GHC如何處理核心中的類型類和實例？

Question

我將以下Haskell代碼編譯為核心：

class FunClass a where
  functionInClass :: a -> ()

data MyData = MyData
data YourData = YourData

instance FunClass MyData where
  functionInClass a = ()
instance FunClass YourData where
  functionInClass a = ()

valueA :: ()
valueA = functionInClass MyData

valueB :: ()
valueB = functionInClass YourData

並獲得以下核心綁定（我刪除了一些不相關的樣板）：

 $cfunctionInClass :: MyData -> ()
 [LclId]
 $cfunctionInClass = \ _ [Occ=Dead] -> break<3>() ()

 $fFunClassMyData [InlPrag=INLINE (sat-args=0)] :: FunClass MyData
 $fFunClassMyData
   = $cfunctionInClass
     `cast` (Sym (N:FunClass[0] <MyData>_N)
             :: Coercible (MyData -> ()) (FunClass MyData))

 $cfunctionInClass :: YourData -> ()
 [LclId]
 $cfunctionInClass = \ _ [Occ=Dead] -> break<2>() ()

 $fFunClassYourData [InlPrag=INLINE (sat-args=0)] :: FunClass YourData
 $fFunClassYourData
   = $cfunctionInClass
     `cast` (Sym (N:FunClass[0] <YourData>_N)
             :: Coercible (YourData -> ()) (FunClass YourData))

 valueA :: ()
 [LclIdX]
 valueA
   = break<1>() functionInClass @ MyData $fFunClassMyData MyData

 valueB :: ()
 [LclIdX]
 valueB
   = break<0>()
     functionInClass @ YourData $fFunClassYourData YourData

我的問題是：

1. 為什么兩個cfunctionInClass共享相同的名稱？ 我們如何區分它們？

2. cast到底能做什么？

3. 在mg_binds ModGuts之外是否有任何與mg_binds ModGuts / instance相關的mg_binds ModGuts ？

Answer 1

不知道（i）確切的GHC版本，（ii）使用的確切ghc命令行，以及（iii）編譯文件的全部內容，很難復制您要查詢的核心輸出，但是這里有一些答案：

1）生成內核時，您可能提供了-dsuppress-uniques標志，使用了其他暗示它的標志，或者使用了默認版本的GHC的較早版本。 此標志使GHC從核心輸出中消除用於創建唯一名稱的少量隨機后綴。 如果刪除標志或添加顯式的-dno-suppress-uniques ，則應該看到唯一的名稱，例如$cfunctionInClass_r1cH和$cfunctionInClass_r1dh 。

2）Core是一種類型化的語言，並且（廣泛地）使用函數cast轉換來更改表達式的類型。 請注意，它不會更改表達式本身的內部表示形式，因此只能用於在內存中具有相同內部表示形式的類型之間進行切換。

您會在各處看到使用newtypes代碼的newtypes 。 例如代碼：

newtype MyInt = MyInt Int
inc (MyInt n) = MyInt (n + 1)

創建（未優化的）核心：

inc1 :: MyInt -> Int
inc1
  = \ (ds :: MyInt) ->
      + @ Int $fNumInt (ds `cast` (N:MyInt[0] :: MyInt ~R# Int)) (I# 1#)
inc :: MyInt -> MyInt
inc
  = inc1
    `cast` (<MyInt>_R ->_R Sym (N:MyInt[0])
            :: (MyInt -> Int) ~R# (MyInt -> MyInt))

有幾個演員。

的方式cast作品中，左手側`cast`操作者是一個正常的核心術語（例如，可變或其他表達式）表示其類型被改變的值; 右側是稱為“強制”的東西，它是編譯器構造的一種證據，用於證明兩種類型在表示上是等效的（即，具有相同的內存中表示，因此可以安全地強制）。 例如，在上面的新類型示例中，第一次強制轉換的強制是：

N:MyInt[0] :: MyInt ~R# Int

是強制值N:MyInt[0]其類型是MyInt和Int的表示相等性（ MyInt ~R# ）。 （從技術上講， N:MyInt[0]是強制類型，其類型是給定的表示相等性，但是這種區別並不重要。）如果您熟悉Curry-Howard同構，則可以將值視為證明的證明。它們的類型，這是GHC膽量深處的一個例子—值/類型N:MyInt[0]證明了它的類型/種類，即新類型及其內容的表示性相等，從而使演員可以地點。

在您的示例中，強制轉換：

$fFunClassMyData [InlPrag=INLINE (sat-args=0)] :: FunClass MyData
$fFunClassMyData
  = $cfunctionInClass
    `cast` (Sym (N:FunClass[0] <MyData>_N)
            :: Coercible (MyData -> ()) (FunClass MyData))

這是一種復雜的說法，即GHC表示類型類的實例字典，該實例類僅具有一個函數，與表示包含該類型的函數的新類型的方式幾乎相同，與表示函數值本身的方式相同。 因此，函數值$cfunctionInClass可以直接轉換為字典值。

但是，如果您向類型類添加了另一個函數：

class FunClass a where
  functionInClass :: a -> ()
  anotherFunction :: a

這些強制轉換將從字典的定義中消失，它們看起來更像您期望的那樣：

$fFunClassMyData
$fFunClassMyData = C:FunClass $cfunctionInClass $canotherFunction

重要的是要注意， cast在最終代碼中不做任何事情。 一旦核心轉換為無類型STG並最終CMM和裝配， cast調用優化掉了，因為它們不影響價值，他們只修改編譯時間類型，以滿足核心typechecker。 因此，除非您正在調試GHC，否則您可能根本不在乎強制轉換，因此應考慮不操作。 您可以使用-dsuppress-coercions （由-dsuppress-all ） -dsuppress-coercions一些細節：

$fFunClassYourData = $cfunctionInClass1 `cast` <Co:3>

並假裝x `cast` <Co:xxx>完全等同於x 。 在你上面的例子中，字典是只為類型類的單一實例功能，所以這是真的一樣達到強制轉換的類型為：

$fFunClassMyData = $cFunctionInClass

3）當然。 附加類和實例信息被存儲在mg_tcs和mg_insts領域ModGuts分別。 大致來說， mg_binds包含代碼生成所需的信息，而mg_tcs和mg_insts包含生成接口文件所需的信息。

對GHC編譯器代碼的有用參考

ghc/compiler/coreSyn/PprCore.hs漂亮打印核心模塊。 如果您想知道核心產品的來源，那就是它。 （例如， ppr_expr add_par (Cast expr co) = ...是負責漂亮地打印`cast`運算符的代碼。

ghc/compiler/coreSyn/CoreSyn.hs - Expr類型是core的“核心”。 構造函數Cast (Expr b) Coercion表示Cast (Expr b) Coercion 。

ghc/compiler/types/TycoRep.hs -的定義Coercion在這里。

ghc/compiler/main/HscTypes.hs -的定義ModGuts和字段的“子集” CgGuts用於代碼生成和ModIface / ModDetails用於寫入接口文件和鏈接。

ghc/compiler/main/TidyPgm.hs -功能的定義tidyGuts其中， ModGuts信息被分成CgGuts用於代碼生成和ModDetails ，的高速緩存版本ModIface編譯多個模塊時保存在存儲器和/或用於產生一個完整的ModIface寫入接口文件。