Remove leftover NoteTy/FTVNote bits
[ghc-hetmet.git] / compiler / types / FamInstEnv.lhs
index c44c200..3bfe55d 100644 (file)
@@ -6,31 +6,39 @@ FamInstEnv: Type checked family instance declarations
 
 \begin{code}
 module FamInstEnv (
-       FamInst(..), famInstTyCon, pprFamInst, pprFamInstHdr, pprFamInsts, 
+       FamInst(..), famInstTyCon, famInstTyVars, 
+       pprFamInst, pprFamInstHdr, pprFamInsts, 
        famInstHead, mkLocalFamInst, mkImportedFamInst,
 
-       FamInstEnv, emptyFamInstEnv, extendFamInstEnv, extendFamInstEnvList, 
+       FamInstEnvs, FamInstEnv, emptyFamInstEnv, emptyFamInstEnvs, 
+       extendFamInstEnv, extendFamInstEnvList, 
        famInstEnvElts, familyInstances,
-       lookupFamInstEnv
+
+       lookupFamInstEnv, lookupFamInstEnvUnify,
+       
+       -- Normalisation
+       topNormaliseType
     ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
 import InstEnv
 import Unify
+import TcGadt
 import TcType
 import Type
+import TypeRep
 import TyCon
+import Coercion
 import VarSet
 import Var
 import Name
-import OccName
-import SrcLoc
 import UniqFM
 import Outputable
+import Maybes
+import Util
 
 import Maybe
-import Monad
 \end{code}
 
 
@@ -43,13 +51,19 @@ import Monad
 \begin{code}
 data FamInst 
   = FamInst { fi_fam   :: Name         -- Family name
+               -- INVARIANT: fi_fam = case tyConFamInst_maybe fi_tycon of
+               --                         Just (tc, tys) -> tc
 
                -- Used for "rough matching"; same idea as for class instances
            , fi_tcs   :: [Maybe Name]  -- Top of type args
+               -- INVARIANT: fi_tcs = roughMatchTcs fi_tys
 
                -- Used for "proper matching"; ditto
            , fi_tvs   :: TyVarSet      -- Template tyvars for full match
            , fi_tys   :: [Type]        -- Full arg types
+               -- INVARIANT: fi_tvs = tyConTyVars fi_tycon
+               --            fi_tys = case tyConFamInst_maybe fi_tycon of
+               --                         Just (_, tys) -> tys
 
            , fi_tycon :: TyCon         -- Representation tycon
            }
@@ -58,6 +72,9 @@ data FamInst
 --
 famInstTyCon :: FamInst -> TyCon
 famInstTyCon = fi_tycon
+
+famInstTyVars :: FamInst -> TyVarSet
+famInstTyVars = fi_tvs
 \end{code}
 
 \begin{code}
@@ -71,14 +88,13 @@ instance Outputable FamInst where
 pprFamInst :: FamInst -> SDoc
 pprFamInst famInst
   = hang (pprFamInstHdr famInst)
-       2 (ptext SLIT("--") <+> (pprDefnLoc (getSrcLoc famInst)))
+       2 (ptext SLIT("--") <+> pprNameLoc (getName famInst))
 
 pprFamInstHdr :: FamInst -> SDoc
 pprFamInstHdr (FamInst {fi_fam = fam, fi_tys = tys, fi_tycon = tycon})
   = pprTyConSort <+> pprHead
   where
-    pprHead = parenSymOcc (getOccName fam) (ppr fam) <+> 
-             sep (map pprParendType tys)
+    pprHead = pprTypeApp fam (ppr fam) tys
     pprTyConSort | isDataTyCon tycon = ptext SLIT("data instance")
                 | isNewTyCon  tycon = ptext SLIT("newtype instance")
                 | isSynTyCon  tycon = ptext SLIT("type instance")
@@ -138,6 +154,9 @@ InstEnv maps a family name to the list of known instances for that family.
 \begin{code}
 type FamInstEnv = UniqFM FamilyInstEnv -- Maps a family to its instances
 
+type FamInstEnvs = (FamInstEnv, FamInstEnv)
+       -- External package inst-env, Home-package inst-env
+
 data FamilyInstEnv
   = FamIE [FamInst]    -- The instances for a particular family, in any order
          Bool          -- True <=> there is an instance of form T a b c
@@ -148,6 +167,9 @@ data FamilyInstEnv
 --  * The fs_tvs are distinct in each FamInst
 --     of a range value of the map (so we can safely unify them)
 
+emptyFamInstEnvs :: (FamInstEnv, FamInstEnv)
+emptyFamInstEnvs = (emptyFamInstEnv, emptyFamInstEnv)
+
 emptyFamInstEnv :: FamInstEnv
 emptyFamInstEnv = emptyUFM
 
@@ -172,11 +194,11 @@ extendFamInstEnv inst_env ins_item@(FamInst {fi_fam = cls_nm, fi_tcs = mb_tcs})
     add (FamIE items tyvar) _ = FamIE (ins_item:items)
                                      (ins_tyvar || tyvar)
     ins_tyvar = not (any isJust mb_tcs)
-\end{code}                   
+\end{code}
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{Looking up a family instance}
+               Looking up a family instance
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
@@ -185,12 +207,28 @@ Multiple matches are only possible in case of type families (not data
 families), and then, it doesn't matter which match we choose (as the
 instances are guaranteed confluent).
 
+We return the matching family instances and the type instance at which it
+matches.  For example, if we lookup 'T [Int]' and have a family instance
+
+  data instance T [a] = ..
+
+desugared to
+
+  data :R42T a = ..
+  coe :Co:R42T a :: T [a] ~ :R42T a
+
+we return the matching instance '(FamInst{.., fi_tycon = :R42T}, Int)'.
+
 \begin{code}
-lookupFamInstEnv :: (FamInstEnv        -- External package inst-env
-                   ,FamInstEnv)        -- Home-package inst-env
+type FamInstMatch = (FamInst, [Type])           -- Matching type instance
+
+lookupFamInstEnv :: FamInstEnvs
                 -> TyCon -> [Type]             -- What we are looking for
-                -> [(TvSubst, FamInst)]        -- Successful matches
+                -> [FamInstMatch]              -- Successful matches
 lookupFamInstEnv (pkg_ie, home_ie) fam tys
+  | not (isOpenTyCon fam) 
+  = []
+  | otherwise
   = home_matches ++ pkg_matches
   where
     rough_tcs    = roughMatchTcs tys
@@ -210,6 +248,7 @@ lookupFamInstEnv (pkg_ie, home_ie) fam tys
                     | otherwise                   -> find insts
 
     --------------
+    find [] = []
     find (item@(FamInst { fi_tcs = mb_tcs, fi_tvs = tpl_tvs, 
                          fi_tys = tpl_tys, fi_tycon = tycon }) : rest)
        -- Fast check for no match, uses the "rough match" fields
@@ -218,9 +257,192 @@ lookupFamInstEnv (pkg_ie, home_ie) fam tys
 
         -- Proper check
       | Just subst <- tcMatchTys tpl_tvs tpl_tys tys
-      = (subst, item) : find rest
+      = (item, substTyVars subst (tyConTyVars tycon)) : find rest
 
         -- No match => try next
       | otherwise
       = find rest
 \end{code}
+
+While @lookupFamInstEnv@ uses a one-way match, the next function
+@lookupFamInstEnvUnify@ uses two-way matching (ie, unification).  This is
+needed to check for overlapping instances.
+
+For class instances, these two variants of lookup are combined into one
+function (cf, @InstEnv@).  We don't do that for family instances as the
+results of matching and unification are used in two different contexts.
+Moreover, matching is the wildly more frequently used operation in the case of
+indexed synonyms and we don't want to slow that down by needless unification.
+
+\begin{code}
+lookupFamInstEnvUnify :: (FamInstEnv, FamInstEnv) -> TyCon -> [Type]
+                     -> [(FamInstMatch, TvSubst)]
+lookupFamInstEnvUnify (pkg_ie, home_ie) fam tys
+  | not (isOpenTyCon fam) 
+  = []
+  | otherwise
+  = home_matches ++ pkg_matches
+  where
+    rough_tcs    = roughMatchTcs tys
+    all_tvs      = all isNothing rough_tcs
+    home_matches = lookup home_ie 
+    pkg_matches  = lookup pkg_ie  
+
+    --------------
+    lookup env = case lookupUFM env fam of
+                  Nothing -> []        -- No instances for this class
+                  Just (FamIE insts has_tv_insts)
+                      -- Short cut for common case:
+                      --   The thing we are looking up is of form (C a
+                      --   b c), and the FamIE has no instances of
+                      --   that form, so don't bother to search 
+                    | all_tvs && not has_tv_insts -> []
+                    | otherwise                   -> find insts
+
+    --------------
+    find [] = []
+    find (item@(FamInst { fi_tcs = mb_tcs, fi_tvs = tpl_tvs, 
+                         fi_tys = tpl_tys, fi_tycon = tycon }) : rest)
+       -- Fast check for no match, uses the "rough match" fields
+      | instanceCantMatch rough_tcs mb_tcs
+      = find rest
+
+      | otherwise
+      = ASSERT2( tyVarsOfTypes tys `disjointVarSet` tpl_tvs,
+                (ppr fam <+> ppr tys <+> ppr all_tvs) $$
+                (ppr tycon <+> ppr tpl_tvs <+> ppr tpl_tys)
+               )
+               -- Unification will break badly if the variables overlap
+               -- They shouldn't because we allocate separate uniques for them
+        case tcUnifyTys bind_fn tpl_tys tys of
+           Just subst -> let rep_tys = substTyVars subst (tyConTyVars tycon)
+                          in
+                          ((item, rep_tys), subst) : find rest
+           Nothing    -> find rest
+
+-- See explanation at @InstEnv.bind_fn@.
+--
+bind_fn :: TyVar -> BindFlag
+bind_fn tv | isTcTyVar tv && isExistentialTyVar tv = Skolem
+          | otherwise                             = BindMe
+\end{code}
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+               Looking up a family instance
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+topNormaliseType :: FamInstEnvs
+                -> Type
+                -> Maybe (Coercion, Type)
+
+-- Get rid of *outermost* (or toplevel) 
+--     * type functions 
+--     * newtypes
+-- using appropriate coercions.
+-- By "outer" we mean that toplevelNormaliseType guarantees to return
+-- a type that does not have a reducible redex (F ty1 .. tyn) as its
+-- outermost form.  It *can* return something like (Maybe (F ty)), where
+-- (F ty) is a redex.
+
+-- Its a bit like Type.repType, but handles type families too
+
+topNormaliseType env ty
+  = go [] ty
+  where
+    go :: [TyCon] -> Type -> Maybe (Coercion, Type)
+    go rec_nts ty | Just ty' <- coreView ty    -- Expand synonyms
+       = go rec_nts ty'        
+
+    go rec_nts (TyConApp tc tys)               -- Expand newtypes
+       | Just co_con <- newTyConCo_maybe tc    -- See Note [Expanding newtypes]
+       = if tc `elem` rec_nts                  --  in Type.lhs
+         then Nothing
+         else let nt_co = mkTyConApp co_con tys
+              in add_co nt_co rec_nts' nt_rhs
+       where
+         nt_rhs = newTyConInstRhs tc tys
+         rec_nts' | isRecursiveTyCon tc = tc:rec_nts
+                  | otherwise           = rec_nts
+
+    go rec_nts (TyConApp tc tys)               -- Expand open tycons
+       | isOpenTyCon tc
+       , (ACo co, ty) <- normaliseTcApp env tc tys
+       =       -- The ACo says "something happened"
+               -- Note that normaliseType fully normalises, but it has do to so
+               -- to be sure that 
+          add_co co rec_nts ty
+
+    go _ _ = Nothing
+
+    add_co co rec_nts ty 
+       = case go rec_nts ty of
+               Nothing         -> Just (co, ty)
+               Just (co', ty') -> Just (mkTransCoercion co co', ty')
+        
+
+---------------
+normaliseTcApp :: FamInstEnvs -> TyCon -> [Type] -> (CoercionI, Type)
+normaliseTcApp env tc tys
+  = let        -- First normalise the arg types so that they'll match 
+       -- when we lookup in in the instance envt
+       (cois, ntys) = mapAndUnzip (normaliseType env) tys
+       tycon_coi    = mkTyConAppCoI tc ntys cois
+    in         -- Now try the top-level redex
+    case lookupFamInstEnv env tc ntys of
+               -- A matching family instance exists
+       [(fam_inst, tys)] -> (fix_coi, nty)
+           where
+               rep_tc         = famInstTyCon fam_inst
+               co_tycon       = expectJust "lookupFamInst" (tyConFamilyCoercion_maybe rep_tc)
+               co             = mkTyConApp co_tycon tys
+               first_coi      = mkTransCoI tycon_coi (ACo co)
+               (rest_coi,nty) = normaliseType env (mkTyConApp rep_tc tys)
+               fix_coi        = mkTransCoI first_coi rest_coi
+
+               -- No unique matching family instance exists;
+               -- we do not do anything
+       _ -> (tycon_coi, TyConApp tc ntys)
+---------------
+normaliseType :: FamInstEnvs           -- environment with family instances
+             -> Type                   -- old type
+             -> (CoercionI, Type)      -- (coercion,new type), where
+                                       -- co :: old-type ~ new_type
+-- Normalise the input type, by eliminating *all* type-function redexes
+-- Returns with IdCo if nothing happens
+
+normaliseType env ty 
+  | Just ty' <- coreView ty = normaliseType env ty' 
+normaliseType env (TyConApp tc tys)
+  = normaliseTcApp env tc tys
+normaliseType env (AppTy ty1 ty2)
+  = let (coi1,nty1) = normaliseType env ty1
+        (coi2,nty2) = normaliseType env ty2
+    in  (mkAppTyCoI nty1 coi1 nty2 coi2, AppTy nty1 nty2)
+normaliseType env (FunTy ty1 ty2)
+  = let (coi1,nty1) = normaliseType env ty1
+        (coi2,nty2) = normaliseType env ty2
+    in  (mkFunTyCoI nty1 coi1 nty2 coi2, FunTy nty1 nty2)
+normaliseType env (ForAllTy tyvar ty1)
+  = let (coi,nty1) = normaliseType env ty1
+    in  (mkForAllTyCoI tyvar coi,ForAllTy tyvar nty1)
+normaliseType _   ty@(TyVarTy _)
+  = (IdCo,ty)
+normaliseType env (PredTy predty)
+  = normalisePred env predty
+
+---------------
+normalisePred :: FamInstEnvs -> PredType -> (CoercionI,Type)
+normalisePred env (ClassP cls tys)
+  =    let (cois,tys') = mapAndUnzip (normaliseType env) tys
+       in  (mkClassPPredCoI cls tys' cois, PredTy $ ClassP cls tys')
+normalisePred env (IParam ipn ty)
+  =    let (coi,ty') = normaliseType env ty
+       in  (mkIParamPredCoI ipn coi, PredTy $ IParam ipn ty')
+normalisePred env (EqPred ty1 ty2)
+  =    let (coi1,ty1') = normaliseType env ty1
+            (coi2,ty2') = normaliseType env ty2
+       in  (mkEqPredCoI ty1' coi1 ty2' coi2, PredTy $ EqPred ty1' ty2')
+\end{code}