Fix scoped type variables for expression type signatures
authorsimonpj@microsoft.com <unknown>
Tue, 3 Oct 2006 13:40:56 +0000 (13:40 +0000)
committersimonpj@microsoft.com <unknown>
Tue, 3 Oct 2006 13:40:56 +0000 (13:40 +0000)
I had forgotten to bring scoped type variables into scope at an expression
type signature, such as
e :: forall s. <type>
where 's' should scope over the expression e.

Like everything to do with scoped type variables, fixing this took an
unreasonable amount of work.  I'm sure there must be a better way to
achitect this!

I updated the user manual too.

A test is tc213.

It would be good to push this into 6.6.1

compiler/hsSyn/HsTypes.lhs
compiler/rename/RnBinds.lhs
compiler/rename/RnExpr.lhs
compiler/rename/RnSource.lhs
compiler/rename/RnTypes.lhs
compiler/typecheck/TcBinds.lhs
compiler/typecheck/TcExpr.lhs
compiler/typecheck/TcUnify.lhs
docs/users_guide/glasgow_exts.xml

index 68d2d90..09cb073 100644 (file)
@@ -14,7 +14,7 @@ module HsTypes (
        LBangType, BangType, HsBang(..), 
         getBangType, getBangStrictness, 
        
-       mkExplicitHsForAllTy, mkImplicitHsForAllTy, 
+       mkExplicitHsForAllTy, mkImplicitHsForAllTy, hsExplicitTvs,
        hsTyVarName, hsTyVarNames, replaceTyVarName,
        hsLTyVarName, hsLTyVarNames, hsLTyVarLocName, hsLTyVarLocNames,
        splitHsInstDeclTy, splitHsFunType,
@@ -190,6 +190,12 @@ mk_forall_ty exp  tvs  ty                              = HsForAllTy exp tvs (L noSrcSpan []) ty
 Implicit `plus` Implicit = Implicit
 exp1     `plus` exp2     = Explicit
 
+hsExplicitTvs :: LHsType name -> [name]
+-- The explicitly-given forall'd type variables of a HsType
+hsExplicitTvs (L _ (HsForAllTy Explicit tvs _ _)) = hsLTyVarNames tvs
+hsExplicitTvs other                              = []
+
+---------------------
 type LHsTyVarBndr name = Located (HsTyVarBndr name)
 
 data HsTyVarBndr name
index f1ac430..ecd3b3d 100644 (file)
@@ -379,8 +379,8 @@ rnBind sig_fn trim (L loc (PatBind { pat_lhs = pat, pat_rhs = grhss }))
 
        ; let bndrs = collectPatBinders pat'
 
-       ; (grhss', fvs) <- bindSigTyVarsFV (concatMap sig_fn bndrs) $
-                          rnGRHSs PatBindRhs grhss
+       ; (grhss', fvs) <- rnGRHSs PatBindRhs grhss
+               -- No scoped type variables for pattern bindings
 
        ; return (L loc (PatBind { pat_lhs = pat', pat_rhs = grhss', 
                                   pat_rhs_ty = placeHolderType, bind_fvs = trim fvs }), 
@@ -392,6 +392,7 @@ rnBind sig_fn trim (L loc (FunBind { fun_id = name, fun_infix = inf, fun_matches
        ; let plain_name = unLoc new_name
 
        ; (matches', fvs) <- bindSigTyVarsFV (sig_fn plain_name) $
+                               -- bindSigTyVars tests for Opt_ScopedTyVars
                             rnMatchGroup (FunRhs plain_name) matches
 
        ; checkPrecMatch inf plain_name matches'
index 049123e..2df8e95 100644 (file)
@@ -248,9 +248,10 @@ rnExpr (RecordUpd expr rbinds _ _)
             fvExpr `plusFV` fvRbinds)
 
 rnExpr (ExprWithTySig expr pty)
-  = rnLExpr expr               `thenM` \ (expr', fvExpr) ->
-    rnHsTypeFVs doc pty                `thenM` \ (pty', fvTy) ->
-    returnM (ExprWithTySig expr' pty', fvExpr `plusFV` fvTy)
+  = do { (pty', fvTy) <- rnHsTypeFVs doc pty
+       ; (expr', fvExpr) <- bindSigTyVarsFV (hsExplicitTvs pty') $
+                            rnLExpr expr
+       ; return (ExprWithTySig expr' pty', fvExpr `plusFV` fvTy) }
   where 
     doc = text "In an expression type signature"
 
index 8f4c1d3..6053098 100644 (file)
@@ -15,9 +15,8 @@ module RnSource (
 import {-# SOURCE #-} RnExpr( rnLExpr )
 
 import HsSyn
-import RdrName         ( RdrName, isRdrDataCon, isRdrTyVar, rdrNameOcc, 
-                         elemLocalRdrEnv, globalRdrEnvElts, GlobalRdrElt(..),
-                         isLocalGRE )
+import RdrName         ( RdrName, isRdrDataCon, elemLocalRdrEnv, 
+                         globalRdrEnvElts, GlobalRdrElt(..), isLocalGRE )
 import RdrHsSyn                ( extractGenericPatTyVars, extractHsRhoRdrTyVars )
 import RnHsSyn
 import RnTypes         ( rnLHsType, rnLHsTypes, rnHsSigType, rnHsTypeFVs, rnContext )
index d04a0d9..0aa0b4e 100644 (file)
@@ -534,7 +534,6 @@ rnPatsAndThen ctxt pats thing_inside
     bindLocatedLocalsFV doc_pat bndrs  $ \ new_bndrs ->
     rnLPats pats                       `thenM` \ (pats', pat_fvs) ->
     thing_inside pats'                 `thenM` \ (res, res_fvs) ->
-
     let
        unused_binders = filter (not . (`elemNameSet` res_fvs)) new_bndrs
     in
index 24f98d8..a3b17a6 100644 (file)
@@ -19,10 +19,9 @@ import DynFlags              ( dopt, DynFlags,
                          DynFlag(Opt_MonomorphismRestriction, Opt_MonoPatBinds, Opt_GlasgowExts) )
 import HsSyn           ( HsExpr(..), HsBind(..), LHsBinds, LHsBind, Sig(..),
                          HsLocalBinds(..), HsValBinds(..), HsIPBinds(..),
-                         LSig, Match(..), IPBind(..), Prag(..),
-                         HsType(..), LHsType, HsExplicitForAll(..), hsLTyVarNames, 
+                         LSig, Match(..), IPBind(..), Prag(..), LHsType,
                          isVanillaLSig, sigName, placeHolderNames, isPragLSig,
-                         LPat, GRHSs, MatchGroup(..), pprLHsBinds, mkHsWrap,
+                         LPat, GRHSs, MatchGroup(..), pprLHsBinds, mkHsWrap, hsExplicitTvs,
                          collectHsBindBinders, collectPatBinders, pprPatBind, isBangHsBind
                        )
 import TcHsSyn         ( zonkId )
@@ -973,13 +972,12 @@ mkTcSigFun :: [LSig Name] -> TcSigFun
 -- Precondition: no duplicates
 mkTcSigFun sigs = lookupNameEnv env
   where
-    env = mkNameEnv [(name, scoped_tyvars hs_ty)
-                   | L span (TypeSig (L _ name) (L _ hs_ty)) <- sigs]
-    scoped_tyvars (HsForAllTy Explicit tvs _ _) = hsLTyVarNames tvs
-    scoped_tyvars other                                = []
+    env = mkNameEnv [(name, hsExplicitTvs lhs_ty)
+                   | L span (TypeSig (L _ name) lhs_ty) <- sigs]
        -- The scoped names are the ones explicitly mentioned
        -- in the HsForAll.  (There may be more in sigma_ty, because
        -- of nested type synonyms.  See Note [Scoped] with TcSigInfo.)
+       -- See Note [Only scoped tyvars are in the TyVarEnv]
 
 ---------------
 data TcSigInfo
@@ -998,6 +996,19 @@ data TcSigInfo
        sig_loc    :: InstLoc           -- The location of the signature
     }
 
+
+--     Note [Only scoped tyvars are in the TyVarEnv]
+-- We are careful to keep only the *lexically scoped* type variables in
+-- the type environment.  Why?  After all, the renamer has ensured
+-- that only legal occurrences occur, so we could put all type variables
+-- into the type env.
+--
+-- But we want to check that two distinct lexically scoped type variables
+-- do not map to the same internal type variable.  So we need to know which
+-- the lexically-scoped ones are... and at the moment we do that by putting
+-- only the lexically scoped ones into the environment.
+
+
 --     Note [Scoped]
 -- There may be more instantiated type variables than scoped 
 -- ones.  For example:
@@ -1010,7 +1021,7 @@ data TcSigInfo
 -- and remember the names from the original HsForAllTy in sig_scoped
 
 --     Note [Instantiate sig]
--- It's vital to instantiate a type signature with fresh variable.
+-- It's vital to instantiate a type signature with fresh variables.
 -- For example:
 --     type S = forall a. a->a
 --     f,g :: S
@@ -1046,7 +1057,7 @@ tcInstSig :: Bool -> Name -> [Name] -> TcM TcSigInfo
 -- Instantiate the signature, with either skolems or meta-type variables
 -- depending on the use_skols boolean.  This variable is set True
 -- when we are typechecking a single function binding; and False for
--- pattern bindigs and a group of several function bindings.
+-- pattern bindings and a group of several function bindings.
 -- Reason: in the latter cases, the "skolems" can be unified together, 
 --        so they aren't properly rigid in the type-refinement sense.
 -- NB: unless we are doing H98, each function with a sig will be done
index d9e25c3..e2f1d0c 100644 (file)
@@ -21,7 +21,7 @@ import qualified DsMeta
 #endif
 
 import HsSyn           ( HsExpr(..), LHsExpr, ArithSeqInfo(..), recBindFields,
-                         HsMatchContext(..), HsRecordBinds, mkHsWrap,
+                         HsMatchContext(..), HsRecordBinds, mkHsWrap, hsExplicitTvs,
                          mkHsApp, mkLHsWrap )
 import TcHsSyn         ( hsLitType )
 import TcRnMonad
@@ -32,7 +32,7 @@ import BasicTypes     ( Arity, isMarkedStrict )
 import Inst            ( newMethodFromName, newIPDict, instCall,
                          newMethodWithGivenTy, instStupidTheta )
 import TcBinds         ( tcLocalBinds )
-import TcEnv           ( tcLookup, tcLookupDataCon, tcLookupField )
+import TcEnv           ( tcLookup, tcLookupDataCon, tcLookupField, tcExtendTyVarEnv2 )
 import TcArrows                ( tcProc )
 import TcMatches       ( tcMatchesCase, tcMatchLambda, tcDoStmts, tcBody,
                          TcMatchCtxt(..) )
@@ -111,7 +111,7 @@ tcPolyExpr expr res_ty
 
 tcPolyExprNC expr res_ty 
   | isSigmaTy res_ty
-  = do { (gen_fn, expr') <- tcGen res_ty emptyVarSet (tcPolyExprNC expr)
+  = do { (gen_fn, expr') <- tcGen res_ty emptyVarSet (\_ -> tcPolyExprNC expr)
                -- Note the recursive call to tcPolyExpr, because the
                -- type may have multiple layers of for-alls
        ; return (mkLHsWrap gen_fn expr') }
@@ -208,9 +208,14 @@ tcExpr (HsLam match) res_ty
 
 tcExpr in_expr@(ExprWithTySig expr sig_ty) res_ty
  = do  { sig_tc_ty <- tcHsSigType ExprSigCtxt sig_ty
-       ; expr' <- tcPolyExpr expr sig_tc_ty
+
+       -- Remember to extend the lexical type-variable environment
+       ; (gen_fn, expr') <- tcGen sig_tc_ty emptyVarSet (\ skol_tvs res_ty ->
+                            tcExtendTyVarEnv2 (hsExplicitTvs sig_ty `zip` mkTyVarTys skol_tvs) $
+                            tcPolyExprNC expr res_ty)
+
        ; co_fn <- tcSubExp sig_tc_ty res_ty
-       ; return (mkHsWrap co_fn (ExprWithTySigOut expr' sig_ty)) }
+       ; return (mkHsWrap co_fn (ExprWithTySigOut (mkLHsWrap gen_fn expr') sig_ty)) }
 
 tcExpr (HsType ty) res_ty
   = failWithTc (text "Can't handle type argument:" <+> ppr ty)
index 39c3cbd..e9f0301 100644 (file)
@@ -30,10 +30,10 @@ import HsSyn                ( HsWrapper(..), idHsWrapper, isIdHsWrapper, (<.>),
 import TypeRep         ( Type(..), PredType(..) )
 
 import TcMType         ( lookupTcTyVar, LookupTyVarResult(..),
-                          tcInstSkolType, tcInstBoxyTyVar, newKindVar, newMetaTyVar,
+                          tcInstBoxyTyVar, newKindVar, newMetaTyVar,
                          newBoxyTyVar, newBoxyTyVarTys, readFilledBox, 
                          readMetaTyVar, writeMetaTyVar, newFlexiTyVarTy,
-                         tcInstSkolTyVars, tcInstTyVar,
+                         tcInstSkolTyVars, tcInstTyVar, tcInstSkolType,
                          zonkTcKind, zonkType, zonkTcType,  zonkTcTyVarsAndFV, 
                          readKindVar, writeKindVar )
 import TcSimplify      ( tcSimplifyCheck )
@@ -53,7 +53,7 @@ import TcType         ( TcKind, TcType, TcTyVar, BoxyTyVar, TcTauType,
                          tidyOpenType, tidyOpenTyVar, tidyOpenTyVars,
                          pprType, tidyKind, tidySkolemTyVar, isSkolemTyVar, isSigTyVar,
                          TvSubst, mkTvSubst, zipTyEnv, zipOpenTvSubst, emptyTvSubst, 
-                         substTy, substTheta, 
+                         substTy, substTheta,
                          lookupTyVar, extendTvSubst )
 import Type            ( Kind, SimpleKind, KindVar, 
                          openTypeKind, liftedTypeKind, unliftedTypeKind, 
@@ -148,7 +148,7 @@ subFunTys error_herald n_pats res_ty thing_inside
     loop n args_so_far res_ty
        | isSigmaTy res_ty      -- Do this before checking n==0, because we 
                                -- guarantee to return a BoxyRhoType, not a BoxySigmaType
-       = do { (gen_fn, (co_fn, res)) <- tcGen res_ty emptyVarSet $ \ res_ty' ->
+       = do { (gen_fn, (co_fn, res)) <- tcGen res_ty emptyVarSet $ \ _ res_ty' ->
                                         loop n args_so_far res_ty'
             ; return (gen_fn <.> co_fn, res) }
 
@@ -669,7 +669,7 @@ tc_sub1 sub_ctxt act_sty (TyVarTy tv) exp_ib exp_sty exp_ty
 tc_sub1 sub_ctxt act_sty act_ty exp_ib exp_sty exp_ty
   | not exp_ib,        -- SKOL does not apply if exp_ty is inside a box
     isSigmaTy exp_ty   
-  = do { (gen_fn, co_fn) <- tcGen exp_ty act_tvs $ \ body_exp_ty ->
+  = do { (gen_fn, co_fn) <- tcGen exp_ty act_tvs $ \ _ body_exp_ty ->
                             tc_sub sub_ctxt act_sty act_ty False body_exp_ty body_exp_ty
        ; return (gen_fn <.> co_fn) }
   where
@@ -774,7 +774,7 @@ tcGen :: BoxySigmaType                              -- expected_ty
       -> TcTyVarSet                            -- Extra tyvars that the universally
                                                --      quantified tyvars of expected_ty
                                                --      must not be unified
-      -> (BoxyRhoType -> TcM result)           -- spec_ty
+      -> ([TcTyVar] -> BoxyRhoType -> TcM result)
       -> TcM (HsWrapper, result)
        -- The expression has type: spec_ty -> expected_ty
 
@@ -784,7 +784,7 @@ tcGen expected_ty extra_tvs thing_inside    -- We expect expected_ty to be a forall
                -- mention the *instantiated* tyvar names, so that we get a
                -- good error message "Rigid variable 'a' is bound by (forall a. a->a)"
                -- Hence the tiresome but innocuous fixM
-         ((forall_tvs, theta, rho_ty), skol_info) <- fixM (\ ~(_, skol_info) ->
+         ((tvs', theta', rho'), skol_info) <- fixM (\ ~(_, skol_info) ->
                do { (forall_tvs, theta, rho_ty) <- tcInstSkolType skol_info expected_ty
                   ; span <- getSrcSpanM
                   ; let skol_info = GenSkol forall_tvs (mkPhiTy theta rho_ty) span
@@ -793,13 +793,12 @@ tcGen expected_ty extra_tvs thing_inside  -- We expect expected_ty to be a forall
 #ifdef DEBUG
        ; traceTc (text "tcGen" <+> vcat [text "extra_tvs" <+> ppr extra_tvs,
                                    text "expected_ty" <+> ppr expected_ty,
-                                   text "inst ty" <+> ppr forall_tvs <+> ppr theta <+> ppr rho_ty,
-                                   text "free_tvs" <+> ppr free_tvs,
-                                   text "forall_tvs" <+> ppr forall_tvs])
+                                   text "inst ty" <+> ppr tvs' <+> ppr theta' <+> ppr rho',
+                                   text "free_tvs" <+> ppr free_tvs])
 #endif
 
        -- Type-check the arg and unify with poly type
-       ; (result, lie) <- getLIE (thing_inside rho_ty)
+       ; (result, lie) <- getLIE (thing_inside tvs' rho')
 
        -- Check that the "forall_tvs" havn't been constrained
        -- The interesting bit here is that we must include the free variables
@@ -812,16 +811,16 @@ tcGen expected_ty extra_tvs thing_inside  -- We expect expected_ty to be a forall
        -- Conclusion: include the free vars of the expected_ty in the
        -- list of "free vars" for the signature check.
 
-       ; dicts <- newDictBndrsO (SigOrigin skol_info) theta
-       ; inst_binds <- tcSimplifyCheck sig_msg forall_tvs dicts lie
+       ; dicts <- newDictBndrsO (SigOrigin skol_info) theta'
+       ; inst_binds <- tcSimplifyCheck sig_msg tvs' dicts lie
 
-       ; checkSigTyVarsWrt free_tvs forall_tvs
+       ; checkSigTyVarsWrt free_tvs tvs'
        ; traceTc (text "tcGen:done")
 
        ; let
            -- The WpLet binds any Insts which came out of the simplification.
                dict_ids = map instToId dicts
-               co_fn = mkWpTyLams forall_tvs <.> mkWpLams dict_ids <.> WpLet inst_binds
+               co_fn = mkWpTyLams tvs' <.> mkWpLams dict_ids <.> WpLet inst_binds
        ; returnM (co_fn, result) }
   where
     free_tvs = tyVarsOfType expected_ty `unionVarSet` extra_tvs
index 09fd3f5..f8ad5c1 100644 (file)
@@ -3301,6 +3301,7 @@ changing the program.</para></listitem>
 A <emphasis>lexically scoped type variable</emphasis> can be bound by:
 <itemizedlist>
 <listitem><para>A declaration type signature (<xref linkend="decl-type-sigs"/>)</para></listitem>
+<listitem><para>An expression type signature (<xref linkend="exp-type-sigs"/>)</para></listitem>
 <listitem><para>A pattern type signature (<xref linkend="pattern-type-sigs"/>)</para></listitem>
 <listitem><para>Class and instance declarations (<xref linkend="cls-inst-scoped-tyvars"/>)</para></listitem>
 </itemizedlist>
@@ -3352,6 +3353,23 @@ quantification rules.
 </para>
 </sect3>
 
+<sect3 id="exp-type-sigs">
+<title>Expression type signatures</title>
+
+<para>An expression type signature that has <emphasis>explicit</emphasis>
+quantification (using <literal>forall</literal>) brings into scope the
+explicitly-quantified
+type variables, in the annotated expression.  For example:
+<programlisting>
+  f = runST ( (op >>= \(x :: STRef s Int) -> g x) :: forall s. ST s Bool )
+</programlisting>
+Here, the type signature <literal>forall a. ST s Bool</literal> brings the 
+type variable <literal>s</literal> into scope, in the annotated expression 
+<literal>(op >>= \(x :: STRef s Int) -> g x)</literal>.
+</para>
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+</sect3>
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 <sect3 id="pattern-type-sigs">
 <title>Pattern type signatures</title>
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