Print type errors withing checkBidirectionalizability
[darcs-mirror-sem_syn.git] / Type.hs
1 module Type where
2
3 import AST 
4
5 import Data.Graph 
6 import Control.Monad.State
7 import Control.Monad.Error
8 import Util
9 import Data.Maybe
10 import Data.List (nub,nubBy,union)
11
12
13 import Data.Map (Map)
14 import qualified Data.Map as Map
15
16 -- type erasure
17 eraseType (AST decls) =
18     AST $ map (\(Decl f ftype ps e) ->
19              Decl f FTUndet (map eraseTypeP ps) (eraseTypeE e)) decls 
20
21 eraseTypeP (PVar id t varname)   
22     = PVar id TUndet varname
23 eraseTypeP (PCon id t conname ps)
24     = PCon id TUndet conname (map eraseTypeP ps)
25
26 eraseTypeE (EVar id t varname) 
27     = EVar id TUndet varname 
28 eraseTypeE (ECon id t conname es)
29     = ECon id TUndet conname (map eraseTypeE es)
30 eraseTypeE (EFun id t funname es)
31     = EFun id TUndet funname (map eraseTypeE es)
32
33 eraseTypeT (TAST decls) = 
34     TAST $ map (\(TDecl f ps es bs) -> 
35                     TDecl f (map eraseTypeP ps) (map eraseTypeE es)bs) decls
36
37 -- type inference
38
39 initTMap :: [ (Name, FType) ]
40 initTMap =
41     [ (Name "Z",   TFun [] [] (TCon (Name "Nat") [])),
42       (Name "S",   TFun [] [TCon (Name "Nat") []] (TCon (Name "Nat") [])),
43       (Name "Nil",  TFun [0] [] (TCon (Name "List") [TVar 0])),
44       (Name "Cons", TFun [0] [TVar 0, TCon (Name "List") [TVar 0]] 
45                 (TCon (Name "List") [TVar 0])) ]
46
47
48 typeInference (AST decls) = 
49     do { (decls',_,_) <- 
50              foldr (\decls m -> 
51                         do (rdecls, tMap,  icount)  <- m
52                            (decls', tMap', icount') <- inferenceStep decls tMap icount
53                            return $ (decls'++rdecls, tMap', icount')
54                    ) (return ([],initTMap,initIcount)) declss
55        ; return $ AST decls' } 
56     where
57       initIcount = 100 -- FIXME 
58       declss = 
59           let scc = stronglyConnComp callGraph 
60           in  reverse $ map (\x -> case x of 
61                            AcyclicSCC f  -> 
62                                filter (\(Decl g _ _ _) -> f == g) decls
63                            CyclicSCC  fs -> 
64                                filter (\(Decl g _ _ _) -> g `elem` fs) decls) scc
65 --      callGraph = map (\f -> (f,f,snub $ f:funCallsE e)) $
66 --                     grupBy $ map (\(Decl f _ _ _) -> f) decls
67       callGraph = 
68           let fMap  = Map.fromListWith union $ 
69                        map (\(Decl f _ _ e) -> (f,f:funCallsE e)) decls 
70               fMap' = Map.map (snub) fMap 
71           in map (\(f,fs) -> (f,f,fs)) $ Map.toList fMap'
72       funCallsE (EVar _ _ v)    = []
73       funCallsE (EFun _ _ f es) = f:concatMap funCallsE es 
74       funCallsE (ECon _ _ _ es) = concatMap funCallsE es 
75
76
77 inferenceStep decls tmap icount = 
78       do { (decls0,  (tmpMap, icount0)) <- runStateT (makeInitConstr tmap decls) ([],icount)
79          ; (decls' , (constr, icount')) <- runStateT (mapM (assignTypeVars tmpMap tmap) decls0) ([],icount0)
80          ; (tmpMap', etypeMap') <- solveConstr tmpMap constr
81          ; let decls'' = map (repl tmpMap' etypeMap') decls'
82          ; return (decls'', tmpMap' ++ tmap, icount') }
83         where 
84           repl tM cM (Decl f ftype ps e) =
85               Decl f (fromJust $ lookup f tM) (map replP ps) (replE e)
86               where
87                 replP (PVar id (TVar i) v)    
88                     = PVar id (fromJust $ lookup i cM) v
89                 replP (PCon id (TVar i) c ps)
90                     = PCon id (fromJust $ lookup i cM) c (map replP ps)
91                 replE (EVar id (TVar i) v)
92                     = EVar id (fromJust $ lookup i cM) v
93                 replE (ECon id (TVar i) c es)
94                     = ECon id (fromJust $ lookup i cM) c (map replE es)
95                 replE (EFun id (TVar i) c es)
96                     = EFun id (fromJust $ lookup i cM) c (map replE es)
97           extractConstr ds = map (\(Decl f t _ _) -> (f,t)) $
98                                 nubBy isSameFunc ds
99
100
101
102 solveConstr tmpMap constr 
103     = substStep constr (tmpMap, rearrange constr)
104     where 
105       introForAll (k,TFun _ ts t) =
106           let vs = snub $ varsT t ++ concatMap varsT ts 
107           in (k,TFun vs ts t)
108       rearrange constr = 
109           let vs = nub $ concatMap (\(t1,t2) -> varsT t1 ++ varsT t2) constr 
110           in map (\x -> (x,TVar x)) vs                
111       varsT (TVar i)    = [i]
112       varsT (TCon _ ts) = concatMap varsT ts 
113       varsT (TUndet)    = []
114       substStep [] (tM,cM) = return (map introForAll tM,cM)
115       substStep ((t,t'):cs) (tM,cM) =
116           do { subs <- unify t t'
117              ; substStep
118                   (performSubstC subs cs)
119                   (performSubstTM subs tM, performSubstCM subs cM) }
120       performSubstC subs cs
121           = map (\(t1,t2) -> (performSubstT subs t1, performSubstT subs t2)) cs
122       performSubstTM subs tM 
123           = map (\(k,v) -> (k, performSubstFT subs v)) tM
124       performSubstCM subs cM
125           = map (\(k,v) -> (k, performSubstT subs v)) cM
126       performSubstFT subs (TFun is ts t) 
127           = TFun [] (map (performSubstT subs) ts) (performSubstT subs t)
128       performSubstT subs (TUndet) = TUndet 
129       performSubstT subs (TVar i) = 
130           case lookup (TVar i) subs of 
131             Just t' -> t'
132             _       -> TVar i
133       performSubstT subs (TCon c ts) =
134           TCon c (map (performSubstT subs) ts)
135       unify :: Type -> Type -> Either String [ (Type, Type) ]
136       unify (TVar i) t | not (i `elem` varsT t) = return [ (TVar i, t) ]
137       unify t (TVar i) | not (i `elem` varsT t) = return [ (TVar i, t) ]
138       unify (TVar i) (TVar j) | i == j = return []
139       unify (TCon c ts) (TCon c' ts') | c == c' 
140           = do { ss <- mapM (uncurry unify) $ zip ts ts'
141                ; return $ concat ss }
142       unify t t' = throwError $ "Can't unify types: " ++ show ( ppr (t,t'))
143                  
144     
145                
146
147 makeInitConstr tmap decls =
148     do { mapM_ (\(Decl f t ps e) ->
149                       do { tmpMap <- getTmpMap 
150                          ; case t of
151                              FTUndet -> 
152                                  case lookup f tmpMap of 
153                                    Just t' -> 
154                                        return ()
155                                    _ -> 
156                                        do { i  <- newTypeVar 
157                                           ; is <- mapM (\_->newTypeVar) ps 
158                                           ; let t' = TFun [] (map TVar is) (TVar i) 
159                                           ; putTmpMap ((f,t'):tmpMap)
160                                           ; return ()  }
161                              _ -> 
162                                  putTmpMap ((f,t):tmpMap)}) $ 
163          (nubBy isSameFunc decls)
164        ; tmpMap <- getTmpMap
165        ; let decls' = map (\(Decl f t ps e) -> 
166                              Decl f (fromJust $ lookup f tmpMap) ps e) decls
167        ; return decls' }
168     where getTmpMap    = do { (tmpMap,i) <- get; return tmpMap }
169           putTmpMap tm = do { (_,i) <- get; put (tm,i) }
170           newTypeVar   = do { (tm,i) <- get; put (tm,i+1); return i}
171
172     
173                
174
175 assignTypeVars tmpMap typeMap (Decl fname ftype ps e) =
176     do ps' <- mapM assignTypeVarsP ps
177        e'  <- assignTypeVarsE      e
178        unifyFT ftype (TFun [] (map typeofP ps') (typeofE e'))
179        let vtp = concatMap vtMapP ps'
180        let vte = vtMapE e'
181        mapM_ (\(x,t) -> case (lookup x vte) of 
182                           { Just t' -> unifyT t t'; _ -> return ()}) vtp 
183        mapM_ (\(x,t) -> case (lookup x vte) of 
184                           { Just t' -> unifyT t t' }) vte 
185        return $ Decl fname ftype ps' e'
186     where
187       vtMapP (PVar _ t x)    = [(x,t)]
188       vtMapP (PCon _ _ c ps) = concatMap vtMapP ps 
189       vtMapE (EVar _ t x)    = [(x,t)]
190       vtMapE (ECon _ _ c es) = concatMap vtMapE es
191       vtMapE (EFun _ _ c es) = concatMap vtMapE es
192 --      newTypeVar :: State ( [(Type,Type)], Int ) Int
193       newTypeVar = do { (constr, icount) <- get
194                       ; put (constr, icount+1)
195                       ; return icount }
196       addConstr s t = do { (constr, icount) <- get
197                            ; put ((s,t):constr, icount) }
198       assignTypeVarsP (PVar id t v) = 
199           do { i <- newTypeVar
200              ; unifyT t (TVar i) 
201              ; return $ PVar id (TVar i) v } 
202       assignTypeVarsP (PCon id t c ps) = 
203           do { i <- newTypeVar
204              ; case lookup c typeMap of
205                  Just t' -> 
206                      do { ps' <- mapM assignTypeVarsP ps 
207                         ; unifyFT t' (TFun [] (map typeofP ps') (TVar i))
208                         ; unifyT  t  (TVar i)
209                         ; return $ PCon id (TVar i) c ps' }}
210       assignTypeVarsE (EVar id t v) = 
211           do { i <- newTypeVar 
212              ; unifyT t (TVar i)
213              ; return $ EVar id (TVar i) v }
214       assignTypeVarsE (ECon id t c es) =
215           do { i <- newTypeVar
216              ; case lookup c typeMap of
217                  Just t' -> 
218                      do { es' <- mapM assignTypeVarsE es 
219                         ; unifyFT t' (TFun [] (map typeofE es') (TVar i))
220                         ; unifyT  t  (TVar i)
221                         ; return $ ECon id (TVar i) c es' }
222                  Nothing -> fail $ "No type " ++ show c ++ " in type map"
223              }
224       assignTypeVarsE (EFun id t f es) =
225           do { i <- newTypeVar
226              ; case lookup f (typeMap ++ tmpMap)  of
227                  Just t' -> 
228                      do { es' <- mapM assignTypeVarsE es 
229                         ; unifyFT t' (TFun [] (map typeofE es') (TVar i))
230                         ; unifyT  t  (TVar i)
231                         ; return $ EFun id (TVar i) f es' }
232                  _ ->
233                      fail $ (show f ++ " is not in " ++ show (typeMap ++ tmpMap))
234              }
235 --      unifyT :: Type -> Type -> State ([(Type,Type)],Int) ()
236       unifyT (TUndet) _ = return ()
237       unifyT _ (TUndet) = return ()
238       unifyT (TVar i) (TVar j) | i == j = return ()
239       unifyT t t'       = addConstr t t'
240       unifyFT (FTUndet) _ = return ()
241       unifyFT _ (FTUndet) = return ()
242       unifyFT t t' = 
243           do { s  <- escapeForAll t 
244              ; s' <- escapeForAll t'
245              ; case (s,s') of 
246                  (TFun _ ts t, TFun _ ts' t') ->
247                      mapM_ (uncurry unifyT) $ zip (t:ts) (t':ts') }
248       escapeForAll (TFun is ts t) =
249           do { is' <- mapM (\_ -> newTypeVar) is 
250              ; let ts' = map (replaceTVar (zip is is')) ts
251              ; let t'   = replaceTVar (zip is is') t 
252              ; return $ TFun [] ts' t'}
253       replaceTVar table TUndet = TUndet
254       replaceTVar table (TVar i) =
255           case lookup i table of
256             Just j -> TVar j 
257             _      -> TVar i
258       replaceTVar table (TCon t ts) =
259           TCon t (map (replaceTVar table) ts)
260
261                      
262