diff --git a/benchmarks/Bench.hs b/benchmarks/Bench.hs new file mode 100644 --- /dev/null +++ b/benchmarks/Bench.hs @@ -0,0 +1,53 @@ +module Main (main) where + +import Morte.Core +import Morte.Parser (ParseError, exprFromText, prettyParseError) + +import Criterion.Main (Benchmark, defaultMain, env, bgroup, bench, nf) +import Data.Text.Lazy (Text) +import qualified Data.Text.Lazy as T +import Data.Text.Lazy.IO (readFile, hPutStrLn) +import GHC.IO.Handle.FD (stderr) +import Paths_morte (getDataFileName) +import Prelude hiding (readFile) + +benchFilenames :: [String] +benchFilenames = [ + "recursive.mt" + , "factorial.mt" + ] + +readMtFile :: String -> IO (String, Text) +readMtFile filename = do + path <- getDataFileName filename + mtFile <- readFile path + return (filename, mtFile) + +partitionExpr :: (String, Text) -> ([(String, ParseError)],[(String, Expr)]) + -> ([(String, ParseError)],[(String, Expr)]) +partitionExpr (filename, contents) (pe,ps) = + case exprFromText contents of + Left perr -> ((filename,perr):pe,ps) + Right expr -> (pe,(filename,expr):ps) + +pprFileParseError :: (String, ParseError) -> Text +pprFileParseError (fn,pe) = T.unlines [T.pack fn, prettyParseError pe] + +srcEnv :: IO [(String, Expr)] +srcEnv = do + mtFiles <- mapM readMtFile benchFilenames + let (pe,ps) = foldr partitionExpr ([],[]) mtFiles + mapM_ (hPutStrLn stderr . pprFileParseError) pe + return ps + +main :: IO () +main = defaultMain [ + env srcEnv $ bgroup "source" . map benchExpr + ] + +benchExpr :: (String, Expr) -> Benchmark +benchExpr (tag,expr) = bgroup tag [ + bench "normalize" $ nf normalize expr + , bench "equality" $ nf (expr ==) expr + , bench "typeOf" $ nf typeOf expr + ] diff --git a/benchmarks/src/factorial.mt b/benchmarks/src/factorial.mt new file mode 100644 --- /dev/null +++ b/benchmarks/src/factorial.mt @@ -0,0 +1,99 @@ +( \(Nat : *) +-> \(Succ : Nat -> Nat) +-> \(Zero : Nat) +-> \(mult : Nat -> Nat -> Nat) +-> \(foldNat : Nat -> forall (r : *) -> (r -> r) -> r -> r) +-> \(Pair : * -> *) +-> \(_P : forall (a : *) -> a -> a -> Pair a) +-> \(_fst : forall (a : *) -> Pair a -> a) +-> \(_snd : forall (a : *) -> Pair a -> a) +-> ( \(NPair : *) + -> \(P : Nat -> Nat -> NPair) + -> \(fst : NPair -> Nat) + -> \(snd : NPair -> Nat) + -> \(mi : Nat) + -> \(n : Nat) + -> ( \(pfact : NPair -> NPair) + -> snd (foldNat n NPair pfact (P Zero mi)) + ) + + ( \(p : NPair) + -> (\(sfp : Nat) -> P sfp (mult (snd p) sfp)) (Succ (fst p)) + ) + ) + + -- NPair + (Pair Nat) + + -- P + (_P Nat) + + -- fst + (_fst Nat) + + -- snd + (_snd Nat) + + -- multiplicative identity + (Succ Zero) + + -- 7 + (Succ (Succ (Succ (Succ (Succ (Succ (Succ Zero))))))) + +) + +-- Nat +(forall (nat : *) -> (nat -> nat) -> nat -> nat) + +-- Succ data constructor +( \(n : forall (nat : *) -> (nat -> nat) -> nat -> nat) +-> \(nat : *) +-> \(Succ : nat -> nat) +-> \(Zero : nat) +-> Succ (n nat Succ Zero) +) + +-- Zero data constructor +( \(nat : *) +-> \(Succ : nat -> nat) +-> \(Zero : nat) +-> Zero +) + +-- mult +( \(a : |~| (nat : *) -> (nat -> nat) -> nat -> nat) +-> \(b : forall (nat : *) -> (nat -> nat) -> nat -> nat) +-> \(nat : *) +-> \(Succ : nat -> nat) +-> \(Zero : nat) +-> (a nat) (b nat Succ) Zero +) + +-- foldNat +( \(n : forall (r : *) -> (r -> r) -> r -> r) +-> n +) + +-- MonoPair +(\(a : *) -> forall (r : *) -> (a -> a -> r) -> r) + +-- P +( \(a : *) +-> \(va : a) +-> \(vb : a) +-> \(r : *) +-> \(Pair : a -> a -> r) +-> Pair va vb +) + +-- fst +( \(a : *) +-> \(p : forall (r : *) -> (a -> a -> r) -> r) +-> p a (\(x : a) -> \(_ : a) -> x) +) + +-- snd +( \(a : *) +-> \(p : forall (r : *) -> (a -> a -> r) -> r) +-> p a (\(_ : a) -> \(x : a) -> x) +) diff --git a/benchmarks/src/recursive.mt b/benchmarks/src/recursive.mt new file mode 100644 --- /dev/null +++ b/benchmarks/src/recursive.mt @@ -0,0 +1,186 @@ +-- "Free" variables +( \(String : * ) +-> \(U : *) +-> \(Unit : U) + + -- Simple prelude +-> ( \(Nat : *) + -> \(zero : Nat) + -> \(one : Nat) + -> \((+) : Nat -> Nat -> Nat) + -> \((*) : Nat -> Nat -> Nat) + -> \(foldNat : Nat -> forall (a : *) -> (a -> a) -> a -> a) + -> \(IO : * -> *) + -> \(return : forall (a : *) -> a -> IO a) + -> \((>>=) + : forall (a : *) + -> forall (b : *) + -> IO a + -> (a -> IO b) + -> IO b + ) + -> \(putStrLn : String -> IO U) + -> \(getLine : IO String) + + -- Derived functions + -> ( \((>>) : IO U -> IO U -> IO U) + -> \(two : Nat) + -> \(three : Nat) + -> \(four : Nat) + -> \(five : Nat) + -> \(six : Nat) + -> \(seven : Nat) + -> \(eight : Nat) + -> \(nine : Nat) + -> \(ten : Nat) + -> ( \(replicateM_ : Nat -> IO U -> IO U) + -> \(ninetynine : Nat) + -> replicateM_ ninetynine ((>>=) String U getLine putStrLn) + ) + + -- replicateM_ + ( \(n : Nat) + -> \(io : IO U) + -> foldNat n (IO U) ((>>) io) (return U Unit) + ) + + -- ninetynine + ((+) ((*) nine ten) nine) + ) + + -- (>>) + ( \(m : IO U) + -> \(n : IO U) + -> (>>=) U U m (\(_ : U) -> n) + ) + + -- two + ((+) one one) + + -- three + ((+) one ((+) one one)) + + -- four + ((+) one ((+) one ((+) one one))) + + -- five + ((+) one ((+) one ((+) one ((+) one one)))) + + -- six + ((+) one ((+) one ((+) one ((+) one ((+) one one))))) + + -- seven + ((+) one ((+) one ((+) one ((+) one ((+) one ((+) one one)))))) + + -- eight + ((+) one ((+) one ((+) one ((+) one ((+) one ((+) one ((+) one one))))))) + -- nine + ((+) one ((+) one ((+) one ((+) one ((+) one ((+) one ((+) one ((+) one one)))))))) + + -- ten + ((+) one ((+) one ((+) one ((+) one ((+) one ((+) one ((+) one ((+) one ((+) one one))))))))) + ) + + -- Nat + ( forall (a : *) + -> (a -> a) + -> a + -> a + ) + + -- zero + ( \(a : *) + -> \(Succ : a -> a) + -> \(Zero : a) + -> Zero + ) + + -- one + ( \(a : *) + -> \(Succ : a -> a) + -> \(Zero : a) + -> Succ Zero + ) + + -- (+) + ( \(m : forall (a : *) -> (a -> a) -> a -> a) + -> \(n : forall (a : *) -> (a -> a) -> a -> a) + -> \(a : *) + -> \(Succ : a -> a) + -> \(Zero : a) + -> m a Succ (n a Succ Zero) + ) + + -- (*) + ( \(m : forall (a : *) -> (a -> a) -> a -> a) + -> \(n : forall (a : *) -> (a -> a) -> a -> a) + -> \(a : *) + -> \(Succ : a -> a) + -> \(Zero : a) + -> m a (n a Succ) Zero + ) + + -- foldNat + ( \(n : forall (a : *) -> (a -> a) -> a -> a) + -> n + ) + + -- IO + ( \(r : *) + -> forall (x : *) + -> (String -> x -> x) + -> ((String -> x) -> x) + -> (r -> x) + -> x + ) + + -- return + ( \(a : *) + -> \(va : a) + -> \(x : *) + -> \(PutStrLn : String -> x -> x) + -> \(GetLine : (String -> x) -> x) + -> \(Return : a -> x) + -> Return va + ) + + -- (>>=) + ( \(a : *) + -> \(b : *) + -> \(m : forall (x : *) + -> (String -> x -> x) + -> ((String -> x) -> x) + -> (a -> x) + -> x + ) + -> \(f : a + -> forall (x : *) + -> (String -> x -> x) + -> ((String -> x) -> x) + -> (b -> x) + -> x + ) + -> \(x : *) + -> \(PutStrLn : String -> x -> x) + -> \(GetLine : (String -> x) -> x) + -> \(Return : b -> x) + -> m x PutStrLn GetLine (\(va : a) -> f va x PutStrLn GetLine Return) + ) + + -- putStrLn + ( \(str : String) + -> \(x : *) + -> \(PutStrLn : String -> x -> x ) + -> \(GetLine : (String -> x) -> x) + -> \(Return : U -> x) + -> PutStrLn str (Return Unit) + ) + + -- getLine + ( \(x : *) + -> \(PutStrLn : String -> x -> x ) + -> \(GetLine : (String -> x) -> x) + -> \(Return : String -> x) + -> GetLine Return + ) +) diff --git a/dist/build/Morte/Lexer.hs b/dist/build/Morte/Lexer.hs --- a/dist/build/Morte/Lexer.hs +++ b/dist/build/Morte/Lexer.hs @@ -1,4 +1,4 @@ -{-# LANGUAGE CPP,MagicHash #-} +{-# LANGUAGE CPP,MagicHash,BangPatterns #-} {-# LINE 1 "src/Morte/Lexer.x" #-} {-# LANGUAGE OverloadedStrings #-} @@ -42,19 +42,19 @@ import GlaExts #endif alex_base :: AlexAddr -alex_base = AlexA# 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Required to fix CPP parsing when using GCC and a clang-compiled alex. -#if __GLASGOW_HASKELL__ > 706 -#define GTE(n,m) (tagToEnum# (n >=# m)) -#define EQ(n,m) (tagToEnum# (n ==# m)) -#else -#define GTE(n,m) (n >=# m) -#define EQ(n,m) (n ==# m) -#endif +{-# LINE 37 "templates/GenericTemplate.hs" #-} +{-# LINE 47 "templates/GenericTemplate.hs" #-} data AlexAddr = AlexA# Addr# --- Do not remove this comment. Required to fix CPP parsing when using GCC and a clang-compiled alex. + #if __GLASGOW_HASKELL__ < 503 uncheckedShiftL# = shiftL# #endif @@ -206,10 +198,10 @@ #ifdef WORDS_BIGENDIAN narrow16Int# i where - i = word2Int# ((high `uncheckedShiftL#` 8#) `or#` low) - high = int2Word# (ord# (indexCharOffAddr# arr (off' +# 1#))) - low = int2Word# (ord# (indexCharOffAddr# arr off')) - off' = off *# 2# + !i = word2Int# ((high `uncheckedShiftL#` 8#) `or#` low) + !high = int2Word# (ord# (indexCharOffAddr# arr (off' +# 1#))) + !low = int2Word# (ord# (indexCharOffAddr# arr off')) + !off' = off *# 2# #else indexInt16OffAddr# arr off #endif @@ -223,14 +215,14 @@ #ifdef WORDS_BIGENDIAN narrow32Int# i where - i = word2Int# ((b3 `uncheckedShiftL#` 24#) `or#` + !i = word2Int# ((b3 `uncheckedShiftL#` 24#) `or#` (b2 `uncheckedShiftL#` 16#) `or#` (b1 `uncheckedShiftL#` 8#) `or#` b0) - b3 = int2Word# (ord# (indexCharOffAddr# arr (off' +# 3#))) - b2 = int2Word# (ord# (indexCharOffAddr# arr (off' +# 2#))) - b1 = 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alexIndexInt16OffAddr alex_table offset else alexIndexInt16OffAddr alex_deflt s in - case new_s of + case new_s of -1# -> (new_acc, input) -- on an error, we want to keep the input *before* the -- character that failed, not after. _ -> alex_scan_tkn user orig_input (if c < 0x80 || c >= 0xC0 then (len +# 1#) else len) -- note that the length is increased ONLY if this is the 1st byte in a char encoding) new_input new_s new_acc - } - where - check_accs (AlexAccNone) = last_acc - check_accs (AlexAcc a ) = AlexLastAcc a input (I# (len)) - check_accs (AlexAccSkip) = AlexLastSkip input (I# (len)) + where + check_accs [] = last_acc + check_accs (AlexAcc a : _) = AlexLastAcc a input (I# (len)) + check_accs (AlexAccSkip : _) = AlexLastSkip input (I# (len)) + check_accs (AlexAccPred a predx : rest) + | predx user orig_input (I# (len)) input + = AlexLastAcc a input (I# (len)) + check_accs (AlexAccSkipPred predx : rest) + | predx user orig_input (I# (len)) input + = AlexLastSkip input (I# (len)) + check_accs (_ : rest) = check_accs rest data AlexLastAcc a = AlexNone @@ -341,11 +338,35 @@ fmap f (AlexLastSkip x y) = AlexLastSkip x y data AlexAcc a user - = AlexAccNone - | AlexAcc a + = AlexAcc a | AlexAccSkip + | AlexAccPred a (AlexAccPred user) + | AlexAccSkipPred (AlexAccPred user) +type AlexAccPred user = user -> AlexInput -> Int -> AlexInput -> Bool +-- ----------------------------------------------------------------------------- +-- Predicates on a rule + +alexAndPred p1 p2 user in1 len in2 + = p1 user in1 len in2 && p2 user in1 len in2 + +--alexPrevCharIsPred :: Char -> AlexAccPred _ +alexPrevCharIs c _ input _ _ = c == alexInputPrevChar input + +alexPrevCharMatches f _ input _ _ = f (alexInputPrevChar input) + +--alexPrevCharIsOneOfPred :: Array Char Bool -> AlexAccPred _ +alexPrevCharIsOneOf arr _ input _ _ = arr ! alexInputPrevChar input + +--alexRightContext :: Int -> AlexAccPred _ +alexRightContext (I# (sc)) user _ _ input = + case alex_scan_tkn user input 0# input sc AlexNone of + (AlexNone, _) -> False + _ -> True + -- TODO: there's no need to find the longest + -- match when checking the right context, just + -- the first match will do. + -- used by wrappers iUnbox (I# (i)) = i - diff --git a/dist/build/Morte/Parser.hs b/dist/build/Morte/Parser.hs --- a/dist/build/Morte/Parser.hs +++ b/dist/build/Morte/Parser.hs @@ -1,6 +1,7 @@ {-# OPTIONS_GHC -w #-} {-# OPTIONS -fglasgow-exts -cpp #-} -{-# LANGUAGE OverloadedStrings #-} +{-# LANGUAGE OverloadedStrings #-} +{-# LANGUAGE DeriveDataTypeable #-} -- | Parsing logic for the Morte language @@ -14,14 +15,16 @@ ParseMessage(..) ) where +import Control.Exception (Exception) import Control.Monad.Trans.Error (ErrorT, Error(..), throwError, runErrorT) import Control.Monad.Trans.State.Strict (State, runState) import Data.Functor.Identity (Identity, runIdentity) import Data.Monoid (mempty, (<>)) -import Data.Text.Lazy (Text) +import Data.Text.Lazy (Text, unpack) import qualified Data.Text.Lazy as Text import qualified Data.Text.Lazy.Builder as Builder import Data.Text.Lazy.Builder.Int (decimal) +import Data.Typeable (Typeable) import Lens.Family.Stock (_1, _2) import Lens.Family.State.Strict ((.=), use, zoom) import Morte.Core (Var(..), Const(..), Expr(..)) @@ -30,9 +33,8 @@ import Pipes (Producer, hoist, lift, next) import qualified Data.Array as Happy_Data_Array import qualified GHC.Exts as Happy_GHC_Exts -import Control.Applicative(Applicative(..)) --- parser produced by Happy Version 1.19.4 +-- parser produced by Happy Version 1.18.9 newtype HappyAbsSyn = HappyAbsSyn HappyAny #if __GLASGOW_HASKELL__ >= 607 @@ -73,19 +75,19 @@ happyActOffsets :: HappyAddr -happyActOffsets = HappyA# "\x01\x00\x0e\x00\x00\x00\x0e\x00\x00\x00\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x3b\x00\x37\x00\x07\x00\x3c\x00\x3a\x00\x32\x00\x32\x00\x00\x00\x01\x00\x2c\x00\x38\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x36\x00\x35\x00\x01\x00\x01\x00\x34\x00\x33\x00\x10\x00\xfa\xff\x01\x00\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"# +happyActOffsets = HappyA# "\x01\x00\x0e\x00\x00\x00\x0e\x00\x00\x00\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x38\x00\x36\x00\x07\x00\x3a\x00\x37\x00\x34\x00\x30\x00\x00\x00\x01\x00\x2e\x00\x35\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x33\x00\x32\x00\x01\x00\x01\x00\x14\x00\x13\x00\x10\x00\xfa\xff\x01\x00\x01\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"# happyGotoOffsets :: HappyAddr -happyGotoOffsets = HappyA# "\x31\x00\x02\x00\x00\x00\x0f\x00\x00\x00\x2d\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x0f\x00\x00\x00\x00\x00\x15\x00\x14\x00\x00\x00\x29\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x25\x00\x21\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x1d\x00\x19\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"# +happyGotoOffsets = HappyA# "\x31\x00\x02\x00\x00\x00\x0f\x00\x00\x00\x2d\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x0f\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x29\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x25\x00\x21\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x1d\x00\x19\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"# happyDefActions :: HappyAddr happyDefActions = HappyA# "\x00\x00\x00\x00\xf6\xff\x00\x00\xf7\xff\x00\x00\xf5\xff\xf4\xff\xf9\xff\x00\x00\xfe\xff\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\xf8\xff\x00\x00\x00\x00\x00\x00\xf3\xff\xfa\xff\xfb\xff\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\xfc\xff\xfd\xff"# happyCheck :: HappyAddr -happyCheck = HappyA# "\xff\xff\x07\x00\x01\x00\x01\x00\x02\x00\x03\x00\x05\x00\x06\x00\x01\x00\x08\x00\x09\x00\x0a\x00\x05\x00\x06\x00\x07\x00\x01\x00\x01\x00\x0a\x00\x03\x00\x05\x00\x06\x00\x01\x00\x01\x00\x07\x00\x0a\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x00\x03\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x00\x03\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x00\x03\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x00\x03\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x00\x03\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x00\x03\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x00\x03\x00\x02\x00\x02\x00\x0b\x00\x03\x00\x03\x00\x02\x00\x01\x00\x0a\x00\x01\x00\xff\xff\x04\x00\xff\xff\xff\xff\xff\xff\x0c\x00\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff"# +happyCheck = HappyA# "\xff\xff\x07\x00\x01\x00\x01\x00\x02\x00\x03\x00\x05\x00\x06\x00\x01\x00\x08\x00\x09\x00\x0a\x00\x05\x00\x06\x00\x07\x00\x01\x00\x01\x00\x0a\x00\x03\x00\x05\x00\x06\x00\x02\x00\x02\x00\x07\x00\x0a\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x00\x03\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x00\x03\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x00\x03\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x00\x03\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x00\x03\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x00\x03\x00\x00\x00\x01\x00\x02\x00\x03\x00\x03\x00\x03\x00\x02\x00\x01\x00\x0b\x00\x0a\x00\x01\x00\x04\x00\xff\xff\x0a\x00\xff\xff\xff\xff\xff\xff\x0c\x00\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff\xff"# happyTable :: HappyAddr -happyTable = HappyA# "\x00\x00\x1f\x00\x06\x00\x02\x00\x03\x00\x04\x00\x07\x00\x08\x00\x06\x00\x0c\x00\x0d\x00\x09\x00\x07\x00\x08\x00\x11\x00\x06\x00\x02\x00\x09\x00\x0f\x00\x07\x00\x08\x00\x16\x00\x17\x00\x20\x00\x09\x00\x20\x00\x02\x00\x0a\x00\x04\x00\x21\x00\x02\x00\x0a\x00\x04\x00\x1a\x00\x02\x00\x0a\x00\x04\x00\x1b\x00\x02\x00\x0a\x00\x04\x00\x15\x00\x02\x00\x0a\x00\x04\x00\x12\x00\x02\x00\x0a\x00\x04\x00\x09\x00\x02\x00\x0a\x00\x04\x00\x1d\x00\x1e\x00\x15\x00\x19\x00\x1a\x00\x14\x00\x0e\x00\x09\x00\x0f\x00\x00\x00\x12\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\xff\xff\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"# +happyTable = HappyA# "\x00\x00\x1f\x00\x06\x00\x02\x00\x03\x00\x04\x00\x07\x00\x08\x00\x06\x00\x0c\x00\x0d\x00\x09\x00\x07\x00\x08\x00\x11\x00\x06\x00\x02\x00\x09\x00\x0f\x00\x07\x00\x08\x00\x1d\x00\x1e\x00\x20\x00\x09\x00\x20\x00\x02\x00\x0a\x00\x04\x00\x21\x00\x02\x00\x0a\x00\x04\x00\x1a\x00\x02\x00\x0a\x00\x04\x00\x1b\x00\x02\x00\x0a\x00\x04\x00\x15\x00\x02\x00\x0a\x00\x04\x00\x12\x00\x02\x00\x0a\x00\x04\x00\x09\x00\x02\x00\x0a\x00\x04\x00\x19\x00\x1a\x00\x14\x00\x0e\x00\x15\x00\x17\x00\x0f\x00\x12\x00\x00\x00\x18\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\xff\xff\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00"# happyReduceArr = Happy_Data_Array.array (1, 12) [ (1 , happyReduce_1), @@ -122,7 +124,7 @@ happy_x_2 `HappyStk` happy_x_1 `HappyStk` happyRest) - = case happyOut5 happy_x_3 of { happy_var_3 -> + = case happyOutTok happy_x_3 of { (Lexer.Label happy_var_3) -> case happyOut4 happy_x_5 of { happy_var_5 -> case happyOut4 happy_x_8 of { happy_var_8 -> happyIn4 @@ -139,7 +141,7 @@ happy_x_2 `HappyStk` happy_x_1 `HappyStk` happyRest) - = case happyOut5 happy_x_3 of { happy_var_3 -> + = case happyOutTok happy_x_3 of { (Lexer.Label happy_var_3) -> case happyOut4 happy_x_5 of { happy_var_5 -> case happyOut4 happy_x_8 of { happy_var_8 -> happyIn4 @@ -307,8 +309,13 @@ data ParseError = ParseError { position :: Position , parseMessage :: ParseMessage - } deriving (Show) + } deriving (Typeable) +instance Show ParseError where + show = unpack . prettyParseError + +instance Exception ParseError + -- | Pretty-print a `ParseError` prettyParseError :: ParseError -> Text prettyParseError (ParseError (Lexer.P l c) e) = Builder.toLazyText ( @@ -328,25 +335,13 @@ <> "\n" <> "Error: Parsing failed\n" ) {-# LINE 1 "templates/GenericTemplate.hs" #-} +{-# LINE 1 "templates/GenericTemplate.hs" #-} +{-# LINE 1 "" #-} +{-# LINE 1 "" #-} +{-# LINE 1 "templates/GenericTemplate.hs" #-} -- Id: GenericTemplate.hs,v 1.26 2005/01/14 14:47:22 simonmar Exp - - - - - - --- Do not remove this comment. Required to fix CPP parsing when using GCC and a clang-compiled alex. -#if __GLASGOW_HASKELL__ > 706 -#define LT(n,m) ((Happy_GHC_Exts.tagToEnum# (n Happy_GHC_Exts.<# m)) :: Bool) -#define GTE(n,m) ((Happy_GHC_Exts.tagToEnum# (n Happy_GHC_Exts.>=# m)) :: Bool) -#define EQ(n,m) ((Happy_GHC_Exts.tagToEnum# (n Happy_GHC_Exts.==# m)) :: Bool) -#else -#define LT(n,m) (n Happy_GHC_Exts.<# m) -#define GTE(n,m) (n Happy_GHC_Exts.>=# m) -#define EQ(n,m) (n Happy_GHC_Exts.==# m) -#endif - +{-# LINE 30 "templates/GenericTemplate.hs" #-} data Happy_IntList = HappyCons Happy_GHC_Exts.Int# Happy_IntList @@ -355,18 +350,11 @@ - - - - - - - - - - +{-# LINE 51 "templates/GenericTemplate.hs" #-} +{-# LINE 61 "templates/GenericTemplate.hs" #-} +{-# LINE 70 "templates/GenericTemplate.hs" #-} infixr 9 `HappyStk` data HappyStk a = HappyStk a (HappyStk a) @@ -383,9 +371,9 @@ -- parse (a %partial parser). We must ignore the saved token on the top of -- the stack in this case. happyAccept 0# tk st sts (_ `HappyStk` ans `HappyStk` _) = - happyReturn1 ans + happyReturn1 ans happyAccept j tk st sts (HappyStk ans _) = - (happyTcHack j (happyTcHack st)) (happyReturn1 ans) + (happyTcHack j (happyTcHack st)) (happyReturn1 ans) ----------------------------------------------------------------------------- -- Arrays only: do the next action @@ -393,35 +381,37 @@ happyDoAction i tk st - = {- nothing -} - + = {- nothing -} - case action of - 0# -> {- nothing -} - happyFail i tk st - -1# -> {- nothing -} - happyAccept i tk st - n | LT(n,(0# :: Happy_GHC_Exts.Int#)) -> {- nothing -} - - (happyReduceArr Happy_Data_Array.! rule) i tk st - where rule = (Happy_GHC_Exts.I# ((Happy_GHC_Exts.negateInt# ((n Happy_GHC_Exts.+# (1# :: Happy_GHC_Exts.Int#)))))) - n -> {- nothing -} - - happyShift new_state i tk st - where new_state = (n Happy_GHC_Exts.-# (1# :: Happy_GHC_Exts.Int#)) - where off = indexShortOffAddr happyActOffsets st - off_i = (off Happy_GHC_Exts.+# i) - check = if GTE(off_i,(0# :: Happy_GHC_Exts.Int#)) - then EQ(indexShortOffAddr happyCheck off_i, i) - else False - action + case action of + 0# -> {- nothing -} + happyFail i tk st + -1# -> {- nothing -} + happyAccept i tk st + n | (n Happy_GHC_Exts.<# (0# :: Happy_GHC_Exts.Int#)) -> {- nothing -} + + (happyReduceArr Happy_Data_Array.! rule) i tk st + where rule = (Happy_GHC_Exts.I# ((Happy_GHC_Exts.negateInt# ((n Happy_GHC_Exts.+# (1# :: Happy_GHC_Exts.Int#)))))) + n -> {- nothing -} + + + happyShift new_state i tk st + where (new_state) = (n Happy_GHC_Exts.-# (1# :: Happy_GHC_Exts.Int#)) + where (off) = indexShortOffAddr happyActOffsets st + (off_i) = (off Happy_GHC_Exts.+# i) + check = if (off_i Happy_GHC_Exts.>=# (0# :: Happy_GHC_Exts.Int#)) + then (indexShortOffAddr happyCheck off_i Happy_GHC_Exts.==# i) + else False + (action) | check = indexShortOffAddr happyTable off_i | otherwise = indexShortOffAddr happyDefActions st +{-# LINE 130 "templates/GenericTemplate.hs" #-} + indexShortOffAddr (HappyA# arr) off = - Happy_GHC_Exts.narrow16Int# i + Happy_GHC_Exts.narrow16Int# i where i = Happy_GHC_Exts.word2Int# (Happy_GHC_Exts.or# (Happy_GHC_Exts.uncheckedShiftL# high 8#) low) high = Happy_GHC_Exts.int2Word# (Happy_GHC_Exts.ord# (Happy_GHC_Exts.indexCharOffAddr# arr (off' Happy_GHC_Exts.+# 1#))) @@ -440,13 +430,13 @@ ----------------------------------------------------------------------------- -- HappyState data type (not arrays) - +{-# LINE 163 "templates/GenericTemplate.hs" #-} ----------------------------------------------------------------------------- -- Shifting a token happyShift new_state 0# tk st sts stk@(x `HappyStk` _) = - let i = (case Happy_GHC_Exts.unsafeCoerce# x of { (Happy_GHC_Exts.I# (i)) -> i }) in + let (i) = (case Happy_GHC_Exts.unsafeCoerce# x of { (Happy_GHC_Exts.I# (i)) -> i }) in -- trace "shifting the error token" $ happyDoAction i tk new_state (HappyCons (st) (sts)) (stk) @@ -482,33 +472,30 @@ = happyFail 0# tk st sts stk happyReduce k nt fn j tk st sts stk = case happyDrop (k Happy_GHC_Exts.-# (1# :: Happy_GHC_Exts.Int#)) sts of - sts1@((HappyCons (st1@(action)) (_))) -> - let r = fn stk in -- it doesn't hurt to always seq here... - happyDoSeq r (happyGoto nt j tk st1 sts1 r) + sts1@((HappyCons (st1@(action)) (_))) -> + let r = fn stk in -- it doesn't hurt to always seq here... + happyDoSeq r (happyGoto nt j tk st1 sts1 r) happyMonadReduce k nt fn 0# tk st sts stk = happyFail 0# tk st sts stk happyMonadReduce k nt fn j tk st sts stk = - case happyDrop k (HappyCons (st) (sts)) of - sts1@((HappyCons (st1@(action)) (_))) -> - let drop_stk = happyDropStk k stk in - happyThen1 (fn stk tk) (\r -> happyGoto nt j tk st1 sts1 (r `HappyStk` drop_stk)) + happyThen1 (fn stk tk) (\r -> happyGoto nt j tk st1 sts1 (r `HappyStk` drop_stk)) + where (sts1@((HappyCons (st1@(action)) (_)))) = happyDrop k (HappyCons (st) (sts)) + drop_stk = happyDropStk k stk happyMonad2Reduce k nt fn 0# tk st sts stk = happyFail 0# tk st sts stk happyMonad2Reduce k nt fn j tk st sts stk = - case happyDrop k (HappyCons (st) (sts)) of - sts1@((HappyCons (st1@(action)) (_))) -> - let drop_stk = happyDropStk k stk + happyThen1 (fn stk tk) (\r -> happyNewToken new_state sts1 (r `HappyStk` drop_stk)) + where (sts1@((HappyCons (st1@(action)) (_)))) = happyDrop k (HappyCons (st) (sts)) + drop_stk = happyDropStk k stk - off = indexShortOffAddr happyGotoOffsets st1 - off_i = (off Happy_GHC_Exts.+# nt) - new_state = indexShortOffAddr happyTable off_i + (off) = indexShortOffAddr happyGotoOffsets st1 + (off_i) = (off Happy_GHC_Exts.+# nt) + (new_state) = indexShortOffAddr happyTable off_i - in - happyThen1 (fn stk tk) (\r -> happyNewToken new_state sts1 (r `HappyStk` drop_stk)) happyDrop 0# l = l happyDrop n (HappyCons (_) (t)) = happyDrop (n Happy_GHC_Exts.-# (1# :: Happy_GHC_Exts.Int#)) t @@ -523,9 +510,9 @@ happyGoto nt j tk st = {- nothing -} happyDoAction j tk new_state - where off = indexShortOffAddr happyGotoOffsets st - off_i = (off Happy_GHC_Exts.+# nt) - new_state = indexShortOffAddr happyTable off_i + where (off) = indexShortOffAddr happyGotoOffsets st + (off_i) = (off Happy_GHC_Exts.+# nt) + (new_state) = indexShortOffAddr happyTable off_i @@ -535,8 +522,8 @@ -- parse error if we are in recovery and we fail again happyFail 0# tk old_st _ stk@(x `HappyStk` _) = - let i = (case Happy_GHC_Exts.unsafeCoerce# x of { (Happy_GHC_Exts.I# (i)) -> i }) in --- trace "failing" $ + let (i) = (case Happy_GHC_Exts.unsafeCoerce# x of { (Happy_GHC_Exts.I# (i)) -> i }) in +-- trace "failing" $ happyError_ i tk {- We don't need state discarding for our restricted implementation of @@ -545,16 +532,16 @@ -- discard a state happyFail 0# tk old_st (HappyCons ((action)) (sts)) - (saved_tok `HappyStk` _ `HappyStk` stk) = --- trace ("discarding state, depth " ++ show (length stk)) $ - happyDoAction 0# tk action sts ((saved_tok`HappyStk`stk)) + (saved_tok `HappyStk` _ `HappyStk` stk) = +-- trace ("discarding state, depth " ++ show (length stk)) $ + happyDoAction 0# tk action sts ((saved_tok`HappyStk`stk)) -} -- Enter error recovery: generate an error token, -- save the old token and carry on. happyFail i tk (action) sts stk = -- trace "entering error recovery" $ - happyDoAction 0# tk action sts ( (Happy_GHC_Exts.unsafeCoerce# (Happy_GHC_Exts.I# (i))) `HappyStk` stk) + happyDoAction 0# tk action sts ( (Happy_GHC_Exts.unsafeCoerce# (Happy_GHC_Exts.I# (i))) `HappyStk` stk) -- Internal happy errors: @@ -572,9 +559,9 @@ ----------------------------------------------------------------------------- -- Seq-ing. If the --strict flag is given, then Happy emits --- happySeq = happyDoSeq +-- happySeq = happyDoSeq -- otherwise it emits --- happySeq = happyDontSeq +-- happySeq = happyDontSeq happyDoSeq, happyDontSeq :: a -> b -> b happyDoSeq a b = a `seq` b @@ -604,4 +591,3 @@ {-# NOINLINE happyFail #-} -- end of Happy Template. - diff --git a/morte.cabal b/morte.cabal --- a/morte.cabal +++ b/morte.cabal @@ -1,5 +1,5 @@ Name: morte -Version: 1.0.1 +Version: 1.1.0 Cabal-Version: >=1.8.0.2 Build-Type: Simple License: BSD3 @@ -8,7 +8,7 @@ Author: Gabriel Gonzalez Maintainer: Gabriel439@gmail.com Bug-Reports: https://github.com/Gabriel439/Haskell-Morte-Library/issues -Synopsis: Bare-bones calculus of constructions +Synopsis: A bare-bones calculus of constructions Description: Morte is a typed, purely functional, and strongly normalizing intermediate language designed for whole-program super-optimization. Use this library to type-check, optimize, parse, pretty-print, serialize and @@ -25,6 +25,8 @@ . Read "Morte.Tutorial" to learn how to use this library Category: Compiler +Data-Dir: benchmarks/src +Data-Files: *.mt Source-Repository head Type: git Location: https://github.com/Gabriel439/Haskell-Morte-Library @@ -32,14 +34,14 @@ Library Hs-Source-Dirs: src Build-Depends: - base >= 4 && < 5 , - array >= 0.4.0.0 && < 0.6 , - binary < 0.8 , - containers < 0.6 , - lens-family-core >= 1.0.0 && < 1.2 , - pipes >= 4.0.0 && < 4.2 , - text >= 0.11.1.0 && < 1.2 , - transformers >= 0.2.0.0 && < 0.5 + base >= 4 && < 5 , + array >= 0.4.0.0 && < 0.6 , + binary < 0.8 , + deepseq >= 1.3.0 && < 1.5 , + lens-family-core >= 1.0.0 && < 1.3.0 , + pipes >= 4.0.0 && < 4.2 , + text >= 0.11.1.0 && < 1.3 , + transformers >= 0.2.0.0 && < 0.5 Exposed-Modules: Morte.Core, Morte.Lexer, @@ -52,7 +54,19 @@ Hs-Source-Dirs: exec Main-Is: Main.hs Build-Depends: - base >= 4 && < 5 , - morte , - optparse-applicative < 0.11, - text >= 0.11.1.0 && < 1.2 + base >= 4 && < 5 , + morte , + optparse-applicative <= 0.11.0.1 , + text >= 0.11.1.0 && < 1.3 + +Benchmark benchmarks + Type: exitcode-stdio-1.0 + HS-Source-Dirs: benchmarks + Main-Is: Bench.hs + GHC-Options: -O2 -Wall + + Build-Depends: + base >= 4 && < 5 , + criterion < 1.1 , + morte >= 1.1.0 , + text >= 0.11.1.0 && < 1.3 diff --git a/src/Morte/Core.hs b/src/Morte/Core.hs --- a/src/Morte/Core.hs +++ b/src/Morte/Core.hs @@ -52,27 +52,34 @@ normalize, -- * Utilities + used, prettyExpr, prettyTypeError, -- * Errors TypeError(..), - TypeMessage(..) + TypeMessage(..), + + -- * Builders + buildConst, + buildVar, + buildExpr, + buildTypeMessage, + buildTypeError, ) where import Control.Applicative ((<$>), (<*>)) +import Control.DeepSeq import Control.Exception (Exception) -import Control.Monad.Trans.State (State, evalState, modify) +import Control.Monad.Trans.State (State, evalState) import qualified Control.Monad.Trans.State as State -import Data.Binary (Binary(get, put), Get) +import Data.Binary (Binary(get, put), Get, Put) import Data.Binary.Get (getWord64le) import Data.Binary.Put (putWord64le) -import Data.IntSet (IntSet) -import qualified Data.IntSet as IntSet import Data.Monoid (mempty, (<>)) import Data.String (IsString(fromString)) import Data.Text () -- For the `IsString` instance -import Data.Text.Lazy (Text) +import Data.Text.Lazy (Text, unpack) import qualified Data.Text.Encoding as Text import qualified Data.Text.Lazy as Text import Data.Text.Lazy.Builder (Builder, toLazyText, fromLazyText) @@ -82,30 +89,61 @@ {-| Label for a bound variable - The `Text` field is the variable's name. + The `Text` field is the variable's name (i.e. \"@x@\"). - The `Int` field disambiguates variables with the same name. Zero is a good - default. Non-zero values will appear as a numeric suffix when - pretty-printing the `Var`. + The `Int` field disambiguates variables with the same name if there are + multiple bound variables of the same name in scope. Zero refers to the + nearest bound variable and the index increases by one for each bound variable + of the same name going outward. The following diagram may help: + +> +-refers to-+ +> | | +> v | +> \(x : *) -> \(y : *) -> \(x : *) -> x@0 +> +> +-------------refers to-------------+ +> | | +> v | +> \(x : *) -> \(y : *) -> \(x : *) -> x@1 + + This `Int` behaves like a De Bruijn index in the special case where all + variables have the same name. + + You can optionally omit the index if it is @0@: + +> +refers to+ +> | | +> v | +> \(x : *) -> \(y : *) -> \(x : *) -> x + + Zero indices are omitted when pretty-printing `Var`s and non-zero indices + appear as a numeric suffix. -} data Var = V Text Int deriving (Eq, Show) +putUtf8 :: Text -> Put +putUtf8 txt = put (Text.encodeUtf8 (Text.toStrict txt)) + +getUtf8 :: Get Text +getUtf8 = do + bs <- get + case Text.decodeUtf8' bs of + Left e -> fail (show e) + Right txt -> return (Text.fromStrict txt) + instance Binary Var where - put (V txt n) = do - put (Text.encodeUtf8 (Text.toStrict txt)) + put (V x n) = do + putUtf8 x putWord64le (fromIntegral n) - get = do - bs <- get - case Text.decodeUtf8' bs of - Left e -> - fail (show e) - Right txt -> - V (Text.fromStrict txt) <$> fmap fromIntegral getWord64le + get = V <$> getUtf8 <*> fmap fromIntegral getWord64le instance IsString Var where fromString str = V (Text.pack str) 0 +instance NFData Var where + rnf (V n p) = rnf n `seq` rnf p + {-| Constants for the calculus of constructions The only axiom is: @@ -133,6 +171,8 @@ 1 -> return Box _ -> fail "get Const: Invalid tag byte" +instance NFData Const + axiom :: Const -> Either TypeError Const axiom Star = return Box axiom Box = Left (TypeError [] (Const Box) (Untyped Box)) @@ -151,34 +191,47 @@ -- > Var (V x n) ~ x@n | Var Var -- | > Lam x A b ~ λ(x : A) → b - | Lam Var Expr Expr + | Lam Text Expr Expr -- | > Pi x A B ~ ∀(x : A) → B -- > Pi unused A B ~ A → B - | Pi Var Expr Expr + | Pi Text Expr Expr -- | > App f a ~ f a | App Expr Expr deriving (Show) +lookupN :: Eq a => a -> [(a, b)] -> Int -> Maybe b +lookupN a ((a', b'):abs') n | a /= a' = lookupN a abs' n + | n > 0 = lookupN a abs' $! n - 1 + | n == 0 = Just b' + | otherwise = Nothing +lookupN _ [] _ = Nothing + +lookupCtx :: Var -> Context -> Maybe Expr +lookupCtx (V x n) ctx = lookupN x ctx n + instance Eq Expr where eL0 == eR0 = evalState (go (normalize eL0) (normalize eR0)) [] where - go :: Expr -> Expr -> State [(Var, Var)] Bool + go :: Expr -> Expr -> State [(Text, Text)] Bool go (Const cL) (Const cR) = return (cL == cR) - go (Var xL) (Var xR) = do + go (Var (V xL nL)) (Var (V xR nR)) = do ctx <- State.get - let x = case lookup xL ctx of - Nothing -> xL - Just xR' -> xR' - return (x == xR) + return (nL == nR && case lookupN xL ctx nL of + Nothing -> xL == xR + Just xR' -> xR' == xR ) go (Lam xL tL bL) (Lam xR tR bR) = do - modify ((xL, xR):) + ctx <- State.get + State.put ((xL, xR):ctx) eq1 <- go tL tR eq2 <- go bL bR + State.put ctx return (eq1 && eq2) go (Pi xL tL bL) (Pi xR tR bR) = do - modify ((xL, xR):) + ctx <- State.get + State.put ((xL, xR):ctx) eq1 <- go tL tR eq2 <- go bL bR + State.put ctx return (eq1 && eq2) go (App fL aL) (App fR aR) = do b1 <- go fL fR @@ -196,12 +249,12 @@ put x Lam x _A b -> do put (2 :: Word8) - put x + putUtf8 x put _A put b Pi x _A _B -> do put (3 :: Word8) - put x + putUtf8 x put _A put _B App f a -> do @@ -214,8 +267,8 @@ case n of 0 -> Const <$> get 1 -> Var <$> get - 2 -> Lam <$> get <*> get <*> get - 3 -> Pi <$> get <*> get <*> get + 2 -> Lam <$> getUtf8 <*> get <*> get + 3 -> Pi <$> getUtf8 <*> get <*> get 4 -> App <$> get <*> get _ -> fail "get Expr: Invalid tag byte" @@ -223,11 +276,21 @@ where fromString str = Var (fromString str) -{-| Bound variables and their types +instance NFData Expr where + rnf e = case e of + Const c -> rnf c + Var v -> rnf v + Lam x _A b -> rnf x `seq` rnf _A `seq` rnf b + Pi x _A _B -> rnf x `seq` rnf _A `seq` rnf _B + App f a -> rnf f `seq` rnf a - Earlier `Var`s shadow later matching `Var`s +{-| Bound variable names and their types + + Variable names may appear more than once in the `Context`. The `Var` @x\@n@ + refers to the @n@th occurrence of @x@ in the `Context` (using 0-based + numbering). -} -type Context = [(Var, Expr)] +type Context = [(Text, Expr)] -- | The specific type error data TypeMessage @@ -237,27 +300,44 @@ | NotAFunction | TypeMismatch Expr Expr | Untyped Const - deriving (Show, Typeable) + deriving (Show) +instance NFData TypeMessage where + rnf tm = case tm of + UnboundVariable -> () + InvalidInputType e -> rnf e + InvalidOutputType e -> rnf e + NotAFunction -> () + TypeMismatch e1 e2 -> rnf e1 `seq` rnf e2 + Untyped c -> rnf c + -- | A structured type error that includes context data TypeError = TypeError { context :: Context , current :: Expr , typeMessage :: TypeMessage - } deriving (Show, Typeable) + } deriving (Typeable) +instance Show TypeError where + show = unpack . prettyTypeError + instance Exception TypeError +instance NFData TypeError where + rnf (TypeError ctx crr tym) = rnf ctx `seq` rnf crr `seq` rnf tym + +-- | Render a pretty-printed `Const` as a `Builder` buildConst :: Const -> Builder buildConst c = case c of Star -> "*" Box -> "□" +-- | Render a pretty-printed `Var` as a `Builder` buildVar :: Var -> Builder buildVar (V txt n) = fromLazyText txt <> if n == 0 then mempty else "@" <> decimal n --- | Render a pretty-printed expression as a `Builder` +-- | Render a pretty-printed `Expr` as a `Builder` buildExpr :: Expr -> Builder buildExpr = go False False where @@ -268,16 +348,17 @@ Lam x _A b -> (if parenBind then "(" else "") <> "λ(" - <> buildVar x + <> fromLazyText x <> " : " - <> go False False _A + <> go False False _A <> ") → " <> go False False b <> (if parenBind then ")" else "") Pi x _A b -> (if parenBind then "(" else "") - <> (if used x e - then "∀(" <> buildVar x <> " : " <> go False False _A <> ")" + <> (if used x b + then + "∀(" <> fromLazyText x <> " : " <> go False False _A <> ")" else go True False _A ) <> " → " <> go False False b @@ -287,17 +368,37 @@ <> go True False f <> " " <> go True True a <> (if parenApp then ")" else "") - used :: Var -> Expr -> Bool - used x = go' - where - go' e = case e of - Var x' | x == x' -> True - | otherwise -> False - Lam _ _A b -> go' _A || go' b - Pi _ _A b -> go' _A || go' b - App f a -> go' f || go' a - Const _ -> False +{-| Determine whether a `Pi`-bound variable should be displayed + Notice that if any variable within the body of a `Pi` shares the same name and + an equal or greater DeBruijn index we display the `Pi`-bound variable. To + illustrate why we don't just check for equality, consider this type: + + > forall (a : *) -> forall (a : *) -> a@1 + + The @a\@1@ refers to the outer @a@ (i.e. the left one), but if we hid the + inner @a@ (the right one), the type would make no sense: + + > forall (a : *) -> * -> a@1 + + ... because the @a\@1@ would misleadingly appear to be an unbound variable. +-} +used :: Text -> Expr -> Bool +used x e0 = go e0 0 + where + go e n = case e of + Var (V x' n') | x == x' && n' >= n -> True + | otherwise -> False + Lam x' _A b -> go _A n || (go b $! n') + where + n' = if x == x' then n + 1 else n + Pi x' _A _B -> go _A n || (go _B $! n') + where + n' = if x == x' then n + 1 else n + App f a -> go f n || go a n + Const _ -> False + +-- | Render a pretty-printed `TypeMessage` as a `Builder` buildTypeMessage :: TypeMessage -> Builder buildTypeMessage msg = case msg of UnboundVariable -> @@ -320,6 +421,7 @@ Untyped c -> "Error: " <> buildConst c <> " has no type\n" +-- | Render a pretty-printed `TypeError` as a `Builder` buildTypeError :: TypeError -> Builder buildTypeError (TypeError ctx expr msg) = ( if Text.null (toLazyText buildContext ) @@ -330,52 +432,48 @@ <> "\n" <> buildTypeMessage msg where - buildKV (key, val) = buildVar key <> " : " <> buildExpr val + buildKV (key, val) = fromLazyText key <> " : " <> buildExpr val buildContext = (fromLazyText . Text.unlines . map (toLazyText . buildKV) . reverse) ctx -{-| Find all free variables with a given label and return their `Int`s +{-| Substitute all occurrences of a variable with an expression - Use this to generate a new variable which does not clash with existing free - variables +> subst x n C B ~ B[x@n := C] -} -freeOf :: Text -> Expr -> IntSet -freeOf txt = go - where - go e = case e of - Var (V txt' n) | txt == txt' -> IntSet.singleton n - | otherwise -> IntSet.empty - Lam (V _ n ) _ b -> IntSet.delete n (go b) - Pi (V _ n ) _ b -> IntSet.delete n (go b) - App f a -> IntSet.union (go f) (go a) - Const _ -> IntSet.empty - -{-| Substitute all occurrences of a variable with an expression +subst :: Text -> Int -> Expr -> Expr -> Expr +subst x n e' e = case e of + Lam x' _A b -> Lam x' (subst x n e' _A) b' + where + n' = if x == x' then n + 1 else n + b' = n' `seq` subst x n' (shift 1 x' 0 e') b + Pi x' _A _B -> Pi x' (subst x n e' _A) _B' + where + n' = if x == x' then n + 1 else n + _B' = n' `seq` subst x n' (shift 1 x' 0 e') _B + App f a -> App (subst x n e' f) (subst x n e' a) + Var (V x' n') -> if x == x' && n == n' then e' else e + Const k -> Const k -> subst x C B ~ B[x := C] +{-| @shift n x 0@ adds @n@ to the index of all free variables named @x@ within + an `Expr` -} -subst :: Var -> Expr -> Expr -> Expr -subst x0 e0 = go +shift :: Int -> Text -> Int -> Expr -> Expr +shift d x0 c0 e0 = go e0 c0 where - go e = case e of - Lam x _A b -> helper Lam x _A b - Pi x _A b -> helper Pi x _A b - App f a -> App (go f) (go a) - Var x -> if (x == x0) then e0 else e - Const _ -> e - - helper c x@(V txt n) _A b = - if x == x0 - then c x _A b -- x shadows x0 - else - let fs = IntSet.union (freeOf txt (Var x0)) (freeOf txt e0) - in if IntSet.member n fs - then - let x' = V txt (IntSet.findMax fs + 1) - in c x' (go _A) (go (subst x (Var x') b)) - else c x (go _A) (go b) + go e c = case e of + Lam x _A b -> Lam x (go _A c) (go b $! c') + where + c' = if x == x0 then c + 1 else c + Pi x _A _B -> Pi x (go _A c) (go _B $! c') + where + c' = if x == x0 then c + 1 else c + App f a -> App (go f c) (go a c) + Var (V x n) -> n' `seq` Var (V x n') + where + n' = if x == x0 && n >= c then n + d else n + Const k -> Const k {-| Type-check an expression and return the expression's type if type-checking suceeds or an error if type-checking fails @@ -386,12 +484,13 @@ -} typeWith :: Context -> Expr -> Either TypeError Expr typeWith ctx e = case e of - Const c -> fmap Const (axiom c) - Var x -> case lookup x ctx of + Const c -> fmap Const (axiom c) + Var x -> case lookupCtx x ctx of Nothing -> Left (TypeError ctx e UnboundVariable) Just a -> return a - Lam x _A b -> do - _B <- typeWith ((x, _A):ctx) b + Lam x _A b -> do + let ctx' = [ (x', shift 1 x 0 _A') | (x', _A') <- (x, _A):ctx ] + _B <- typeWith ctx' b let p = Pi x _A _B _t <- typeWith ctx p return p @@ -400,23 +499,27 @@ s <- case eS of Const s -> return s _ -> Left (TypeError ctx e (InvalidInputType _A)) - let ctx' = (x, _A):ctx + let ctx' = [ (x', shift 1 x 0 _A') | (x', _A') <- (x, _A):ctx ] eT <- fmap whnf (typeWith ctx' _B) t <- case eT of Const t -> return t _ -> Left (TypeError ctx' e (InvalidOutputType _B)) fmap Const (rule s t) - App f a -> do + App f a -> do e' <- fmap whnf (typeWith ctx f) (x, _A, _B) <- case e' of Pi x _A _B -> return (x, _A, _B) _ -> Left (TypeError ctx e NotAFunction) _A' <- typeWith ctx a - let nf_A = normalize _A - nf_A' = normalize _A' - if nf_A == nf_A' - then return (subst x a _B) - else Left (TypeError ctx e (TypeMismatch nf_A nf_A')) + if _A == _A' + then do + let a' = shift 1 x 0 a + _B' = subst x 0 a' _B + return (shift (-1) x 0 _B') + else do + let nf_A = normalize _A + nf_A' = normalize _A' + Left (TypeError ctx e (TypeMismatch nf_A nf_A')) {-| `typeOf` is the same as `typeWith` with an empty context, meaning that the expression must be closed (i.e. no free variables), otherwise type-checking @@ -429,18 +532,27 @@ whnf :: Expr -> Expr whnf e = case e of App f a -> case whnf f of - Lam x _A b -> whnf (subst x a b) -- Beta reduce + Lam x _A b -> whnf (shift (-1) x 0 b') -- Beta reduce + where + a' = shift 1 x 0 a + b' = subst x 0 a' b _ -> e _ -> e -- | Returns whether a variable is free in an expression freeIn :: Var -> Expr -> Bool -freeIn x = go +freeIn v@(V x n) = go where go e = case e of - Lam x' _A b -> x /= x' && (go _A || go b) - Pi x' _A b -> x /= x' && (go _A || go b) - Var x' -> x == x' + Lam x' _A b -> + n' `seq` (go _A || if x == x' then freeIn (V x n') b else go b) + where + n' = n + 1 + Pi x' _A _B -> + n' `seq` (go _A || if x == x' then freeIn (V x n') _B else go _B) + where + n' = n + 1 + Var v' -> v == v' App f a -> go f || go a Const _ -> False @@ -455,17 +567,24 @@ normalize e = case e of Lam x _A b -> case b' of App f a -> case a of - Var x' | x == x' && not (x `freeIn` f) -> f -- Eta reduce - | otherwise -> e' + Var v' | v == v' && not (v `freeIn` f) -> + shift (-1) x 0 f -- Eta reduce + | otherwise -> + e' + where + v = V x 0 _ -> e' _ -> e' where b' = normalize b e' = Lam x (normalize _A) b' - Pi x _A b -> Pi x (normalize _A) (normalize b) - App f _C -> case normalize f of - Lam x _A _B -> normalize (subst x _C _B) -- Beta reduce - f' -> App f' (normalize _C) + Pi x _A _B -> Pi x (normalize _A) (normalize _B) + App f a -> case normalize f of + Lam x _A b -> normalize (shift (-1) x 0 b') -- Beta reduce + where + a' = shift 1 x 0 a + b' = subst x 0 a' b + f' -> App f' (normalize a) Var _ -> e Const _ -> e diff --git a/src/Morte/Lexer.x b/src/Morte/Lexer.x --- a/src/Morte/Lexer.x +++ b/src/Morte/Lexer.x @@ -27,9 +27,8 @@ -- Same as Haskell $opchar = [\!\#\$\%\&\*\+\.\/\<\=\>\?\@\\\^\|\-\~] --- I intentionally disallow `'` or digits in variable labels. --- Use the `label@number` syntax to disambiguate variables with the same label -$labelchar = [A-Za-z_] +$fst = [A-Za-z_] +$labelchar = [A-Za-z0-9_] $whiteNoNewline = $white # \n @@ -50,7 +49,7 @@ "\/" | "|~|" | "forall" | "∀" | "Π" { \_ -> yield Pi } "\" | "λ" { \_ -> yield Lambda } $digit+ { \text -> yield (Number (toInt text)) } - $labelchar+ | "(" $opchar+ ")" { \text -> yield (Label text) } + $fst $labelchar* | "(" $opchar+ ")" { \text -> yield (Label text) } { toInt :: Text -> Int diff --git a/src/Morte/Parser.y b/src/Morte/Parser.y --- a/src/Morte/Parser.y +++ b/src/Morte/Parser.y @@ -1,5 +1,6 @@ { -{-# LANGUAGE OverloadedStrings #-} +{-# LANGUAGE OverloadedStrings #-} +{-# LANGUAGE DeriveDataTypeable #-} -- | Parsing logic for the Morte language @@ -13,14 +14,16 @@ ParseMessage(..) ) where +import Control.Exception (Exception) import Control.Monad.Trans.Error (ErrorT, Error(..), throwError, runErrorT) import Control.Monad.Trans.State.Strict (State, runState) import Data.Functor.Identity (Identity, runIdentity) import Data.Monoid (mempty, (<>)) -import Data.Text.Lazy (Text) +import Data.Text.Lazy (Text, unpack) import qualified Data.Text.Lazy as Text import qualified Data.Text.Lazy.Builder as Builder import Data.Text.Lazy.Builder.Int (decimal) +import Data.Typeable (Typeable) import Lens.Family.Stock (_1, _2) import Lens.Family.State.Strict ((.=), use, zoom) import Morte.Core (Var(..), Const(..), Expr(..)) @@ -53,8 +56,8 @@ Expr :: { Expr } : BExpr { $1 } - | '\\' '(' VExpr ':' Expr ')' '->' Expr { Lam $3 $5 $8 } - | '|~|' '(' VExpr ':' Expr ')' '->' Expr { Pi $3 $5 $8 } + | '\\' '(' label ':' Expr ')' '->' Expr { Lam $3 $5 $8 } + | '|~|' '(' label ':' Expr ')' '->' Expr { Pi $3 $5 $8 } | BExpr '->' Expr { Pi "_" $1 $3 } VExpr :: { Var } @@ -124,7 +127,12 @@ data ParseError = ParseError { position :: Position , parseMessage :: ParseMessage - } deriving (Show) + } deriving (Typeable) + +instance Show ParseError where + show = unpack . prettyParseError + +instance Exception ParseError -- | Pretty-print a `ParseError` prettyParseError :: ParseError -> Text diff --git a/src/Morte/Tutorial.hs b/src/Morte/Tutorial.hs --- a/src/Morte/Tutorial.hs +++ b/src/Morte/Tutorial.hs @@ -88,6 +88,7 @@ > \(a : *) -> \(x : a) -> x > > ∀(a : *) → a → a +> > λ(a : *) → λ(x : a) → x > $ @@ -159,6 +160,7 @@ > $ morte < id.mt > ∀(String : *) → String → String +> > λ(String : *) → λ(x : String) → x Morte optimizes our program to the identity function on @String@s, but if @@ -281,7 +283,7 @@ > var1 = expr1 > > var2 : type2 -> var2 = type2 +> var2 = expr2 > > in result @@ -320,6 +322,7 @@ > $ morte < id2.mt > ∀(a : *) → a → a +> > λ(a : *) → λ(x : a) → x -} @@ -510,6 +513,7 @@ > $ morte < bool.mt > ∀(Int : *) → Int → Int → Int +> > λ(Int : *) → λ(Zero : Int) → λ(One : Int) → One The compiler reduces the program to @One@. All the dead code has been @@ -607,6 +611,7 @@ > $ morte < pair.mt > ∀(a : *) → a → a → a +> > λ(a : *) → λ(x : a) → λ(y : a) → y This is also equal to our previous program. Just rename @\'a\'@ to @Int@, @@ -618,12 +623,12 @@ arithmetic and integer literals, then you can just parametrize your program on the type, operations, and literal values: -> \(Int : *) -- Foreign type -> -> \((+) : Int -> Int -> Int) -- Foreign function -> -> \((*) : Int -> Int -> Int) -- Foreign function -> -> \(lit@0 : Int) -- Foreign integer literal -> -> \(lit@1 : Int) -- Foreign integer literal -> -> \(lit@2 : Int) -- Foreign integer literal +> \(Int : *) -- Foreign type +> -> \((+) : Int -> Int -> Int) -- Foreign function +> -> \((*) : Int -> Int -> Int) -- Foreign function +> -> \(litA : Int) -- Foreign integer literal +> -> \(litB : Int) -- Foreign integer literal +> -> \(litC : Int) -- Foreign integer literal > ... However, the more types and operations you encode natively within Morte the @@ -801,7 +806,7 @@ > ) > > -- (&&) -> (\(b@1 : Bool) -> \(b@2 : Bool) -> if b@1 Bool b@2 False) +> (\(x : Bool) -> \(y : Bool) -> if x Bool y False) > > -- bools > (Cons Bool True (Cons Bool True (Cons Bool True (Nil Bool)))) @@ -856,6 +861,7 @@ > $ morte < all.mt > ∀(r : *) → r → r → r +> > λ(r : *) → λ(x : r) → λ(_ : r) → x Here's another example of encoding a recursive type, using natural numbers: @@ -1086,6 +1092,7 @@ > $ morte < mapid1.mt > ∀(a : *) → (∀(x : *) → (a → x → x) → x → x) → ∀(x : *) → (a → x → x) → x → x +> > λ(a : *) → λ(l : ∀(x : *) → (a → x → x) → x → x) → l We can prove this by replacing our @map@ with the identity function on @@ -1120,6 +1127,7 @@ > $ morte < mapid2.mt > ∀(a : *) → (∀(x : *) → (a → x → x) → x → x) → ∀(x : *) → (a → x → x) → x → x +> > λ(a : *) → λ(va : ∀(x : *) → (a → x → x) → x → x) → va However, we don't have to trust our fallible eyes. We can enlist the @@ -1247,6 +1255,7 @@ > $ morte < mapcomp1.mt > ∀(a : *) → ∀(b : *) → ∀(c : *) → (b → c) → (a → b) → (∀(x : *) → (a → x → x) → > x → x) → ∀(x : *) → (c → x → x) → x → x +> > λ(a : *) → λ(b : *) → λ(c : *) → λ(f : b → c) → λ(g : a → b) → λ(l : ∀(x : *) > → (a → x → x) → x → x) → λ(x : *) → λ(Cons : c → x → x) → l x (λ(va : a) → Con > s (f (g va))) @@ -1254,6 +1263,8 @@ We can also prove @map@ fusion for corecursive streams as well. Just use the following program: +> -- corecursive.mt +> > -- first :: (a -> b) -> (a, c) -> (b, c) > -- first f (va, vb) = (f va, vb) > -- @@ -1262,21 +1273,21 @@ > -- map :: (a -> b) -> Stream a -> Stream b > -- map f (Cons (va, s)) = Cons (first f (va, map f s)) > -- -> -- -- example1 = example2 +> -- -- exampleA = exampleB > -- -> -- example1 :: Stream a -> Stream a -> -- example1 = map id +> -- exampleA :: Stream a -> Stream a +> -- exampleA = map id > -- -> -- example2 :: Stream a -> Stream a -> -- example2 = id +> -- exampleB :: Stream a -> Stream a +> -- exampleB = id > -- -> -- -- example3 = example4 +> -- -- exampleC = exampleD > -- -> -- example3 :: (b -> c) -> (a -> b) -> Stream a -> Stream c -> -- example3 f g = map (f . g) +> -- exampleC :: (b -> c) -> (a -> b) -> Stream a -> Stream c +> -- exampleC f g = map (f . g) > -- -> -- example4 :: (b -> c) -> (a -> b) -> Stream a -> Stream c -> -- example4 f g = map f . map g +> -- exampleD :: (b -> c) -> (a -> b) -> Stream a -> Stream c +> -- exampleD f g = map f . map g > > ( \(id : forall (a : *) -> a -> a) > -> \( (.) @@ -1307,12 +1318,12 @@ > -> Stream b > ) > -> -- example@1 = example@2 -> -> ( \(example@1 : forall (a : *) -> Stream a -> Stream a) -> -> \(example@2 : forall (a : *) -> Stream a -> Stream a) +> -- exampleA = exampleB +> -> ( \(exampleA : forall (a : *) -> Stream a -> Stream a) +> -> \(exampleB : forall (a : *) -> Stream a -> Stream a) > -> -- example@3 = example@4 -> -> \( example@3 +> -- exampleC = exampleD +> -> \( exampleC > : forall (a : *) > -> forall (b : *) > -> forall (c : *) @@ -1322,7 +1333,7 @@ > -> Stream c > ) > -> -> \( example@4 +> -> \( exampleD > : forall (a : *) > -> forall (b : *) > -> forall (c : *) @@ -1333,19 +1344,19 @@ > ) > > -- Uncomment the example you want to test -> -> example@1 -> -- -> example@2 -> -- -> example@3 -> -- -> example@4 +> -> exampleA +> -- -> exampleB +> -- -> exampleC +> -- -> exampleD > ) > -> -- example@1 +> -- exampleA > (\(a : *) -> map a a (id a)) > -> -- example@2 +> -- exampleB > (\(a : *) -> id (Stream a)) > -> -- example@3 +> -- exampleC > ( \(a : *) > -> \(b : *) > -> \(c : *) @@ -1354,7 +1365,7 @@ > -> map a c ((.) a b c f g) > ) > -> -- example@4 +> -- exampleD > ( \(a : *) > -> \(b : *) > -> \(c : *) @@ -1388,7 +1399,7 @@ > -> S > s > seed -> (\(seed@1 : s) -> first a b s f (step seed@1)) +> (\(seed : s) -> first a b s f (step seed)) > ) > ) > ) @@ -1429,31 +1440,31 @@ > -> \(Pair : b -> c -> x) > -> p x (\(va : a) -> \(vc : c) -> Pair (f va) vc) > ) -> -Both @example\@1@ and @example\@2@ generate identical optimized expressions, -corresponding to the identity function on @Stream@: + Both @exampleA@ and @exampleB@ generate identical optimized expressions, + corresponding to the identity function on @Stream@: > $ morte < corecursive.mt > ∀(a : *) → (∀(x : *) → (∀(s : *) → s → (s → ∀(x : *) → (a → s → x) → x) → x) → > x) → ∀(x : *) → (∀(s : *) → s → (s → ∀(x : *) → (a → s → x) → x) → x) → x +> > λ(a : *) → λ(st : ∀(x : *) → (∀(s : *) → s → (s → ∀(x : *) → (a → s → x) → x) > → x) → x) → st -Similarly, both @example\@3@ and @example\@4@ generate identical optimized -expressions, corresponding to applying @f@ and @g@ to every value emitted by -the generating step function: + Similarly, both @exampleC@ and @exampleD@ generate identical optimized + expressions, corresponding to applying @f@ and @g@ to every value emitted by + the generating step function: > $ morte < corecursive.mt > ∀(a : *) → ∀(b : *) → ∀(c : *) → (b → c) → (a → b) → (∀(x : *) → (∀(s : *) → s > → (s → ∀(x : *) → (a → s → x) → x) → x) → x) → ∀(x : *) → (∀(s : *) → s → (s > → ∀(x : *) → (c → s → x) → x) → x) → x +> > λ(a : *) → λ(b : *) → λ(c : *) → λ(f : b → c) → λ(g : a → b) → λ(st : ∀(x : *) > → (∀(s : *) → s → (s → ∀(x : *) → (a → s → x) → x) → x) → x) → λ(x : *) → λ(S > : ∀(s : *) → s → (s → ∀(x : *) → (c → s → x) → x) → x) → st x (λ(s : *) → λ(s -> eed : s) → λ(step : s → ∀(x : *) → (a → s → x) → x) → S s seed (λ(seed@1 : s) -> → λ(x : *) → λ(Pair : c → s → x) → step seed@1 x (λ(va : a) → Pair (f (g va))) -> )) +> eed : s) → λ(step : s → ∀(x : *) → (a → s → x) → x) → S s seed (λ(seed : s) → +> λ(x : *) → λ(Pair : c → s → x) → step seed x (λ(va : a) → Pair (f (g va))))) -} @@ -1783,20 +1794,22 @@ > $ morte < recursive.mt > ∀(String : *) → ∀(U : *) → U → ∀(x : *) → (String → x → x) → ((String → x > ) → x) → (U → x) → x -> λ(String : *) → λ(U : *) → λ(Unit : U) → λ(x : *) → λ(PutStrLn : String → -> x → x) → λ(GetLine : (String → x) → x) → λ(Return : U → x) → GetLine (λ( -> va : String) → PutStrLn va (GetLine (λ(va@1 : String) → PutStrLn va@1 (Ge -> tLine (λ(va@2 : String) → PutStrLn va@2 (GetLine (λ(va@3 : String) → PutS -> trLn va@3 (... +> +> λ(String : *) → λ(U : *) → λ(Unit : U) → λ(x : *) → λ(PutStrLn : String → x → +> x) → λ(GetLine : (String → x) → x) → λ(Return : U → x) → GetLine (λ(va : Strin +> g) → PutStrLn va (GetLine (λ(va : String) → PutStrLn va (GetLine (λ(va : Strin +> g) → PutStrLn va (GetLine (λ(va : String) → PutStrLn va (GetLine (λ(va : Strin +> g) → PutStrLn va (GetLine (λ(va : String) → PutStrLn va (GetLine (λ(va : Strin +> g) → PutStrLn va (GetLine (λ(va : String) → PutStrLn va (GetLine (λ(va : Strin +> ... > -> ... GetLine (λ(va@92 : String) → PutStrLn va@92 (GetLine (λ(va@93 : Strin -> g) → PutStrLn va@93 (GetLine (λ(va@94 : String) → PutStrLn va@94 (GetLine -> (λ(va@95 : String) → PutStrLn va@95 (GetLine (λ(va@96 : String) → PutStr -> Ln va@96 (GetLine (λ(va@97 : String) → PutStrLn va@97 (GetLine (λ(va@98 : -> String) → PutStrLn va@98 (Return Unit))))))))))))))))))))))))))))))))))) -> ))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))) -> ))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))) -> ))))))))))))))))) +> ... +> g) → PutStrLn va (GetLine (λ(va : String) → PutStrLn va (GetLine (λ(va : Strin +> g) → PutStrLn va (GetLine (λ(va : String) → PutStrLn va (GetLine (λ(va : Strin +> g) → PutStrLn va (GetLine (λ(va : String) → PutStrLn va (Return Unit)))))))))) +> )))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))) +> )))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))))) +> )))))))))))))))))))))))))))))))) This program can then be passed to a backend language which interprets the syntax tree, translating @GetLine@ and @PutStrLn@ to read and write @@ -1967,6 +1980,7 @@ > $ morte < corecursive.mt > ∀(String : *) → ∀(r : *) → ∀(x : *) → (∀(s : *) → s → (s → ∀(x : *) → (String > → s → x) → ((String → s) → x) → (r → x) → x) → x) → x +> > λ(String : *) → λ(r : *) → λ(x : *) → λ(k : ∀(s : *) → s → (s → ∀(x : *) → (St > ring → s → x) → ((String → s) → x) → (r → x) → x) → x) → k (∀(x : *) → (String > → x) → x → x) (λ(x : *) → λ(Just : String → x) → λ(Nothing : x) → Nothing) (λ