Big tidy-up of deriving code
[ghc-hetmet.git] / compiler / types / FamInstEnv.lhs
index ec50fbc..eb31751 100644 (file)
@@ -1,30 +1,38 @@
-\section[FamInstEnv]{Type checked family instance declarations}
+%
+% (c) The University of Glasgow 2006
+%
+
+FamInstEnv: Type checked family instance declarations
 
 \begin{code}
 module FamInstEnv (
-       FamInst(..), famInstTyCon, extractFamInsts,
+       FamInst(..), famInstTyCon, famInstTyVars, 
        pprFamInst, pprFamInstHdr, pprFamInsts, 
-       {-famInstHead, mkLocalFamInst, mkImportedFamInst-}
+       famInstHead, mkLocalFamInst, mkImportedFamInst,
 
        FamInstEnv, emptyFamInstEnv, extendFamInstEnv, extendFamInstEnvList, 
        famInstEnvElts, familyInstances,
-       {-lookupFamInstEnv-}
+
+       lookupFamInstEnv, lookupFamInstEnvUnify
     ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import TcType          ( Type )
-import Type            ( TyThing (ATyCon), pprParendType )
-import TyCon           ( TyCon, isDataTyCon, isNewTyCon, isSynTyCon, 
-                         tyConName, tyConTyVars, tyConFamInst_maybe )
-import VarSet          ( TyVarSet, mkVarSet )
-import Name            ( Name, getOccName, NamedThing(..), getSrcLoc )
-import OccName         ( parenSymOcc )
-import SrcLoc          ( pprDefnLoc )
-import UniqFM          ( UniqFM, lookupUFM, emptyUFM, addToUFM_C, eltsUFM )
+import InstEnv
+import Unify
+import TcGadt
+import TcType
+import Type
+import TyCon
+import VarSet
+import Var
+import Name
+import OccName
+import SrcLoc
+import UniqFM
 import Outputable
 
-import Monad           ( mzero )
+import Maybe
 \end{code}
 
 
@@ -37,6 +45,11 @@ import Monad         ( mzero )
 \begin{code}
 data FamInst 
   = FamInst { fi_fam   :: Name         -- Family name
+
+               -- Used for "rough matching"; same idea as for class instances
+           , fi_tcs   :: [Maybe Name]  -- Top of type args
+
+               -- Used for "proper matching"; ditto
            , fi_tvs   :: TyVarSet      -- Template tyvars for full match
            , fi_tys   :: [Type]        -- Full arg types
 
@@ -48,20 +61,7 @@ data FamInst
 famInstTyCon :: FamInst -> TyCon
 famInstTyCon = fi_tycon
 
--- Extract all family instances.
---
-extractFamInsts :: [TyThing] -> [FamInst]
-extractFamInsts tythings
-  = do { ATyCon tycon <- tythings
-       ; case tyConFamInst_maybe tycon of
-           Nothing         -> mzero
-          Just (fam, tys) -> 
-            return $ FamInst { fi_fam   = tyConName fam
-                             , fi_tvs   = mkVarSet . tyConTyVars $ tycon
-                             , fi_tys   = tys
-                             , fi_tycon = tycon
-                             }
-       }
+famInstTyVars = fi_tvs
 \end{code}
 
 \begin{code}
@@ -90,6 +90,44 @@ pprFamInstHdr (FamInst {fi_fam = fam, fi_tys = tys, fi_tycon = tycon})
 
 pprFamInsts :: [FamInst] -> SDoc
 pprFamInsts finsts = vcat (map pprFamInst finsts)
+
+famInstHead :: FamInst -> ([TyVar], TyCon, [Type])
+famInstHead (FamInst {fi_tycon = tycon})
+  = case tyConFamInst_maybe tycon of
+      Nothing         -> panic "FamInstEnv.famInstHead"
+      Just (fam, tys) -> (tyConTyVars tycon, fam, tys)
+
+-- Make a family instance representation from a tycon.  This is used for local
+-- instances, where we can safely pull on the tycon.
+--
+mkLocalFamInst :: TyCon -> FamInst
+mkLocalFamInst tycon
+  = case tyConFamInst_maybe tycon of
+           Nothing         -> panic "FamInstEnv.mkLocalFamInst"
+          Just (fam, tys) -> 
+            FamInst {
+              fi_fam   = tyConName fam,
+              fi_tcs   = roughMatchTcs tys,
+              fi_tvs   = mkVarSet . tyConTyVars $ tycon,
+              fi_tys   = tys,
+              fi_tycon = tycon
+            }
+
+-- Make a family instance representation from the information found in an
+-- unterface file.  In particular, we get the rough match info from the iface
+-- (instead of computing it here).
+--
+mkImportedFamInst :: Name -> [Maybe Name] -> TyCon -> FamInst
+mkImportedFamInst fam mb_tcs tycon
+  = FamInst {
+      fi_fam   = fam,
+      fi_tcs   = mb_tcs,
+      fi_tvs   = mkVarSet . tyConTyVars $ tycon,
+      fi_tys   = case tyConFamInst_maybe tycon of
+                  Nothing       -> panic "FamInstEnv.mkImportedFamInst"
+                  Just (_, tys) -> tys,
+      fi_tycon = tycon
+    }
 \end{code}
 
 
@@ -102,7 +140,13 @@ pprFamInsts finsts = vcat (map pprFamInst finsts)
 InstEnv maps a family name to the list of known instances for that family.
 
 \begin{code}
-type FamInstEnv = UniqFM [FamInst]     -- Maps a family to its instances
+type FamInstEnv = UniqFM FamilyInstEnv -- Maps a family to its instances
+
+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
+                       --      If *not* then the common case of looking up
+                       --      (T a b c) can fail immediately
 
 -- INVARIANTS:
 --  * The fs_tvs are distinct in each FamInst
@@ -112,23 +156,179 @@ emptyFamInstEnv :: FamInstEnv
 emptyFamInstEnv = emptyUFM
 
 famInstEnvElts :: FamInstEnv -> [FamInst]
-famInstEnvElts = concat . eltsUFM
+famInstEnvElts fi = [elt | FamIE elts _ <- eltsUFM fi, elt <- elts]
 
 familyInstances :: (FamInstEnv, FamInstEnv) -> TyCon -> [FamInst]
 familyInstances (pkg_fie, home_fie) fam
   = get home_fie ++ get pkg_fie
   where
     get env = case lookupUFM env fam of
-               Just insts -> insts
-               Nothing    -> []
+               Just (FamIE insts _) -> insts
+               Nothing              -> []
 
 extendFamInstEnvList :: FamInstEnv -> [FamInst] -> FamInstEnv
 extendFamInstEnvList inst_env fis = foldl extendFamInstEnv inst_env fis
 
 extendFamInstEnv :: FamInstEnv -> FamInst -> FamInstEnv
-extendFamInstEnv inst_env ins_item@(FamInst {fi_fam = cls_nm})
-  = addToUFM_C add inst_env cls_nm [ins_item]
+extendFamInstEnv inst_env ins_item@(FamInst {fi_fam = cls_nm, fi_tcs = mb_tcs})
+  = addToUFM_C add inst_env cls_nm (FamIE [ins_item] ins_tyvar)
+  where
+    add (FamIE items tyvar) _ = FamIE (ins_item:items)
+                                     (ins_tyvar || tyvar)
+    ins_tyvar = not (any isJust mb_tcs)
+\end{code}
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Looking up a family instance}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+@lookupFamInstEnvExact@ looks up in a @FamInstEnv@ using an exact match.
+This is used when we want the @TyCon@ of a particular family instance (e.g.,
+during deriving classes).
+
+\begin{code}
+{-             NOT NEEDED ANY MORE
+lookupFamInstEnvExact :: (FamInstEnv           -- External package inst-env
+                        ,FamInstEnv)           -- Home-package inst-env
+                     -> TyCon -> [Type]        -- What we are looking for
+                     -> Maybe FamInst
+lookupFamInstEnvExact (pkg_ie, home_ie) fam tys
+  = home_matches `mplus` pkg_matches
   where
-    add items _ = ins_item:items
-\end{code}                   
+    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 -> 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 -> Nothing
+                    | otherwise                   -> find insts
 
+    --------------
+    find [] = Nothing
+    find (item@(FamInst { fi_tcs = mb_tcs, fi_tys = tpl_tys }) : rest)
+       -- Fast check for no match, uses the "rough match" fields
+      | instanceCantMatch rough_tcs mb_tcs
+      = find rest
+
+        -- Proper check
+      | tcEqTypes tpl_tys tys
+      = Just item
+
+        -- No match => try next
+      | otherwise
+      = find rest
+-}
+\end{code}
+
+@lookupFamInstEnv@ looks up in a @FamInstEnv@, using a one-way match.
+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).
+
+\begin{code}
+lookupFamInstEnv :: (FamInstEnv        -- External package inst-env
+                   ,FamInstEnv)        -- Home-package inst-env
+                -> TyCon -> [Type]             -- What we are looking for
+                -> [(TvSubst, FamInst)]        -- Successful matches
+lookupFamInstEnv (pkg_ie, home_ie) fam tys
+  = 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
+
+        -- Proper check
+      | Just subst <- tcMatchTys tpl_tvs tpl_tys tys
+      = (subst, item) : 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]
+                     -> [(TvSubst, FamInst)]
+lookupFamInstEnvUnify (pkg_ie, home_ie) fam tys
+  = 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 -> (subst, item) : find rest
+           Nothing    -> find rest
+
+-- See explanation at @InstEnv.bind_fn@.
+--
+bind_fn tv | isTcTyVar tv && isExistentialTyVar tv = Skolem
+          | otherwise                             = BindMe
+\end{code}