Remove very dead Java backend code.
[ghc-hetmet.git] / compiler / types / Unify.lhs
index 9ab60e7..9c448ce 100644 (file)
@@ -3,21 +3,21 @@
 %
 
 \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 Unify ( 
        -- Matching of types: 
        --      the "tc" prefix indicates that matching always
        --      respects newtypes (rather than looking through them)
        tcMatchTy, tcMatchTys, tcMatchTyX, 
-       ruleMatchTyX, tcMatchPreds, MatchEnv(..),
-       
-       dataConCannotMatch
+       ruleMatchTyX, tcMatchPreds, 
+
+       MatchEnv(..), matchList, 
+
+       typesCantMatch,
+
+        -- Side-effect free unification
+        tcUnifyTys, BindFlag(..),
+        niFixTvSubst, niSubstTvSet
+
    ) where
 
 #include "HsVersions.h"
@@ -25,14 +25,17 @@ module Unify (
 import Var
 import VarEnv
 import VarSet
+import Kind
 import Type
-import Coercion
 import TyCon
-import DataCon
 import TypeRep
 import Outputable
+import ErrUtils
 import Util
 import Maybes
+import FastString
+
+import Control.Monad (guard)
 \end{code}
 
 
@@ -67,9 +70,11 @@ Matching is much tricker than you might think.
 
 \begin{code}
 data MatchEnv
-  = ME { me_tmpls :: VarSet    -- Template tyvars
+  = ME { me_tmpls :: VarSet    -- Template variables
        , me_env   :: RnEnv2    -- Renaming envt for nested foralls
-       }                       --   In-scope set includes template tyvars
+       }                       --   In-scope set includes template variables
+    -- Nota Bene: MatchEnv isn't specific to Types.  It is used
+    --            for matching terms and coercions as well as types
 
 tcMatchTy :: TyVarSet          -- Template tyvars
          -> Type               -- Template
@@ -121,7 +126,7 @@ tcMatchPreds
        -> [PredType] -> [PredType]
        -> Maybe TvSubstEnv
 tcMatchPreds tmpls ps1 ps2
-  = match_list (match_pred menv) emptyTvSubstEnv ps1 ps2
+  = matchList (match_pred menv) emptyTvSubstEnv ps1 ps2
   where
     menv = ME { me_tmpls = mkVarSet tmpls, me_env = mkRnEnv2 in_scope_tyvars }
     in_scope_tyvars = mkInScopeSet (tyVarsOfTheta ps1 `unionVarSet` tyVarsOfTheta ps2)
@@ -154,28 +159,23 @@ match menv subst ty1 ty2 | Just ty1' <- coreView ty1 = match menv subst ty1' ty2
                         | Just ty2' <- coreView ty2 = match menv subst ty1 ty2'
 
 match menv subst (TyVarTy tv1) ty2
+  | Just ty1' <- lookupVarEnv subst tv1'       -- tv1' is already bound
+  = if eqTypeX (nukeRnEnvL rn_env) ty1' ty2
+       -- ty1 has no locally-bound variables, hence nukeRnEnvL
+    then Just subst
+    else Nothing       -- ty2 doesn't match
+
   | tv1' `elemVarSet` me_tmpls menv
-  = case lookupVarEnv subst tv1' of
-       Nothing         -- No existing binding
-           | any (inRnEnvR rn_env) (varSetElems (tyVarsOfType ty2))
-           -> Nothing  -- Occurs check
-           | otherwise 
-           -> do { subst1 <- match_kind menv subst tv1 ty2
-                 ; return (extendVarEnv subst1 tv1' ty2) }
+  = if any (inRnEnvR rn_env) (varSetElems (tyVarsOfType ty2))
+    then Nothing       -- Occurs check
+    else do { subst1 <- match_kind menv subst tv1 ty2
                        -- Note [Matching kinds]
-
-       Just ty1'       -- There is an existing binding; check whether ty2 matches it
-           | tcEqTypeX (nukeRnEnvL rn_env) ty1' ty2
-               -- ty1 has no locally-bound variables, hence nukeRnEnvL
-               -- Note tcEqType...we are doing source-type matching here
-           -> Just subst
-           | otherwise -> Nothing      -- ty2 doesn't match
-           
+           ; return (extendVarEnv subst1 tv1' ty2) }
 
    | otherwise -- tv1 is not a template tyvar
    = case ty2 of
        TyVarTy tv2 | tv1' == rnOccR rn_env tv2 -> Just subst
-       other                                   -> Nothing
+       _                                       -> Nothing
   where
     rn_env = me_env menv
     tv1' = rnOccL rn_env tv1
@@ -198,21 +198,15 @@ match menv subst (AppTy ty1a ty1b) ty2
   = do { subst' <- match menv subst ty1a ty2a
        ; match menv subst' ty1b ty2b }
 
-match menv subst ty1 ty2
+match _ _ _ _
   = Nothing
 
 --------------
 match_kind :: MatchEnv -> TvSubstEnv -> TyVar -> Type -> Maybe TvSubstEnv
 -- Match the kind of the template tyvar with the kind of Type
 -- Note [Matching kinds]
-match_kind menv subst tv ty
-  | isCoVar tv = do { let (ty1,ty2) = splitCoercionKind (tyVarKind tv)
-                         (ty3,ty4) = coercionKind ty
-                   ; subst1 <- match menv subst ty1 ty3
-                   ; match menv subst1 ty2 ty4 }
-  | otherwise  = if typeKind ty `isSubKind` tyVarKind tv
-                then Just subst
-                else Nothing
+match_kind _ subst tv ty
+  = guard (typeKind ty `isSubKind` tyVarKind tv) >> return subst
 
 -- Note [Matching kinds]
 -- ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
@@ -229,22 +223,24 @@ match_kind menv subst tv ty
 -- thing to do.  C.f. Note [Matching variable types] in Rules.lhs
 
 --------------
-match_tys menv subst tys1 tys2 = match_list (match menv) subst tys1 tys2
+match_tys :: MatchEnv -> TvSubstEnv -> [Type] -> [Type] -> Maybe TvSubstEnv
+match_tys menv subst tys1 tys2 = matchList (match menv) subst tys1 tys2
 
 --------------
-match_list :: (TvSubstEnv -> a -> a -> Maybe TvSubstEnv)
-          -> TvSubstEnv -> [a] -> [a] -> Maybe TvSubstEnv
-match_list fn subst []         []        = Just subst
-match_list fn subst (ty1:tys1) (ty2:tys2) = do { subst' <- fn subst ty1 ty2
-                                               ; match_list fn subst' tys1 tys2 }
-match_list fn subst tys1       tys2      = Nothing     
+matchList :: (env -> a -> b -> Maybe env)
+          -> env -> [a] -> [b] -> Maybe env
+matchList _  subst []     []     = Just subst
+matchList fn subst (a:as) (b:bs) = do { subst' <- fn subst a b
+                                     ; matchList fn subst' as bs }
+matchList _  _     _      _      = Nothing
 
 --------------
+match_pred :: MatchEnv -> TvSubstEnv -> PredType -> PredType -> Maybe TvSubstEnv
 match_pred menv subst (ClassP c1 tys1) (ClassP c2 tys2)
   | c1 == c2 = match_tys menv subst tys1 tys2
 match_pred menv subst (IParam n1 t1) (IParam n2 t2)
   | n1 == n2 = match menv subst t1 t2
-match_pred menv subst p1 p2 = Nothing
+match_pred _    _     _ _ = Nothing
 \end{code}
 
 
@@ -320,26 +316,9 @@ anything, type functions (incl newtypes) match anything, and only
 distinct data types fail to match.  We can elaborate later.
 
 \begin{code}
-dataConCannotMatch :: [Type] -> DataCon -> Bool
--- Returns True iff the data con *definitely cannot* match a 
---                 scrutinee of type (T tys)
---                 where T is the type constructor for the data con
---
-dataConCannotMatch tys con
-  | null eq_spec      = False  -- Common
-  | all isTyVarTy tys = False  -- Also common
-  | otherwise
-  = cant_match_s (map (substTyVar subst . fst) eq_spec)
-                (map snd eq_spec)
+typesCantMatch :: [(Type,Type)] -> Bool
+typesCantMatch prs = any (\(s,t) -> cant_match s t) prs
   where
-    dc_tvs  = dataConUnivTyVars con
-    eq_spec = dataConEqSpec con
-    subst   = zipTopTvSubst dc_tvs tys
-
-    cant_match_s :: [Type] -> [Type] -> Bool
-    cant_match_s tys1 tys2 = ASSERT( equalLength tys1 tys2 )
-                            or (zipWith cant_match tys1 tys2)
-
     cant_match :: Type -> Type -> Bool
     cant_match t1 t2
        | Just t1' <- coreView t1 = cant_match t1' t2
@@ -350,7 +329,7 @@ dataConCannotMatch tys con
 
     cant_match (TyConApp tc1 tys1) (TyConApp tc2 tys2)
        | isDataTyCon tc1 && isDataTyCon tc2
-       = tc1 /= tc2 || cant_match_s tys1 tys2
+       = tc1 /= tc2 || typesCantMatch (zipEqual "typesCantMatch" tys1 tys2)
 
     cant_match (FunTy {}) (TyConApp tc _) = isDataTyCon tc
     cant_match (TyConApp tc _) (FunTy {}) = isDataTyCon tc
@@ -363,10 +342,302 @@ dataConCannotMatch tys con
        | Just (f1, a1) <- repSplitAppTy_maybe ty1
        = cant_match f1 f2 || cant_match a1 a2
 
-    cant_match ty1 ty2 = False -- Safe!
+    cant_match _ _ = False      -- Safe!
 
 -- Things we could add;
 --     foralls
 --     look through newtypes
 --     take account of tyvar bindings (EQ example above)
-\end{code}
\ No newline at end of file
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+             Unification
+%*                                                                      *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+tcUnifyTys :: (TyVar -> BindFlag)
+          -> [Type] -> [Type]
+          -> Maybe TvSubst     -- A regular one-shot (idempotent) substitution
+-- The two types may have common type variables, and indeed do so in the
+-- second call to tcUnifyTys in FunDeps.checkClsFD
+--
+tcUnifyTys bind_fn tys1 tys2
+  = maybeErrToMaybe $ initUM bind_fn $
+    do { subst <- unifyList emptyTvSubstEnv tys1 tys2
+
+       -- Find the fixed point of the resulting non-idempotent substitution
+        ; return (niFixTvSubst subst) }
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+                Non-idempotent substitution
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+Note [Non-idempotent substitution]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+During unification we use a TvSubstEnv that is
+  (a) non-idempotent
+  (b) loop-free; ie repeatedly applying it yields a fixed point
+
+\begin{code}
+niFixTvSubst :: TvSubstEnv -> TvSubst
+-- Find the idempotent fixed point of the non-idempotent substitution
+-- ToDo: use laziness instead of iteration?
+niFixTvSubst env = f env
+  where
+    f e | not_fixpoint = f (mapVarEnv (substTy subst) e)
+        | otherwise    = subst
+        where
+          range_tvs    = foldVarEnv (unionVarSet . tyVarsOfType) emptyVarSet e
+          subst        = mkTvSubst (mkInScopeSet range_tvs) e 
+          not_fixpoint = foldVarSet ((||) . in_domain) False range_tvs
+          in_domain tv = tv `elemVarEnv` e
+
+niSubstTvSet :: TvSubstEnv -> TyVarSet -> TyVarSet
+-- Apply the non-idempotent substitution to a set of type variables,
+-- remembering that the substitution isn't necessarily idempotent
+-- This is used in the occurs check, before extending the substitution
+niSubstTvSet subst tvs
+  = foldVarSet (unionVarSet . get) emptyVarSet tvs
+  where
+    get tv = case lookupVarEnv subst tv of
+              Nothing -> unitVarSet tv
+               Just ty -> niSubstTvSet subst (tyVarsOfType ty)
+\end{code}
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+               The workhorse
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+unify :: TvSubstEnv    -- An existing substitution to extend
+      -> Type -> Type  -- Types to be unified, and witness of their equality
+      -> UM TvSubstEnv         -- Just the extended substitution, 
+                               -- Nothing if unification failed
+-- We do not require the incoming substitution to be idempotent,
+-- nor guarantee that the outgoing one is.  That's fixed up by
+-- the wrappers.
+
+-- Respects newtypes, PredTypes
+
+-- in unify, any NewTcApps/Preds should be taken at face value
+unify subst (TyVarTy tv1) ty2  = uVar subst tv1 ty2
+unify subst ty1 (TyVarTy tv2)  = uVar subst tv2 ty1
+
+unify subst ty1 ty2 | Just ty1' <- tcView ty1 = unify subst ty1' ty2
+unify subst ty1 ty2 | Just ty2' <- tcView ty2 = unify subst ty1 ty2'
+
+unify subst (PredTy p1) (PredTy p2) = unify_pred subst p1 p2
+
+unify subst (TyConApp tyc1 tys1) (TyConApp tyc2 tys2) 
+  | tyc1 == tyc2 = unify_tys subst tys1 tys2
+
+unify subst (FunTy ty1a ty1b) (FunTy ty2a ty2b) 
+  = do { subst' <- unify subst ty1a ty2a
+       ; unify subst' ty1b ty2b }
+
+       -- Applications need a bit of care!
+       -- They can match FunTy and TyConApp, so use splitAppTy_maybe
+       -- NB: we've already dealt with type variables and Notes,
+       -- so if one type is an App the other one jolly well better be too
+unify subst (AppTy ty1a ty1b) ty2
+  | Just (ty2a, ty2b) <- repSplitAppTy_maybe ty2
+  = do { subst' <- unify subst ty1a ty2a
+        ; unify subst' ty1b ty2b }
+
+unify subst ty1 (AppTy ty2a ty2b)
+  | Just (ty1a, ty1b) <- repSplitAppTy_maybe ty1
+  = do { subst' <- unify subst ty1a ty2a
+        ; unify subst' ty1b ty2b }
+
+unify _ ty1 ty2 = failWith (misMatch ty1 ty2)
+       -- ForAlls??
+
+------------------------------
+unify_pred :: TvSubstEnv -> PredType -> PredType -> UM TvSubstEnv
+unify_pred subst (ClassP c1 tys1) (ClassP c2 tys2)
+  | c1 == c2 = unify_tys subst tys1 tys2
+unify_pred subst (IParam n1 t1) (IParam n2 t2)
+  | n1 == n2 = unify subst t1 t2
+unify_pred _ p1 p2 = failWith (misMatch (PredTy p1) (PredTy p2))
+------------------------------
+unify_tys :: TvSubstEnv -> [Type] -> [Type] -> UM TvSubstEnv
+unify_tys subst xs ys = unifyList subst xs ys
+
+unifyList :: TvSubstEnv -> [Type] -> [Type] -> UM TvSubstEnv
+unifyList subst orig_xs orig_ys
+  = go subst orig_xs orig_ys
+  where
+    go subst []     []     = return subst
+    go subst (x:xs) (y:ys) = do { subst' <- unify subst x y
+                               ; go subst' xs ys }
+    go _ _ _ = failWith (lengthMisMatch orig_xs orig_ys)
+
+---------------------------------
+uVar :: TvSubstEnv     -- An existing substitution to extend
+     -> TyVar           -- Type variable to be unified
+     -> Type            -- with this type
+     -> UM TvSubstEnv
+
+-- PRE-CONDITION: in the call (uVar swap r tv1 ty), we know that
+--     if swap=False   (tv1~ty)
+--     if swap=True    (ty~tv1)
+
+uVar subst tv1 ty
+ = -- Check to see whether tv1 is refined by the substitution
+   case (lookupVarEnv subst tv1) of
+     Just ty' -> unify subst ty' ty     -- Yes, call back into unify'
+     Nothing  -> uUnrefined subst       -- No, continue
+                           tv1 ty ty
+
+uUnrefined :: TvSubstEnv          -- An existing substitution to extend
+           -> TyVar               -- Type variable to be unified
+           -> Type                -- with this type
+           -> Type                -- (version w/ expanded synonyms)
+           -> UM TvSubstEnv
+
+-- We know that tv1 isn't refined
+
+uUnrefined subst tv1 ty2 ty2'
+  | Just ty2'' <- tcView ty2'
+  = uUnrefined subst tv1 ty2 ty2''     -- Unwrap synonyms
+               -- This is essential, in case we have
+               --      type Foo a = a
+               -- and then unify a ~ Foo a
+
+uUnrefined subst tv1 ty2 (TyVarTy tv2)
+  | tv1 == tv2         -- Same type variable
+  = return subst
+
+    -- Check to see whether tv2 is refined
+  | Just ty' <- lookupVarEnv subst tv2
+  = uUnrefined subst tv1 ty' ty'
+
+  -- So both are unrefined; next, see if the kinds force the direction
+  | eqKind k1 k2       -- Can update either; so check the bind-flags
+  = do { b1 <- tvBindFlag tv1
+       ; b2 <- tvBindFlag tv2
+       ; case (b1,b2) of
+           (BindMe, _)          -> bind tv1 ty2
+           (Skolem, Skolem)     -> failWith (misMatch ty1 ty2)
+           (Skolem, _)          -> bind tv2 ty1
+       }
+
+  | k1 `isSubKind` k2 = bindTv subst tv2 ty1  -- Must update tv2
+  | k2 `isSubKind` k1 = bindTv subst tv1 ty2  -- Must update tv1
+
+  | otherwise = failWith (kindMisMatch tv1 ty2)
+  where
+    ty1 = TyVarTy tv1
+    k1 = tyVarKind tv1
+    k2 = tyVarKind tv2
+    bind tv ty = return $ extendVarEnv subst tv ty
+
+uUnrefined subst tv1 ty2 ty2'  -- ty2 is not a type variable
+  | tv1 `elemVarSet` niSubstTvSet subst (tyVarsOfType ty2')
+  = failWith (occursCheck tv1 ty2)     -- Occurs check
+  | not (k2 `isSubKind` k1)
+  = failWith (kindMisMatch tv1 ty2)    -- Kind check
+  | otherwise
+  = bindTv subst tv1 ty2               -- Bind tyvar to the synonym if poss
+  where
+    k1 = tyVarKind tv1
+    k2 = typeKind ty2'
+
+bindTv :: TvSubstEnv -> TyVar -> Type -> UM TvSubstEnv
+bindTv subst tv ty     -- ty is not a type variable
+  = do  { b <- tvBindFlag tv
+       ; case b of
+           Skolem -> failWith (misMatch (TyVarTy tv) ty)
+           BindMe -> return $ extendVarEnv subst tv ty
+       }
+\end{code}
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+               Binding decisions
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+data BindFlag 
+  = BindMe     -- A regular type variable
+
+  | Skolem     -- This type variable is a skolem constant
+               -- Don't bind it; it only matches itself
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+               Unification monad
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+newtype UM a = UM { unUM :: (TyVar -> BindFlag)
+                        -> MaybeErr Message a }
+
+instance Monad UM where
+  return a = UM (\_tvs -> Succeeded a)
+  fail s   = UM (\_tvs -> Failed (text s))
+  m >>= k  = UM (\tvs -> case unUM m tvs of
+                          Failed err -> Failed err
+                          Succeeded v  -> unUM (k v) tvs)
+
+initUM :: (TyVar -> BindFlag) -> UM a -> MaybeErr Message a
+initUM badtvs um = unUM um badtvs
+
+tvBindFlag :: TyVar -> UM BindFlag
+tvBindFlag tv = UM (\tv_fn -> Succeeded (tv_fn tv))
+
+failWith :: Message -> UM a
+failWith msg = UM (\_tv_fn -> Failed msg)
+
+maybeErrToMaybe :: MaybeErr fail succ -> Maybe succ
+maybeErrToMaybe (Succeeded a) = Just a
+maybeErrToMaybe (Failed _)    = Nothing
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+               Error reporting
+       We go to a lot more trouble to tidy the types
+       in TcUnify.  Maybe we'll end up having to do that
+       here too, but I'll leave it for now.
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+misMatch :: Type -> Type -> SDoc
+misMatch t1 t2
+  = ptext (sLit "Can't match types") <+> quotes (ppr t1) <+> 
+    ptext (sLit "and") <+> quotes (ppr t2)
+
+lengthMisMatch :: [Type] -> [Type] -> SDoc
+lengthMisMatch tys1 tys2
+  = sep [ptext (sLit "Can't match unequal length lists"), 
+        nest 2 (ppr tys1), nest 2 (ppr tys2) ]
+
+kindMisMatch :: TyVar -> Type -> SDoc
+kindMisMatch tv1 t2
+  = vcat [ptext (sLit "Can't match kinds") <+> quotes (ppr (tyVarKind tv1)) <+> 
+           ptext (sLit "and") <+> quotes (ppr (typeKind t2)),
+         ptext (sLit "when matching") <+> quotes (ppr tv1) <+> 
+               ptext (sLit "with") <+> quotes (ppr t2)]
+
+occursCheck :: TyVar -> Type -> SDoc
+occursCheck tv ty
+  = hang (ptext (sLit "Can't construct the infinite type"))
+       2 (ppr tv <+> equals <+> ppr ty)
+\end{code}