Remove obsolete functions (as top levels)
[darcs-mirror-polyfix.git] / Expr.hs
diff --git a/Expr.hs b/Expr.hs
index 2563050..74d2a98 100644 (file)
--- a/Expr.hs
+++ b/Expr.hs
-{-# LANGUAGE PatternGuards  #-}
+{-# LANGUAGE PatternGuards, DeriveDataTypeable   #-}
 module Expr where
 
 import Data.List
+import Data.Maybe
 import ParseType
 
+import Data.Generics hiding (typeOf)
+import Data.Generics.Schemes
+
+data TypedExpr = TypedExpr
+       { unTypeExpr    :: Expr
+       , typeOf        :: Typ
+       } deriving (Eq, Typeable, Data)
+
+typedLeft, typedRight :: Expr -> Typ -> TypedExpr
+typedLeft  e t = TypedExpr e (instType False t)
+typedRight e t = TypedExpr e (instType True t)
+
 data Expr
        = Var String
        | App Expr Expr
        | Conc [Expr] -- Conc [] is Id
-       | Lambda String Expr
+       | Lambda TypedExpr Expr
        | Pair Expr Expr
        | Map
-            deriving (Eq)
+            deriving (Eq, Typeable, Data)
 
 data BoolExpr 
-       = BETrue
-       | Equal Expr Expr
-       | And BoolExpr BoolExpr
-       | AllZipWith String String BoolExpr Expr Expr
-       | Condition Expr Expr Typ BoolExpr BoolExpr
-       | UnpackPair String String Expr Bool Typ BoolExpr
-       | UnCond String Bool Typ BoolExpr
+       = Equal Expr Expr
+       | And [BoolExpr] -- And [] is True
+       | AllZipWith TypedExpr TypedExpr BoolExpr Expr Expr
+       | Condition [TypedExpr] BoolExpr BoolExpr
+       | UnpackPair TypedExpr TypedExpr TypedExpr BoolExpr
        | TypeVarInst Int BoolExpr
-            deriving (Eq)
+            deriving (Eq, Typeable, Data)
 
 -- Smart constructors
 
-equal = Equal
+equal te1 te2 | typeOf te1 /= typeOf te2 = error "Type mismatch in equal"
+              | otherwise                = Equal (unTypeExpr te1) (unTypeExpr te2)
 
 unpackPair = UnpackPair
 
 allZipWith v1 v2 rel e1 e2 | Just v1' <- defFor v1 rel =
-                               e1 `equal` app (app Map (lambda v2 v1')) e2
+                               e1 `equal` amap (lambda v2 v1') e2
                            | Just v2' <- defFor v2 rel =
-                               app (app Map (lambda v1 v2')) e1 `equal` e2
+                               amap (lambda v1 v2') e1 `equal` e2
                            | otherwise =
-                               AllZipWith v1 v2 rel e1 e2
+                               AllZipWith v1 v2 rel (unTypeExpr e1) (unTypeExpr e2)
+
+amap tf tl | Arrow t1 t2 <- typeOf tf
+           , List t      <- typeOf tl
+           , t1 == t
+           = let tMap = TypedExpr Map (Arrow (List t1) (List t2))
+            in app (app tMap tf) tl
+amap tf tl | otherwise = error "Type error in map"
+
+aand (And xs) (And ys) = And (xs  ++ ys)
+aand (And xs) y        = And (xs  ++ [y])
+aand x        (And ys) = And ([x] ++ ys)
+aand x        y        = And ([x,y])
+
+beTrue = And []
+
+-- | Is any var (or part of var) defined in cond, and can be replaced in concl?
+condition :: [TypedExpr] -> BoolExpr -> BoolExpr -> BoolExpr
+condition vars cond concl | ((vars',cond',concl'):_) <- mapMaybe try vars
+                         = condition vars' cond' concl'
+                          | otherwise
+                          = Condition vars cond concl
+  where try v = do d <- defFor v cond --Maybe Monad
+                   return (delete v vars, replaceTermBE v d cond, replaceTermBE v d concl)
+
+-- | Replaces a Term in a BoolExpr
+replaceTermBE :: TypedExpr -> TypedExpr -> BoolExpr -> BoolExpr
+replaceTermBE d' r' = go
+  where d = unTypeExpr d'
+        r = unTypeExpr r'
+       go (e1 `Equal` e2) | d == e1 && r == e2 = beTrue
+                           | d == e2 && r == e1 = beTrue
+                           | otherwise          = go' e1 `Equal` go' e2
+        go (And es)        = foldr aand beTrue (map go es)
+        go (AllZipWith v1 v2 be e1 e2) 
+                           = AllZipWith v1 v2 (go be) (go' e1) (go' e2)
+       go (Condition vs cond concl)
+                          = condition vs (go cond) (go concl)
+       go (UnpackPair v1 v2 e be)
+                          = unpackPair v1 v2 (goT e) (go be)
+       go (TypeVarInst _ _) = error "TypeVarInst not expected here"
+       goT = replaceTypedExpr d' r'
+       go' = replaceExpr d r
+
+replaceExpr :: Expr -> Expr -> Expr -> Expr
+replaceExpr d r = everywhere (mkT go)
+  where go e | e == d    = r 
+             | otherwise = e
+
+replaceTypedExpr :: TypedExpr -> TypedExpr -> TypedExpr -> TypedExpr
+replaceTypedExpr d r = everywhere (mkT go)
+  where go e | e == d    = r 
+             | otherwise = e
 
 -- | Is inside the term a definition for the variable?
-defFor v (e1 `Equal` e2) | (Var v) == e1 = Just e2
-                         | (Var v) == e2 = Just e1
-defFor v (e1 `And` e2)   | Just d  <- defFor v e1
-                        , Nothing <- defFor v e2 = Just d
-defFor v (e1 `And` e2)   | Just d  <- defFor v e2
-                        , Nothing <- defFor v e1 = Just d
-defFor _ _                               = Nothing
-
-app Map (Conc []) = Conc []
-app (Conc []) v   = v
-app f v           = App f v
-
-unCond v b t (Equal l r) | (Just l') <- isApplOn v l 
-                        , (Just r') <- isApplOn v r = 
-       if hasVar v l' || hasVar v r'
-       then UnCond v b t (Equal l' r')
-       else (Equal l' r')
-unCond v b t e = UnCond v b t e
+defFor :: TypedExpr -> BoolExpr -> Maybe TypedExpr
+defFor tv be | Just e' <- defFor' (unTypeExpr tv) be
+                         = Just (TypedExpr e' (typeOf tv))
+             | otherwise = Nothing
+       
+defFor' e (e1 `Equal` e2) | e == e1                 = Just e2
+                          | e == e2                 = Just e1
+defFor' e (And es)        | [d]  <- mapMaybe (defFor' e) es -- exactly one definition
+                                                   = Just d
+defFor' _ _                                         = Nothing
 
-lambda v e | (Just e') <- isApplOn v e, not (hasVar v e') = e'
-          | Var v == e                                   = Conc []
-           | otherwise                                    = Lambda v e
+app te1 te2 | Arrow t1 t2 <- typeOf te1
+           , t3          <- typeOf te2 
+            , t1 == t3 
+            = TypedExpr (app' (unTypeExpr te1) (unTypeExpr te2)) t2
+ where app' Map (Conc []) = Conc []
+       app' (Conc []) v   = v
+       app' f v           = App f v
+app te1 te2 | otherwise                          = error $ "Type mismatch in app: " ++
+                                                           show te1 ++ " " ++ show te2
 
+unCond v (Equal l r) | (Just l') <- isApplOn (unTypeExpr v) l 
+                    , (Just r') <- isApplOn (unTypeExpr v) r = 
+       if v `occursIn` l' || v `occursIn` r'
+       then Condition [v] beTrue (Equal l' r')
+       else (Equal l' r')
+unCond v e = Condition [v] beTrue e
+
+lambda tv e = TypedExpr inner (Arrow (typeOf tv) (typeOf e))
+  where inner | (Just e') <- isApplOn (unTypeExpr tv) (unTypeExpr e)
+             , not (unTypeExpr tv `occursIn` e')
+                          = e'
+             | tv == e   = Conc []
+              | otherwise = Lambda tv (unTypeExpr e)
 
 conc f (Conc fs) = Conc (f:fs)
 
 -- Helpers
 
-isApplOn v (Var _)                                         = Nothing
-isApplOn v (App f (Var v')) | v == v'                      = Just (Conc [f])
-isApplOn v (App f e)        | (Just inner) <- isApplOn v e = Just (conc f inner)
-isApplOn _ _                                               = Nothing
+isApplOn e e'         | e == e'                       = Nothing
+isApplOn e (App f e') | e == e'                       = Just (Conc [f])
+isApplOn e (App f e') | (Just inner) <- isApplOn e e' = Just (conc f inner)
+isApplOn _ _                                          = Nothing
 
 hasVar v (Var v')     = v == v'
 hasVar v (App e1 e2)  = hasVar v e1 && hasVar v e2
@@ -77,6 +152,8 @@ hasVar v (Conc es)    = any (hasVar v) es
 hasVar v (Lambda _ e) = hasVar v e
 hasVar v Map          = False
 
+e `occursIn` e'       = not (null (listify (==e) e'))
+
 isTuple (TPair _ _) = True
 isTuple _           = False
 
@@ -98,11 +175,11 @@ instance Show Expr where
        showsPrec d (Conc [e])  = showsPrec d e
        showsPrec d (Conc es)   = showParen (d>9) $
                showIntercalate (showString " . ") (map (showsPrec 10) es)
-       showsPrec d (Lambda v e) = showParen True $ 
-                                  showString "\\" .
-                                   showString v .
-                                   showString " -> ".
-                                  showsPrec 0 e 
+       showsPrec d (Lambda tv e) = showParen True $ 
+                                   showString "\\" .
+                                    showsPrec 0 tv .
+                                    showString " -> ".
+                                   showsPrec 0 e 
        showsPrec _ (Pair e1 e2) = showParen True $ 
                                   showsPrec 0 e1 .
                                   showString "," .
@@ -113,20 +190,26 @@ showIntercalate i []  = id
 showIntercalate i [x] = x
 showIntercalate i (x:xs) = x . i . showIntercalate i xs
 
+instance Show TypedExpr where
+       showsPrec d (TypedExpr e t) = 
+               showParen (d>10) $
+                       showsPrec 0 e .
+                       showString " :: " .
+                       showString (showTypePrec 0 t)
+
 instance Show BoolExpr where
        show (Equal e1 e2) = showsPrec 9 e1 $
                             showString " == " $
                             showsPrec 9 e2 ""
-       show (And be1 be2) = show be1 ++
-                            " && " ++
-                            show be2 
+       show (And [])      = show "True"
+        show (And bes)     = intercalate " && " $ map show bes
        show (AllZipWith v1 v2 be e1 e2) =
                        "allZipWith " ++
                        "( " ++
                        "\\" ++
-                       v1 ++
+                       showsPrec 11 v1 "" ++
                        " " ++
-                       v2 ++
+                       showsPrec 11 v2 "" ++
                        " -> " ++
                        show be ++
                        ")" ++
@@ -134,36 +217,21 @@ instance Show BoolExpr where
                        showsPrec 11 e1 "" ++
                        " " ++
                        showsPrec 11 e2 ""
-       show (Condition v1 v2 t be1 be2) = 
+       show (Condition tvars be1 be2) = 
                        "forall " ++
-                       showsPrec 11 v1 "" ++
-                       " :: " ++
-                       arrowInstType False t ++
-                       ", " ++
-                       showsPrec 11 v2 "" ++
-                       " :: " ++
-                       arrowInstType True t ++
+                       intercalate ", " (map show tvars) ++
                        ".\n" ++
-                       (if be1 /= BETrue then indent 2 (show be1) ++ "==>\n" else "") ++
+                       (if be1 /= beTrue then indent 2 (show be1) ++ "==>\n" else "") ++
                        indent 2 (show be2)
-       show (UnpackPair v1 v2 e b t be) = 
+       show (UnpackPair v1 v2 e be) = 
                        "let (" ++
-                       v1 ++
+                       showsPrec 0 v1 "" ++
                        "," ++
-                       v2 ++
+                       showsPrec 0 v2 "" ++
                        ") = " ++
                        showsPrec 0 e "" ++
-                       " :: " ++
-                       arrowInstType b t ++
                        " in\n" ++
                        indent 2 (show be)
-       show (UnCond v1 b t be1) = 
-                       "forall " ++
-                       v1 ++
-                       " :: " ++
-                       arrowInstType b t ++
-                       ".\n" ++
-                       indent 2 (show be1)
        show (TypeVarInst i be) = 
                        "forall types t" ++
                        show (2*i-1) ++
@@ -180,17 +248,17 @@ instance Show BoolExpr where
 
 indent n = unlines . map (replicate n ' ' ++) . lines
 
-arrowInstType :: Bool -> Typ -> String
-arrowInstType b = ait 0
-  where 
-       ait _ Int                       = "Int" 
-       ait _ (TVar (TypVar i)) | not b = "t" ++  show (2*i-1)
-                                |     b = "t" ++  show (2*i)
-       ait d (Arrow t1 t2)             = paren (d>9) $ 
-                                                 ait 10 t1 ++ " -> " ++ ait 9 t2 
-       ait d (List t)                  = "[" ++ ait 0 t ++ "]"
-       ait d (TEither t1 t2)           = "Either " ++ ait 11 t1 ++ 
-                                                " " ++ ait 11 t2
-       ait d (TPair t1 t2)             = "(" ++ ait 0 t1 ++ "," ++ ait 0 t2 ++ ")"
+showTypePrec :: Int -> Typ -> String
+showTypePrec _ Int                         = "Int" 
+showTypePrec _ (TVar (TypVar i))            = "a"++show i
+showTypePrec _ (TVar (TypInst i b)) | not b = "t" ++  show (2*i-1)
+                                   |     b = "t" ++  show (2*i)
+showTypePrec d (Arrow t1 t2)                = paren (d>9) $ 
+                                 showTypePrec 10 t1 ++ " -> " ++ showTypePrec 9 t2 
+showTypePrec d (List t)                    = "[" ++ showTypePrec 0 t ++ "]"
+showTypePrec d (TEither t1 t2)             = "Either " ++ showTypePrec 11 t1 ++ 
+                                                   " " ++ showTypePrec 11 t2
+showTypePrec d (TPair t1 t2)               = "(" ++ showTypePrec 0 t1 ++
+                                              "," ++ showTypePrec 0 t2 ++ ")"
 
 paren b p   =  if b then "(" ++ p ++ ")" else p