[project @ 1996-01-08 20:28:12 by partain]
[ghc.git] / ghc / docs / add_to_compiler / overview.verb
1 %************************************************************************
2 %*                                                                      *
3 \section{Overview of the Glasgow Haskell compiler}
4 %*                                                                      *
5 %************************************************************************
6
7 Figure~\ref{fig:overview} shows a schematic overview of the Glasgow
8 Haskell compiler (GHC), including all the major datatypes and most
9 existing passes.
10 \begin{figure}
11 \centering
12 \input{overview-fig}
13 %\psfig{figure=closure.ps}
14 \caption{Compiler overview}
15 \label{fig:overview}
16 \end{figure}
17 The compiler is itself written in Haskell.  As of now, the compiler is
18 made up of about 200?~modules, with roughly 40,000?~lines of
19 Haskell code, excluding comments and blank lines.
20
21 The compiler divides unsurprisingly into a {\em front end} and a {\em
22 back end}, corresponding to the left and right columns of
23 Figure~\ref{fig:overview}, respectively.
24
25 The front end, discussed further in Section~\ref{sec:front-end}, is
26 the part that may report errors back to the user.  The two main pieces
27 are a {\em renamer},\srcloc{renamer/} which handles naming issues,
28 including support of the Haskell module system, and the {\em
29 typechecker}.\srcloc{typecheck/}
30
31 The front end operates on a collection of data types that we call
32 ``abstract syntax.''\srcloc{abstractSyn/}  These types
33 match the Haskell language, construct for construct.  For example,
34 if you write @... [ x | x <- [1..n] ] ...@, the typechecker
35 will actually see something like:
36 \begin{verbatim}
37 ListComp
38   (Var x)
39   (GeneratorQual (VarPatIn x)
40                  (ArithSeq (FromTo (Lit (IntLit 1)) (Var n))))
41 \end{verbatim}
42 So, the renamer and typechecker work on unrestructured Haskell source
43 rather than its desugared equivalent.  The compiler should be {\em
44 quicker} to find errors (because the source is much smaller and time
45 hasn't been taken desugaring), and it should report errors more
46 lucidly, in terms of the original program text.
47
48 A conventional desugaring pass\srcloc{deSugar/} (basically Wadler's
49 Chapter~5 of Peyton Jones's 1987 implementation book
50 \cite{peyton-jones87b}) converts the typechecker's abstract-syntax output
51 (with types attached) into the ``CoreSyntax''\srcloc{coreSyn/} data
52 type.  This data type is little more than the second-order polymorphic
53 lambda calculus and is intended to be the {\em lingua franca} of the
54 compiler's back end, including almost all of the optimisation passes.
55 Core syntax is explained at length in Section~\ref{sec:core-syntax}.
56
57 The back end of the compiler, discussed further in
58 Section~\ref{sec:back-end}, takes a successfully-typechecked module
59 and produces executable code for it.  The back end consists of zero or
60 more Core-to-Core transformation passes, followed by conversion to STG
61 syntax\srcloc{stgSyn/} (a very low-level functional language, named
62 after the intended Spineless Tagless G-machine\footnote{Oops!  Make
63 that ``shared term graph'' language!  (Who's fooling who here,
64 Simon?)} target architecture), then some STG-to-STG transformations,
65 and finally out of the functional world\srcloc{codeGen/} into
66 ``Abstract~C,''\srcloc{absCSyn/} a datatype intended as an adequate
67 launching pad into both portable C and into get-your-hands-{\em
68 really}-dirty native-code generation for a particular instruction-set
69 architecture.  We can generate C, or native-code for SPARCs and DEC
70 Alphas.