Refactor (again) the handling of default methods
[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcInstDcls.lhs
index a2fb4ce..55fc342 100644 (file)
@@ -21,7 +21,6 @@ import FamInst
 import FamInstEnv
 import TcDeriv
 import TcEnv
-import RnEnv   ( lookupGlobalOccRn )
 import RnSource ( addTcgDUs )
 import TcHsType
 import TcUnify
@@ -33,7 +32,6 @@ import DataCon
 import Class
 import Var
 import CoreUnfold ( mkDFunUnfolding )
-import PrelNames  ( inlineIdName )
 import Id
 import MkId
 import Name
@@ -179,8 +177,8 @@ Instead we use a cunning trick.
 
 Note [Single-method classes]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-If the class has just one method (or, more accurately, just one elemen
-of {superclasses + methods}), then we want a different strategy. 
+If the class has just one method (or, more accurately, just one element
+of {superclasses + methods}), then we still use the *same* strategy
 
    class C a where op :: a -> a
    instance C a => C [a] where op = <blah>
@@ -193,21 +191,39 @@ a top-level axiom:
    op :: forall a. C a -> (a -> a)
    op a d = d |> (Co:C a)
 
+   MkC :: forall a. (a->a) -> C a
+   MkC = /\a.\op. op |> (sym Co:C a)
+
    df :: forall a. C a => C [a]
-   {-# INLINE df #-}
-   df = $cop_list |> (forall a. C a -> (sym (Co:C a))
+   {-# NOINLINE df   DFun[ $cop_list ] #-}
+   df = /\a. \d. MkD ($cop_list a d)
 
    $cop_list :: forall a. C a => a -> a
    $cop_list = <blah>
 
-So the ClassOp is just a cast; and so is the dictionary function.
-(The latter doesn't even have any lambdas.)  We can inline both freely.
-No need for fancy BuiltIn rules.  Indeed the BuiltinRule stuff does
-not work well for newtypes because it uses exprIsConApp_maybe.
-
-The INLINE on df is vital, else $cop_list occurs just once and is inlined,
-which is a disaster if $cop_list *itself* has an INLINE pragma.
-
+The "constructor" MkD expands to a cast, as does the class-op selector.
+The RULE works just like for multi-field dictionaries:
+  * (df a d) returns (Just (MkD,..,[$cop_list a d])) 
+    to exprIsConApp_Maybe
+
+  * The RULE for op picks the right result
+
+This is a bit of a hack, because (df a d) isn't *really* a constructor
+application.  But it works just fine in this case, exprIsConApp_maybe
+is otherwise used only when we hit a case expression which will have
+a real data constructor in it.
+
+The biggest reason for doing it this way, apart form uniformity, is
+that we want to be very careful when we have
+    instance C a => C [a] where
+      {-# INLINE op #-}
+      op = ...
+then we'll get an INLINE pragma on $cop_list.  The danger is that
+we'll get something like
+      foo = /\a.\d. $cop_list a d
+and then we'll eta expand, and then we'll inline TOO EARLY. This happened in 
+Trac #3772 and I spent far too long fiddling arond trying to fix it.
+Look at the test for Trac #3772.
 
 Note [Subtle interaction of recursion and overlap]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
@@ -393,8 +409,7 @@ tcLocalInstDecl1 (L loc (InstDecl poly_ty binds uprags ats))
         ; (tyvars, theta, tau) <- tcHsInstHead poly_ty
 
         -- Now, check the validity of the instance.
-        ; (clas, inst_tys) <- checkValidInstHead tau
-        ; checkValidInstance tyvars theta clas inst_tys
+        ; (clas, inst_tys) <- checkValidInstance poly_ty tyvars theta tau
 
         -- Next, process any associated types.
         ; idx_tycons <- recoverM (return []) $
@@ -582,7 +597,7 @@ tc_inst_decl2 :: Id -> InstBindings Name -> TcM (LHsBinds Id)
 -- If there are no superclasses, matters are simpler, because we don't need the case
 -- see Note [Newtype deriving superclasses] in TcDeriv.lhs
 
-tc_inst_decl2 dfun_id (NewTypeDerived coi)
+tc_inst_decl2 dfun_id (NewTypeDerived coi _)
   = do  { let rigid_info = InstSkol
               origin     = SigOrigin rigid_info
               inst_ty    = idType dfun_id
@@ -648,7 +663,7 @@ tc_inst_decl2 dfun_id (NewTypeDerived coi)
 
         ; return (unitBag $ noLoc $
                   AbsBinds inst_tvs' (map instToVar dfun_dicts)
-                            [(inst_tvs', dfun_id, instToId this_dict, [])]
+                            [(inst_tvs', dfun_id, instToId this_dict, noSpecPrags)]
                             (dict_bind `consBag` sc_binds)) }
   where
       -----------------------
@@ -734,7 +749,7 @@ tc_inst_decl2 dfun_id (VanillaInst monobinds uprags standalone_deriv)
        ; spec_inst_prags <- mapM (wrapLocM (tcSpecInst dfun_id)) spec_inst_sigs
 
         -- Typecheck the methods
-       ; let prag_fn = mkPragFun uprags 
+       ; let prag_fn = mkPragFun uprags monobinds
              tc_meth = tcInstanceMethod loc standalone_deriv
                                         clas inst_tyvars'
                                        dfun_dicts inst_tys'
@@ -772,26 +787,78 @@ tc_inst_decl2 dfun_id (VanillaInst monobinds uprags standalone_deriv)
             mk_app fun arg_id = L loc (HsApp fun (L loc (wrapId arg_wrapper arg_id)))
             arg_wrapper = mkWpApps dfun_lam_vars <.> mkWpTyApps (mkTyVarTys inst_tyvars')
 
-             dfun_id_w_fun | isNewTyCon (classTyCon clas) 
-                           = dfun_id   -- Just let the dfun inline; see Note [Single-method classes]
-                             `setInlinePragma` alwaysInlinePragma
-                           | otherwise 
-                           = dfun_id   -- Do not inline; instead give it a magic DFunFunfolding
-                                      -- See Note [ClassOp/DFun selection]
+               -- Do not inline the dfun; instead give it a magic DFunFunfolding
+               -- See Note [ClassOp/DFun selection]
+               -- See also note [Single-method classes]
+             dfun_id_w_fun = dfun_id  
                              `setIdUnfolding`  mkDFunUnfolding dict_constr (sc_ids ++ meth_ids)
                              `setInlinePragma` dfunInlinePragma
 
-             main_bind = noLoc $ AbsBinds
-                                 inst_tyvars'
-                                 dfun_lam_vars
-                                 [(inst_tyvars', dfun_id_w_fun, this_dict_id, spec_inst_prags)]
-                                 (unitBag dict_bind)
+             main_bind = AbsBinds
+                         inst_tyvars'
+                         dfun_lam_vars
+                         [(inst_tyvars', dfun_id_w_fun, this_dict_id, SpecPrags spec_inst_prags)]
+                         (unitBag dict_bind)
 
        ; showLIE (text "instance")
-       ; return (unitBag main_bind    `unionBags` 
-                listToBag meth_binds `unionBags` 
-                 listToBag sc_binds) }
+       ; return (unitBag (L loc main_bind) `unionBags` 
+                listToBag meth_binds     `unionBags` 
+                 listToBag sc_binds)
+       }
 
+{-
+       -- Create the result bindings
+       ; let this_dict_id  = instToId this_dict
+             arg_ids       = sc_ids ++ meth_ids
+             arg_binds     = listToBag meth_binds `unionBags` 
+                             listToBag sc_binds
+
+       ; showLIE (text "instance")
+       ; case newTyConCo_maybe (classTyCon clas) of
+           Nothing            -- A multi-method class
+             -> return (unitBag (L loc data_bind)  `unionBags` arg_binds)
+             where
+               data_dfun_id = dfun_id   -- Do not inline; instead give it a magic DFunFunfolding
+                                      -- See Note [ClassOp/DFun selection]
+                               `setIdUnfolding`  mkDFunUnfolding dict_constr arg_ids
+                               `setInlinePragma` dfunInlinePragma
+
+               data_bind = AbsBinds inst_tyvars' dfun_lam_vars
+                             [(inst_tyvars', data_dfun_id, this_dict_id, spec_inst_prags)]
+                             (unitBag dict_bind)
+
+              dict_bind   = mkVarBind this_dict_id dict_rhs
+               dict_rhs    = foldl mk_app inst_constr arg_ids
+               dict_constr = classDataCon clas
+               inst_constr = L loc $ wrapId (mkWpTyApps inst_tys')
+                                           (dataConWrapId dict_constr)
+                       -- We don't produce a binding for the dict_constr; instead we
+                       -- rely on the simplifier to unfold this saturated application
+                       -- We do this rather than generate an HsCon directly, because
+                       -- it means that the special cases (e.g. dictionary with only one
+                       -- member) are dealt with by the common MkId.mkDataConWrapId code rather
+                       -- than needing to be repeated here.
+
+              mk_app :: LHsExpr Id -> Id -> LHsExpr Id
+              mk_app fun arg_id = L loc (HsApp fun (L loc (wrapId arg_wrapper arg_id)))
+              arg_wrapper = mkWpApps dfun_lam_vars <.> mkWpTyApps (mkTyVarTys inst_tyvars')
+
+           Just the_nt_co       -- (Just co) for a single-method class
+             -> return (unitBag (L loc nt_bind) `unionBags` arg_binds)
+             where
+               nt_dfun_id = dfun_id   -- Just let the dfun inline; see Note [Single-method classes]
+                            `setInlinePragma` alwaysInlinePragma
+
+              local_nt_dfun = setIdType this_dict_id inst_ty   -- A bit of a hack, but convenient
+
+              nt_bind = AbsBinds [] [] 
+                            [([], nt_dfun_id, local_nt_dfun, spec_inst_prags)]
+                            (unitBag (mkVarBind local_nt_dfun (L loc (wrapId nt_cast the_meth_id))))
+
+              the_meth_id = ASSERT( length arg_ids == 1 ) head arg_ids
+               nt_cast = WpCast $ mkPiTypes (inst_tyvars' ++ dfun_lam_vars) $
+                         mkSymCoercion (mkTyConApp the_nt_co inst_tys')
+-}
 
 ------------------------------
 tcSuperClass :: InstLoc -> [TyVar] -> [Inst]
@@ -820,7 +887,7 @@ tcSuperClass inst_loc tyvars dicts (this_dict, this_bind)
             sc_id      = instToVar sc_dict
             sc_op_bind = AbsBinds tyvars 
                             (map instToVar dicts) 
-                             [(tyvars, sc_op_id, sc_id, [])]
+                             [(tyvars, sc_op_id, sc_id, noSpecPrags)]
                              (this_bind `unionBags` sc_binds)
 
        ; return (sc_op_id, noLoc sc_op_bind) }
@@ -877,7 +944,7 @@ SpecPrag which, as it turns out, can be used unchanged for each method.
 The "it turns out" bit is delicate, but it works fine!
 
 \begin{code}
-tcSpecInst :: Id -> Sig Name -> TcM SpecPrag
+tcSpecInst :: Id -> Sig Name -> TcM TcSpecPrag
 tcSpecInst dfun_id prag@(SpecInstSig hs_ty) 
   = addErrCtxt (spec_ctxt prag) $
     do  { let name = idName dfun_id
@@ -910,7 +977,7 @@ tcInstanceMethod :: SrcSpan -> Bool -> Class -> [TcTyVar] -> [Inst]
                 -> [TcType]
                 -> (Inst, LHsBinds Id)  -- "This" and its binding
                 -> TcPragFun            -- Local prags
-                -> [LSpecPrag]          -- Arising from 'SPECLALISE instance'
+                -> [Located TcSpecPrag] -- Arising from 'SPECLALISE instance'
                  -> LHsBinds Name 
                 -> (Id, DefMeth)
                 -> TcM (Id, LHsBind Id)
@@ -935,13 +1002,13 @@ tcInstanceMethod loc standalone_deriv clas tyvars dfun_dicts inst_tys
              tc_body rn_bind 
                 = add_meth_ctxt rn_bind $
                   do { (meth_id1, spec_prags) <- tcPrags NonRecursive False True 
-                                                    meth_id (prag_fn sel_name)
+                                                         meth_id (prag_fn sel_name)
                      ; tcInstanceMethodBody (instLoc this_dict)
                                     tyvars dfun_dicts
                                    ([this_dict], this_dict_bind)
                                     meth_id1 local_meth_id
                                    meth_sig_fn 
-                                    (spec_inst_prags ++ spec_prags) 
+                                    (SpecPrags (spec_inst_prags ++ spec_prags))
                                     rn_bind }
 
            --------------
@@ -958,7 +1025,7 @@ tcInstanceMethod loc standalone_deriv clas tyvars dfun_dicts inst_tys
                 = do { meth_bind <- mkGenericDefMethBind clas inst_tys sel_id local_meth_name
                      ; tc_body meth_bind }
                  
-             tc_default DefMeth        -- An polymorphic default method
+             tc_default (DefMeth dm_name)      -- An polymorphic default method
                = do {   -- Build the typechecked version directly, 
                         -- without calling typecheck_method; 
                         -- see Note [Default methods in instances]
@@ -966,17 +1033,11 @@ tcInstanceMethod loc standalone_deriv clas tyvars dfun_dicts inst_tys
                          --                      in $dm inst_tys this
                         -- The 'let' is necessary only because HsSyn doesn't allow
                         -- you to apply a function to a dictionary *expression*.
-                      dm_name <- lookupGlobalOccRn (mkDefMethRdrName sel_name)
-                                       -- Might not be imported, but will be an OrigName
+
                     ; dm_id <- tcLookupId dm_name
-                    ; inline_id <- tcLookupId inlineIdName
                      ; let dm_inline_prag = idInlinePragma dm_id
-                           dm_app = HsWrap (WpApp (instToId this_dict) <.> mkWpTyApps inst_tys) $
-                                   HsVar dm_id 
-                           rhs | isInlinePragma dm_inline_prag  -- See Note [INLINE and default methods]
-                               = HsApp (L loc (HsWrap (WpTyApp local_meth_ty) (HsVar inline_id)))
-                                       (L loc dm_app)
-                               | otherwise = dm_app
+                           rhs = HsWrap (WpApp (instToId this_dict) <.> mkWpTyApps inst_tys) $
+                                HsVar dm_id 
 
                           meth_bind = L loc $ VarBind { var_id = local_meth_id
                                                        , var_rhs = L loc rhs 
@@ -986,8 +1047,8 @@ tcInstanceMethod loc standalone_deriv clas tyvars dfun_dicts inst_tys
                                    -- method to this version. Note [INLINE and default methods]
                                    
                            bind = AbsBinds { abs_tvs = tyvars, abs_dicts =  dfun_lam_vars
-                                           , abs_exports = [( tyvars, meth_id1
-                                                            , local_meth_id, spec_inst_prags)]
+                                           , abs_exports = [( tyvars, meth_id1, local_meth_id
+                                                            , SpecPrags spec_inst_prags)]
                                            , abs_binds = this_dict_bind `unionBags` unitBag meth_bind }
                     -- Default methods in an instance declaration can't have their own 
                     -- INLINE or SPECIALISE pragmas. It'd be possible to allow them, but
@@ -1072,7 +1133,8 @@ From the class decl we get
    $dmfoo :: forall v x. Baz v x => x -> x
    $dmfoo y = <blah>
 
-Notice that the type is ambiguous.  That's fine, though. The instance decl generates
+Notice that the type is ambiguous.  That's fine, though. The instance
+decl generates
 
    $dBazIntInt = MkBaz fooIntInt
    fooIntInt = $dmfoo Int Int $dBazIntInt
@@ -1084,8 +1146,9 @@ less work to generate the translated version!
 
 Note [INLINE and default methods]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-We *copy* any INLINE pragma from the default method to the instance.
-Example:
+Default methods need special case.  They are supposed to behave rather like
+macros.  For exmample
+
   class Foo a where
     op1, op2 :: Bool -> a -> a
 
@@ -1093,33 +1156,57 @@ Example:
     op1 b x = op2 (not b) x
 
   instance Foo Int where
+    -- op1 via default method
     op2 b x = <blah>
+   
+The instance declaration should behave
+
+   just as if 'op1' had been defined with the
+   code, and INLINE pragma, from its original
+   definition. 
+
+That is, just as if you'd written
+
+  instance Foo Int where
+    op2 b x = <blah>
+
+    {-# INLINE op1 #-}
+    op1 b x = op2 (not b) x
+
+So for the above example we generate:
 
-Then we generate:
 
   {-# INLINE $dmop1 #-}
+  -- $dmop1 has an InlineCompulsory unfolding
   $dmop1 d b x = op2 d (not b) x
 
   $fFooInt = MkD $cop1 $cop2
 
   {-# INLINE $cop1 #-}
-  $cop1 = inline $dmop1 $fFooInt
+  $cop1 = $dmop1 $fFooInt
 
   $cop2 = <blah>
 
-Note carefully:
-  a) We copy $dmop1's inline pragma to $cop1.  Otherwise 
-     we'll just inline the former in the latter and stop, which 
-     isn't what the user expected
+Note carefullly:
+
+* We *copy* any INLINE pragma from the default method $dmop1 to the
+  instance $cop1.  Otherwise we'll just inline the former in the
+  latter and stop, which isn't what the user expected
+
+* Regardless of its pragma, we give the default method an 
+  unfolding with an InlineCompulsory source. That means
+  that it'll be inlined at every use site, notably in
+  each instance declaration, such as $cop1.  This inlining
+  must happen even though 
+    a) $dmop1 is not saturated in $cop1
+    b) $cop1 itself has an INLINE pragma
 
-  b) We use the magic 'inline' Id to ensure that $dmop1 really is
-     inlined in $cop1, even though 
-       (i)  the latter itself has an INLINE pragma
-       (ii) $dmop1 is not saturated
-     That is important to allow the mutual recursion between $fooInt and
-     $cop1 to be broken
+  It's vital that $dmop1 *is* inlined in this way, to allow the mutual
+  recursion between $fooInt and $cop1 to be broken
 
-This is all regrettably delicate.
+* To communicate the need for an InlineCompulsory to the desugarer
+  (which makes the Unfoldings), we use the IsDefaultMethod constructor
+  in TcSpecPrags.
 
 
 %************************************************************************