Reorganisation of the source tree
[ghc-hetmet.git] / compiler / types / Kind.lhs
diff --git a/compiler/types/Kind.lhs b/compiler/types/Kind.lhs
new file mode 100644 (file)
index 0000000..fa24fec
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,228 @@
+%
+% (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1998
+%
+
+\begin{code}
+module Kind (
+       Kind(..), SimpleKind, 
+       openTypeKind, liftedTypeKind, unliftedTypeKind, 
+       argTypeKind, ubxTupleKind,
+
+       isLiftedTypeKind, isUnliftedTypeKind, 
+       isArgTypeKind, isOpenTypeKind,
+       mkArrowKind, mkArrowKinds,
+
+        isSubKind, defaultKind, 
+       kindFunResult, splitKindFunTys, 
+
+       KindVar, mkKindVar, kindVarRef, kindVarUniq, 
+       kindVarOcc, setKindVarOcc,
+
+       pprKind, pprParendKind
+     ) where
+
+#include "HsVersions.h"
+
+import Unique  ( Unique )
+import OccName  ( OccName, mkOccName, tvName )
+import Outputable
+import DATA_IOREF
+\end{code}
+
+Kinds
+~~~~~
+There's a little subtyping at the kind level:  
+
+                ?
+               / \
+              /   \
+             ??   (#)
+            /  \
+            *   #
+
+where  *    [LiftedTypeKind]   means boxed type
+       #    [UnliftedTypeKind] means unboxed type
+       (#)  [UbxTupleKind]     means unboxed tuple
+       ??   [ArgTypeKind]      is the lub of *,#
+       ?    [OpenTypeKind]     means any type at all
+
+In particular:
+
+       error :: forall a:?. String -> a
+       (->)  :: ?? -> ? -> *
+       (\(x::t) -> ...)        Here t::?? (i.e. not unboxed tuple)
+
+\begin{code}
+data Kind 
+  = LiftedTypeKind     --  *
+  | OpenTypeKind       -- ?
+  | UnliftedTypeKind   --  #
+  | UbxTupleKind       -- (##)
+  | ArgTypeKind                -- ??
+  | FunKind Kind Kind  -- k1 -> k2
+  | KindVar KindVar
+  deriving( Eq )
+
+data KindVar = KVar Unique OccName (IORef (Maybe SimpleKind))
+  -- INVARIANT: a KindVar can only be instantiated by a SimpleKind
+
+type SimpleKind = Kind 
+  -- A SimpleKind has no ? or # kinds in it:
+  -- sk ::= * | sk1 -> sk2 | kvar
+
+instance Eq KindVar where
+  (KVar u1 _ _) == (KVar u2 _ _) = u1 == u2
+
+mkKindVar :: Unique -> IORef (Maybe Kind) -> KindVar
+mkKindVar u r = KVar u kind_var_occ r
+
+kindVarRef :: KindVar -> IORef (Maybe Kind)
+kindVarRef (KVar _ _ ref) = ref
+
+kindVarUniq :: KindVar -> Unique
+kindVarUniq (KVar uniq _ _) = uniq
+
+kindVarOcc :: KindVar -> OccName
+kindVarOcc (KVar _ occ _) = occ
+
+setKindVarOcc :: KindVar -> OccName -> KindVar
+setKindVarOcc (KVar u _ r) occ = KVar u occ r
+
+kind_var_occ :: OccName        -- Just one for all KindVars
+                       -- They may be jiggled by tidying
+kind_var_occ = mkOccName tvName "k"
+\end{code}
+
+Kind inference
+~~~~~~~~~~~~~~
+During kind inference, a kind variable unifies only with 
+a "simple kind", sk
+       sk ::= * | sk1 -> sk2
+For example 
+       data T a = MkT a (T Int#)
+fails.  We give T the kind (k -> *), and the kind variable k won't unify
+with # (the kind of Int#).
+
+Type inference
+~~~~~~~~~~~~~~
+When creating a fresh internal type variable, we give it a kind to express 
+constraints on it.  E.g. in (\x->e) we make up a fresh type variable for x, 
+with kind ??.  
+
+During unification we only bind an internal type variable to a type
+whose kind is lower in the sub-kind hierarchy than the kind of the tyvar.
+
+When unifying two internal type variables, we collect their kind constraints by
+finding the GLB of the two.  Since the partial order is a tree, they only
+have a glb if one is a sub-kind of the other.  In that case, we bind the
+less-informative one to the more informative one.  Neat, eh?
+
+
+\begin{code}
+liftedTypeKind   = LiftedTypeKind
+unliftedTypeKind = UnliftedTypeKind
+openTypeKind     = OpenTypeKind
+argTypeKind      = ArgTypeKind
+ubxTupleKind    = UbxTupleKind
+
+mkArrowKind :: Kind -> Kind -> Kind
+mkArrowKind k1 k2 = k1 `FunKind` k2
+
+mkArrowKinds :: [Kind] -> Kind -> Kind
+mkArrowKinds arg_kinds result_kind = foldr mkArrowKind result_kind arg_kinds
+\end{code}
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+       Functions over Kinds            
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+kindFunResult :: Kind -> Kind
+kindFunResult (FunKind _ k) = k
+kindFunResult k = pprPanic "kindFunResult" (ppr k)
+
+splitKindFunTys :: Kind -> ([Kind],Kind)
+splitKindFunTys (FunKind k1 k2) = case splitKindFunTys k2 of
+                                   (as, r) -> (k1:as, r)
+splitKindFunTys k = ([], k)
+
+isLiftedTypeKind, isUnliftedTypeKind :: Kind -> Bool
+isLiftedTypeKind LiftedTypeKind = True
+isLiftedTypeKind other         = False
+
+isUnliftedTypeKind UnliftedTypeKind = True
+isUnliftedTypeKind other           = False
+
+isArgTypeKind :: Kind -> Bool
+-- True of any sub-kind of ArgTypeKind 
+isArgTypeKind LiftedTypeKind   = True
+isArgTypeKind UnliftedTypeKind = True
+isArgTypeKind ArgTypeKind      = True
+isArgTypeKind other           = False
+
+isOpenTypeKind :: Kind -> Bool
+-- True of any sub-kind of OpenTypeKind (i.e. anything except arrow)
+isOpenTypeKind (FunKind _ _) = False
+isOpenTypeKind (KindVar _)   = False   -- This is a conservative answer
+                                       -- It matters in the call to isSubKind in
+                                       -- checkExpectedKind.
+isOpenTypeKind other        = True
+
+isSubKind :: Kind -> Kind -> Bool
+-- (k1 `isSubKind` k2) checks that k1 <: k2
+isSubKind LiftedTypeKind   LiftedTypeKind   = True
+isSubKind UnliftedTypeKind UnliftedTypeKind = True
+isSubKind UbxTupleKind     UbxTupleKind     = True
+isSubKind k1              OpenTypeKind     = isOpenTypeKind k1
+isSubKind k1              ArgTypeKind      = isArgTypeKind k1
+isSubKind (FunKind a1 r1) (FunKind a2 r2)   = (a2 `isSubKind` a1) && (r1 `isSubKind` r2)
+isSubKind k1             k2                = False
+
+defaultKind :: Kind -> Kind
+-- Used when generalising: default kind '?' and '??' to '*'
+-- 
+-- When we generalise, we make generic type variables whose kind is
+-- simple (* or *->* etc).  So generic type variables (other than
+-- built-in constants like 'error') always have simple kinds.  This is important;
+-- consider
+--     f x = True
+-- We want f to get type
+--     f :: forall (a::*). a -> Bool
+-- Not 
+--     f :: forall (a::??). a -> Bool
+-- because that would allow a call like (f 3#) as well as (f True),
+--and the calling conventions differ.  This defaulting is done in TcMType.zonkTcTyVarBndr.
+defaultKind OpenTypeKind = LiftedTypeKind
+defaultKind ArgTypeKind  = LiftedTypeKind
+defaultKind kind        = kind
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+               Pretty printing
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+instance Outputable KindVar where
+  ppr (KVar uniq occ _) = ppr occ <> ifPprDebug (ppr uniq)
+
+instance Outputable Kind where
+  ppr k = pprKind k
+
+pprParendKind :: Kind -> SDoc
+pprParendKind k@(FunKind _ _) = parens (pprKind k)
+pprParendKind k                      = pprKind k
+
+pprKind (KindVar v)      = ppr v
+pprKind LiftedTypeKind   = ptext SLIT("*")
+pprKind UnliftedTypeKind = ptext SLIT("#")
+pprKind OpenTypeKind     = ptext SLIT("?")
+pprKind ArgTypeKind      = ptext SLIT("??")
+pprKind UbxTupleKind     = ptext SLIT("(#)")
+pprKind (FunKind k1 k2)  = sep [ pprParendKind k1, arrow <+> pprKind k2]
+
+\end{code}