Monadify specialise/Specialise: use do, return, standard monad functions and MonadUnique
[ghc-hetmet.git] / compiler / types / TyCon.lhs
index cf2de89..c495ebb 100644 (file)
@@ -6,23 +6,34 @@
 The @TyCon@ datatype
 
 \begin{code}
+{-# OPTIONS -w #-}
+-- The above warning supression flag is a temporary kludge.
+-- While working on this module you are encouraged to remove it and fix
+-- any warnings in the module. See
+--     http://hackage.haskell.org/trac/ghc/wiki/Commentary/CodingStyle#Warnings
+-- for details
+
 module TyCon(
        TyCon, FieldLabel,
 
        PrimRep(..),
        tyConPrimRep,
+        sizeofPrimRep,
 
        AlgTyConRhs(..), visibleDataCons, 
         TyConParent(..), 
        SynTyConRhs(..),
 
        isFunTyCon, isUnLiftedTyCon, isProductTyCon, 
-       isAlgTyCon, isDataTyCon, isNewTyCon, isClosedNewTyCon, isSynTyCon,
-       isClosedSynTyCon, isPrimTyCon, 
+       isAlgTyCon, isDataTyCon, 
+       isNewTyCon, unwrapNewTyCon_maybe, 
+       isSynTyCon, isClosedSynTyCon, isOpenSynTyCon,
+       isPrimTyCon, 
+
        isEnumerationTyCon, isGadtSyntaxTyCon, isOpenTyCon,
        assocTyConArgPoss_maybe, isTyConAssoc, setTyConArgPoss,
        isTupleTyCon, isUnboxedTupleTyCon, isBoxedTupleTyCon, tupleTyConBoxity,
-       isRecursiveTyCon, newTyConRep, newTyConRhs, newTyConCo_maybe,
+       isRecursiveTyCon, newTyConRhs, newTyConEtadRhs, newTyConCo_maybe,
        isHiBootTyCon, isSuperKindTyCon,
         isCoercionTyCon_maybe, isCoercionTyCon,
         isImplicitTyCon,
@@ -76,6 +87,7 @@ import PrelNames
 import Maybes
 import Outputable
 import FastString
+import Constants
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -204,19 +216,22 @@ data AlgTyConRhs
 
   -- The constructor represents an open family without a fixed right hand
   -- side.  Additional instances can appear at any time.
-  --
+  -- 
+  -- These are introduced by either a top level decl:
+  --   data T a :: *
+  -- or an assoicated data type decl, in a class decl:
+  --    class C a b where
+  --     data T b :: *
+
   | OpenTyCon {
 
-      otArgPoss   :: Maybe [Int],  
+      otArgPoss   :: Maybe [Int]
        -- Nothing <=> top-level indexed type family
        -- Just ns <=> associated (not toplevel) family
        --   In the latter case, for each tyvar in the AT decl, 'ns' gives the
        --   position of that tyvar in the class argument list (starting from 0).
        --   NB: Length is less than tyConArity iff higher kind signature.
        
-      otIsNewtype :: Bool           
-        -- is a newtype (rather than data type)?
-
     }
 
   | DataTyCon {
@@ -235,31 +250,20 @@ data AlgTyConRhs
                                --  = the representation type of the tycon
                                -- The free tyvars of this type are the tyConTyVars
       
-        nt_co :: Maybe TyCon,   -- The coercion used to create the newtype
+        nt_co :: Maybe TyCon,   -- A CoercionTyCon used to create the newtype
                                 -- from the representation
-                                -- optional for non-recursive newtypes
+                                -- Optional for non-recursive newtypes
                                -- See Note [Newtype coercions]
+                               -- Invariant: arity = #tvs in nt_etad_rhs;
+                               --      See Note [Newtype eta]
+                               -- Watch out!  If any newtypes become transparent
+                               -- again check Trac #1072.
 
-       nt_etad_rhs :: ([TyVar], Type) ,
+       nt_etad_rhs :: ([TyVar], Type)
                        -- The same again, but this time eta-reduced
                        -- hence the [TyVar] which may be shorter than the declared 
                        -- arity of the TyCon.  See Note [Newtype eta]
-
-       nt_rep :: Type  -- Cached: the *ultimate* representation type
-                       -- By 'ultimate' I mean that the top-level constructor
-                       -- of the rep type is not itself a newtype or type synonym.
-                       -- The rep type isn't entirely simple:
-                       --  for a recursive newtype we pick () as the rep type
-                       --      newtype T = MkT T
-                       -- 
-                       -- This one does not need to be eta reduced; hence its
-                       -- free type variables are conveniently tyConTyVars
-                       -- Thus:
-                       --      newtype T a = MkT [(a,Int)]
-                       -- The rep type is [(a,Int)]
-                       -- NB: the rep type isn't necessarily the original RHS of the
-                       --     newtype decl, because the rep type looks through other
-    }                  --     newtypes.
+    }
 
 visibleDataCons :: AlgTyConRhs -> [DataCon]
 visibleDataCons AbstractTyCon                = []
@@ -267,31 +271,41 @@ visibleDataCons OpenTyCon {}                    = []
 visibleDataCons (DataTyCon{ data_cons = cs }) = cs
 visibleDataCons (NewTyCon{ data_con = c })    = [c]
 
--- Both type classes as well as family instances imply implicit type 
--- constructors.  These implicit type constructors refer to their parent
+-- Both type classes as well as family instances imply implicit
+-- type constructors.  These implicit type constructors refer to their parent
 -- structure (ie, the class or family from which they derive) using a type of
 -- the following form.  We use `TyConParent' for both algebraic and synonym 
 -- types, but the variant `ClassTyCon' will only be used by algebraic tycons.
---
+
 data TyConParent 
   = NoParentTyCon      -- An ordinary type constructor has no parent.
 
   | ClassTyCon         -- Type constructors representing a class dictionary.
-       Class   
+       Class           -- INVARIANT: the classTyCon of this Class is the current tycon
 
   | FamilyTyCon                -- Type constructors representing an instance of a type
        TyCon           --   The type family
        [Type]          --   Instance types; free variables are the tyConTyVars
-                       --      of this TyCon
+                       --      of the current TyCon (not the family one)
+                       --      INVARIANT: the number of types matches the arity 
+                       --                 of the family tycon
        TyCon           --   A CoercionTyCon identifying the representation 
                        --     type with the type instance family.  
                        --      c.f. Note [Newtype coercions]
+
+       --
        -- E.g.  data intance T [a] = ...
        -- gives a representation tycon:
        --      data :R7T a = ...
        --      axiom co a :: T [a] ~ :R7T a
        -- with :R7T's algTcParent = FamilyTyCon T [a] co
 
+okParent :: Name -> TyConParent -> Bool        -- Checks invariants
+okParent tc_name NoParentTyCon                 = True
+okParent tc_name (ClassTyCon cls)              = tyConName (classTyCon cls) == tc_name
+okParent tc_name (FamilyTyCon fam_tc tys co_tc) = tyConArity fam_tc == length tys
+
+--------------------
 data SynTyConRhs
   = OpenSynTyCon Kind          -- Type family: *result* kind given
                 (Maybe [Int])  -- for associated families: for each tyvars in
@@ -308,7 +322,6 @@ data SynTyConRhs
 
 Note [Newtype coercions]
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-
 The NewTyCon field nt_co is a a TyCon (a coercion constructor in fact)
 which is used for coercing from the representation type of the
 newtype, to the newtype itself. For example,
@@ -372,6 +385,47 @@ we get:
        w2 = w1
 And now Lint complains unless Foo T == Foo [], and that requires T==[]
 
+This point carries over to the newtype coercion, because we need to
+say 
+       w2 = w1 `cast` Foo CoT
+
+so the coercion tycon CoT must have 
+       kind:    T ~ []
+ and   arity:   0
+
+
+Note [Indexed data types] (aka data type families)
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+   See also Note [Wrappers for data instance tycons] in MkId.lhs
+
+Consider
+       data family T a
+
+       data instance T (b,c) where
+         T1 :: b -> c -> T (b,c)
+
+Then
+  * T is the "family TyCon"
+
+  * We make "representation TyCon" :R1T, thus:
+       data :R1T b c where
+         T1 :: forall b c. b -> c -> :R1T b c
+
+  * It has a top-level coercion connecting it to the family TyCon
+
+       axiom :Co:R1T b c : T (b,c) ~ :R1T b c
+
+  * The data contructor T1 has a wrapper (which is what the source-level
+    "T1" invokes):
+
+       $WT1 :: forall b c. b -> c -> T (b,c)
+       $WT1 b c (x::b) (y::c) = T1 b c x y `cast` sym (:Co:R1T b c)
+
+  * The representation TyCon :R1T has an AlgTyConParent of
+
+       FamilyTyCon T [(b,c)] :Co:R1T
+
+
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -408,6 +462,19 @@ data PrimRep
   | AddrRep            -- a pointer, but not to a Haskell value
   | FloatRep
   | DoubleRep
+  deriving( Eq )
+
+-- Size of a PrimRep, in bytes
+sizeofPrimRep :: PrimRep -> Int
+sizeofPrimRep IntRep   = wORD_SIZE
+sizeofPrimRep WordRep  = wORD_SIZE
+sizeofPrimRep Int64Rep = wORD64_SIZE
+sizeofPrimRep Word64Rep= wORD64_SIZE
+sizeofPrimRep FloatRep = 4
+sizeofPrimRep DoubleRep= 8
+sizeofPrimRep AddrRep  = wORD_SIZE
+sizeofPrimRep PtrRep   = wORD_SIZE
+sizeofPrimRep VoidRep  = 0
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -445,7 +512,7 @@ mkAlgTyCon name kind tyvars stupid rhs sel_ids parent is_rec gen_info gadt_syn
        algTcStupidTheta = stupid,
        algTcRhs         = rhs,
        algTcSelIds      = sel_ids,
-       algTcParent      = parent,
+       algTcParent      = ASSERT( okParent name parent ) parent,
        algTcRec         = is_rec,
        algTcGadtSyntax  = gadt_syn,
        hasGenerics = gen_info
@@ -567,9 +634,14 @@ isDataTyCon :: TyCon -> Bool
 --     True for all @data@ types
 --     False for newtypes
 --               unboxed tuples
+--               type families
+-- 
+-- NB: for a data type family, T, only the *instance* tycons are
+--     get an info table etc.  The family tycon does not.
+--     Hence False for OpenTyCon
 isDataTyCon tc@(AlgTyCon {algTcRhs = rhs})  
   = case rhs of
-        OpenTyCon {}  -> not (otIsNewtype rhs)
+        OpenTyCon {}  -> False
        DataTyCon {}  -> True
        NewTyCon {}   -> False
        AbstractTyCon -> False   -- We don't know, so return False
@@ -577,20 +649,15 @@ isDataTyCon (TupleTyCon {tyConBoxed = boxity}) = isBoxed boxity
 isDataTyCon other = False
 
 isNewTyCon :: TyCon -> Bool
-isNewTyCon (AlgTyCon {algTcRhs = rhs}) = 
-  case rhs of
-    OpenTyCon {} -> otIsNewtype rhs
-    NewTyCon {}  -> True
-    _           -> False
-isNewTyCon other                      = False
-
--- This is an important refinement as typical newtype optimisations do *not*
--- hold for newtype families.  Why?  Given a type `T a', if T is a newtype
--- family, there is no unique right hand side by which `T a' can be replaced
--- by a cast.
---
-isClosedNewTyCon :: TyCon -> Bool
-isClosedNewTyCon tycon = isNewTyCon tycon && not (isOpenTyCon tycon)
+isNewTyCon (AlgTyCon {algTcRhs = NewTyCon {}}) = True
+isNewTyCon other                              = False
+
+unwrapNewTyCon_maybe :: TyCon -> Maybe ([TyVar], Type, Maybe TyCon)
+unwrapNewTyCon_maybe (AlgTyCon { tyConTyVars = tvs, 
+                                algTcRhs = NewTyCon { nt_co = mb_co, 
+                                                      nt_rhs = rhs }})
+                          = Just (tvs, rhs, mb_co)
+unwrapNewTyCon_maybe other = Nothing
 
 isProductTyCon :: TyCon -> Bool
 -- A "product" tycon
@@ -620,6 +687,9 @@ isSynTyCon _                 = False
 isClosedSynTyCon :: TyCon -> Bool
 isClosedSynTyCon tycon = isSynTyCon tycon && not (isOpenTyCon tycon)
 
+isOpenSynTyCon :: TyCon -> Bool
+isOpenSynTyCon tycon = isSynTyCon tycon && isOpenTyCon tycon
+
 isGadtSyntaxTyCon :: TyCon -> Bool
 isGadtSyntaxTyCon (AlgTyCon { algTcGadtSyntax = res }) = res
 isGadtSyntaxTyCon other                                       = False
@@ -732,7 +802,7 @@ tcExpandTyCon_maybe, coreExpandTyCon_maybe
                  Type,                 -- Body type (not yet substituted)
                  [Type])               -- Leftover args
 
--- For the *typechecker* view, we expand synonyms only
+-- For the *typechecker* view, we expand (closed) synonyms only
 tcExpandTyCon_maybe (SynTyCon {tyConTyVars = tvs, 
                               synTcRhs = SynonymTyCon rhs }) tys
    = expand tvs rhs tys
@@ -786,9 +856,7 @@ tyConFamilySize (AlgTyCon   {algTcRhs = DataTyCon {data_cons = cons}}) =
 tyConFamilySize (AlgTyCon   {algTcRhs = NewTyCon {}})                  = 1
 tyConFamilySize (AlgTyCon   {algTcRhs = OpenTyCon {}})                 = 0
 tyConFamilySize (TupleTyCon {})                                               = 1
-#ifdef DEBUG
 tyConFamilySize other = pprPanic "tyConFamilySize:" (ppr other)
-#endif
 
 tyConSelIds :: TyCon -> [Id]
 tyConSelIds (AlgTyCon {algTcSelIds = fs}) = fs
@@ -805,9 +873,9 @@ newTyConRhs :: TyCon -> ([TyVar], Type)
 newTyConRhs (AlgTyCon {tyConTyVars = tvs, algTcRhs = NewTyCon { nt_rhs = rhs }}) = (tvs, rhs)
 newTyConRhs tycon = pprPanic "newTyConRhs" (ppr tycon)
 
-newTyConRep :: TyCon -> ([TyVar], Type)
-newTyConRep (AlgTyCon {tyConTyVars = tvs, algTcRhs = NewTyCon { nt_rep = rep }}) = (tvs, rep)
-newTyConRep tycon = pprPanic "newTyConRep" (ppr tycon)
+newTyConEtadRhs :: TyCon -> ([TyVar], Type)
+newTyConEtadRhs (AlgTyCon {algTcRhs = NewTyCon { nt_etad_rhs = tvs_rhs }}) = tvs_rhs
+newTyConEtadRhs tycon = pprPanic "newTyConEtadRhs" (ppr tycon)
 
 newTyConCo_maybe :: TyCon -> Maybe TyCon
 newTyConCo_maybe (AlgTyCon {algTcRhs = NewTyCon { nt_co = co }}) = co