Introducing:
[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcInteract.lhs
index fb6929a..46eece8 100644 (file)
@@ -12,6 +12,7 @@ import BasicTypes
 import TcCanonical
 import VarSet
 import Type
+import Unify
 
 import Id 
 import Var
@@ -30,6 +31,7 @@ import Coercion
 import Outputable
 
 import TcRnTypes
+import TcMType ( isSilentEvVar )
 import TcErrors
 import TcSMonad
 import Bag
@@ -68,8 +70,11 @@ An InertSet is a bag of canonical constraints, with the following invariants:
     will be marked as solved right before being pushed into the inert set. 
     See note [Touchables and givens].
 
-  8 No Given constraint mentions a touchable unification variable,
-    except if the
+  8 No Given constraint mentions a touchable unification variable, but 
+    Given/Solved may do so. 
+
+  9 Given constraints will also have their superclasses in the inert set, 
+    but Given/Solved will not. 
  
 Note that 6 and 7 are /not/ enforced by canonicalization but rather by 
 insertion in the inert list, ie by TcInteract. 
@@ -192,7 +197,7 @@ extractUnsolved is@(IS {inert_eqs = eqs})
                         , inert_funeqs = solved_funeqs }
     in (is_solved, unsolved)
 
-  where (unsolved_eqs, solved_eqs)       = Bag.partitionBag (not.isGivenCt) eqs
+  where (unsolved_eqs, solved_eqs)       = Bag.partitionBag (not.isGivenOrSolvedCt) eqs
         (unsolved_ips, solved_ips)       = extractUnsolvedCMap (inert_ips is) 
         (unsolved_dicts, solved_dicts)   = extractUnsolvedCMap (inert_dicts is) 
         (unsolved_funeqs, solved_funeqs) = extractUnsolvedCMap (inert_funeqs is) 
@@ -327,7 +332,7 @@ solveInteractGiven inert gloc evs
                            map mk_given evs
        ; return inert_ret }
   where
-    flav = Given gloc
+    flav = Given gloc GivenOrig
     mk_given ev = mkEvVarX ev flav
 
 solveInteractWanted :: InertSet -> [WantedEvVar] -> TcS InertSet
@@ -410,6 +415,8 @@ dischargeFromCCans cans ev fl
     discharge_ct ct _rest
       | evVarPred (cc_id ct) `tcEqPred` the_pred
       , cc_flavor ct `canSolve` fl
+               -- DV: No special care should be taken for Given/Solveds, we will
+               -- never encounter a Given entering the constraint bag after a Given/Solved
       = do { when (isWanted fl) $ set_ev_bind ev (cc_id ct) 
                 -- Deriveds need no evidence
                 -- For Givens, we already have evidence, and we don't need it twice 
@@ -531,7 +538,7 @@ spontaneousSolveStage depth workItem inerts
                            , sr_stop       = ContinueWith workItem }
 
            SPSolved workItem'
-               | not (isGivenCt workItem) 
+               | not (isGivenOrSolvedCt workItem) 
                 -- Original was wanted or derived but we have now made him 
                  -- given so we have to interact him with the inerts due to
                  -- its status change. This in turn may produce more work.
@@ -572,7 +579,7 @@ data SPSolveResult = SPCantSolve | SPSolved WorkItem | SPError
 --                 See Note [Touchables and givens] 
 trySpontaneousSolve :: WorkItem -> TcS SPSolveResult
 trySpontaneousSolve workItem@(CTyEqCan { cc_id = cv, cc_flavor = gw, cc_tyvar = tv1, cc_rhs = xi })
-  | isGiven gw
+  | isGivenOrSolved gw
   = return SPCantSolve
   | Just tv2 <- tcGetTyVar_maybe xi
   = do { tch1 <- isTouchableMetaTyVar tv1
@@ -729,9 +736,8 @@ solveWithIdentity cv wd tv xi
 
        ; when (isWanted wd) (setCoBind cv xi)
            -- We don't want to do this for Derived, that's why we use 'when (isWanted wd)'
-
        ; return $ SPSolved (CTyEqCan { cc_id = cv_given
-                                     , cc_flavor = mkGivenFlavor wd UnkSkol
+                                     , cc_flavor = mkSolvedFlavor wd UnkSkol
                                      , cc_tyvar  = tv, cc_rhs = xi }) }
 \end{code}
 
@@ -931,7 +937,7 @@ doInteractWithInert
   | cls1 == cls2 && (and $ zipWith tcEqType tys1 tys2)
   = solveOneFromTheOther "Cls/Cls" (EvId d1,fl1) workItem 
 
-  | cls1 == cls2 && (not (isGiven fl1 && isGiven fl2))
+  | cls1 == cls2 && (not (isGivenOrSolved fl1 && isGivenOrSolved fl2))
   =     -- See Note [When improvement happens]
     do { let pty1 = ClassP cls1 tys1
              pty2 = ClassP cls2 tys2
@@ -1035,7 +1041,7 @@ doInteractWithInert (CIPCan { cc_id = ipid, cc_flavor = ifl, cc_ip_nm = nm, cc_i
 -- so we just generate a fresh coercion variable that isn't used anywhere.
 doInteractWithInert (CIPCan { cc_id = id1, cc_flavor = ifl, cc_ip_nm = nm1, cc_ip_ty = ty1 }) 
            workItem@(CIPCan { cc_flavor = wfl, cc_ip_nm = nm2, cc_ip_ty = ty2 })
-  | nm1 == nm2 && isGiven wfl && isGiven ifl
+  | nm1 == nm2 && isGivenOrSolved wfl && isGivenOrSolved ifl
   =    -- See Note [Overriding implicit parameters]
         -- Dump the inert item, override totally with the new one
        -- Do not require type equality
@@ -1096,6 +1102,13 @@ doInteractWithInert (CFunEqCan { cc_id = cv1, cc_flavor = fl1, cc_fun = tc1
                                , cc_tyargs = args1, cc_rhs = xi1 }) 
            workItem@(CFunEqCan { cc_id = cv2, cc_flavor = fl2, cc_fun = tc2
                                , cc_tyargs = args2, cc_rhs = xi2 })
+  | tc1 == tc2 && and (zipWith tcEqType args1 args2) 
+  , Just GivenSolved <- isGiven_maybe fl1 
+  = mkIRContinue "Funeq/Funeq" workItem DropInert emptyWorkList
+  | tc1 == tc2 && and (zipWith tcEqType args1 args2) 
+  , Just GivenSolved <- isGiven_maybe fl2 
+  = mkIRStopK "Funeq/Funeq" emptyWorkList
+
   | fl1 `canSolve` fl2 && lhss_match
   = do { cans <- rewriteEqLHS LeftComesFromInert  (mkCoVarCoercion cv1,xi1) (cv2,fl2,xi2) 
        ; mkIRStopK "FunEq/FunEq" cans } 
@@ -1291,6 +1304,10 @@ solveOneFromTheOther info (ev_term,ifl) workItem
                  -- so it's safe to continue on from this point
   = mkIRContinue ("Solved[DI] " ++ info) workItem DropInert emptyWorkList
   
+  | Just GivenSolved <- isGiven_maybe ifl, isGivenOrSolved wfl
+    -- Same if the inert is a GivenSolved -- just get rid of it
+  = mkIRContinue ("Solved[SI] " ++ info) workItem DropInert emptyWorkList
+
   | otherwise
   = ASSERT( ifl `canSolve` wfl )
       -- Because of Note [The Solver Invariant], plus Derived dealt with
@@ -1665,33 +1682,34 @@ data TopInteractResult
                                         -- only reacted with functional dependencies 
                                        -- arising from top-level instances.
 
-topReactionsStage :: SimplifierStage 
-topReactionsStage depth workItem inerts 
-  = do { tir <- tryTopReact workItem 
-       ; case tir of 
-           NoTopInt -> 
-               return $ SR { sr_inerts   = inerts 
-                           , sr_new_work = emptyWorkList 
-                           , sr_stop     = ContinueWith workItem } 
-           SomeTopInt tir_new_work tir_new_inert -> 
+topReactionsStage :: SimplifierStage
+topReactionsStage depth workItem inerts
+  = do { tir <- tryTopReact inerts workItem
+             -- NB: we pass the inerts as well. See Note [Instance and Given overlap]
+       ; case tir of
+           NoTopInt ->
+               return $ SR { sr_inerts   = inerts
+                           , sr_new_work = emptyWorkList
+                           , sr_stop     = ContinueWith workItem }
+           SomeTopInt tir_new_work tir_new_inert ->
                do { bumpStepCountTcS
                   ; traceFireTcS depth (ptext (sLit "Top react")
                        <+> vcat [ ptext (sLit "Work =") <+> ppr workItem
                                 , ptext (sLit "New =") <+> ppr tir_new_work ])
-                  ; return $ SR { sr_inerts   = inerts 
+                  ; return $ SR { sr_inerts   = inerts
                                , sr_new_work = tir_new_work
                                , sr_stop     = tir_new_inert
                                } }
        }
 
-tryTopReact :: WorkItem -> TcS TopInteractResult 
-tryTopReact workitem 
+tryTopReact :: InertSet -> WorkItem -> TcS TopInteractResult 
+tryTopReact inerts workitem 
   = do {  -- A flag controls the amount of interaction allowed
           -- See Note [Simplifying RULE lhs constraints]
          ctxt <- getTcSContext
        ; if allowedTopReaction (simplEqsOnly ctxt) workitem 
          then do { traceTcS "tryTopReact / calling doTopReact" (ppr workitem)
-                 ; doTopReact workitem }
+                 ; doTopReact inerts workitem }
          else return NoTopInt 
        } 
 
@@ -1699,7 +1717,7 @@ allowedTopReaction :: Bool -> WorkItem -> Bool
 allowedTopReaction eqs_only (CDictCan {}) = not eqs_only
 allowedTopReaction _        _             = True
 
-doTopReact :: WorkItem -> TcS TopInteractResult 
+doTopReact :: InertSet -> WorkItem -> TcS TopInteractResult
 -- The work item does not react with the inert set, so try interaction with top-level instances
 -- NB: The place to add superclasses in *not* in doTopReact stage. Instead superclasses are 
 --     added in the worklist as part of the canonicalisation process. 
@@ -1707,12 +1725,12 @@ doTopReact :: WorkItem -> TcS TopInteractResult
 
 -- Given dictionary
 -- See Note [Given constraint that matches an instance declaration]
-doTopReact (CDictCan { cc_flavor = Given {} })
+doTopReact _inerts (CDictCan { cc_flavor = Given {} })
   = return NoTopInt -- NB: Superclasses already added since it's canonical
 
 -- Derived dictionary: just look for functional dependencies
-doTopReact workItem@(CDictCan { cc_flavor = fl@(Derived loc)
-                              , cc_class = cls, cc_tyargs = xis })
+doTopReact _inerts workItem@(CDictCan { cc_flavor = fl@(Derived loc)
+                                      , cc_class = cls, cc_tyargs = xis })
   = do { instEnvs <- getInstEnvs
        ; let fd_eqns = improveFromInstEnv instEnvs
                                                 (ClassP cls xis, pprArisingAt loc)
@@ -1726,10 +1744,10 @@ doTopReact workItem@(CDictCan { cc_flavor = fl@(Derived loc)
                                       , tir_new_inert = ContinueWith workItem' } }
 
 -- Wanted dictionary
-doTopReact workItem@(CDictCan { cc_id = dv, cc_flavor = fl@(Wanted loc)
-                              , cc_class = cls, cc_tyargs = xis })
+doTopReact inerts workItem@(CDictCan { cc_id = dv, cc_flavor = fl@(Wanted loc)
+                                     , cc_class = cls, cc_tyargs = xis })
   = do { -- See Note [MATCHING-SYNONYMS]
-       ; lkp_inst_res <- matchClassInst cls xis loc
+       ; lkp_inst_res <- matchClassInst inerts cls xis loc
        ; case lkp_inst_res of
            NoInstance ->
              do { traceTcS "doTopReact/ no class instance for" (ppr dv)
@@ -1755,7 +1773,7 @@ doTopReact workItem@(CDictCan { cc_id = dv, cc_flavor = fl@(Wanted loc)
                   -- matches already so we won't get any more info
                   -- from functional dependencies
              | null wtvs
-             -> do { traceTcS "doTopReact/ found nullary class instance for" (ppr dv) 
+             -> do { traceTcS "doTopReact/found nullary class instance for" (ppr dv) 
                    ; setDictBind dv ev_term 
                     -- Solved in one step and no new wanted work produced. 
                     -- i.e we directly matched a top-level instance
@@ -1764,25 +1782,29 @@ doTopReact workItem@(CDictCan { cc_id = dv, cc_flavor = fl@(Wanted loc)
                                          , tir_new_inert = Stop } }
 
              | otherwise
-             -> do { traceTcS "doTopReact/ found nullary class instance for" (ppr dv) 
+             -> do { traceTcS "doTopReact/found non-nullary class instance for" (ppr dv) 
                    ; setDictBind dv ev_term 
                         -- Solved and new wanted work produced, you may cache the 
-                        -- (tentatively solved) dictionary as Given! (used to be: Derived)
-                   ; let solved   = workItem { cc_flavor = given_fl }
-                         given_fl = Given (setCtLocOrigin loc UnkSkol) 
+                        -- (tentatively solved) dictionary as Solved given.
+                   ; let solved    = workItem { cc_flavor = solved_fl }
+                         solved_fl = mkSolvedFlavor fl UnkSkol  
                    ; inst_work <- canWanteds wtvs
                    ; return $ SomeTopInt { tir_new_work  = inst_work
                                          , tir_new_inert = ContinueWith solved } }
        }          
 
 -- Type functions
-doTopReact (CFunEqCan { cc_id = cv, cc_flavor = fl
-                      , cc_fun = tc, cc_tyargs = args, cc_rhs = xi })
+doTopReact _inerts (CFunEqCan { cc_flavor = fl })
+  | Just GivenSolved <- isGiven_maybe fl
+  = return NoTopInt -- If Solved, no more interactions should happen
+
+-- Otherwise, it's a Given, Derived, or Wanted
+doTopReact _inerts workItem@(CFunEqCan { cc_id = cv, cc_flavor = fl
+                                       , cc_fun = tc, cc_tyargs = args, cc_rhs = xi })
   = ASSERT (isSynFamilyTyCon tc)   -- No associated data families have reached that far 
     do { match_res <- matchFam tc args -- See Note [MATCHING-SYNONYMS]
        ; case match_res of 
-           MatchInstNo 
-             -> return NoTopInt 
+           MatchInstNo -> return NoTopInt 
            MatchInstSingle (rep_tc, rep_tys)
              -> do { let Just coe_tc = tyConFamilyCoercion_maybe rep_tc
                          Just rhs_ty = tcView (mkTyConApp rep_tc rep_tys)
@@ -1791,24 +1813,40 @@ doTopReact (CFunEqCan { cc_id = cv, cc_flavor = fl
                            -- appears in an error message
                             -- See Note [Type synonym families] in TyCon
                          coe = mkTyConApp coe_tc rep_tys 
-                   ; cv' <- case fl of
-                              Wanted {} -> do { cv' <- newCoVar rhs_ty xi
-                                              ; setCoBind cv $ 
-                                                    coe `mkTransCoercion`
-                                                      mkCoVarCoercion cv'
-                                              ; return cv' }
-                              Given {}   -> newGivenCoVar xi rhs_ty $ 
-                                            mkSymCoercion (mkCoVarCoercion cv) `mkTransCoercion` coe 
-                              Derived {} -> newDerivedId (EqPred xi rhs_ty)
-                   ; can_cts <- mkCanonical fl cv'
-                   ; return $ SomeTopInt can_cts Stop }
+                   ; case fl of
+                       Wanted {} -> do { cv' <- newCoVar rhs_ty xi
+                                       ; setCoBind cv $ 
+                                         coe `mkTransCoercion` mkCoVarCoercion cv'
+                                       ; can_cts <- mkCanonical fl cv'
+                                       ; let solved = workItem { cc_flavor = solved_fl }
+                                             solved_fl = mkSolvedFlavor fl UnkSkol
+                                       ; if isEmptyWorkList can_cts then 
+                                              return (SomeTopInt can_cts Stop) -- No point in caching
+                                         else return $ 
+                                              SomeTopInt { tir_new_work = can_cts
+                                                         , tir_new_inert = ContinueWith solved }
+                                       }
+                       Given {} -> do { cv' <- newGivenCoVar xi rhs_ty $ 
+                                               mkSymCoercion (mkCoVarCoercion cv) `mkTransCoercion` coe 
+                                      ; can_cts <- mkCanonical fl cv'
+                                      ; return $ 
+                                        SomeTopInt { tir_new_work = can_cts
+                                                   , tir_new_inert = Stop }
+                                      }
+                       Derived {} -> do { cv' <- newDerivedId (EqPred xi rhs_ty)
+                                        ; can_cts <- mkCanonical fl cv'
+                                        ; return $ 
+                                          SomeTopInt { tir_new_work = can_cts
+                                                     , tir_new_inert = Stop }
+                                        }
+                   }
            _ 
              -> panicTcS $ text "TcSMonad.matchFam returned multiple instances!"
        }
 
 
 -- Any other work item does not react with any top-level equations
-doTopReact _workItem = return NoTopInt 
+doTopReact _inerts _workItem = return NoTopInt 
 \end{code}
 
 
@@ -2012,15 +2050,25 @@ data LookupInstResult
   = NoInstance
   | GenInst [WantedEvVar] EvTerm 
 
-matchClassInst :: Class -> [Type] -> WantedLoc -> TcS LookupInstResult
-matchClassInst clas tys loc
+matchClassInst :: InertSet -> Class -> [Type] -> WantedLoc -> TcS LookupInstResult
+matchClassInst inerts clas tys loc
    = do { let pred = mkClassPred clas tys 
         ; mb_result <- matchClass clas tys
+        ; untch <- getUntouchables
         ; case mb_result of
             MatchInstNo   -> return NoInstance
-            MatchInstMany -> return NoInstance -- defer any reactions of a multitude until 
+            MatchInstMany -> return NoInstance -- defer any reactions of a multitude until
                                                -- we learn more about the reagent 
-            MatchInstSingle (dfun_id, mb_inst_tys) -> 
+            MatchInstSingle (_,_)
+              | given_overlap untch -> 
+                  do { traceTcS "Delaying instance application" $ 
+                       vcat [ text "Workitem=" <+> pprPred (ClassP clas tys) 
+                            , text "Silents and their superclasses=" <+> ppr silents_and_their_scs
+                            , text "All given dictionaries=" <+> ppr all_given_dicts ]
+                     ; return NoInstance -- see Note [Instance and Given overlap]
+                     }
+
+            MatchInstSingle (dfun_id, mb_inst_tys) ->
               do { checkWellStagedDFun pred dfun_id loc
 
        -- It's possible that not all the tyvars are in
@@ -2029,7 +2077,7 @@ matchClassInst clas tys loc
        -- (presumably there's a functional dependency in class C)
        -- Hence mb_inst_tys :: Either TyVar TcType 
 
-                 ; tys <- instDFunTypes mb_inst_tys 
+                 ; tys <- instDFunTypes mb_inst_tys
                  ; let (theta, _) = tcSplitPhiTy (applyTys (idType dfun_id) tys)
                  ; if null theta then
                        return (GenInst [] (EvDFunApp dfun_id tys []))
@@ -2039,4 +2087,94 @@ matchClassInst clas tys loc
                      ; return $ GenInst wevs (EvDFunApp dfun_id tys ev_vars) }
                  }
         }
+   where given_overlap :: TcsUntouchables -> Bool
+         given_overlap untch
+           = foldlBag (\r d -> r || matchable untch d) False all_given_dicts
+
+         matchable untch (CDictCan { cc_class = clas', cc_tyargs = sys, cc_flavor = fl })
+           | Just GivenOrig <- isGiven_maybe fl
+           , clas' == clas
+           , does_not_originate_in_a_silent clas' sys
+           = case tcUnifyTys (\tv -> if isTouchableMetaTyVar_InRange untch tv && 
+                                        tv `elemVarSet` tyVarsOfTypes tys
+                                     then BindMe else Skolem) tys sys of
+           -- We can't learn anything more about any variable at this point, so the only
+           -- cause of overlap can be by an instantiation of a touchable unification
+           -- variable. Hence we only bind touchable unification variables. In addition,
+           -- we use tcUnifyTys instead of tcMatchTys to rule out cyclic substitutions.
+                Nothing -> False
+                Just _  -> True
+           | otherwise = False -- No overlap with a solved, already been taken care of 
+                               -- by the overlap check with the instance environment.
+         matchable _tys ct = pprPanic "Expecting dictionary!" (ppr ct)
+
+         does_not_originate_in_a_silent clas sys
+             -- UGLY: See Note [Silent parameters overlapping]
+           = null $ filter (tcEqPred (ClassP clas sys)) silents_and_their_scs
+
+         silents_and_their_scs 
+           = foldlBag (\acc rvnt -> case rvnt of
+                        CDictCan { cc_id = d, cc_class = c, cc_tyargs = s }
+                         | isSilentEvVar d -> (ClassP c s) : (transSuperClasses c s) ++ acc 
+                        _ -> acc) [] all_given_dicts
+
+         -- TODO:
+         -- When silent parameters will go away we should simply select from 
+         -- the given map of the inert set. 
+         all_given_dicts = Map.fold unionBags emptyCCan (cts_given $ inert_dicts inerts)
+
 \end{code}
+
+Note [Silent parameters overlapping]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+DV 12/05/2011:
+The long-term goal is to completely remove silent superclass
+parameters when checking instance declarations. But until then we must
+make sure that we never prevent the application of an instance
+declaration because of a potential match from a silent parameter --
+after all we are supposed to have solved that silent parameter from
+some instance, anyway! In effect silent parameters behave more like
+Solved than like Given.
+
+A concrete example appears in typecheck/SilentParametersOverlapping.hs
+
+Note [Instance and Given overlap]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Assume that we have an inert set that looks as follows:
+       [Given] D [Int]
+And an instance declaration: 
+       instance C a => D [a]
+A new wanted comes along of the form: 
+       [Wanted] D [alpha]
+
+One possibility is to apply the instance declaration which will leave us 
+with an unsolvable goal (C alpha). However, later on a new constraint may 
+arise (for instance due to a functional dependency between two later dictionaries), 
+that will add the equality (alpha ~ Int), in which case our ([Wanted] D [alpha]) 
+will be transformed to [Wanted] D [Int], which could have been discharged by the given. 
+
+The solution is that in matchClassInst and eventually in topReact, we get back with 
+a matching instance, only when there is no Given in the inerts which is unifiable to
+this particular dictionary.
+
+The end effect is that, much as we do for overlapping instances, we delay choosing a 
+class instance if there is a possibility of another instance OR a given to match our 
+constraint later on. This fixes bugs #4981 and #5002.
+
+This is arguably not easy to appear in practice due to our aggressive prioritization 
+of equality solving over other constraints, but it is possible. I've added a test case 
+in typecheck/should-compile/GivenOverlapping.hs
+
+Moreover notice that our goals here are different than the goals of the top-level 
+overlapping checks. There we are interested in validating the following principle:
+    If we inline a function f at a site where the same global instance environment
+    is available as the instance environment at the definition site of f then we 
+    should get the same behaviour. 
+
+But for the Given Overlap check our goal is just related to completeness of 
+constraint solving. 
+
+
+
+