Reorganisation of the source tree
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / types / FunDeps.lhs
diff --git a/ghc/compiler/types/FunDeps.lhs b/ghc/compiler/types/FunDeps.lhs
deleted file mode 100644 (file)
index 9347f5f..0000000
+++ /dev/null
@@ -1,500 +0,0 @@
-%
-% (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 2000
-%
-\section[FunDeps]{FunDeps - functional dependencies}
-
-It's better to read it as: "if we know these, then we're going to know these"
-
-\begin{code}
-module FunDeps (
-       Equation, pprEquation,
-       oclose, grow, improve, 
-       checkInstCoverage, checkFunDeps,
-       pprFundeps
-    ) where
-
-#include "HsVersions.h"
-
-import Name            ( Name, getSrcLoc )
-import Var             ( TyVar )
-import Class           ( Class, FunDep, classTvsFds )
-import Unify           ( tcUnifyTys, BindFlag(..) )
-import Type            ( substTys, notElemTvSubst )
-import TcType          ( Type, PredType(..), tcEqType, 
-                         predTyUnique, mkClassPred, tyVarsOfTypes, tyVarsOfPred )
-import InstEnv         ( Instance(..), InstEnv, instanceHead, classInstances,
-                         instanceCantMatch, roughMatchTcs )
-import VarSet
-import VarEnv
-import Outputable
-import Util             ( notNull )
-import List            ( tails )
-import Maybe           ( isJust )
-import ListSetOps      ( equivClassesByUniq )
-\end{code}
-
-
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection{Close type variables}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
-
-(oclose preds tvs) closes the set of type variables tvs, 
-wrt functional dependencies in preds.  The result is a superset
-of the argument set.  For example, if we have
-       class C a b | a->b where ...
-then
-       oclose [C (x,y) z, C (x,p) q] {x,y} = {x,y,z}
-because if we know x and y then that fixes z.
-
-Using oclose
-~~~~~~~~~~~~
-oclose is used
-
-a) When determining ambiguity.  The type
-       forall a,b. C a b => a
-is not ambiguous (given the above class decl for C) because
-a determines b.  
-
-b) When generalising a type T.  Usually we take FV(T) \ FV(Env),
-but in fact we need
-       FV(T) \ (FV(Env)+)
-where the '+' is the oclosure operation.  Notice that we do not 
-take FV(T)+.  This puzzled me for a bit.  Consider
-
-       f = E
-
-and suppose e have that E :: C a b => a, and suppose that b is
-free in the environment. Then we quantify over 'a' only, giving
-the type forall a. C a b => a.  Since a->b but we don't have b->a,
-we might have instance decls like
-       instance C Bool Int where ...
-       instance C Char Int where ...
-so knowing that b=Int doesn't fix 'a'; so we quantify over it.
-
-               ---------------
-               A WORRY: ToDo!
-               ---------------
-If we have     class C a b => D a b where ....
-               class D a b | a -> b where ...
-and the preds are [C (x,y) z], then we want to see the fd in D,
-even though it is not explicit in C, giving [({x,y},{z})]
-
-Similarly for instance decls?  E.g. Suppose we have
-       instance C a b => Eq (T a b) where ...
-and we infer a type t with constraints Eq (T a b) for a particular
-expression, and suppose that 'a' is free in the environment.  
-We could generalise to
-       forall b. Eq (T a b) => t
-but if we reduced the constraint, to C a b, we'd see that 'a' determines
-b, so that a better type might be
-       t (with free constraint C a b) 
-Perhaps it doesn't matter, because we'll still force b to be a
-particular type at the call sites.  Generalising over too many
-variables (provided we don't shadow anything by quantifying over a
-variable that is actually free in the envt) may postpone errors; it
-won't hide them altogether.
-
-
-\begin{code}
-oclose :: [PredType] -> TyVarSet -> TyVarSet
-oclose preds fixed_tvs
-  | null tv_fds = fixed_tvs    -- Fast escape hatch for common case
-  | otherwise   = loop fixed_tvs
-  where
-    loop fixed_tvs
-       | new_fixed_tvs `subVarSet` fixed_tvs = fixed_tvs
-       | otherwise                           = loop new_fixed_tvs
-       where
-         new_fixed_tvs = foldl extend fixed_tvs tv_fds
-
-    extend fixed_tvs (ls,rs) | ls `subVarSet` fixed_tvs = fixed_tvs `unionVarSet` rs
-                            | otherwise                = fixed_tvs
-
-    tv_fds  :: [(TyVarSet,TyVarSet)]
-       -- In our example, tv_fds will be [ ({x,y}, {z}), ({x,p},{q}) ]
-       -- Meaning "knowing x,y fixes z, knowing x,p fixes q"
-    tv_fds  = [ (tyVarsOfTypes xs, tyVarsOfTypes ys)
-             | ClassP cls tys <- preds,                -- Ignore implicit params
-               let (cls_tvs, cls_fds) = classTvsFds cls,
-               fd <- cls_fds,
-               let (xs,ys) = instFD fd cls_tvs tys
-             ]
-\end{code}
-
-\begin{code}
-grow :: [PredType] -> TyVarSet -> TyVarSet
-grow preds fixed_tvs 
-  | null preds = fixed_tvs
-  | otherwise  = loop fixed_tvs
-  where
-    loop fixed_tvs
-       | new_fixed_tvs `subVarSet` fixed_tvs = fixed_tvs
-       | otherwise                           = loop new_fixed_tvs
-       where
-         new_fixed_tvs = foldl extend fixed_tvs pred_sets
-
-    extend fixed_tvs pred_tvs 
-       | fixed_tvs `intersectsVarSet` pred_tvs = fixed_tvs `unionVarSet` pred_tvs
-       | otherwise                             = fixed_tvs
-
-    pred_sets = [tyVarsOfPred pred | pred <- preds]
-\end{code}
-    
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection{Generate equations from functional dependencies}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
-
-
-\begin{code}
-----------
-type Equation = (TyVarSet, [(Type, Type)])
--- These pairs of types should be equal, for some
--- substitution of the tyvars in the tyvar set
--- INVARIANT: corresponding types aren't already equal
-
--- It's important that we have a *list* of pairs of types.  Consider
---     class C a b c | a -> b c where ...
---     instance C Int x x where ...
--- Then, given the constraint (C Int Bool v) we should improve v to Bool,
--- via the equation ({x}, [(Bool,x), (v,x)])
--- This would not happen if the class had looked like
---     class C a b c | a -> b, a -> c
-
--- To "execute" the equation, make fresh type variable for each tyvar in the set,
--- instantiate the two types with these fresh variables, and then unify.
---
--- For example, ({a,b}, (a,Int,b), (Int,z,Bool))
--- We unify z with Int, but since a and b are quantified we do nothing to them
--- We usually act on an equation by instantiating the quantified type varaibles
--- to fresh type variables, and then calling the standard unifier.
-
-pprEquation (qtvs, pairs) 
-  = vcat [ptext SLIT("forall") <+> braces (pprWithCommas ppr (varSetElems qtvs)),
-         nest 2 (vcat [ ppr t1 <+> ptext SLIT(":=:") <+> ppr t2 | (t1,t2) <- pairs])]
-
-----------
-type Pred_Loc = (PredType, SDoc)       -- SDoc says where the Pred comes from
-
-improve :: (Class -> [Instance])               -- Gives instances for given class
-       -> [Pred_Loc]                           -- Current constraints; 
-       -> [(Equation,Pred_Loc,Pred_Loc)]       -- Derived equalities that must also hold
-                                               -- (NB the above INVARIANT for type Equation)
-                                               -- The Pred_Locs explain which two predicates were
-                                               -- combined (for error messages)
-\end{code}
-
-Given a bunch of predicates that must hold, such as
-
-       C Int t1, C Int t2, C Bool t3, ?x::t4, ?x::t5
-
-improve figures out what extra equations must hold.
-For example, if we have
-
-       class C a b | a->b where ...
-
-then improve will return
-
-       [(t1,t2), (t4,t5)]
-
-NOTA BENE:
-
-  * improve does not iterate.  It's possible that when we make
-    t1=t2, for example, that will in turn trigger a new equation.
-    This would happen if we also had
-       C t1 t7, C t2 t8
-    If t1=t2, we also get t7=t8.
-
-    improve does *not* do this extra step.  It relies on the caller
-    doing so.
-
-  * The equations unify types that are not already equal.  So there
-    is no effect iff the result of improve is empty
-
-
-
-\begin{code}
-improve inst_env preds
-  = [ eqn | group <- equivClassesByUniq (predTyUnique . fst) preds,
-           eqn   <- checkGroup inst_env group ]
-
-----------
-checkGroup :: (Class -> [Instance])
-          -> [Pred_Loc]
-          -> [(Equation, Pred_Loc, Pred_Loc)]
-  -- The preds are all for the same class or implicit param
-
-checkGroup inst_env (p1@(IParam _ ty, _) : ips)
-  =    -- For implicit parameters, all the types must match
-    [ ((emptyVarSet, [(ty,ty')]), p1, p2) 
-    | p2@(IParam _ ty', _) <- ips, not (ty `tcEqType` ty')]
-
-checkGroup inst_env clss@((ClassP cls _, _) : _)
-  =    -- For classes life is more complicated  
-       -- Suppose the class is like
-       --      classs C as | (l1 -> r1), (l2 -> r2), ... where ...
-       -- Then FOR EACH PAIR (ClassP c tys1, ClassP c tys2) in the list clss
-       -- we check whether
-       --      U l1[tys1/as] = U l2[tys2/as]
-       --  (where U is a unifier)
-       -- 
-       -- If so, we return the pair
-       --      U r1[tys1/as] = U l2[tys2/as]
-       --
-       -- We need to do something very similar comparing each predicate
-       -- with relevant instance decls
-
-    instance_eqns ++ pairwise_eqns
-       -- NB: we put the instance equations first.   This biases the 
-       -- order so that we first improve individual constraints against the
-       -- instances (which are perhaps in a library and less likely to be
-       -- wrong; and THEN perform the pairwise checks.
-       -- The other way round, it's possible for the pairwise check to succeed
-       -- and cause a subsequent, misleading failure of one of the pair with an
-       -- instance declaration.  See tcfail143.hs for an exmample
-
-  where
-    (cls_tvs, cls_fds) = classTvsFds cls
-    instances         = inst_env cls
-
-       -- NOTE that we iterate over the fds first; they are typically
-       -- empty, which aborts the rest of the loop.
-    pairwise_eqns :: [(Equation,Pred_Loc,Pred_Loc)]
-    pairwise_eqns      -- This group comes from pairwise comparison
-      = [ (eqn, p1, p2)
-       | fd <- cls_fds,
-         p1@(ClassP _ tys1, _) : rest <- tails clss,
-         p2@(ClassP _ tys2, _) <- rest,
-         eqn <- checkClsFD emptyVarSet fd cls_tvs tys1 tys2
-       ]
-
-    instance_eqns :: [(Equation,Pred_Loc,Pred_Loc)]
-    instance_eqns      -- This group comes from comparing with instance decls
-      = [ (eqn, p1, p2)
-       | fd <- cls_fds,        -- Iterate through the fundeps first, 
-                               -- because there often are none!
-         p2@(ClassP _ tys2, _) <- clss,
-         let rough_tcs2 = trimRoughMatchTcs cls_tvs fd (roughMatchTcs tys2),
-         ispec@(Instance { is_tvs = qtvs, is_tys = tys1, 
-                           is_tcs = mb_tcs1 }) <- instances,
-         not (instanceCantMatch mb_tcs1 rough_tcs2),
-         eqn <- checkClsFD qtvs fd cls_tvs tys1 tys2,
-         let p1 = (mkClassPred cls tys1, 
-                   ptext SLIT("arising from the instance declaration at") <+> 
-                       ppr (getSrcLoc ispec))
-       ]
-----------
-checkClsFD :: TyVarSet                         -- Quantified type variables; see note below
-          -> FunDep TyVar -> [TyVar]   -- One functional dependency from the class
-          -> [Type] -> [Type]
-          -> [Equation]
-
-checkClsFD qtvs fd clas_tvs tys1 tys2
--- 'qtvs' are the quantified type variables, the ones which an be instantiated 
--- to make the types match.  For example, given
---     class C a b | a->b where ...
---     instance C (Maybe x) (Tree x) where ..
---
--- and an Inst of form (C (Maybe t1) t2), 
--- then we will call checkClsFD with
---
---     qtvs = {x}, tys1 = [Maybe x,  Tree x]
---                 tys2 = [Maybe t1, t2]
---
--- We can instantiate x to t1, and then we want to force
---     (Tree x) [t1/x]  :=:   t2
---
--- This function is also used when matching two Insts (rather than an Inst
--- against an instance decl. In that case, qtvs is empty, and we are doing
--- an equality check
--- 
--- This function is also used by InstEnv.badFunDeps, which needs to *unify*
--- For the one-sided matching case, the qtvs are just from the template,
--- so we get matching
---
-  = ASSERT2( length tys1 == length tys2     && 
-            length tys1 == length clas_tvs 
-           , ppr tys1 <+> ppr tys2 )
-
-    case tcUnifyTys bind_fn ls1 ls2 of
-       Nothing  -> []
-       Just subst | isJust (tcUnifyTys bind_fn rs1' rs2') 
-                       -- Don't include any equations that already hold. 
-                       -- Reason: then we know if any actual improvement has happened,
-                       --         in which case we need to iterate the solver
-                       -- In making this check we must taking account of the fact that any 
-                       -- qtvs that aren't already instantiated can be instantiated to anything 
-                       -- at all
-                 -> []
-
-                 | otherwise   -- Aha!  A useful equation
-                 -> [ (qtvs', zip rs1' rs2')]
-                       -- We could avoid this substTy stuff by producing the eqn
-                       -- (qtvs, ls1++rs1, ls2++rs2)
-                       -- which will re-do the ls1/ls2 unification when the equation is
-                       -- executed.  What we're doing instead is recording the partial
-                       -- work of the ls1/ls2 unification leaving a smaller unification problem
-                 where
-                   rs1'  = substTys subst rs1 
-                   rs2'  = substTys subst rs2
-                   qtvs' = filterVarSet (`notElemTvSubst` subst) qtvs
-                       -- qtvs' are the quantified type variables
-                       -- that have not been substituted out
-                       --      
-                       -- Eg.  class C a b | a -> b
-                       --      instance C Int [y]
-                       -- Given constraint C Int z
-                       -- we generate the equation
-                       --      ({y}, [y], z)
-  where
-    bind_fn tv | tv `elemVarSet` qtvs = BindMe
-              | otherwise            = Skolem
-
-    (ls1, rs1) = instFD fd clas_tvs tys1
-    (ls2, rs2) = instFD fd clas_tvs tys2
-
-instFD :: FunDep TyVar -> [TyVar] -> [Type] -> FunDep Type
-instFD (ls,rs) tvs tys
-  = (map lookup ls, map lookup rs)
-  where
-    env       = zipVarEnv tvs tys
-    lookup tv = lookupVarEnv_NF env tv
-\end{code}
-
-\begin{code}
-checkInstCoverage :: Class -> [Type] -> Bool
--- Check that the Coverage Condition is obeyed in an instance decl
--- For example, if we have 
---     class theta => C a b | a -> b
---     instance C t1 t2 
--- Then we require fv(t2) `subset` fv(t1)
--- See Note [Coverage Condition] below
-
-checkInstCoverage clas inst_taus
-  = all fundep_ok fds
-  where
-    (tyvars, fds) = classTvsFds clas
-    fundep_ok fd  = tyVarsOfTypes rs `subVarSet` tyVarsOfTypes ls
-                where
-                  (ls,rs) = instFD fd tyvars inst_taus
-\end{code}
-
-Note [Coverage condition]
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-For the coverage condition, we used to require only that 
-       fv(t2) `subset` oclose(fv(t1), theta)
-
-Example:
-       class Mul a b c | a b -> c where
-               (.*.) :: a -> b -> c
-
-       instance Mul Int Int Int where (.*.) = (*)
-       instance Mul Int Float Float where x .*. y = fromIntegral x * y
-       instance Mul a b c => Mul a [b] [c] where x .*. v = map (x.*.) v
-
-In the third instance, it's not the case that fv([c]) `subset` fv(a,[b]).
-But it is the case that fv([c]) `subset` oclose( theta, fv(a,[b]) )
-
-But it is a mistake to accept the instance because then this defn:
-       f = \ b x y -> if b then x .*. [y] else y
-makes instance inference go into a loop, because it requires the constraint
-       Mul a [b] b
-
-
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-       Check that a new instance decl is OK wrt fundeps
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
-
-Here is the bad case:
-       class C a b | a->b where ...
-       instance C Int Bool where ...
-       instance C Int Char where ...
-
-The point is that a->b, so Int in the first parameter must uniquely
-determine the second.  In general, given the same class decl, and given
-
-       instance C s1 s2 where ...
-       instance C t1 t2 where ...
-
-Then the criterion is: if U=unify(s1,t1) then U(s2) = U(t2).
-
-Matters are a little more complicated if there are free variables in
-the s2/t2.  
-
-       class D a b c | a -> b
-       instance D a b => D [(a,a)] [b] Int
-       instance D a b => D [a]     [b] Bool
-
-The instance decls don't overlap, because the third parameter keeps
-them separate.  But we want to make sure that given any constraint
-       D s1 s2 s3
-if s1 matches 
-
-
-\begin{code}
-checkFunDeps :: (InstEnv, InstEnv) -> Instance
-            -> Maybe [Instance]        -- Nothing  <=> ok
-                                       -- Just dfs <=> conflict with dfs
--- Check wheher adding DFunId would break functional-dependency constraints
--- Used only for instance decls defined in the module being compiled
-checkFunDeps inst_envs ispec
-  | null bad_fundeps = Nothing
-  | otherwise       = Just bad_fundeps
-  where
-    (ins_tvs, _, clas, ins_tys) = instanceHead ispec
-    ins_tv_set   = mkVarSet ins_tvs
-    cls_inst_env = classInstances inst_envs clas
-    bad_fundeps  = badFunDeps cls_inst_env clas ins_tv_set ins_tys
-
-badFunDeps :: [Instance] -> Class
-          -> TyVarSet -> [Type]        -- Proposed new instance type
-          -> [Instance]
-badFunDeps cls_insts clas ins_tv_set ins_tys 
-  = [ ispec | fd <- fds,       -- fds is often empty
-             let trimmed_tcs = trimRoughMatchTcs clas_tvs fd rough_tcs,
-             ispec@(Instance { is_tcs = mb_tcs, is_tvs = tvs, 
-                               is_tys = tys }) <- cls_insts,
-               -- Filter out ones that can't possibly match, 
-               -- based on the head of the fundep
-             not (instanceCantMatch trimmed_tcs mb_tcs),       
-             notNull (checkClsFD (tvs `unionVarSet` ins_tv_set) 
-                                  fd clas_tvs tys ins_tys)
-    ]
-  where
-    (clas_tvs, fds) = classTvsFds clas
-    rough_tcs = roughMatchTcs ins_tys
-
-trimRoughMatchTcs :: [TyVar] -> FunDep TyVar -> [Maybe Name] -> [Maybe Name]
--- Computing rough_tcs for a particular fundep
---     class C a b c | a c -> b where ... 
--- For each instance .... => C ta tb tc
--- we want to match only on the types ta, tb; so our
--- rough-match thing must similarly be filtered.  
--- Hence, we Nothing-ise the tb type right here
-trimRoughMatchTcs clas_tvs (ltvs,_) mb_tcs
-  = zipWith select clas_tvs mb_tcs
-  where
-    select clas_tv mb_tc | clas_tv `elem` ltvs = mb_tc
-                        | otherwise           = Nothing
-\end{code}
-
-
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection{Miscellaneous}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
-
-\begin{code}
-pprFundeps :: Outputable a => [FunDep a] -> SDoc
-pprFundeps [] = empty
-pprFundeps fds = hsep (ptext SLIT("|") : punctuate comma (map ppr_fd fds))
-
-ppr_fd (us, vs) = hsep [interppSP us, ptext SLIT("->"), interppSP vs]
-\end{code}
-