Fix total pattern match verification
[scheme.git] / typecheck.scm
index 1b2f21479eb539915b5e46bd0d646b78330d6d27..b2b001f1d27220211e5f67e651d641c9895f5b5c 100644 (file)
@@ -1,4 +1,5 @@
 (load "ast.scm")
+(load "stdlib.scm")
 
 (define (abs? t)
   (and (list? t) (eq? (car t) 'abs)))
@@ -90,7 +91,7 @@
     ('print '(abs String Void))
     (else (error #f "Couldn't find type for builtin" x))))
 
-(define (check-let env x)
+(define (check-let dls env x)
 
   ; acc is a pair of (env . annotated bindings)
   (define (process-component acc comps)
          (map
           (lambda (c)
             (let ([body (cadr (assoc c (let-bindings x)))])
-              (check scc-env body)))
+              (check dls scc-env body)))
           comps)]
                                        ; collect all the constraints in the scc
         [cs
         [new-env (car results)]
         [annotated-bindings (cdr results)]
 
-        [body-results (map (lambda (body) (check new-env body)) (let-body x))]
+        [body-results (map (lambda (body) (check dls new-env body)) (let-body x))]
         [let-type (cadr (last body-results))]
         [cs (fold-left (lambda (acc cs) (constraint-merge acc cs)) '() (map car body-results))]
 
         [annotated `((let ,annotated-bindings ,@(map caddr body-results)) : ,let-type)])
     (list cs let-type annotated)))
 
-(define (check-app env x)
+(define (check-app dls env x)
   (if (eqv? (car x) (cadr x))
                                        ; recursive function (f f)
                                        ; TODO: what about ((f a) f)????
        (list cs resolved-return-type annotated)))
 
                                        ; regular function
-  (let* ([arg-type-res (check env (cadr x))]
+  (let* ([arg-type-res (check dls env (cadr x))]
         [arg-type (cadr arg-type-res)]
-        [func-type-res (check env (car x))]
+        [func-type-res (check dls env (car x))]
         [func-type (cadr func-type-res)]
         
                                        ; f ~ a -> t0
          (list cs return-type annotated))
        (error #f "not a function"))))
 
+(define (check-case dls env x)
+
+  (define (check-match switch-type x)
+    
+    (define (get-bindings product-types pattern)
+      (define (go product-type product)
+       (case (ast-type product)
+         ['var (list (cons product product-type))]
+                                       ; an inner pattern match
+         ['app (let* ([inner-sum (car product)]
+                      [inner-sums (cdr (assoc product-type dls))]
+                      [inner-product-types (cdr (assoc inner-sum inner-sums))])
+                 (get-bindings inner-product-types product))]
+         [else '()]))
+      (flat-map go product-types (cdr pattern)))
+
+    
+    (let ([pattern (car x)]
+         [expr (cadr x)])
+      (case (ast-type pattern)
+       ['app
+                                       ; a pattern match with bindings
+         (let ([sum (assoc (car pattern) (cdr (assoc switch-type dls)))])
+           (unless sum (error #f "can't pattern match ~a with ~a" switch-type pattern))
+           (let* ([names (cdr pattern)]
+                  [product-types (cdr sum)]
+                  [new-env (append (get-bindings product-types pattern) env)])
+
+             (check dls new-env expr)))]
+                                       ; pattern match with binding and no constructor
+       ['var (check dls (env-insert env pattern switch-type) expr)]
+                                       ; a pattern match without bindings
+       [else (check dls env expr)])))
+  
+  (let* ([switch-type-res (check dls env (case-switch x))]
+        [switch-type (cadr switch-type-res)]
+        
+        [case-expr-type-res (map (lambda (x) (check-match switch-type x)) (case-cases x))]
+        [case-expr-types (map cadr case-expr-type-res)]
+
+        [case-expr-equality-cs (fold-left constraint-merge '()
+                                          (map (lambda (t) (~ t (car case-expr-types)))
+                                               (cdr case-expr-types)))]
+
+        [resolved-type (substitute case-expr-equality-cs (car case-expr-types))]
+
+        [annotated `((case ,(caddr switch-type-res)
+                       ,@(map (lambda (c e et)
+                                `(,c ((,e : ,et))))
+                              (map car (case-cases x))
+                              (map cadr (case-cases x))
+                              case-expr-types)) : ,resolved-type)]
+        
+        [cs (fold-left constraint-merge '()
+                       (cons (car switch-type-res) case-expr-equality-cs))])
+    (list cs resolved-type annotated)))
+
 ; returns a list (constraints type annotated)
-(define (check env x)
+(define (check dls env x)
   (define (make-result cs type)
     (list cs type `(,x : ,type)))
   ;; (display "check: ")
       ((res
        (case (ast-type x)
          ('int-literal (make-result '() 'Int))
-         ('bool-literal (make-result '() 'Bool))
          ('string-literal (make-result '() 'String))
          ('builtin (make-result '() (builtin-type x)))
 
          ('if
-          (let* ((cond-type-res (check env (cadr x)))
-                 (then-type-res (check env (caddr x)))
-                 (else-type-res (check env (cadddr x)))
+          (let* ((cond-type-res (check dls env (cadr x)))
+                 (then-type-res (check dls env (caddr x)))
+                 (else-type-res (check dls env (cadddr x)))
                  (then-eq-else-cs (~ (cadr then-type-res)
                                      (cadr else-type-res)))
                  (cs (constraint-merge
             (list cs return-type annotated)))
          
          ('var (make-result '() (env-lookup env x)))
-         ('let (check-let env x))
+         ('let (check-let dls env x))
 
          
          ('lambda
              (let* ([new-env (env-insert env (lambda-arg x) (fresh-tvar))]
 
-                    [body-type-res (check new-env (lambda-body x))]
+                    [body-type-res (check dls new-env (lambda-body x))]
                     [cs (car body-type-res)]
                     [subd-env (substitute-env (car body-type-res) new-env)]
                     [arg-type (env-lookup subd-env (lambda-arg x))]
                      annotated)))
 
          
-         ('app (check-app env x))
-         ['case
-             (let* ([expr-type-res (check env (case-expr x))]
-                    [expr-type (cadr expr-type-res)]
-                    [case-match-type-res (map (lambda (x) (check env x))
-                                              (map car (case-cases x)))]
-                    [case-match-types (map cadr case-match-type-res)]
-                    
-                    [case-expr-type-res (map (lambda (x) (check env x))
-                                             (map cadr (case-cases x)))]
-                    [case-expr-types (map cadr case-expr-type-res)]
-
-                    [case-match-equality-cs (fold-left constraint-merge '()
-                                                       (map (lambda (t) (~ t expr-type)) case-match-types))]
-
-                    [case-expr-equality-cs (fold-left constraint-merge '()
-                                                      (map (lambda (t) (~ t (car case-expr-types)))
-                                                           (cdr case-expr-types)))]
-
-                    [resolved-type (substitute case-expr-equality-cs (car case-expr-types))]
-
-                    [annotated `((case (,(case-expr x) : ,expr-type)
-                                   ,(map (lambda (c e et)
-                                           `(,c (,e : ,et)))
-                                         (map car (case-cases x))
-                                         (map cadr (case-cases x))
-                                         case-expr-types)) : ,resolved-type)]
+         ('app (check-app dls env x))
+         ['case (check-case dls env x)])))
              
-                    [cs (fold-left constraint-merge '()
-                                   (append case-match-equality-cs
-                                           case-expr-equality-cs
-                                           (car expr-type-res)))])
-               (list cs resolved-type annotated))])))
                
     ;; (display "result of ")
     ;; (display x)
   (flat-map data-tors-type-env (program-data-layouts prog)))
 
                                        ; we typecheck the lambda calculus only (only single arg lambdas)
-(define (typecheck prog)
-  (let ([expanded (expand-pattern-matches prog)])
-    (cadr (check (init-adts-env expanded) (normalize (program-body expanded))))))
+(define (typecheck prog-without-stdlib)
+  (let* ([prog (append stdlib prog-without-stdlib)]
+        [expanded (expand-pattern-matches prog)])
+    (cadr (check (program-data-layouts prog)
+                (init-adts-env expanded)
+                (normalize (program-body expanded))))))
 
 
                                        ; before passing annotated types onto codegen
        `((let ,(map (lambda (o n) (list (car o) (denormalize (cadr o) (cadr n))))
                     (let-bindings orig)
                     (let-bindings (ann-expr normed)))
-           ,@(map (lambda (o n) (denormalize o n))
+           ,@(map denormalize
                   (let-body orig)
                   (let-body (ann-expr normed)))) : ,(ann-type normed))]
     ['if `((if ,@(map denormalize (cdr orig) (cdr (ann-expr normed))))
-          : (ann-type normed))]
+          : ,(ann-type normed))]
+    ['case `((case ,(denormalize (case-switch orig) (case-switch (ann-expr normed)))
+              ,@(map (lambda (o n) (cons (car o) (denormalize (cadr o) (cadr n))))
+                     (case-cases orig) (case-cases (ann-expr normed))))
+            : ,(ann-type normed))]
     [else normed]))
 
 (define ann-expr car)
 (define (annotate-types prog)
   (denormalize
    (program-body prog)
-   (caddr (check (init-adts-env prog) (normalize (program-body prog))))))
+   (caddr (check (program-data-layouts prog)
+                (init-adts-env prog)
+                (normalize (program-body prog))))))
 
   
                                        ; returns a list of constraints