curry gotcha
[cc1516.git] / sem.icl
diff --git a/sem.icl b/sem.icl
index 0c5b552..448c67e 100644 (file)
--- a/sem.icl
+++ b/sem.icl
@@ -5,6 +5,7 @@ import qualified Data.Map as Map
 from Data.Func import $
 from StdFunc import o, flip, const, id
 
+import Control.Applicative
 import Control.Monad
 import Control.Monad.Trans
 import Control.Monad.State
@@ -51,16 +52,19 @@ variableStream = map toString [1..]
 defaultGamma :: Gamma //includes all default functions
 defaultGamma = extend "print" (Forall ["a"] ((IdType "a") ->> VoidType))
                 $ extend "isEmpty" (Forall ["a"] ((ListType (IdType "a")) ->> BoolType))
-                $ extend "read" (Forall [] CharType)
+                $ extend "read" (Forall [] (FuncType CharType))
+                $ extend "1printchar" (Forall [] (CharType ->> VoidType))
+                $ extend "1printint" (Forall [] (IntType ->> VoidType))
+                $ extend "1printbool" (Forall [] (BoolType ->> VoidType))
                 zero
 
-sem :: AST -> Either [SemError] AST
+sem :: AST -> Either [SemError] (AST, Gamma)
 sem (AST fd) = case foldM (const $ hasNoDups fd) () fd 
                        >>| foldM (const isNiceMain) () fd
                        >>| hasMain fd
-                    >>| evalStateT (type fd) (defaultGamma, variableStream) of
+                    >>| runStateT (unfoldLambda fd >>= type) (defaultGamma, variableStream) of
        Left e = Left [e]
-    Right (_,fds) = Right (AST fds)
+    Right ((_,fds),(gam,_)) = Right (AST fds, gam)
 where
                hasNoDups :: [FunDecl] FunDecl -> Either SemError ()
                hasNoDups fds (FunDecl p n _ _ _ _)
@@ -85,6 +89,64 @@ where
                                _ = Left $ SanityError p "main has to return Void")
                isNiceMain _ = pure ()
 
+
+//------------------
+// LAMBDA UNFOLDING
+//------------------
+unfoldLambda :: [FunDecl] -> Typing [FunDecl]
+unfoldLambda [] = pure []
+unfoldLambda [fd:fds] = unfoldL_ fd >>= \(gen1, fs_)-> 
+                        unfoldLambda fds >>= \gen2->
+                        pure $ gen1 ++ [fs_] ++ gen2
+
+flattenT :: [([a],b)] -> ([a],[b])
+flattenT ts = (flatten $ map fst ts, map snd ts)
+
+class unfoldL_ a :: a -> Typing ([FunDecl], a)
+
+instance unfoldL_ FunDecl where
+    unfoldL_ (FunDecl p f args mt vds stmts) = 
+        flattenT <$> mapM unfoldL_ vds >>= \(fds1,vds_) ->
+        flattenT <$> mapM unfoldL_ stmts >>= \(fds2,stmts_)->
+        pure (fds1 ++ fds2, FunDecl p f args mt vds_ stmts_)
+
+instance unfoldL_ VarDecl where
+    unfoldL_ (VarDecl p mt v e) = unfoldL_ e >>= \(fds, e_)->pure (fds, VarDecl p mt v e_)
+
+instance unfoldL_ Stmt where
+    unfoldL_ (IfStmt e th el) = unfoldL_ e >>= \(fds, e_)->pure (fds, IfStmt e_ th el)
+    unfoldL_ (WhileStmt e c) = unfoldL_ e >>= \(fds, e_)->pure (fds, WhileStmt e_ c)
+    unfoldL_ (AssStmt vd e) = unfoldL_ e >>= \(fds, e_)->pure (fds, AssStmt vd e_)
+    unfoldL_ (FunStmt f es fs) = flattenT <$> mapM unfoldL_ es >>= \(fds, es_)->
+        pure (fds, FunStmt f es_ fs)
+    unfoldL_ (ReturnStmt (Just e)) = unfoldL_ e >>= \(fds, e_) -> 
+        pure (fds, ReturnStmt (Just e_))
+    unfoldL_ (ReturnStmt Nothing) = pure ([], ReturnStmt Nothing)
+
+instance unfoldL_ Expr where
+    unfoldL_ (LambdaExpr p args e) = 
+        fresh >>= \(IdType n) ->
+        let f = ("2lambda_"+++n) in
+        let fd = FunDecl p f args Nothing [] [ReturnStmt $ Just e] in 
+        let fe = VarExpr p (VarDef f []) in
+        pure ([fd], fe)
+    unfoldL_ (FunExpr p f es fs) = flattenT <$> mapM unfoldL_ es >>= \(fds, es_)->
+        pure (fds, FunExpr p f es_ fs)
+    unfoldL_ (Op2Expr p e1 op e2) = unfoldL_ e1 >>= \(fds1, e1_)->
+        unfoldL_ e2 >>= \(fds2, e2_)->
+        pure (fds1++fds2, Op2Expr p e1_ op e2_)
+    unfoldL_ (Op1Expr p op e1) = unfoldL_ e1 >>= \(fds, e1_)->pure (fds, Op1Expr p op e1_)
+    unfoldL_ (TupleExpr p (e1, e2)) = unfoldL_ e1 >>= \(fds1, e1_)->
+        unfoldL_ e2 >>= \(fds2, e2_)->
+        pure (fds1++fds2, TupleExpr p (e1_, e2_))
+    unfoldL_ e = pure ([], e)
+
+//------------
+//------------
+//      TYPING 
+//------------
+//------------
+
 class Typeable a where
     ftv :: a -> [TVar]
     subst :: Substitution a -> a
@@ -102,10 +164,12 @@ instance Typeable Type where
     ftv (TupleType (t1, t2))    = ftv t1 ++ ftv t2
     ftv (ListType t)            = ftv t
     ftv (IdType tvar)           = [tvar]
+    ftv (FuncType t)            = ftv t
     ftv (t1 ->> t2)             = ftv t1 ++ ftv t2
     ftv _                       = []
     subst s (TupleType (t1, t2))= TupleType (subst s t1, subst s t2)
     subst s (ListType t1)       = ListType (subst s t1)
+    subst s (FuncType t)        = FuncType (subst s t)
     subst s (t1 ->> t2)         = (subst s t1) ->> (subst s t2)
     subst s t1=:(IdType tvar)   = 'Map'.findWithDefault t1 tvar s
     subst s t                   = t
@@ -135,12 +199,13 @@ unify t1 t2=:(IdType tv)    | t1 == (IdType tv) = Right zero
                             | otherwise = Right $ 'Map'.singleton tv t1
 unify t1=:(IdType tv) t2 = unify t2 t1
 unify (ta1->>ta2) (tb1->>tb2) = unify ta1 tb1 >>= \s1->
-                                unify ta2 tb2 >>= \s2->
-                                Right $ compose s1 s2
+                                unify (subst s1 ta2) (subst s1 tb2) >>= \s2->
+                                Right $ compose s2 s1
 unify (TupleType (ta1,ta2)) (TupleType (tb1,tb2)) = unify ta1 tb1 >>= \s1->
-                                                    unify ta2 tb2 >>= \s2->
-                                                    Right $ compose s1 s2
+                                                    unify (subst s1 ta2) (subst s1 tb2) >>= \s2->
+                                                    Right $ compose s2 s1
 unify (ListType t1) (ListType t2) = unify t1 t2
+unify (FuncType t1) (FuncType t2) = unify t1 t2
 unify t1 t2 | t1 == t2  = Right zero
             | otherwise = Left $ UnifyError zero t1 t2
 
@@ -185,7 +250,7 @@ lookup k = gamma >>= \g-> case 'Map'.member k g of
 //The inference class
 //When tying it all together we will treat the program is a big 
 //let x=e1 in let y=e2 in .... 
-class infer a :: a -> Typing (Substitution, Type)
+class infer a :: a -> Typing (Substitution, Type, a)
 
 ////---- Inference for Expressions ----
 
@@ -193,46 +258,68 @@ instance infer Expr where
  infer e = case e of
     VarExpr _ (VarDef k fs) = lookup k >>= \t ->
         foldM foldFieldSelectors t fs >>= \finalT ->
-        pure (zero, finalT)
+        pure (zero, finalT, e)
 
-    Op2Expr _ e1 op e2 =
-        infer e1 >>= \(s1, t1) -> 
-        infer e2 >>= \(s2, t2) ->
+    Op2Expr p e1 op e2 =
+        infer e1 >>= \(s1, t1, e1_) -> 
+        applySubst s1 >>|
+        infer e2 >>= \(s2, t2, e2_) ->
+        applySubst s2 >>|
         fresh >>= \tv ->
         let given = t1 ->> t2 ->> tv in 
         op2Type op >>= \expected ->
         lift (unify expected given) >>= \s3 ->
-        pure ((compose s3 $ compose s2 s1), subst s3 tv)
+        applySubst s3 >>|
+        pure ((compose s3 $ compose s2 s1), subst s3 tv, Op2Expr p e1_ op e2_)
 
-    Op1Expr _ op e1 =
-        infer e1 >>= \(s1, t1) -> 
+    Op1Expr p op e1 =
+        infer e1 >>= \(s1, t1, e1_) -> 
+        applySubst s1 >>|
         fresh >>= \tv ->
         let given = t1 ->> tv in 
         op1Type op >>= \expected ->
         lift (unify expected given) >>= \s2 ->
-        pure (compose s2 s1, subst s2 tv)
+        applySubst s2 >>|
+        pure (compose s2 s1, subst s2 tv, Op1Expr p op e1)
 
-    EmptyListExpr _ = (\tv->(zero,tv)) <$> fresh
+    EmptyListExpr _ = (\tv->(zero,ListType tv,e)) <$> fresh
 
-    TupleExpr _ (e1, e2) = 
-        infer e1 >>= \(s1, t1) -> 
-        infer e2 >>= \(s2, t2) ->
-        pure (compose s2 s1, TupleType (t1,t2))
+    TupleExpr p (e1, e2) = 
+        infer e1 >>= \(s1, t1, e1_) -> 
+        applySubst s1 >>|
+        infer e2 >>= \(s2, t2, e2_) ->
+        applySubst s2 >>|
+        pure (compose s2 s1, TupleType (t1,t2), TupleExpr p (e1_,e2_))
 
-    FunExpr _ f args fs = //todo: fieldselectors
-        lookup f >>= \expected ->
-        let accST = (\(s,ts) e->infer e >>= \(s_,et)->pure (compose s_ s,ts++[et])) in
-        foldM accST (zero,[]) args >>= \(s1, argTs)->
-        fresh >>= \tv->
-        let given = foldr (->>) tv argTs in
-        lift (unify expected given) >>= \s2->
-        let fReturnType = subst s2 tv in
-        foldM foldFieldSelectors fReturnType fs >>= \returnType ->
-        pure (compose s2 s1, returnType)
+    LambdaExpr _ _ _ = liftT $ Left $ Error "PANIC: lambdas should be Unfolded"
 
-    IntExpr _ _ = pure $ (zero, IntType)
-    BoolExpr _ _ = pure $ (zero, BoolType)
-    CharExpr _ _ = pure $ (zero, CharType)
+    FunExpr p f args fs =
+        lookup f >>= \expected ->
+        let accST = (\(s,ts,es) e->infer e >>= \(s_,et,e_)-> pure (compose s_ s,ts++[et],es++[e_])) in
+        foldM accST (zero,[],[]) args >>= \(s1, argTs, args_)->
+        applySubst s1 >>|
+        (case f of
+            "print" = case head argTs of
+                IntType = pure "1printint"
+                CharType = pure "1printchar"
+                BoolType = pure "1printbool"
+                ListType (CharType) = pure "1printstr"
+                t = liftT $ Left $ SanityError p ("can not print " +++ toString t)
+            _ = pure f
+        ) >>= \newF->
+        fresh >>= \tv->case expected of
+            FuncType t = foldM foldFieldSelectors t fs >>= \returnType ->
+                pure (s1, returnType, (FunExpr p newF args fs))
+            _ = (let given = foldr (->>) tv argTs in
+                lift (unify expected given) >>= \s2->
+                applySubst s2 >>|
+                let fReturnType = subst s2 tv in
+                foldM foldFieldSelectors fReturnType fs >>= \returnType ->
+                pure (compose s2 s1, returnType, FunExpr p newF args_ fs))
+
+    IntExpr _ _ = pure $ (zero, IntType, e)
+    BoolExpr _ _ = pure $ (zero, BoolType, e)
+    CharExpr _ _ = pure $ (zero, CharType, e)
 
 foldFieldSelectors :: Type FieldSelector -> Typing Type 
 foldFieldSelectors (ListType t) (FieldHd) = pure t
@@ -265,59 +352,78 @@ applySubst s = changeGamma (subst s)
 instance infer Stmt where
  infer s = case s of
     IfStmt e th el = 
-        infer e >>= \(s1, et)->
+        infer e >>= \(s1, et, e_)->
         lift (unify et BoolType) >>= \s2 ->
         applySubst (compose s2 s1) >>|        
-        infer th >>= \(s3, tht)->
+        infer th >>= \(s3, tht, th_)->
         applySubst s3 >>|
-        infer el >>= \(s4, elt)->
+        infer el >>= \(s4, elt, el_)->
         applySubst s4 >>|
         lift (unify tht elt) >>= \s5-> 
-        pure (compose s5 $ compose s4 $ compose s3 $ compose s2 s1, subst s5 tht)
+        let sub = compose s5 $ compose s4 $ compose s3 $ compose s2 s1 in
+        pure (sub, subst s5 tht, IfStmt e_ th_ el_)
 
     WhileStmt e wh = 
-        infer e >>= \(s1, et)->
+        infer e >>= \(s1, et, e_)->
         lift (unify et BoolType) >>= \s2 ->
         applySubst (compose s2 s1) >>|
-        infer wh >>= \(s3, wht)->
-        pure (compose s3 $ compose s2 s1, subst s3 wht)
+        infer wh >>= \(s3, wht, wh_)->
+        pure (compose s3 $ compose s2 s1, subst s3 wht, WhileStmt e_ wh_)
 
-    AssStmt (VarDef k fs) e =
+    AssStmt vd=:(VarDef k fs) e =
         lookup k >>= \expected ->
-        infer e >>= \(s1, given)->
+        infer e >>= \(s1, given, e_)->
         foldM reverseFs given (reverse fs) >>= \varType->
         lift (unify expected varType) >>= \s2->
         let s = compose s2 s1 in
         applySubst s >>|
         changeGamma (extend k (Forall [] (subst s varType))) >>| 
-        pure (s, VoidType)
+        pure (s, VoidType, AssStmt vd e_)
 
-    FunStmt f es _ = pure (zero, VoidType) 
-
-    ReturnStmt Nothing = pure (zero, VoidType)
-    ReturnStmt (Just e) = infer e
+    FunStmt f args fs = 
+        lookup f >>= \expected ->
+        let accST = (\(s,ts,es) e->infer e >>= \(s_,et,e_)-> pure (compose s_ s,ts++[et],es++[e_])) in
+        foldM accST (zero,[],[]) args >>= \(s1, argTs, args_)->
+        fresh >>= \tv->
+        let given = foldr (->>) tv argTs in
+        lift (unify expected given) >>= \s2->
+        let fReturnType = subst s2 tv in
+        foldM foldFieldSelectors fReturnType fs >>= \returnType ->
+        (case f of
+            "print" = case head argTs of
+                IntType = pure "1printint"
+                CharType = pure "1printchar"
+                BoolType = pure "1printbool"
+                ListType (CharType) = pure "1printstr"
+                t = liftT $ Left $ SanityError zero ("can not print " +++ toString t)
+            _ = pure f) >>= \newF->
+        pure (compose s2 s1, VoidType, FunStmt newF args_ fs)
+
+    ReturnStmt Nothing = pure (zero, VoidType, s)
+    //hier ook sub applyen
+    ReturnStmt (Just e) = infer e >>= \(sub, t, e_)-> pure (sub, t, ReturnStmt (Just e_))
 
 reverseFs :: Type FieldSelector -> Typing Type 
 reverseFs t FieldHd = pure $ ListType t
-reverseFs t FieldTl = pure $ ListType 
+reverseFs t FieldTl = pure t 
 reverseFs t FieldFst = fresh >>= \tv -> pure $ TupleType (t, tv)
 reverseFs t FieldSnd = fresh >>= \tv -> pure $ TupleType (tv, t)
 
 //The type of a list of statements is either an encountered
 //return, or VoidType
 instance infer [a] | infer a where
-    infer []        = pure (zero, VoidType)
+    infer []        = pure (zero, VoidType, [])
     infer [stmt:ss] = 
-        infer stmt >>= \(s1, t1) ->
+        infer stmt >>= \(s1, t1, s_) ->
         applySubst s1 >>|
-        infer ss >>= \(s2, t2) ->
+        infer ss >>= \(s2, t2, ss_) ->
         applySubst s2 >>|
         case t1 of
-            VoidType = pure (compose s2 s1, t2)
+            VoidType = pure (compose s2 s1, t2, [s_:ss_])
             _ = case t2 of
-                VoidType = pure (compose s2 s1, t1)
+                VoidType = pure (compose s2 s1, t1, [s_:ss_])
                 _ = lift (unify t1 t2) >>= \s3 -> 
-                    pure (compose s3 $ compose s2 s1, t1)
+                    pure (compose s3 $ compose s2 s1, t1, [s_:ss_])
 
 //the type class inferes the type of an AST element (VarDecl or FunDecl)
 //and adds it to the AST element
@@ -325,7 +431,7 @@ class type a :: a -> Typing (Substitution, a)
 
 instance type VarDecl where
     type (VarDecl p expected k e) = 
-        infer e >>= \(s1, given) ->
+        infer e >>= \(s1, given, e_) ->
         applySubst s1 >>| 
         case expected of
             Nothing = pure zero
@@ -335,29 +441,41 @@ instance type VarDecl where
         let vtype = subst (compose s2 s1) given in
         generalize vtype >>= \t ->
         changeGamma (extend k t) >>| 
-        pure (compose s2 s1, VarDecl p (Just vtype) k e)
+        pure (compose s2 s1, VarDecl p (Just vtype) k e_)
 
 instance type FunDecl where
-    type (FunDecl p f args expected vds stmts) = 
+    type fd=:(FunDecl p f args expected vds stmts) = 
         gamma >>= \outerScope-> //functions are infered in their own scopde
         introduce f >>|
         mapM introduce args >>= \argTs->
+        fresh >>= \tempTv ->
+        let temp = foldr (->>) tempTv argTs in 
+        (case expected of
+            Just expected_ = lift (unify expected_ temp)
+            _   = pure zero
+        ) >>= \s0->
+        applySubst s0 >>|
         type vds >>= \(s1, tVds)->
         applySubst s1 >>|
-        infer stmts >>= \(s2, result)->
+        infer stmts >>= \(s2, result, stmts_)->
         applySubst s1 >>|
-        let argTs_ = map (subst $ compose s2 s1) argTs in 
-        //abort (concat $ intersperse "\n" $ map toString argTs_) >>|
+        let argTs_ = map (subst $ compose s2 $ compose s1 s0) argTs in 
         let given = foldr (->>) result argTs_ in 
         (case expected of
             Nothing = pure zero
-            Just expected_ = lift (unify expected_ given))
-        >>= \s3 ->
-        let ftype = subst (compose s3 $ compose s2 s1) given in
-        generalize ftype >>= \t->
+            Just (FuncType expected_) = lift (unify expected_ given)
+            Just expected_ = lift (unify expected_ given)
+        ) >>= \s3 ->
+        let ftype = subst (compose s3 $ compose s2 $ compose s1 s0) given in
+        (case ftype of
+            _ ->> _ = pure ftype
+            _       = pure $ FuncType ftype
+        ) >>= \ftype_->
+        generalize ftype_ >>= \t->
         putGamma outerScope >>|
         changeGamma (extend f t) >>| 
-        pure (compose s3 $ compose s2 s1, FunDecl p f args (Just ftype) tVds stmts)
+        pure (compose s3 $ compose s2 $ compose s1 s0, 
+                FunDecl p f args (Just ftype_) tVds stmts_)
 
 instance type [a] | type a where
     type []     = pure (zero, [])