Fix Trac #959: a long-standing bug in instantiating otherwise-unbound type variables
[ghc-hetmet.git] / compiler / types / TyCon.lhs
index 256b141..6f8803c 100644 (file)
@@ -13,19 +13,21 @@ module TyCon(
        AlgTyConRhs(..), visibleDataCons, 
         TyConParent(..), 
        SynTyConRhs(..),
+       AssocFamilyPermutation,
 
         -- ** Constructing TyCons
        mkAlgTyCon,
        mkClassTyCon,
        mkFunTyCon,
        mkPrimTyCon,
-       mkVoidPrimTyCon,
+       mkKindTyCon,
        mkLiftedPrimTyCon,
        mkTupleTyCon,
        mkSynTyCon,
         mkSuperKindTyCon,
         mkCoercionTyCon,
         mkForeignTyCon,
+        mkAnyTyCon,
 
         -- ** Predicates on TyCons
         isAlgTyCon,
@@ -36,8 +38,9 @@ module TyCon(
         isSynTyCon, isClosedSynTyCon, isOpenSynTyCon,
         isSuperKindTyCon,
         isCoercionTyCon, isCoercionTyCon_maybe,
-        isForeignTyCon,
+        isForeignTyCon, isAnyTyCon,
 
+       isInjectiveTyCon,
        isDataTyCon, isProductTyCon, isEnumerationTyCon, 
        isNewTyCon, isAbstractTyCon, isOpenTyCon,
         isUnLiftedTyCon,
@@ -54,7 +57,6 @@ module TyCon(
        tyConTyVars,
        tyConDataCons, tyConDataCons_maybe, tyConSingleDataCon_maybe,
        tyConFamilySize,
-       tyConSelIds,
        tyConStupidTheta,
        tyConArity,
        tyConClass_maybe,
@@ -92,6 +94,7 @@ import Maybes
 import Outputable
 import FastString
 import Constants
+import Data.List( elemIndex )
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -101,7 +104,7 @@ import Constants
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
--- | Represents type constructors. Type constructors are introduced by things such as:
+-- | TyCons represent type constructors. Type constructors are introduced by things such as:
 --
 -- 1) Data declarations: @data Foo = ...@ creates the @Foo@ type constructor of kind @*@
 --
@@ -144,12 +147,11 @@ data TyCon
                                        --
                                        -- Note that it does /not/ scope over the data constructors.
 
-       algTcSelIds :: [Id],            -- ^ The record selectors of this type (possibly emptys)
-
        algTcGadtSyntax  :: Bool,       -- ^ Was the data type declared with GADT syntax? If so,
                                        -- that doesn't mean it's a true GADT; only that the "where"
                                        --      form was used. This field is used only to guide
                                        --      pretty-printing
+
        algTcStupidTheta :: [PredType], -- ^ The \"stupid theta\" for the data type (always empty for GADTs).
                                        -- A \"stupid theta\" is the context to the left of an algebraic type
                                        -- declaration, e.g. @Eq a@ in the declaration @data Eq a => T a ...@.
@@ -198,17 +200,19 @@ data TyCon
        tyConUnique   :: Unique,
        tyConName     :: Name,
        tyConKind     :: Kind,
-       tyConArity    :: Arity,         -- SLPJ Oct06: I'm not sure what the significance
-                                       --             of the arity of a primtycon is!
+       tyConArity    :: Arity,                 -- SLPJ Oct06: I'm not sure what the significance
+                                               --             of the arity of a primtycon is!
 
-       primTyConRep  :: PrimRep,
-                       -- ^ Many primitive tycons are unboxed, but some are
-                       -- boxed (represented by pointers). This 'PrimRep' holds
-                       -- that information
+       primTyConRep  :: PrimRep,               -- ^ Many primitive tycons are unboxed, but some are
+                                                       --   boxed (represented by pointers). This 'PrimRep' holds
+                                               --   that information.
+                                               -- Only relevant if tyConKind = *
 
-       isUnLifted   :: Bool,           -- ^ Most primitive tycons are unlifted (may not contain bottom)
-                                       -- but foreign-imported ones may be lifted
-       tyConExtName :: Maybe FastString        -- ^ @Just e@ for foreign-imported types, holds the name of the imported thing
+       isUnLifted   :: Bool,                   -- ^ Most primitive tycons are unlifted (may not contain bottom)
+                                               --   but foreign-imported ones may be lifted
+
+       tyConExtName :: Maybe FastString        -- ^ @Just e@ for foreign-imported types, 
+                                                --   holds the name of the imported thing
     }
 
   -- | Type coercions, such as @(~)@, @sym@, @trans@, @left@ and @right@.
@@ -226,6 +230,19 @@ data TyCon
                --      the kind as a pair of types: @(ta, tc)@
     }
 
+  -- | Any types.  Like tuples, this is a potentially-infinite family of TyCons
+  --   one for each distinct Kind. They have no values at all.
+  --   Because there are infinitely many of them (like tuples) they are 
+  --   defined in GHC.Prim and have names like "Any(*->*)".  
+  --   Their Unique is derived from the OccName.
+  -- See Note [Any types] in TysPrim
+  | AnyTyCon {
+       tyConUnique  :: Unique,
+       tyConName    :: Name,
+       tyConKind    :: Kind    -- Never = *; that is done via PrimTyCon
+                               -- See Note [Any types] in TysPrim
+    }
+
   -- | Super-kinds. These are "kinds-of-kinds" and are never seen in Haskell source programs.
   -- There are only two super-kinds: TY (aka "box"), which is the super-kind of kinds that 
   -- construct types eventually, and CO (aka "diamond"), which is the super-kind of kinds
@@ -260,17 +277,7 @@ data AlgTyConRhs
   -- >   data T b :: *
 
   | OpenTyCon {
-
-      otArgPoss   :: Maybe [Int]
-       -- ^ @Nothing@ iff this is a top-level indexed type family.
-       -- @Just ns@ iff this is an associated (not top-level) family
-       --
-       -- In the latter case, for each 'TyVar' in the associated type declaration, 
-       -- @ns@ gives the position of that tyvar in the class argument list (starting 
-       -- from 0).
-       --
-       -- NB: The length of this list is less than the accompanying 'tyConArity' iff 
-       -- we have a higher kind signature.
+      otArgPoss :: AssocFamilyPermutation
     }
 
   -- | Information about those 'TyCon's derived from a @data@ declaration. This includes 
@@ -316,6 +323,18 @@ data AlgTyConRhs
                                -- again check Trac #1072.
     }
 
+type AssocFamilyPermutation
+  = Maybe [Int]  -- Nothing for *top-level* type families
+                 -- For *associated* type families, gives the position
+                -- of that 'TyVar' in the class argument list (0-indexed)
+                -- e.g.  class C a b c where { type F c a :: *->* }
+                 --       Then we get Just [2,0]
+        -- For *synonyms*, the length of the list is identical to
+        --                 the TyCon's arity
+        -- For *data types*, the length may be smaller than the
+        --     TyCon's arity; e.g. class C a where { data D a :: *->* }
+        --                    here D gets arity 2
+
 -- | Extract those 'DataCon's that we are able to learn about. Note that visibility in this sense does not
 -- correspond to visibility in the context of any particular user program!
 visibleDataCons :: AlgTyConRhs -> [DataCon]
@@ -369,16 +388,10 @@ okParent _       (FamilyTyCon fam_tc tys _co_tc) = tyConArity fam_tc == length t
 
 -- | Information pertaining to the expansion of a type synonym (@type@)
 data SynTyConRhs
-  = OpenSynTyCon Kind          
-                (Maybe [Int])  -- ^ A Type family synonym. The /result/ 'Kind' is
-                               -- given for associated families, and in this case the
-                               -- list of @Int@s is not empty, and for each 'TyVar' in
-                               -- the associated type declaration, it gives the position
-                               -- of that 'TyVar' in the class argument list (starting
-                               -- from 0). 
-                               --
-                               -- NB: The length of this list will be less than 'tyConArity' iff
-                               -- the family has a higher kind signature.
+  = OpenSynTyCon      -- e.g. type family F x y :: * -> *
+       Kind          -- Kind of the "rhs"; ie *excluding type indices*
+                             --     In the example, the kind is (*->*)
+       AssocFamilyPermutation
 
   | SynonymTyCon Type   -- ^ The synonym mentions head type variables. It acts as a
                        -- template for the expansion when the 'TyCon' is applied to some
@@ -499,7 +512,7 @@ Then
 %************************************************************************
 
 A PrimRep is somewhat similar to a CgRep (see codeGen/SMRep) and a
-MachRep (see cmm/MachOp), although each of these types has a distinct
+MachRep (see cmm/CmmExpr), although each of these types has a distinct
 and clearly defined purpose:
 
   - A PrimRep is a CgRep + information about signedness + information
@@ -576,13 +589,12 @@ mkAlgTyCon :: Name
            -> [TyVar]           -- ^ 'TyVar's scoped over: see 'tyConTyVars'. Arity is inferred from the length of this list
            -> [PredType]        -- ^ Stupid theta: see 'algTcStupidTheta'
            -> AlgTyConRhs       -- ^ Information about dat aconstructors
-           -> [Id]              -- ^ Selector 'Id's
            -> TyConParent
            -> RecFlag           -- ^ Is the 'TyCon' recursive?
            -> Bool              -- ^ Does it have generic functions? See 'hasGenerics'
            -> Bool              -- ^ Was the 'TyCon' declared with GADT syntax?
            -> TyCon
-mkAlgTyCon name kind tyvars stupid rhs sel_ids parent is_rec gen_info gadt_syn
+mkAlgTyCon name kind tyvars stupid rhs parent is_rec gen_info gadt_syn
   = AlgTyCon { 
        tyConName        = name,
        tyConUnique      = nameUnique name,
@@ -591,7 +603,6 @@ mkAlgTyCon name kind tyvars stupid rhs sel_ids parent is_rec gen_info gadt_syn
        tyConTyVars      = tyvars,
        algTcStupidTheta = stupid,
        algTcRhs         = rhs,
-       algTcSelIds      = sel_ids,
        algTcParent      = ASSERT( okParent name parent ) parent,
        algTcRec         = is_rec,
        algTcGadtSyntax  = gadt_syn,
@@ -601,7 +612,7 @@ mkAlgTyCon name kind tyvars stupid rhs sel_ids parent is_rec gen_info gadt_syn
 -- | Simpler specialization of 'mkAlgTyCon' for classes
 mkClassTyCon :: Name -> Kind -> [TyVar] -> AlgTyConRhs -> Class -> RecFlag -> TyCon
 mkClassTyCon name kind tyvars rhs clas is_rec =
-  mkAlgTyCon name kind tyvars [] rhs [] (ClassTyCon clas) is_rec False False
+  mkAlgTyCon name kind tyvars [] rhs (ClassTyCon clas) is_rec False False
 
 mkTupleTyCon :: Name 
              -> Kind    -- ^ Kind of the resulting 'TyCon'
@@ -649,10 +660,10 @@ mkPrimTyCon :: Name  -> Kind -> Arity -> PrimRep -> TyCon
 mkPrimTyCon name kind arity rep
   = mkPrimTyCon' name kind arity rep True  
 
--- | Create the special void 'TyCon' which is unlifted and has 'VoidRep'
-mkVoidPrimTyCon :: Name -> Kind -> Arity -> TyCon
-mkVoidPrimTyCon name kind arity 
-  = mkPrimTyCon' name kind arity VoidRep True  
+-- | Kind constructors
+mkKindTyCon :: Name -> Kind -> TyCon
+mkKindTyCon name kind
+  = mkPrimTyCon' name kind 0 VoidRep True  
 
 -- | Create a lifted primitive 'TyCon' such as @RealWorld@
 mkLiftedPrimTyCon :: Name  -> Kind -> Arity -> PrimRep -> TyCon
@@ -694,6 +705,12 @@ mkCoercionTyCon name arity kindRule
         coKindFun = kindRule
     }
 
+mkAnyTyCon :: Name -> Kind -> TyCon
+mkAnyTyCon name kind 
+  = AnyTyCon { tyConName = name,
+               tyConKind = kind,
+               tyConUnique = nameUnique name }
+
 -- | Create a super-kind 'TyCon'
 mkSuperKindTyCon :: Name -> TyCon -- Super kinds always have arity zero
 mkSuperKindTyCon name
@@ -818,9 +835,20 @@ isEnumerationTyCon _                                                   = False
 
 -- | Is this a 'TyCon', synonym or otherwise, that may have further instances appear?
 isOpenTyCon :: TyCon -> Bool
-isOpenTyCon (SynTyCon {synTcRhs = OpenSynTyCon _ _}) = True
-isOpenTyCon (AlgTyCon {algTcRhs = OpenTyCon {}    }) = True
-isOpenTyCon _                                       = False
+isOpenTyCon (SynTyCon {synTcRhs = OpenSynTyCon {}}) = True
+isOpenTyCon (AlgTyCon {algTcRhs = OpenTyCon {}})    = True
+isOpenTyCon _                                      = False
+
+-- | Injective 'TyCon's can be decomposed, so that
+--     T ty1 ~ T ty2  =>  ty1 ~ ty2
+isInjectiveTyCon :: TyCon -> Bool
+isInjectiveTyCon tc = not (isSynTyCon tc)
+       -- Ultimately we may have injective associated types
+        -- in which case this test will become more interesting
+       --
+       -- It'd be unusual to call isInjectiveTyCon on a regular H98
+       -- type synonym, because you should probably have expanded it first
+       -- But regardless, it's not injective!
 
 -- | Extract the mapping from 'TyVar' indexes to indexes in the corresponding family
 -- argument lists form an open 'TyCon' of any sort, if the given 'TyCon' is indeed
@@ -836,14 +864,22 @@ assocTyConArgPoss_maybe _ = Nothing
 isTyConAssoc :: TyCon -> Bool
 isTyConAssoc = isJust . assocTyConArgPoss_maybe
 
--- | Sets up a 'TyVar' to family argument-list mapping in the given 'TyCon' if it is
--- an open 'TyCon'. Panics otherwise
-setTyConArgPoss :: TyCon -> [Int] -> TyCon
-setTyConArgPoss tc@(AlgTyCon { algTcRhs = rhs })               poss = 
-  tc { algTcRhs = rhs {otArgPoss = Just poss} }
-setTyConArgPoss tc@(SynTyCon { synTcRhs = OpenSynTyCon ki _ }) poss = 
-  tc { synTcRhs = OpenSynTyCon ki (Just poss) }
-setTyConArgPoss tc _ = pprPanic "setTyConArgPoss" (ppr tc)
+-- | Set the AssocFamilyPermutation structure in an 
+-- associated data or type synonym.  The [TyVar] are the
+-- class type variables.  Remember, the tyvars of an associated
+-- data/type are a subset of the class tyvars; except that an
+-- associated data type can have extra type variables at the
+-- end (see Note [Avoid name clashes for associated data types] in TcHsType)
+setTyConArgPoss :: [TyVar] -> TyCon -> TyCon
+setTyConArgPoss clas_tvs tc
+  = case tc of
+      AlgTyCon { algTcRhs = rhs }               -> tc { algTcRhs = rhs {otArgPoss = Just ps} }
+      SynTyCon { synTcRhs = OpenSynTyCon ki _ } -> tc { synTcRhs = OpenSynTyCon ki (Just ps) }
+      _                                         -> pprPanic "setTyConArgPoss" (ppr tc)
+  where
+    ps = catMaybes [tv `elemIndex` clas_tvs | tv <- tyConTyVars tc]
+       -- We will get Nothings for the "extra" type variables in an
+       -- associated data type
 
 -- The unit tycon didn't used to be classed as a tuple tycon
 -- but I thought that was silly so I've undone it
@@ -894,6 +930,11 @@ isSuperKindTyCon :: TyCon -> Bool
 isSuperKindTyCon (SuperKindTyCon {}) = True
 isSuperKindTyCon _                   = False
 
+-- | Is this an AnyTyCon?
+isAnyTyCon :: TyCon -> Bool
+isAnyTyCon (AnyTyCon {}) = True
+isAnyTyCon _              = False
+
 -- | Attempt to pull a 'TyCon' apart into the arity and 'coKindFun' of
 -- a coercion 'TyCon'. Returns @Nothing@ if the 'TyCon' is not of the
 -- appropriate kind
@@ -953,7 +994,7 @@ tcExpandTyCon_maybe _ _ = Nothing
 
 -- ^ Used to create the view /Core/ has on 'TyCon's. We expand not only closed synonyms like 'tcExpandTyCon_maybe',
 -- but also non-recursive @newtype@s
-coreExpandTyCon_maybe (AlgTyCon {algTcRec = NonRecursive,      -- Not recursive
+coreExpandTyCon_maybe (AlgTyCon {
          algTcRhs = NewTyCon { nt_etad_rhs = etad_rhs, nt_co = Nothing }}) tys
    = case etad_rhs of  -- Don't do this in the pattern match, lest we accidentally
                        -- match the etad_rhs of a *recursive* newtype
@@ -1007,11 +1048,6 @@ tyConFamilySize (AlgTyCon   {algTcRhs = OpenTyCon {}})                 = 0
 tyConFamilySize (TupleTyCon {})                                               = 1
 tyConFamilySize other = pprPanic "tyConFamilySize:" (ppr other)
 
--- | Extract the record selector 'Id's from an algebraic 'TyCon' and returns the empty list otherwise
-tyConSelIds :: TyCon -> [Id]
-tyConSelIds (AlgTyCon {algTcSelIds = fs}) = fs
-tyConSelIds _                             = []
-
 -- | Extract an 'AlgTyConRhs' with information about data constructors from an algebraic or tuple
 -- 'TyCon'. Panics for any other sort of 'TyCon'
 algTyConRhs :: TyCon -> AlgTyConRhs
@@ -1089,13 +1125,10 @@ synTyConResKind tycon  = pprPanic "synTyConResKind" (ppr tycon)
 -- has more than one constructor, or represents a primitive or function type constructor then
 -- @Nothing@ is returned. In any other case, the function panics
 tyConSingleDataCon_maybe :: TyCon -> Maybe DataCon
-tyConSingleDataCon_maybe (AlgTyCon {algTcRhs = DataTyCon {data_cons = [c] }}) = Just c
-tyConSingleDataCon_maybe (AlgTyCon {algTcRhs = NewTyCon { data_con = c }})    = Just c
-tyConSingleDataCon_maybe (AlgTyCon {})          = Nothing
-tyConSingleDataCon_maybe (TupleTyCon {dataCon = con}) = Just con
-tyConSingleDataCon_maybe (PrimTyCon {})               = Nothing
-tyConSingleDataCon_maybe (FunTyCon {})                = Nothing  -- case at funty
-tyConSingleDataCon_maybe tc = pprPanic "tyConSingleDataCon_maybe: unexpected tycon " $ ppr tc
+tyConSingleDataCon_maybe (TupleTyCon {dataCon = c})                           = Just c
+tyConSingleDataCon_maybe (AlgTyCon {algTcRhs = DataTyCon { data_cons = [c] }}) = Just c
+tyConSingleDataCon_maybe (AlgTyCon {algTcRhs = NewTyCon { data_con = c }})     = Just c
+tyConSingleDataCon_maybe _                                                    = Nothing
 \end{code}
 
 \begin{code}