[project @ 1998-12-02 13:17:09 by simonm]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcTyClsDecls.lhs
index 4e91011..5de2b80 100644 (file)
 %
-% (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1996
+% (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1996-1998
 %
 \section[TcTyClsDecls]{Typecheck type and class declarations}
 
 \begin{code}
-#include "HsVersions.h"
-
 module TcTyClsDecls (
        tcTyAndClassDecls1
     ) where
 
-import Ubiq{-uitous-}
+#include "HsVersions.h"
 
-import HsSyn           ( TyDecl(..),  ConDecl(..), BangType(..),
-                         ClassDecl(..), MonoType(..), PolyType(..),
-                         Sig(..), MonoBinds, Fake, InPat )
-import RnHsSyn         ( RenamedTyDecl(..), RenamedClassDecl(..) )
+import HsSyn           ( HsDecl(..), TyDecl(..), ClassDecl(..), 
+                         HsType(..), HsTyVar,
+                         ConDecl(..), ConDetails(..), BangType(..),
+                         Sig(..),
+                         hsDeclName
+                       )
+import RnHsSyn         ( RenamedHsDecl )
+import RnEnv           ( listTyCon_name, tupleTyCon_name ) -- ToDo: move these
+import BasicTypes      ( RecFlag(..), Arity )
 
 import TcMonad
-import Inst            ( InstanceMapper(..) )
+import Inst            ( InstanceMapper )
 import TcClassDcl      ( tcClassDecl1 )
-import TcEnv           ( tcExtendTyConEnv, tcExtendClassEnv,
-                         tcExtendGlobalValEnv, tcExtendKindEnv,
-                         tcTyVarScope, tcGetEnv )
-import TcKind          ( TcKind, newKindVars )
+import TcEnv           ( TcIdOcc(..), GlobalValueEnv, tcExtendTyConEnv, tcExtendClassEnv )
+import TcType          ( TcKind, newKindVar, newKindVars, kindToTcKind )
 import TcTyDecls       ( tcTyDecl )
+import TcMonoType      ( tcTyVarScope )
 
+import TyCon           ( tyConKind, tyConArity, isSynTyCon )
+import Class           ( Class, classBigSig )
+import Var             ( tyVarKind )
 import Bag     
-import Class           ( Class(..), getClassSelIds )
-import Digraph         ( findSCCs, SCC(..) )
-import Name            ( Name, isTyConName )
-import PprStyle
-import Pretty
-import UniqSet         ( UniqSet(..), emptyUniqSet,
-                         singletonUniqSet, unionUniqSets, 
+import Digraph         ( stronglyConnComp, SCC(..) )
+import Name            ( Name, NamedThing(..), getSrcLoc, isTvOcc, nameOccName )
+import Outputable
+import Maybes          ( mapMaybe )
+import UniqSet         ( UniqSet, emptyUniqSet,
+                         unitUniqSet, unionUniqSets, 
                          unionManyUniqSets, uniqSetToList ) 
 import SrcLoc          ( SrcLoc )
-import TyCon           ( TyCon, getTyConDataCons )
-import Unique          ( Unique )
-import Util            ( panic, pprTrace )
+import TyCon           ( TyCon )
+import Unique          ( Unique, Uniquable(..) )
+import Util            ( panic{-, pprTrace-} )
 
 \end{code}
 
 The main function
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~
 \begin{code}
-data Decl = TyD RenamedTyDecl | ClD RenamedClassDecl
-
-tcTyAndClassDecls1 :: InstanceMapper
-                  -> Bag RenamedTyDecl -> Bag RenamedClassDecl
+tcTyAndClassDecls1 :: GlobalValueEnv -> InstanceMapper -- Knot tying stuff
+                  -> [RenamedHsDecl]
                   -> TcM s (TcEnv s)
 
-tcTyAndClassDecls1 inst_mapper rnty_decls rncls_decls
-  = sortByDependency syn_decls cls_decls decls `thenTc` \ groups ->
-    tcGroups inst_mapper groups
-  where
-    cls_decls = mapBag ClD rncls_decls
-    ty_decls  = mapBag TyD rnty_decls
-    syn_decls = filterBag is_syn_decl ty_decls
-    decls     = ty_decls `unionBags` cls_decls
-
-    is_syn_decl (TyD (TySynonym _ _ _ _)) = True
-    is_syn_decl _                        = False
+tcTyAndClassDecls1 unf_env inst_mapper decls
+  = sortByDependency decls             `thenTc` \ groups ->
+    tcGroups unf_env inst_mapper groups
 
-tcGroups inst_mapper []
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ env ->
+tcGroups unf_env inst_mapper []
+  = tcGetEnv   `thenNF_Tc` \ env ->
     returnTc env
 
-tcGroups inst_mapper (group:groups)
-  = tcGroup inst_mapper group  `thenTc` \ new_env ->
+tcGroups unf_env inst_mapper (group:groups)
+  = tcGroup unf_env inst_mapper group  `thenTc` \ (group_tycons, group_classes) ->
 
        -- Extend the environment using the new tycons and classes
-    tcSetEnv new_env $
+    tcExtendTyConEnv [(getName tycon, (kindToTcKind (tyConKind tycon),
+                                      if isSynTyCon tycon then Just (tyConArity tycon) else Nothing,
+                                      tycon))
+                    | tycon <- group_tycons]    $
+
+    tcExtendClassEnv [(getName clas, (classKind clas, clas))
+                    | clas <- group_classes]    $
+
 
        -- Do the remaining groups
-    tcGroups inst_mapper groups
+    tcGroups unf_env inst_mapper groups
+  where
+    classKind clas = map (kindToTcKind . tyVarKind) tyvars
+                  where
+                    (tyvars, _, _, _, _) = classBigSig clas
 \end{code}
 
 Dealing with a group
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-\begin{code}
-tcGroup :: InstanceMapper -> Bag Decl -> TcM s (TcEnv s)
-tcGroup inst_mapper decls
-  = fixTc ( \ ~(tycons,classes,_) ->
 
-      pprTrace "tcGroup: " (ppCat (map (fst.fmt_decl) (bagToList decls))) $
+Notice the uses of @zipLazy@, which makes sure
+that the knot-tied TyVars, TyCons and Classes aren't looked at too early.
+
+    
+\begin{code}
+tcGroup :: GlobalValueEnv -> InstanceMapper -> SCC RenamedHsDecl -> TcM s ([TyCon], [Class])
+tcGroup unf_env inst_mapper scc
+  =    -- TIE THE KNOT
+    fixTc ( \ ~(rec_tycons, rec_classes) ->
 
                -- EXTEND TYPE AND CLASS ENVIRONMENTS
-               -- including their data constructors and class operations
-      tcExtendTyConEnv tycons                                    $
-      tcExtendClassEnv classes                                   $
-      tcExtendGlobalValEnv (concat (map getTyConDataCons tycons)) $
-      tcExtendGlobalValEnv (concat (map getClassSelIds classes))  $
+      let
+        mk_tycon_bind (name, arity) = newKindVar       `thenNF_Tc` \ kind ->
+                                     returnNF_Tc (name, (kind, arity, find name rec_tycons))
 
-               -- SNAFFLE ENV TO RETURN
-      tcGetEnv                                 `thenNF_Tc` \ final_env ->
+       mk_class_bind (name, arity) = newKindVars arity  `thenNF_Tc` \ kinds ->
+                                     returnNF_Tc (name, (kinds, find name rec_classes))
 
-               -- DEAL WITH TYPE VARIABLES
-      tcTyVarScope tyvar_names                         ( \ tyvars ->
+        find name []            = pprPanic "tcGroup" (ppr name)
+       find name (thing:things) | name == getName thing = thing
+                                | otherwise             = find name things
 
-               -- MANUFACTURE NEW KINDS, AND EXTEND KIND ENV
-       newKindVars (length tycon_names)        `thenNF_Tc` \ tycon_kinds ->
-       newKindVars (length class_names)        `thenNF_Tc` \ class_kinds ->
-       tcExtendKindEnv tycon_names tycon_kinds         $
-       tcExtendKindEnv class_names class_kinds         $
+      in
+      mapNF_Tc mk_tycon_bind tycon_names_w_arities    `thenNF_Tc` \ tycon_binds ->
+      mapNF_Tc mk_class_bind class_names_w_arities    `thenNF_Tc` \ class_binds ->
+      tcExtendTyConEnv tycon_binds       $
+      tcExtendClassEnv class_binds       $
 
+               -- DEAL WITH TYPE VARIABLES
+      tcTyVarScope tyvar_names                         ( \ tyvars ->
 
                -- DEAL WITH THE DEFINITIONS THEMSELVES
-       foldBag combine (tcDecl inst_mapper)
-               (returnTc (emptyBag, emptyBag))
-               decls
-      )                                                `thenTc` \ (tycons,classes) ->
-
-      returnTc (bagToList tycons, bagToList classes, final_env)
-    ) `thenTc` \ (_, _, final_env) ->
-    returnTc final_env
+       foldlTc (tcDecl is_rec_group unf_env inst_mapper) ([], []) decls
+      )                                                `thenTc` \ (tycons, classes) ->
 
+      returnTc (tycons, classes)
+    )
   where
-    (tyvar_names, tycon_names, class_names) = get_binders decls
+    is_rec_group = case scc of
+                       AcyclicSCC _ -> NonRecursive
+                       CyclicSCC _  -> Recursive
 
-    combine do_a do_b
-      = do_a `thenTc` \ (a1,a2) ->
-        do_b `thenTc` \ (b1,b2) ->
-       returnTc (a1 `unionBags` b1, a2 `unionBags` b2)
+    decls = case scc of
+               AcyclicSCC decl -> [decl]
+               CyclicSCC decls -> decls
+
+    (tyvar_names, tycon_names_w_arities, class_names_w_arities) = get_binders decls
 \end{code}
 
 Dealing with one decl
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 \begin{code}
-tcDecl  :: InstanceMapper
-       -> Decl
-       -> TcM s (Bag TyCon, Bag Class)
-
-tcDecl inst_mapper (TyD decl)
-  = tcTyDecl decl      `thenTc` \ tycon ->
-    returnTc (unitBag tycon, emptyBag)
-
-tcDecl inst_mapper (ClD decl)
-  = tcClassDecl1 inst_mapper decl   `thenTc` \ clas ->
-    returnTc (emptyBag, unitBag clas)
+tcDecl  :: RecFlag                     -- True => recursive group
+       -> GlobalValueEnv -> InstanceMapper
+       -> ([TyCon], [Class])           -- Accumulating parameter
+       -> RenamedHsDecl
+       -> TcM s ([TyCon], [Class])
+
+tcDecl is_rec_group unf_env inst_mapper (tycons, classes) (TyD decl)
+  = tcTyDecl is_rec_group decl `thenTc` \ tycon ->
+    returnTc (tycon:tycons, classes)
+
+tcDecl is_rec_group unf_env inst_mapper (tycons, classes) (ClD decl)
+  = tcClassDecl1 unf_env inst_mapper decl   `thenTc` \ clas ->
+    returnTc (tycons, clas:classes)
 \end{code}
 
 Dependency analysis
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 \begin{code}
-sortByDependency :: Bag Decl -> Bag Decl -> Bag Decl -> TcM s [Bag Decl]
-sortByDependency syn_decls cls_decls decls
-  = let                -- CHECK FOR SYNONYM CYCLES
-       syn_sccs   = findSCCs mk_edges syn_decls
-       syn_cycles = [map fmt_decl (bagToList decls)
-                       | CyclicSCC decls <- syn_sccs]
-
+sortByDependency :: [RenamedHsDecl] -> TcM s [SCC RenamedHsDecl]
+sortByDependency decls
+  = let                -- CHECK FOR CLASS CYCLES
+       cls_sccs   = stronglyConnComp (mapMaybe mk_cls_edges decls)
+       cls_cycles = [ decls | CyclicSCC decls <- cls_sccs]
     in
-    checkTc (null syn_cycles) (typeCycleErr syn_cycles)                `thenTc_`
+    checkTc (null cls_cycles) (classCycleErr cls_cycles)       `thenTc_`
 
-    let                -- CHECK FOR CLASS CYCLES
-       cls_sccs   = findSCCs mk_edges cls_decls
-       cls_cycles = [map fmt_decl (bagToList decls)
-                       | CyclicSCC decls <- cls_sccs]
+    let                -- CHECK FOR SYNONYM CYCLES
+       syn_sccs   = stronglyConnComp (filter is_syn_decl edges)
+       syn_cycles = [ decls | CyclicSCC decls <- syn_sccs]
 
     in
-    checkTc (null cls_cycles) (classCycleErr cls_cycles)       `thenTc_`
+    checkTc (null syn_cycles) (typeCycleErr syn_cycles)                `thenTc_`
 
-               -- DO THE MAIN DEPENDENCY ANALYSIS
+       -- DO THE MAIN DEPENDENCY ANALYSIS
     let
-       decl_sccs  = findSCCs mk_edges decls
-       scc_bags   = map bag_acyclic decl_sccs
+       decl_sccs  = stronglyConnComp edges
     in
-    returnTc (scc_bags)
-    
+    returnTc decl_sccs
   where
-   bag_acyclic (AcyclicSCC scc) = unitBag scc
-   bag_acyclic (CyclicSCC sccs) = sccs
+    edges = mapMaybe mk_edges decls
+    
+is_syn_decl (TyD (TySynonym _ _ _ _), _, _) = True
+is_syn_decl _                              = False
 
-fmt_decl (TyD (TySynonym name _ _ _))       = (ppr PprForUser name, getSrcLoc name)
-fmt_decl (ClD (ClassDecl _ name _ _ _ _ _)) = (ppr PprForUser name, getSrcLoc name)
+is_cls_decl (ClD _, _, _) = True
+is_cls_decl other         = False
 \end{code}
 
 Edges in Type/Class decls
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 \begin{code}
-mk_edges (TyD (TyData ctxt name _ condecls _ _ _))
-  = (getItsUnique name, set_to_bag (get_ctxt ctxt `unionUniqSets` get_cons condecls))
-mk_edges (TyD (TyNew  ctxt name _ condecl _ _ _))
-  = (getItsUnique name, set_to_bag (get_ctxt ctxt `unionUniqSets` get_cons condecl))
-mk_edges (TyD (TySynonym name _ rhs _))
-  = (getItsUnique name, set_to_bag (get_ty rhs))
-mk_edges (ClD (ClassDecl ctxt name _ sigs _ _ _))
-  = (getItsUnique name, set_to_bag (get_ctxt ctxt `unionUniqSets` get_sigs sigs))
-
-get_ctxt ctxt
-  = unionManyUniqSets (map (set_name.fst) ctxt)
-
-get_cons cons
-  = unionManyUniqSets (map get_con cons)
-  where
-    get_con (ConDecl _ btys _)
-      = unionManyUniqSets (map get_bty btys)
-    get_con (ConOpDecl bty1 _ bty2 _)
-      = unionUniqSets (get_bty bty1) (get_bty bty2)
-    get_con (NewConDecl _ ty _)
-      = get_ty ty
-    get_con (RecConDecl _ nbtys _)
-      = unionManyUniqSets (map (get_bty.snd) nbtys)
-
-    get_bty (Banged ty)   = get_ty ty
-    get_bty (Unbanged ty) = get_ty ty
-
-get_ty (MonoTyVar tv)
-  = emptyUniqSet
-get_ty (MonoTyApp name tys)
-  = (if isTyConName name then set_name name else emptyUniqSet)
-    `unionUniqSets` get_tys tys
+-- mk_cls_edges looks only at the context of class decls
+-- Its used when we are figuring out if there's a cycle in the
+-- superclass hierarchy
+
+mk_cls_edges :: RenamedHsDecl -> Maybe (RenamedHsDecl, Unique, [Unique])
+
+mk_cls_edges decl@(ClD (ClassDecl ctxt name _ _ _ _ _ _ _))
+  = Just (decl, getUnique name, map (getUnique . fst) ctxt)
+mk_cls_edges other_decl
+  = Nothing
+
+
+mk_edges :: RenamedHsDecl -> Maybe (RenamedHsDecl, Unique, [Unique])
+
+mk_edges decl@(TyD (TyData _ ctxt name _ condecls derivs _ _))
+  = Just (decl, getUnique name, uniqSetToList (get_ctxt ctxt `unionUniqSets` 
+                                        get_cons condecls `unionUniqSets` 
+                                        get_deriv derivs))
+
+mk_edges decl@(TyD (TySynonym name _ rhs _))
+  = Just (decl, getUnique name, uniqSetToList (get_ty rhs))
+
+mk_edges decl@(ClD (ClassDecl ctxt name _ sigs _ _ _ _ _))
+  = Just (decl, getUnique name, uniqSetToList (get_ctxt ctxt `unionUniqSets`
+                                        get_sigs sigs))
+
+mk_edges other_decl = Nothing
+
+get_ctxt ctxt = unionManyUniqSets (map (set_name.fst) ctxt)
+
+get_deriv Nothing     = emptyUniqSet
+get_deriv (Just clss) = unionManyUniqSets (map set_name clss)
+
+get_cons cons = unionManyUniqSets (map get_con cons)
+
+get_con (ConDecl _ _ ctxt details _) 
+  = get_ctxt ctxt `unionUniqSets` get_con_details details
+
+get_con_details (VanillaCon btys)    = unionManyUniqSets (map get_bty btys)
+get_con_details (InfixCon bty1 bty2) = unionUniqSets (get_bty bty1) (get_bty bty2)
+get_con_details (NewCon ty)          =  get_ty ty
+get_con_details (RecCon nbtys)       = unionManyUniqSets (map (get_bty.snd) nbtys)
+
+get_bty (Banged ty)   = get_ty ty
+get_bty (Unbanged ty) = get_ty ty
+
+get_ty (MonoTyVar name)
+  = if isTvOcc (nameOccName name) then emptyUniqSet else set_name name
+get_ty (MonoTyApp ty1 ty2)
+  = unionUniqSets (get_ty ty1) (get_ty ty2)
 get_ty (MonoFunTy ty1 ty2)     
   = unionUniqSets (get_ty ty1) (get_ty ty2)
 get_ty (MonoListTy ty)
-  = get_ty ty                  -- careful when defining [] (,,) etc as
-get_ty (MonoTupleTy tys)       -- [ty] (ty,ty,ty) will not give edges!
-  = get_tys tys
-get_ty other = panic "TcTyClsDecls:get_ty"
-
-get_pty (HsForAllTy _ ctxt mty)
+  = set_name listTyCon_name `unionUniqSets` get_ty ty
+get_ty (MonoTupleTy tys boxed)
+  = set_name (tupleTyCon_name boxed (length tys)) `unionUniqSets` get_tys tys
+get_ty (HsForAllTy _ ctxt mty)
   = get_ctxt ctxt `unionUniqSets` get_ty mty
-get_pty other = panic "TcTyClsDecls:get_pty"
+get_ty other = panic "TcTyClsDecls:get_ty"
 
 get_tys tys
   = unionManyUniqSets (map get_ty tys)
@@ -230,20 +254,27 @@ get_tys tys
 get_sigs sigs
   = unionManyUniqSets (map get_sig sigs)
   where 
-    get_sig (ClassOpSig _ ty _ _) = get_pty ty
+    get_sig (ClassOpSig _ _ ty _) = get_ty ty
     get_sig other = panic "TcTyClsDecls:get_sig"
 
-set_name name = singletonUniqSet (getItsUnique name)
+set_name name = unitUniqSet (getUnique name)
 
 set_to_bag set = listToBag (uniqSetToList set)
 \end{code}
 
+
+get_binders
+~~~~~~~~~~~
 Extract *binding* names from type and class decls.  Type variables are
-bound in type, data, newtype and class declarations and the polytypes
-in the class op sigs.
+bound in type, data, newtype and class declarations, 
+       *and* the polytypes in the class op sigs.
+       *and* the existentially quantified contexts in datacon decls
 
 Why do we need to grab all these type variables at once, including
 those locally-quantified type variables in class op signatures?
+
+       [Incidentally, this only works because the names are all unique by now.]
+
 Because we can only commit to the final kind of a type variable when
 we've completed the mutually recursive group. For example:
 
@@ -259,50 +290,54 @@ Monad c in bop's type signature means that D must have kind Type->Type.
 
 
 \begin{code}
-get_binders :: Bag Decl
-           -> ([Name], -- TyVars;  no dups
-               [Name], -- Tycons;  no dups
-               [Name]) -- Classes; no dups
+get_binders :: [RenamedHsDecl]
+           -> ([HsTyVar Name],         -- TyVars;  no dups
+               [(Name, Maybe Arity)],  -- Tycons;  no dups; arities for synonyms
+               [(Name, Arity)])        -- Classes; no dups; with their arities
 
 get_binders decls = (bagToList tyvars, bagToList tycons, bagToList classes)
   where
-    (tyvars, tycons, classes) = foldBag union3 get_binders1
-                                       (emptyBag,emptyBag,emptyBag)
-                                       decls
+    (tyvars, tycons, classes) = foldr (union3 . get_binders1)
+                                     (emptyBag,emptyBag,emptyBag)
+                                     decls
 
     union3 (a1,a2,a3) (b1,b2,b3)
       = (a1 `unionBags` b1, a2 `unionBags` b2, a3 `unionBags` b3)
 
-get_binders1 (TyD (TyData _ name tyvars _ _ _ _))
- = (listToBag tyvars, unitBag name, emptyBag)
-get_binders1 (TyD (TyNew _ name tyvars _ _ _ _))
- = (listToBag tyvars, unitBag name, emptyBag)
 get_binders1 (TyD (TySynonym name tyvars _ _))
- = (listToBag tyvars, unitBag name, emptyBag)
-get_binders1 (ClD (ClassDecl _ name tyvar sigs _ _ _))
- = (unitBag tyvar `unionBags` sigs_tvs sigs,
-    emptyBag, unitBag name)
-
--- ToDo: will this duplicate the class tyvar
+ = (listToBag tyvars, unitBag (name, Just (length tyvars)), emptyBag)
+get_binders1 (TyD (TyData _ _ name tyvars condecls _ _ _))
+ = (listToBag tyvars `unionBags` cons_tvs condecls,
+    unitBag (name,Nothing), emptyBag)
+get_binders1 (ClD (ClassDecl _ name tyvars sigs _ _ _ _ _))
+ = (listToBag tyvars `unionBags` sigs_tvs sigs,
+    emptyBag, unitBag (name, length tyvars))
+
+cons_tvs condecls = unionManyBags (map con_tvs condecls)
+  where
+    con_tvs (ConDecl _ tvs _ _ _) = listToBag tvs
 
 sigs_tvs sigs = unionManyBags (map sig_tvs sigs)
   where 
-    sig_tvs (ClassOpSig _ ty  _ _) = pty_tvs ty
-    pty_tvs (HsForAllTy tvs _ _)   = listToBag tvs 
+    sig_tvs (ClassOpSig _ _ ty _) = pty_tvs ty
+    pty_tvs (HsForAllTy tvs _ _)  = listToBag tvs      -- tvs doesn't include the class tyvar
+    pty_tvs other                = emptyBag
 \end{code}
 
 
 \begin{code}
-typeCycleErr syn_cycles sty
-  = ppAboves (map (pp_cycle sty "Cycle in type declarations ...") syn_cycles)
+typeCycleErr syn_cycles
+  = vcat (map (pp_cycle "Cycle in type declarations:") syn_cycles)
 
-classCycleErr cls_cycles sty
-  = ppAboves (map (pp_cycle sty "Cycle in class declarations ...") cls_cycles)
+classCycleErr cls_cycles
+  = vcat (map (pp_cycle "Cycle in class declarations:") cls_cycles)
 
-pp_cycle sty str things
-  = ppHang (ppStr str)
-        4 (ppAboves (map pp_thing things))
+pp_cycle str decls
+  = hang (text str)
+        4 (vcat (map pp_decl decls))
   where
-    pp_thing (pp_name, loc)
-      = ppCat [pp_name, ppr sty loc]
+    pp_decl decl
+      = hsep [quotes (ppr name), ptext SLIT("at"), ppr (getSrcLoc name)]
+     where
+        name = hsDeclName decl
 \end{code}