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[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcSimplify.lhs
index a274cab..534c5d0 100644 (file)
@@ -971,17 +971,17 @@ makeImplicationBind :: InstLoc -> [TcTyVar]
                    -> [Inst] -> [Inst]
                    -> TcM ([Inst], TcDictBinds)
 -- Make a binding that binds 'irreds', by generating an implication
--- constraint for them, *and* throwing the constraint into the LIE
+-- constraint for them.
+--
 -- The binding looks like
 --     (ir1, .., irn) = f qtvs givens
 -- where f is (evidence for) the new implication constraint
---     f :: forall qtvs. {reft} givens => (ir1, .., irn)
--- qtvs includes coercion variables
+--     f :: forall qtvs. givens => (ir1, .., irn)
+-- qtvs includes coercion variables.
 --
 -- This binding must line up the 'rhs' in reduceImplication
 makeImplicationBind loc all_tvs
-                   givens      -- Guaranteed all Dicts
-                               -- or EqInsts
+                   givens      -- Guaranteed all Dicts or EqInsts
                    irreds
  | null irreds                 -- If there are no irreds, we are done
  = return ([], emptyBag)
@@ -989,28 +989,38 @@ makeImplicationBind loc all_tvs
  = do  { uniq <- newUnique 
        ; span <- getSrcSpanM
        ; let (eq_givens, dict_givens) = partition isEqInst givens
-             eq_tyvar_cos = mkTyVarTys (varSetElems $ tyVarsOfTypes $ map eqInstType eq_givens)
-               -- Urgh! See line 2187 or thereabouts.  I believe that all these
-               -- 'givens' must be a simple CoVar.  This MUST be cleaned up.
 
-       ; let name = mkInternalName uniq (mkVarOcc "ic") span
+                -- extract equality binders
+              eq_cotvs = map eqInstType eq_givens
+
+                -- make the implication constraint instance
+             name = mkInternalName uniq (mkVarOcc "ic") span
              implic_inst = ImplicInst { tci_name = name,
                                         tci_tyvars = all_tvs, 
                                         tci_given = (eq_givens ++ dict_givens),
-                                        tci_wanted = irreds, tci_loc = loc }
-       ; let   -- only create binder for dict_irreds
-             (_, dict_irreds) = partition isEqInst irreds
+                                                       -- same order as binders
+                                        tci_wanted = irreds, 
+                                         tci_loc = loc }
+
+               -- create binders for the irreducible dictionaries
+             dict_irreds    = filter (not . isEqInst) irreds
              dict_irred_ids = map instToId dict_irreds
              lpat = mkBigLHsPatTup (map (L span . VarPat) dict_irred_ids)
-             rhs = L span (mkHsWrap co (HsVar (instToId implic_inst)))
-             co  = mkWpApps (map instToId dict_givens)
-                   <.> mkWpTyApps eq_tyvar_cos
-                   <.> mkWpTyApps (mkTyVarTys all_tvs)
-             bind | [dict_irred_id] <- dict_irred_ids  = VarBind dict_irred_id rhs
-                  | otherwise        = PatBind { pat_lhs = lpat, 
-                                                 pat_rhs = unguardedGRHSs rhs, 
-                                                 pat_rhs_ty = hsLPatType lpat,
-                                                 bind_fvs = placeHolderNames }
+
+                -- create the binding
+             rhs  = L span (mkHsWrap co (HsVar (instToId implic_inst)))
+             co   =     mkWpApps (map instToId dict_givens)
+                    <.> mkWpTyApps eq_cotvs
+                    <.> mkWpTyApps (mkTyVarTys all_tvs)
+             bind | [dict_irred_id] <- dict_irred_ids  
+                   = VarBind dict_irred_id rhs
+                  | otherwise        
+                   = PatBind { pat_lhs = lpat
+                            , pat_rhs = unguardedGRHSs rhs 
+                            , pat_rhs_ty = hsLPatType lpat
+                            , bind_fvs = placeHolderNames 
+                             }
+
        ; traceTc $ text "makeImplicationBind" <+> ppr implic_inst
        ; return ([implic_inst], unitBag (L span bind)) 
         }
@@ -1642,12 +1652,20 @@ tcSimplifyIPs given_ips wanteds
        ; let env = mkRedEnv doc try_me given_ips'
        ; (improved, binds, irreds) <- reduceContext env wanteds'
 
-       ; if not improved then 
+       ; if null irreds || not improved then 
                ASSERT( all is_free irreds )
                do { extendLIEs irreds
                   ; return binds }
-         else
-               tcSimplifyIPs given_ips wanteds }
+         else do
+        -- If improvement did some unification, we go round again.
+        -- We start again with irreds, not wanteds
+        -- Using an instance decl might have introduced a fresh type
+        -- variable which might have been unified, so we'd get an 
+        -- infinite loop if we started again with wanteds!  
+        -- See Note [LOOP]
+        { binds1 <- tcSimplifyIPs given_ips' irreds
+        ; return $ binds `unionBags` binds1
+        } }
   where
     doc           = text "tcSimplifyIPs" <+> ppr given_ips
     ip_set = mkNameSet (ipNamesOfInsts given_ips)
@@ -1868,6 +1886,8 @@ reduceContext env wanteds0
          -- This may expose some further equational constraints...
        ; let (wanted_implics, wanted_dicts) = partition isImplicInst wanteds'
        ; (avails, extra_eqs) <- getLIE (reduceList env wanted_dicts init_state)
+                  -- The getLIE is reqd because reduceList does improvement
+                  -- (via extendAvails) which may in turn do unification
        ; (dict_binds, 
            bound_dicts, 
            dict_irreds)       <- extractResults avails wanted_dicts
@@ -1895,12 +1915,16 @@ reduceContext env wanteds0
           --     improvement (i.e., instantiated type variables).
           -- (2) If we uncovered extra equalities.  We will try to solve them
           --     in the next iteration.
+          -- (3) If we reduced dictionaries (i.e., got dictionary bindings),
+          --     they may have exposed further opportunities to normalise
+          --     family applications.  See Note [Dictionary Improvement]
 
        ; let all_irreds       = dict_irreds ++ implic_irreds ++ extra_eqs
              avails_improved  = availsImproved avails
               improvedFlexible = avails_improved || eq_improved
               extraEqs         = (not . null) extra_eqs
-              improved         = improvedFlexible || extraEqs
+              reduced_dicts    = not (isEmptyBag dict_binds)
+              improved         = improvedFlexible || extraEqs || reduced_dicts
               --
               improvedHint  = (if avails_improved then " [AVAILS]" else "") ++
                               (if eq_improved then " [EQ]" else "") ++
@@ -1982,6 +2006,44 @@ mkEqnMsg (pred1,from1) (pred2,from2) tidy_env
        ; return (tidy_env, msg) }
 \end{code}
 
+Note [Dictionary Improvement]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+In reduceContext, we first reduce equalities and then class constraints.
+However, the letter may expose further opportunities for the former.  Hence,
+we need to go around again if dictionary reduction produced any dictionary
+bindings.  The following example demonstrated the point:
+
+  data EX _x _y (p :: * -> *)
+  data ANY
+
+  class Base p
+
+  class Base (Def p) => Prop p where
+   type Def p
+
+  instance Base ()
+  instance Prop () where
+   type Def () = ()
+
+  instance (Base (Def (p ANY))) => Base (EX _x _y p)
+  instance (Prop (p ANY)) => Prop (EX _x _y p) where
+   type Def (EX _x _y p) = EX _x _y p
+
+  data FOO x
+  instance Prop (FOO x) where
+   type Def (FOO x) = ()
+
+  data BAR
+  instance Prop BAR where
+   type Def BAR = EX () () FOO
+
+During checking the last instance declaration, we need to check the superclass
+cosntraint Base (Def BAR), which family normalisation reduced to 
+Base (EX () () FOO).  Chasing the instance for Base (EX _x _y p), gives us
+Base (Def (FOO ANY)), which again requires family normalisation of Def to
+Base () before we can finish.
+
+
 The main context-reduction function is @reduce@.  Here's its game plan.
 
 \begin{code}
@@ -2200,18 +2262,30 @@ Note that
        --
        -- Note on coercion variables:
        --
-       --      The extra given coercion variables are bound at two different sites:
+       --      The extra given coercion variables are bound at two different 
+        --      sites:
+        --
        --      -) in the creation context of the implication constraint        
        --              the solved equational constraints use these binders
        --
        --      -) at the solving site of the implication constraint
-       --              the solved dictionaries use these binders               
+       --              the solved dictionaries use these binders;
        --              these binders are generated by reduceImplication
        --
+        -- Note [Binders for equalities]
+        -- ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+        -- To reuse the binders of local/given equalities in the binders of 
+        -- implication constraints, it is crucial that these given equalities
+        -- always have the form
+        --   cotv :: t1 ~ t2
+        -- where cotv is a simple coercion type variable (and not a more
+        -- complex coercion term).  We require that the extra_givens always
+        -- have this form and exploit the special form when generating binders.
 reduceImplication env
        orig_implic@(ImplicInst { tci_name = name, tci_loc = inst_loc,
                                  tci_tyvars = tvs,
-                                 tci_given = extra_givens, tci_wanted = wanteds })
+                                 tci_given = extra_givens, tci_wanted = wanteds
+                                 })
   = do {       -- Solve the sub-problem
        ; let try_me _ = ReduceMe  -- Note [Freeness and implications]
              env' = env { red_givens = extra_givens ++ red_givens env
@@ -2225,13 +2299,6 @@ reduceImplication env
                        [ ppr (red_givens env), ppr extra_givens, 
                          ppr wanteds])
        ; (irreds, binds) <- checkLoop env' wanteds
-       ; let   (extra_eq_givens, extra_dict_givens) = partition isEqInst extra_givens
-                       -- SLPJ Sept 07: I think this is bogus; currently
-                       -- there are no Eqinsts in extra_givens
-               dict_ids = map instToId extra_dict_givens 
-
-               -- Note [Reducing implication constraints]
-               -- Tom -- update note, put somewhere!
 
        ; traceTc (text "reduceImplication result" <+> vcat
                        [ppr irreds, ppr binds])
@@ -2245,17 +2312,17 @@ reduceImplication env
        -- SLPJ Sept 07: what if improvement happened inside the checkLoop?
        -- Then we must iterate the outer loop too!
 
+        ; didntSolveWantedEqs <- allM wantedEqInstIsUnsolved wanteds
+                                   -- we solve wanted eqs by side effect!
+
+            -- Progress is no longer measered by the number of bindings
+            -- If there are any irreds, but no bindings and no solved
+            -- equalities, we back off and do nothing
         ; let backOff = isEmptyLHsBinds binds &&   -- no new bindings
                         (not $ null irreds)   &&   -- but still some irreds
-                        all (not . isEqInst) wanteds  
-                          -- we may have instantiated a cotv 
-                          -- => must make a new implication constraint!
-
-       ; traceTc $ text "reduceImplication condition" <+> ppr backOff
+                        didntSolveWantedEqs        -- no instantiated cotv
 
-          -- Progress is no longer measered by the number of bindings
        ; if backOff then       -- No progress
-               -- If there are any irreds, we back off and do nothing
                return (emptyBag, [orig_implic])
          else do
        { (simpler_implic_insts, bind) 
@@ -2265,26 +2332,29 @@ reduceImplication env
                -- case.  After all, we only try hard to reduce at top level, or
                -- when inferring types.
 
-       ; let   dict_wanteds = filter (not . isEqInst) wanteds
-               -- TOMDO: given equational constraints bug!
-               --  we need a different evidence for given
-               --  equations depending on whether we solve
-               --  dictionary constraints or equational constraints
-
-               eq_tyvars = varSetElems $ tyVarsOfTypes $ map eqInstType extra_eq_givens
-                       -- SLPJ Sept07: this looks Utterly Wrong to me, but I think
-                       --              that current extra_givens has no EqInsts, so
-                       --              it makes no difference
-               co  = wrap_inline       -- Note [Always inline implication constraints]
-                     <.> mkWpTyLams tvs
-                     <.> mkWpLams eq_tyvars
-                     <.> mkWpLams dict_ids
-                     <.> WpLet (binds `unionBags` bind)
-               wrap_inline | null dict_ids = idHsWrapper
-                           | otherwise     = WpInline
-               rhs = mkLHsWrap co payload
-               loc = instLocSpan inst_loc
-               payload = mkBigLHsTup (map (L loc . HsVar . instToId) dict_wanteds)
+       ; let   -- extract Id binders for dicts and CoTyVar binders for eqs;
+                -- see Note [Binders for equalities]
+             (extra_eq_givens, extra_dict_givens) = partition isEqInst 
+                                                               extra_givens
+              eq_cotvs = map instToVar extra_eq_givens
+             dict_ids = map instToId  extra_dict_givens 
+
+                        -- Note [Always inline implication constraints]
+              wrap_inline | null dict_ids = idHsWrapper
+                          | otherwise    = WpInline
+              co         = wrap_inline
+                           <.> mkWpTyLams tvs
+                           <.> mkWpTyLams eq_cotvs
+                           <.> mkWpLams dict_ids
+                           <.> WpLet (binds `unionBags` bind)
+              rhs        = mkLHsWrap co payload
+              loc        = instLocSpan inst_loc
+                            -- wanted equalities are solved by updating their
+                             -- cotv; we don't generate bindings for them
+              dict_bndrs =   map (L loc . HsVar . instToId) 
+                           . filter (not . isEqInst) 
+                           $ wanteds
+              payload    = mkBigLHsTup dict_bndrs
 
        
        ; traceTc (vcat [text "reduceImplication" <+> ppr name,