTyConKey
+               -> resultWrapper io_res_ty             `thenDs` \ res ->
+                  let aug_res          = augment res
+                      extra_result_tys =
+                        case aug_res of
+                          (Just ty,_) 
+                            | isUnboxedTupleType ty ->
+                               let (Just (_, ls)) = splitTyConApp_maybe ty in tail ls
+                          _ -> []
+                  in
+                  mk_alt (return_result extra_result_tys) aug_res 
+                                                       `thenDs` \ (ccall_res_ty, the_alt) ->
+                  newSysLocalDs  realWorldStatePrimTy  `thenDs` \ state_id ->
+                  let
+                       io_data_con = head (tyConDataCons io_tycon)
+                       toIOCon = 
+                         case mbTopCon of
+                           Nothing -> dataConWrapId io_data_con
+                           Just x  -> x
+                       wrap = \ the_call -> 
+                                mkApps (Var toIOCon)
+                                          [ Type io_res_ty, 
+                                            Lam state_id $
+                                             Case (App the_call (Var state_id))
+                                                  (mkWildId ccall_res_ty)
+                                                   (coreAltType the_alt) 
+                                                  [the_alt]
+                                          ]
+                  in
+                  returnDs (realWorldStatePrimTy `mkFunTy` ccall_res_ty, wrap)
+               where
+                  return_result ts state anss 
+                    = mkConApp (tupleCon Unboxed (2 + length ts))
+                               (Type realWorldStatePrimTy : Type io_res_ty : map Type ts ++
+                                state : anss) 
+       -- It isn't, so do unsafePerformIO
+       -- It's not conveniently available, so we inline it
+       other -> resultWrapper result_ty            `thenDs` \ res ->
+                mk_alt return_result (augment res) `thenDs` \ (ccall_res_ty, the_alt) ->
+                let
+                   wrap = \ the_call -> Case (App the_call (Var realWorldPrimId)) 
+                                             (mkWildId ccall_res_ty)
+                                              (coreAltType the_alt)
+                                             [the_alt]
+                in
+                returnDs (realWorldStatePrimTy `mkFunTy` ccall_res_ty, wrap)
+             where
+                return_result state [ans] = ans
+                return_result _ _ = panic "return_result: expected single result"
+  where
+    mk_alt return_result (Nothing, wrap_result)
+       =       -- The ccall returns ()
+         newSysLocalDs realWorldStatePrimTy    `thenDs` \ state_id ->
+         let
+               the_rhs = return_result (Var state_id) 
+                                       [wrap_result (panic "boxResult")]
+
+               ccall_res_ty = mkTyConApp unboxedSingletonTyCon [realWorldStatePrimTy]
+               the_alt      = (DataAlt unboxedSingletonDataCon, [state_id], the_rhs)
+         in
+         returnDs (ccall_res_ty, the_alt)
+
+    mk_alt return_result (Just prim_res_ty, wrap_result)
+               -- The ccall returns a non-() value
+        | isUnboxedTupleType prim_res_ty
+        = let
+               Just (_, ls) = splitTyConApp_maybe prim_res_ty
+               arity = 1 + length ls
+         in
+         mappM newSysLocalDs ls                `thenDs` \ args_ids@(result_id:as) ->
+         newSysLocalDs realWorldStatePrimTy    `thenDs` \ state_id ->
+         let
+               the_rhs = return_result (Var state_id) 
+                                       (wrap_result (Var result_id) : map Var as)
+               ccall_res_ty = mkTyConApp (tupleTyCon Unboxed arity)
+                                         (realWorldStatePrimTy : ls)
+               the_alt      = ( DataAlt (tupleCon Unboxed arity)
+                              , (state_id : args_ids)
+                              , the_rhs
+                              )
+         in
+         returnDs (ccall_res_ty, the_alt)
+       | otherwise
+       = newSysLocalDs prim_res_ty             `thenDs` \ result_id ->
+         newSysLocalDs realWorldStatePrimTy    `thenDs` \ state_id ->
+         let
+               the_rhs = return_result (Var state_id) 
+                                       [wrap_result (Var result_id)]
+
+               ccall_res_ty = mkTyConApp unboxedPairTyCon [realWorldStatePrimTy, prim_res_ty]
+               the_alt      = (DataAlt unboxedPairDataCon, [state_id, result_id], the_rhs)
+         in
+         returnDs (ccall_res_ty, the_alt)
+
+
+resultWrapper :: Type
+             -> DsM (Maybe Type,               -- Type of the expected result, if any
+                     CoreExpr -> CoreExpr)     -- Wrapper for the result 
+resultWrapper result_ty
+  -- Base case 1: primitive types
+  | isPrimitiveType result_ty
+  = returnDs (Just result_ty, \e -> e)
+
+  -- Base case 2: the unit type ()
+  | Just (tc,_) <- maybe_tc_app, tc `hasKey` unitTyConKey
+  = returnDs (Nothing, \e -> Var unitDataConId)
+
+  -- Base case 3: the boolean type
+  | Just (tc,_) <- maybe_tc_app, tc `hasKey` boolTyConKey
+  = returnDs
+     (Just intPrimTy, \e -> Case e (mkWildId intPrimTy)
+                                   boolTy
+                                  [(DEFAULT             ,[],Var trueDataConId ),
+                                   (LitAlt (mkMachInt 0),[],Var falseDataConId)])
+
+  -- Recursive newtypes
+  | Just rep_ty <- splitRecNewType_maybe result_ty
+  = resultWrapper rep_ty `thenDs` \ (maybe_ty, wrapper) ->
+    returnDs (maybe_ty, \e -> mkCoerce2 result_ty rep_ty (wrapper e))
+
+  -- The type might contain foralls (eg. for dummy type arguments,
+  -- referring to 'Ptr a' is legal).
+  | Just (tyvar, rest) <- splitForAllTy_maybe result_ty
+  = resultWrapper rest `thenDs` \ (maybe_ty, wrapper) ->
+    returnDs (maybe_ty, \e -> Lam tyvar (wrapper e))
+
+  -- Data types with a single constructor, which has a single arg
+  -- This includes types like Ptr and ForeignPtr
+  | Just (tycon, tycon_arg_tys, data_con, data_con_arg_tys) <- splitProductType_maybe result_ty,
+    dataConSourceArity data_con == 1
+  = let
+       (unwrapped_res_ty : _) = data_con_arg_tys
+       narrow_wrapper         = maybeNarrow tycon
+    in
+    resultWrapper unwrapped_res_ty `thenDs` \ (maybe_ty, wrapper) ->
+    returnDs
+      (maybe_ty, \e -> mkApps (Var (dataConWrapId data_con)) 
+                             (map Type tycon_arg_tys ++ [wrapper (narrow_wrapper e)]))
+
+    -- Strings; 'dotnet' only.
+  | Just (tc, [arg_ty]) <- maybe_tc_app,               tc == listTyCon,
+    Just (cc,[])        <- splitTyConApp_maybe arg_ty, cc == charTyCon
+  = dsLookupGlobalId unmarshalStringName       `thenDs` \ pack_id ->
+    returnDs (Just addrPrimTy,
+             \ e -> App (Var pack_id) e)
+
+    -- Objects; 'dotnet' only.
+  | Just (tc, [arg_ty]) <- maybe_tc_app, 
+    tyConName tc == objectTyConName
+  = dsLookupGlobalId unmarshalObjectName       `thenDs` \ pack_id ->
+    returnDs (Just addrPrimTy,
+             \ e -> App (Var pack_id) e)
+
+  | otherwise
+  = pprPanic "resultWrapper" (ppr result_ty)
+  where
+    maybe_tc_app = splitTyConApp_maybe result_ty
+
+-- When the result of a foreign call is smaller than the word size, we
+-- need to sign- or zero-extend the result up to the word size.  The C
+-- standard appears to say that this is the responsibility of the
+-- caller, not the callee.
+
+maybeNarrow :: TyCon -> (CoreExpr -> CoreExpr)
+maybeNarrow tycon
+  | tycon `hasKey` int8TyConKey   = \e -> App (Var (mkPrimOpId Narrow8IntOp)) e
+  | tycon `hasKey` int16TyConKey  = \e -> App (Var (mkPrimOpId Narrow16IntOp)) e
+  | tycon `hasKey` int32TyConKey
+        && wORD_SIZE > 4         = \e -> App (Var (mkPrimOpId Narrow32IntOp)) e
+
+  | tycon `hasKey` word8TyConKey  = \e -> App (Var (mkPrimOpId Narrow8WordOp)) e
+  | tycon `hasKey` word16TyConKey = \e -> App (Var (mkPrimOpId Narrow16WordOp)) e
+  | tycon `hasKey` word32TyConKey
+        && wORD_SIZE > 4         = \e -> App (Var (mkPrimOpId Narrow32WordOp)) e
+  | otherwise                    = id
+\end{code}