7bb409edff56b3108dbe4b9185bc55e6cd70df41
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcBinds.lhs
1 %
2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1996
3 %
4 \section[TcBinds]{TcBinds}
5
6 \begin{code}
7 module TcBinds ( tcBindsAndThen, tcTopBindsAndThen,
8                  tcPragmaSigs, checkSigTyVars, tcBindWithSigs, 
9                  sigCtxt, TcSigInfo(..) ) where
10
11 #include "HsVersions.h"
12
13 import {-# SOURCE #-} TcGRHSs ( tcGRHSsAndBinds )
14 import {-# SOURCE #-} TcExpr  ( tcExpr )
15
16 import HsSyn            ( HsExpr(..), HsBinds(..), MonoBinds(..), Sig(..), InPat(..),
17                           collectMonoBinders, andMonoBinds
18                         )
19 import RnHsSyn          ( RenamedHsBinds, RenamedSig(..), 
20                           RenamedMonoBinds
21                         )
22 import TcHsSyn          ( TcHsBinds, TcMonoBinds,
23                           TcIdOcc(..), TcIdBndr, 
24                           tcIdType
25                         )
26
27 import TcMonad
28 import Inst             ( Inst, LIE, emptyLIE, plusLIE, plusLIEs, InstOrigin(..),
29                           newDicts, tyVarsOfInst, instToId, newMethodWithGivenTy,
30                           zonkInst, pprInsts
31                         )
32 import TcEnv            ( tcExtendLocalValEnv, tcLookupLocalValueOK,
33                           newLocalId, newSpecPragmaId,
34                           tcGetGlobalTyVars, tcExtendGlobalTyVars
35                         )
36 import TcMatches        ( tcMatchesFun )
37 import TcSimplify       ( tcSimplify, tcSimplifyAndCheck )
38 import TcMonoType       ( tcHsType )
39 import TcPat            ( tcPat )
40 import TcSimplify       ( bindInstsOfLocalFuns )
41 import TcType           ( TcType, TcThetaType, TcTauType, 
42                           TcTyVarSet, TcTyVar,
43                           newTyVarTy, newTcTyVar, tcInstSigType, tcInstSigTcType,
44                           zonkTcType, zonkTcTypes, zonkTcThetaType, zonkTcTyVar
45                         )
46 import Unify            ( unifyTauTy, unifyTauTyLists )
47
48 import Kind             ( isUnboxedTypeKind, mkTypeKind, isTypeKind, mkBoxedTypeKind )
49 import MkId             ( mkUserId )
50 import Id               ( idType, idName, idInfo, replaceIdInfo )
51 import IdInfo           ( IdInfo, noIdInfo, setInlinePragInfo, InlinePragInfo(..) )
52 import Maybes           ( maybeToBool, assocMaybe )
53 import Name             ( getOccName, getSrcLoc, Name )
54 import Type             ( mkTyVarTy, mkTyVarTys, isTyVarTy, tyVarsOfTypes,
55                           splitSigmaTy, mkForAllTys, mkFunTys, getTyVar, mkDictTy,
56                           splitRhoTy, mkForAllTy, splitForAllTys
57                         )
58 import TyVar            ( TyVar, tyVarKind, mkTyVarSet, minusTyVarSet, emptyTyVarSet,
59                           elementOfTyVarSet, unionTyVarSets, tyVarSetToList
60                         )
61 import Bag              ( bagToList, foldrBag, )
62 import Util             ( isIn, hasNoDups, assoc )
63 import Unique           ( Unique )
64 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), RecFlag(..) )
65 import SrcLoc           ( SrcLoc )
66 import Outputable
67 \end{code}
68
69
70 %************************************************************************
71 %*                                                                      *
72 \subsection{Type-checking bindings}
73 %*                                                                      *
74 %************************************************************************
75
76 @tcBindsAndThen@ typechecks a @HsBinds@.  The "and then" part is because
77 it needs to know something about the {\em usage} of the things bound,
78 so that it can create specialisations of them.  So @tcBindsAndThen@
79 takes a function which, given an extended environment, E, typechecks
80 the scope of the bindings returning a typechecked thing and (most
81 important) an LIE.  It is this LIE which is then used as the basis for
82 specialising the things bound.
83
84 @tcBindsAndThen@ also takes a "combiner" which glues together the
85 bindings and the "thing" to make a new "thing".
86
87 The real work is done by @tcBindWithSigsAndThen@.
88
89 Recursive and non-recursive binds are handled in essentially the same
90 way: because of uniques there are no scoping issues left.  The only
91 difference is that non-recursive bindings can bind primitive values.
92
93 Even for non-recursive binding groups we add typings for each binder
94 to the LVE for the following reason.  When each individual binding is
95 checked the type of its LHS is unified with that of its RHS; and
96 type-checking the LHS of course requires that the binder is in scope.
97
98 At the top-level the LIE is sure to contain nothing but constant
99 dictionaries, which we resolve at the module level.
100
101 \begin{code}
102 tcTopBindsAndThen, tcBindsAndThen
103         :: (RecFlag -> TcMonoBinds s -> this -> that)           -- Combinator
104         -> RenamedHsBinds
105         -> TcM s (this, LIE s)
106         -> TcM s (that, LIE s)
107
108 tcTopBindsAndThen = tc_binds_and_then TopLevel
109 tcBindsAndThen    = tc_binds_and_then NotTopLevel
110
111 tc_binds_and_then top_lvl combiner binds do_next
112   = tcBinds top_lvl binds       `thenTc` \ (mbinds1, binds_lie, env, ids) ->
113     tcSetEnv env                $
114
115         -- Now do whatever happens next, in the augmented envt
116     do_next                     `thenTc` \ (thing, thing_lie) ->
117
118         -- Create specialisations of functions bound here
119         -- Nota Bene: we glom the bindings all together in a single
120         -- recursive group ("recursive" passed to combiner, below)
121         -- so that we can do thsi bindInsts thing once for all the bindings
122         -- and the thing inside.  This saves a quadratic-cost algorithm
123         -- when there's a long sequence of bindings.
124     bindInstsOfLocalFuns (binds_lie `plusLIE` thing_lie) ids    `thenTc` \ (final_lie, mbinds2) ->
125
126         -- All done
127     let
128         final_mbinds = mbinds1 `AndMonoBinds` mbinds2
129     in
130     returnTc (combiner Recursive final_mbinds thing, final_lie)
131
132 tcBinds :: TopLevelFlag
133         -> RenamedHsBinds
134         -> TcM s (TcMonoBinds s, LIE s, TcEnv s, [TcIdBndr s])
135            -- The envt is the envt with binders in scope
136            -- The binders are those bound by this group of bindings
137
138 tcBinds top_lvl EmptyBinds
139   = tcGetEnv            `thenNF_Tc` \ env ->
140     returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE, env, [])
141
142   -- Short-cut for the rather common case of an empty bunch of bindings
143 tcBinds top_lvl (MonoBind EmptyMonoBinds sigs is_rec)
144   = tcGetEnv            `thenNF_Tc` \ env ->
145     returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE, env, [])
146
147 tcBinds top_lvl (ThenBinds binds1 binds2)
148   = tcBinds top_lvl binds1        `thenTc` \ (mbinds1, lie1, env1, ids1) ->
149     tcSetEnv env1                 $
150     tcBinds top_lvl binds2        `thenTc` \ (mbinds2, lie2, env2, ids2) ->
151     returnTc (mbinds1 `AndMonoBinds` mbinds2, lie1 `plusLIE` lie2, env2, ids1++ids2)
152     
153 tcBinds top_lvl (MonoBind bind sigs is_rec)
154   = fixTc (\ ~(prag_info_fn, _) ->
155         -- This is the usual prag_info fix; the PragmaInfo field of an Id
156         -- is not inspected till ages later in the compiler, so there
157         -- should be no black-hole problems here.
158
159         -- TYPECHECK THE SIGNATURES
160       mapTc tcTySig ty_sigs             `thenTc` \ tc_ty_sigs ->
161   
162       tcBindWithSigs top_lvl binder_names bind 
163                      tc_ty_sigs is_rec prag_info_fn     `thenTc` \ (poly_binds, poly_lie, poly_ids) ->
164   
165           -- Extend the environment to bind the new polymorphic Ids
166       tcExtendLocalValEnv binder_names poly_ids $
167   
168           -- Build bindings and IdInfos corresponding to user pragmas
169       tcPragmaSigs sigs                 `thenTc` \ (prag_info_fn, prag_binds, prag_lie) ->
170   
171           -- Catch the environment and return
172       tcGetEnv                       `thenNF_Tc` \ env ->
173       returnTc (prag_info_fn, (poly_binds `AndMonoBinds` prag_binds, 
174                                poly_lie `plusLIE` prag_lie, 
175                                env, poly_ids)
176     ) )                                 `thenTc` \ (_, result) ->
177     returnTc result
178   where
179     binder_names = map fst (bagToList (collectMonoBinders bind))
180     ty_sigs      = [sig  | sig@(Sig name _ _) <- sigs]
181 \end{code}
182
183 An aside.  The original version of @tcBindsAndThen@ which lacks a
184 combiner function, appears below.  Though it is perfectly well
185 behaved, it cannot be typed by Haskell, because the recursive call is
186 at a different type to the definition itself.  There aren't too many
187 examples of this, which is why I thought it worth preserving! [SLPJ]
188
189 \begin{pseudocode}
190 tcBindsAndThen
191         :: RenamedHsBinds
192         -> TcM s (thing, LIE s, thing_ty))
193         -> TcM s ((TcHsBinds s, thing), LIE s, thing_ty)
194
195 tcBindsAndThen EmptyBinds do_next
196   = do_next             `thenTc` \ (thing, lie, thing_ty) ->
197     returnTc ((EmptyBinds, thing), lie, thing_ty)
198
199 tcBindsAndThen (ThenBinds binds1 binds2) do_next
200   = tcBindsAndThen binds1 (tcBindsAndThen binds2 do_next)
201         `thenTc` \ ((binds1', (binds2', thing')), lie1, thing_ty) ->
202
203     returnTc ((binds1' `ThenBinds` binds2', thing'), lie1, thing_ty)
204
205 tcBindsAndThen (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
206   = tcBindAndThen bind sigs do_next
207 \end{pseudocode}
208
209
210 %************************************************************************
211 %*                                                                      *
212 \subsection{tcBindWithSigs}
213 %*                                                                      *
214 %************************************************************************
215
216 @tcBindWithSigs@ deals with a single binding group.  It does generalisation,
217 so all the clever stuff is in here.
218
219 * binder_names and mbind must define the same set of Names
220
221 * The Names in tc_ty_sigs must be a subset of binder_names
222
223 * The Ids in tc_ty_sigs don't necessarily have to have the same name
224   as the Name in the tc_ty_sig
225
226 \begin{code}
227 tcBindWithSigs  
228         :: TopLevelFlag
229         -> [Name]
230         -> RenamedMonoBinds
231         -> [TcSigInfo s]
232         -> RecFlag
233         -> (Name -> IdInfo)
234         -> TcM s (TcMonoBinds s, LIE s, [TcIdBndr s])
235
236 tcBindWithSigs top_lvl binder_names mbind tc_ty_sigs is_rec prag_info_fn
237   = recoverTc (
238         -- If typechecking the binds fails, then return with each
239         -- signature-less binder given type (forall a.a), to minimise subsequent
240         -- error messages
241         newTcTyVar mkBoxedTypeKind              `thenNF_Tc` \ alpha_tv ->
242         let
243           forall_a_a = mkForAllTy alpha_tv (mkTyVarTy alpha_tv)
244           poly_ids   = map mk_dummy binder_names
245           mk_dummy name = case maybeSig tc_ty_sigs name of
246                             Just (TySigInfo _ poly_id _ _ _ _) -> poly_id       -- Signature
247                             Nothing -> mkUserId name forall_a_a                 -- No signature
248         in
249         returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE, poly_ids)
250     ) $
251
252         -- Create a new identifier for each binder, with each being given
253         -- a fresh unique, and a type-variable type.
254         -- For "mono_lies" see comments about polymorphic recursion at the 
255         -- end of the function.
256     mapAndUnzipNF_Tc mk_mono_id binder_names    `thenNF_Tc` \ (mono_lies, mono_ids) ->
257     let
258         mono_lie = plusLIEs mono_lies
259         mono_id_tys = map idType mono_ids
260     in
261
262         -- TYPECHECK THE BINDINGS
263     tcMonoBinds mbind binder_names mono_ids tc_ty_sigs  `thenTc` \ (mbind', lie) ->
264
265         -- CHECK THAT THE SIGNATURES MATCH
266         -- (must do this before getTyVarsToGen)
267     checkSigMatch tc_ty_sigs                            `thenTc` \ sig_theta ->
268         
269         -- COMPUTE VARIABLES OVER WHICH TO QUANTIFY, namely tyvars_to_gen
270         -- The tyvars_not_to_gen are free in the environment, and hence
271         -- candidates for generalisation, but sometimes the monomorphism
272         -- restriction means we can't generalise them nevertheless
273     getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie      `thenTc` \ (tyvars_not_to_gen, tyvars_to_gen) ->
274
275         -- DEAL WITH TYPE VARIABLE KINDS
276         -- **** This step can do unification => keep other zonking after this ****
277     mapTc defaultUncommittedTyVar (tyVarSetToList tyvars_to_gen)        `thenTc` \ real_tyvars_to_gen_list ->
278     let
279         real_tyvars_to_gen = mkTyVarSet real_tyvars_to_gen_list
280                 -- It's important that the final list 
281                 -- (real_tyvars_to_gen and real_tyvars_to_gen_list) is fully
282                 -- zonked, *including boxity*, because they'll be included in the forall types of
283                 -- the polymorphic Ids, and instances of these Ids will be generated from them.
284                 -- 
285                 -- Also NB that tcSimplify takes zonked tyvars as its arg, hence we pass
286                 -- real_tyvars_to_gen
287                 --
288     in
289
290         -- SIMPLIFY THE LIE
291     tcExtendGlobalTyVars (tyVarSetToList tyvars_not_to_gen) (
292         if null tc_ty_sigs then
293                 -- No signatures, so just simplify the lie
294                 -- NB: no signatures => no polymorphic recursion, so no
295                 -- need to use mono_lies (which will be empty anyway)
296             tcSimplify (text "tcBinds1" <+> ppr binder_names)
297                        top_lvl real_tyvars_to_gen lie   `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, lie_bound) ->
298             returnTc (lie_free, dict_binds, map instToId (bagToList lie_bound))
299
300         else
301             zonkTcThetaType sig_theta                   `thenNF_Tc` \ sig_theta' ->
302             newDicts SignatureOrigin sig_theta'         `thenNF_Tc` \ (dicts_sig, dict_ids) ->
303                 -- It's important that sig_theta is zonked, because
304                 -- dict_id is later used to form the type of the polymorphic thing,
305                 -- and forall-types must be zonked so far as their bound variables
306                 -- are concerned
307
308             let
309                 -- The "givens" is the stuff available.  We get that from
310                 -- the context of the type signature, BUT ALSO the mono_lie
311                 -- so that polymorphic recursion works right (see comments at end of fn)
312                 givens = dicts_sig `plusLIE` mono_lie
313             in
314
315                 -- Check that the needed dicts can be expressed in
316                 -- terms of the signature ones
317             tcAddErrCtxt  (bindSigsCtxt tysig_names) $
318             tcSimplifyAndCheck
319                 (ptext SLIT("type signature for") <+> 
320                  hsep (punctuate comma (map (quotes . ppr) binder_names)))
321                 real_tyvars_to_gen givens lie           `thenTc` \ (lie_free, dict_binds) ->
322
323             returnTc (lie_free, dict_binds, dict_ids)
324
325     )                                           `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, dicts_bound) ->
326
327     ASSERT( not (any (isUnboxedTypeKind . tyVarKind) real_tyvars_to_gen_list) )
328                 -- The instCantBeGeneralised stuff in tcSimplify should have
329                 -- already raised an error if we're trying to generalise an unboxed tyvar
330                 -- (NB: unboxed tyvars are always introduced along with a class constraint)
331                 -- and it's better done there because we have more precise origin information.
332                 -- That's why we just use an ASSERT here.
333
334          -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
335     zonkTcTypes mono_id_tys                     `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_types ->
336     let
337         exports  = zipWith3 mk_export binder_names mono_ids zonked_mono_id_types
338         dict_tys = map tcIdType dicts_bound
339
340         mk_export binder_name mono_id zonked_mono_id_ty
341           = (tyvars, TcId (replaceIdInfo poly_id (prag_info_fn binder_name)), TcId mono_id)
342           where
343             (tyvars, poly_id) = case maybeSig tc_ty_sigs binder_name of
344                                   Just (TySigInfo _ sig_poly_id sig_tyvars _ _ _) -> (sig_tyvars, sig_poly_id)
345                                   Nothing ->                            (real_tyvars_to_gen_list, new_poly_id)
346
347             new_poly_id = mkUserId binder_name poly_ty
348             poly_ty     = mkForAllTys real_tyvars_to_gen_list $ mkFunTys dict_tys $ zonked_mono_id_ty
349                                 -- It's important to build a fully-zonked poly_ty, because
350                                 -- we'll slurp out its free type variables when extending the
351                                 -- local environment (tcExtendLocalValEnv); if it's not zonked
352                                 -- it appears to have free tyvars that aren't actually free at all.
353     in
354
355          -- BUILD RESULTS
356     returnTc (
357          AbsBinds real_tyvars_to_gen_list
358                   dicts_bound
359                   exports
360                   (dict_binds `AndMonoBinds` mbind'),
361          lie_free,
362          [poly_id | (_, TcId poly_id, _) <- exports]
363     )
364   where
365     no_of_binders = length binder_names
366
367     mk_mono_id binder_name
368       |  theres_a_signature     -- There's a signature; and it's overloaded, 
369       && not (null sig_theta)   -- so make a Method
370       = tcAddSrcLoc sig_loc $
371         newMethodWithGivenTy SignatureOrigin 
372                 (TcId poly_id) (mkTyVarTys sig_tyvars) 
373                 sig_theta sig_tau                       `thenNF_Tc` \ (mono_lie, TcId mono_id) ->
374                                                         -- A bit turgid to have to strip the TcId
375         returnNF_Tc (mono_lie, mono_id)
376
377       | otherwise               -- No signature or not overloaded; 
378       = tcAddSrcLoc (getSrcLoc binder_name) $
379         (if theres_a_signature then
380                 returnNF_Tc sig_tau     -- Non-overloaded signature; use its type
381          else
382                 newTyVarTy kind         -- No signature; use a new type variable
383         )                                       `thenNF_Tc` \ mono_id_ty ->
384
385         newLocalId (getOccName binder_name) mono_id_ty  `thenNF_Tc` \ mono_id ->
386         returnNF_Tc (emptyLIE, mono_id)
387       where
388         maybe_sig          = maybeSig tc_ty_sigs binder_name
389         theres_a_signature = maybeToBool maybe_sig
390         Just (TySigInfo name poly_id sig_tyvars sig_theta sig_tau sig_loc) = maybe_sig
391
392     tysig_names     = [name | (TySigInfo name _ _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
393     is_unrestricted = isUnRestrictedGroup tysig_names mbind
394
395     kind = case is_rec of
396              Recursive -> mkBoxedTypeKind       -- Recursive, so no unboxed types
397              NonRecursive -> mkTypeKind         -- Non-recursive, so we permit unboxed types
398 \end{code}
399
400 Polymorphic recursion
401 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
402 The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
403
404         * Bind any variable for which we have a type signature
405           to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
406           the RHSs we'll make a full polymorphic call.
407
408 This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
409 amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
410
411         f :: Eq a => [a] -> [a]
412         f xs = ...f...
413
414 If we don't take care, after typechecking we get
415
416         f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
417                                in
418                                \ys:[a] -> ...f'...
419
420 Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
421 identical to the function we're executing.  In this case, the
422 polymorphic recursion ins't being used (but that's a very common case).
423
424 This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn:
425
426         ff :: [Int] -> [Int]
427         ff = f dEqInt
428
429 Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
430 f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
431 up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
432
433 Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
434 *monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
435 if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
436 we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
437 to the "givens" when simplifying constraints.  Thats' what the "mono_lies"
438 is doing.
439
440
441 %************************************************************************
442 %*                                                                      *
443 \subsection{getTyVarsToGen}
444 %*                                                                      *
445 %************************************************************************
446
447 @getTyVarsToGen@ decides what type variables generalise over.
448
449 For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
450 for a definition -- we bind no dictionaries, and
451 remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
452
453 *Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
454 to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
455 we may well know more.  For example (this actually came up)
456         f :: Array Int Int
457         f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
458 We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
459 stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
460 we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
461 Int literals!
462
463 Find all the type variables involved in overloading, the
464 "constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
465 generalise.  We must be careful about doing this:
466
467  (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
468         constrained, then it will never, ever get bound, and lands
469         up printed out in interface files!  Notorious example:
470                 instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
471         Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
472         Another, more common, example is when there's a Method inst in
473         the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
474         type variables.
475
476  (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
477         because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
478         tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
479
480 So we are careful, and do a complete simplification just to find the
481 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
482 find which tyvars are constrained.
483
484 \begin{code}
485 getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie
486   = tcGetGlobalTyVars                   `thenNF_Tc` \ free_tyvars ->
487     zonkTcTypes mono_id_tys             `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_tys ->
488     let
489         tyvars_to_gen = tyVarsOfTypes zonked_mono_id_tys `minusTyVarSet` free_tyvars
490     in
491     if is_unrestricted
492     then
493         returnTc (emptyTyVarSet, tyvars_to_gen)
494     else
495         tcSimplify (text "getTVG") NotTopLevel tyvars_to_gen lie    `thenTc` \ (_, _, constrained_dicts) ->
496         let
497           -- ASSERT: dicts_sig is already zonked!
498             constrained_tyvars    = foldrBag (unionTyVarSets . tyVarsOfInst) emptyTyVarSet constrained_dicts
499             reduced_tyvars_to_gen = tyvars_to_gen `minusTyVarSet` constrained_tyvars
500         in
501         returnTc (constrained_tyvars, reduced_tyvars_to_gen)
502 \end{code}
503
504
505 \begin{code}
506 isUnRestrictedGroup :: [Name]           -- Signatures given for these
507                     -> RenamedMonoBinds
508                     -> Bool
509
510 is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
511
512 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind (VarPatIn v) _ _) = v `is_elem` sigs
513 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind other      _ _)   = False
514 isUnRestrictedGroup sigs (VarMonoBind v _)              = v `is_elem` sigs
515 isUnRestrictedGroup sigs (FunMonoBind _ _ _ _)          = True
516 isUnRestrictedGroup sigs (AndMonoBinds mb1 mb2)         = isUnRestrictedGroup sigs mb1 &&
517                                                           isUnRestrictedGroup sigs mb2
518 isUnRestrictedGroup sigs EmptyMonoBinds                 = True
519 \end{code}
520
521 @defaultUncommittedTyVar@ checks for generalisation over unboxed
522 types, and defaults any TypeKind TyVars to BoxedTypeKind.
523
524 \begin{code}
525 defaultUncommittedTyVar tyvar
526   | isTypeKind (tyVarKind tyvar)
527   = newTcTyVar mkBoxedTypeKind                                  `thenNF_Tc` \ boxed_tyvar ->
528     unifyTauTy (mkTyVarTy boxed_tyvar) (mkTyVarTy tyvar)        `thenTc_`
529     returnTc boxed_tyvar
530
531   | otherwise
532   = returnTc tyvar
533 \end{code}
534
535
536 %************************************************************************
537 %*                                                                      *
538 \subsection{tcMonoBind}
539 %*                                                                      *
540 %************************************************************************
541
542 @tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
543 The signatures have been dealt with already.
544
545 \begin{code}
546 tcMonoBinds :: RenamedMonoBinds 
547             -> [Name] -> [TcIdBndr s]
548             -> [TcSigInfo s]
549             -> TcM s (TcMonoBinds s, LIE s)
550
551 tcMonoBinds mbind binder_names mono_ids tc_ty_sigs
552   = tcExtendLocalValEnv binder_names mono_ids (
553         tc_mono_binds mbind
554     )
555   where
556     sig_names = [name | (TySigInfo name _ _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
557     sig_ids   = [id   | (TySigInfo _   id _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
558
559     tc_mono_binds EmptyMonoBinds = returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE)
560
561     tc_mono_binds (AndMonoBinds mb1 mb2)
562       = tc_mono_binds mb1               `thenTc` \ (mb1a, lie1) ->
563         tc_mono_binds mb2               `thenTc` \ (mb2a, lie2) ->
564         returnTc (AndMonoBinds mb1a mb2a, lie1 `plusLIE` lie2)
565
566     tc_mono_binds (FunMonoBind name inf matches locn)
567       = tcAddSrcLoc locn                                $
568         tcLookupLocalValueOK "tc_mono_binds" name       `thenNF_Tc` \ id ->
569
570                 -- Before checking the RHS, extend the envt with
571                 -- bindings for the *polymorphic* Ids from any type signatures
572         tcExtendLocalValEnv sig_names sig_ids           $
573         tcMatchesFun name (idType id) matches           `thenTc` \ (matches', lie) ->
574
575         returnTc (FunMonoBind (TcId id) inf matches' locn, lie)
576
577     tc_mono_binds bind@(PatMonoBind pat grhss_and_binds locn)
578       = tcAddSrcLoc locn                        $
579         tcAddErrCtxt (patMonoBindsCtxt bind)    $
580         tcPat pat                               `thenTc` \ (pat2, lie_pat, pat_ty) ->
581
582                 -- Before checking the RHS, but after the pattern, extend the envt with
583                 -- bindings for the *polymorphic* Ids from any type signatures
584         tcExtendLocalValEnv sig_names sig_ids   $
585         tcGRHSsAndBinds pat_ty grhss_and_binds  `thenTc` \ (grhss_and_binds2, lie) ->
586         returnTc (PatMonoBind pat2 grhss_and_binds2 locn,
587                   plusLIE lie_pat lie)
588 \end{code}
589
590 %************************************************************************
591 %*                                                                      *
592 \subsection{Signatures}
593 %*                                                                      *
594 %************************************************************************
595
596 @tcSigs@ checks the signatures for validity, and returns a list of
597 {\em freshly-instantiated} signatures.  That is, the types are already
598 split up, and have fresh type variables installed.  All non-type-signature
599 "RenamedSigs" are ignored.
600
601 The @TcSigInfo@ contains @TcTypes@ because they are unified with
602 the variable's type, and after that checked to see whether they've
603 been instantiated.
604
605 \begin{code}
606 data TcSigInfo s
607   = TySigInfo       
608         Name                    -- N, the Name in corresponding binding
609         (TcIdBndr s)            -- *Polymorphic* binder for this value...
610                                 -- Usually has name = N, but doesn't have to.
611         [TcTyVar s]
612         (TcThetaType s)
613         (TcTauType s)
614         SrcLoc
615
616
617 maybeSig :: [TcSigInfo s] -> Name -> Maybe (TcSigInfo s)
618         -- Search for a particular signature
619 maybeSig [] name = Nothing
620 maybeSig (sig@(TySigInfo sig_name _ _ _ _ _) : sigs) name
621   | name == sig_name = Just sig
622   | otherwise        = maybeSig sigs name
623 \end{code}
624
625
626 \begin{code}
627 tcTySig :: RenamedSig
628         -> TcM s (TcSigInfo s)
629
630 tcTySig (Sig v ty src_loc)
631  = tcAddSrcLoc src_loc $
632    tcHsType ty                  `thenTc` \ sigma_ty ->
633
634         -- Convert from Type to TcType  
635    tcInstSigType sigma_ty       `thenNF_Tc` \ sigma_tc_ty ->
636    let
637      poly_id = mkUserId v sigma_tc_ty
638    in
639         -- Instantiate this type
640         -- It's important to do this even though in the error-free case
641         -- we could just split the sigma_tc_ty (since the tyvars don't
642         -- unified with anything).  But in the case of an error, when
643         -- the tyvars *do* get unified with something, we want to carry on
644         -- typechecking the rest of the program with the function bound
645         -- to a pristine type, namely sigma_tc_ty
646    tcInstSigTcType sigma_tc_ty  `thenNF_Tc` \ (tyvars, rho) ->
647    let
648      (theta, tau) = splitRhoTy rho
649         -- This splitSigmaTy tries hard to make sure that tau' is a type synonym
650         -- wherever possible, which can improve interface files.
651    in
652    returnTc (TySigInfo v poly_id tyvars theta tau src_loc)
653 \end{code}
654
655 @checkSigMatch@ does the next step in checking signature matching.
656 The tau-type part has already been unified.  What we do here is to
657 check that this unification has not over-constrained the (polymorphic)
658 type variables of the original signature type.
659
660 The error message here is somewhat unsatisfactory, but it'll do for
661 now (ToDo).
662
663 \begin{code}
664 checkSigMatch []
665   = returnTc (error "checkSigMatch")
666
667 checkSigMatch tc_ty_sigs@( sig1@(TySigInfo _ id1 _ theta1 _ _) : all_sigs_but_first )
668   =     -- CHECK THAT THE SIGNATURE TYVARS AND TAU_TYPES ARE OK
669         -- Doesn't affect substitution
670     mapTc check_one_sig tc_ty_sigs      `thenTc_`
671
672         -- CHECK THAT ALL THE SIGNATURE CONTEXTS ARE UNIFIABLE
673         -- The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
674         -- must all have the same context (or none).
675         --
676         -- We unify them because, with polymorphic recursion, their types
677         -- might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
678         -- ToDo: amplify
679     mapTc check_one_cxt all_sigs_but_first              `thenTc_`
680
681     returnTc theta1
682   where
683     sig1_dict_tys       = mk_dict_tys theta1
684     n_sig1_dict_tys     = length sig1_dict_tys
685
686     check_one_cxt sig@(TySigInfo _ id _  theta _ src_loc)
687        = tcAddSrcLoc src_loc    $
688          tcAddErrCtxt (sigContextsCtxt id1 id) $
689          checkTc (length this_sig_dict_tys == n_sig1_dict_tys)
690                                 sigContextsErr          `thenTc_`
691          unifyTauTyLists sig1_dict_tys this_sig_dict_tys
692       where
693          this_sig_dict_tys = mk_dict_tys theta
694
695     check_one_sig (TySigInfo name id sig_tyvars _ sig_tau src_loc)
696       = tcAddSrcLoc src_loc     $
697         tcAddErrCtxt (sigCtxt id) $
698         checkSigTyVars sig_tyvars sig_tau
699
700     mk_dict_tys theta = [mkDictTy c ts | (c,ts) <- theta]
701 \end{code}
702
703
704 @checkSigTyVars@ is used after the type in a type signature has been unified with
705 the actual type found.  It then checks that the type variables of the type signature
706 are
707         (a) still all type variables
708                 eg matching signature [a] against inferred type [(p,q)]
709                 [then a will be unified to a non-type variable]
710
711         (b) still all distinct
712                 eg matching signature [(a,b)] against inferred type [(p,p)]
713                 [then a and b will be unified together]
714
715         (c) not mentioned in the environment
716                 eg the signature for f in this:
717
718                         g x = ... where
719                                         f :: a->[a]
720                                         f y = [x,y]
721
722                 Here, f is forced to be monorphic by the free occurence of x.
723
724 Before doing this, the substitution is applied to the signature type variable.
725
726 We used to have the notion of a "DontBind" type variable, which would
727 only be bound to itself or nothing.  Then points (a) and (b) were 
728 self-checking.  But it gave rise to bogus consequential error messages.
729 For example:
730
731    f = (*)      -- Monomorphic
732
733    g :: Num a => a -> a
734    g x = f x x
735
736 Here, we get a complaint when checking the type signature for g,
737 that g isn't polymorphic enough; but then we get another one when
738 dealing with the (Num x) context arising from f's definition;
739 we try to unify x with Int (to default it), but find that x has already
740 been unified with the DontBind variable "a" from g's signature.
741 This is really a problem with side-effecting unification; we'd like to
742 undo g's effects when its type signature fails, but unification is done
743 by side effect, so we can't (easily).
744
745 So we revert to ordinary type variables for signatures, and try to
746 give a helpful message in checkSigTyVars.
747
748 \begin{code}
749 checkSigTyVars :: [TcTyVar s]           -- The original signature type variables
750                -> TcType s              -- signature type (for err msg)
751                -> TcM s [TcTyVar s]     -- Zonked signature type variables
752
753 checkSigTyVars sig_tyvars sig_tau
754   = mapNF_Tc zonkTcTyVar sig_tyvars     `thenNF_Tc` \ sig_tys ->
755     let
756         sig_tyvars' = map (getTyVar "checkSigTyVars") sig_tys
757     in
758
759         -- Check points (a) and (b)
760     checkTcM (all isTyVarTy sig_tys && hasNoDups sig_tyvars')
761              (zonkTcType sig_tau        `thenNF_Tc` \ sig_tau' ->
762               failWithTc (badMatchErr sig_tau sig_tau')
763              )                          `thenTc_`
764
765         -- Check point (c)
766         -- We want to report errors in terms of the original signature tyvars,
767         -- ie sig_tyvars, NOT sig_tyvars'.  sig_tyvars' correspond
768         -- 1-1 with sig_tyvars, so we can just map back.
769     tcGetGlobalTyVars                   `thenNF_Tc` \ globals ->
770     let
771         mono_tyvars' = [sig_tv' | sig_tv' <- sig_tyvars', 
772                                   sig_tv' `elementOfTyVarSet` globals]
773
774         mono_tyvars = map (assoc "checkSigTyVars" (sig_tyvars' `zip` sig_tyvars)) mono_tyvars'
775     in
776     checkTcM (null mono_tyvars')
777              (failWithTc (notAsPolyAsSigErr sig_tau mono_tyvars))       `thenTc_`
778
779     returnTc sig_tyvars'
780 \end{code}
781
782
783 %************************************************************************
784 %*                                                                      *
785 \subsection{SPECIALIZE pragmas}
786 %*                                                                      *
787 %************************************************************************
788
789
790 @tcPragmaSigs@ munches up the "signatures" that arise through *user*
791 pragmas.  It is convenient for them to appear in the @[RenamedSig]@
792 part of a binding because then the same machinery can be used for
793 moving them into place as is done for type signatures.
794
795 \begin{code}
796 tcPragmaSigs :: [RenamedSig]            -- The pragma signatures
797              -> TcM s (Name -> IdInfo,  -- Maps name to the appropriate IdInfo
798                        TcMonoBinds s,
799                        LIE s)
800
801 tcPragmaSigs sigs
802   = mapAndUnzip3Tc tcPragmaSig sigs     `thenTc` \ (maybe_info_modifiers, binds, lies) ->
803     let
804         prag_fn name = foldr ($) noIdInfo [f | Just (n,f) <- maybe_info_modifiers, n==name]
805     in
806     returnTc (prag_fn, andMonoBinds binds, plusLIEs lies)
807 \end{code}
808
809 The interesting case is for SPECIALISE pragmas.  There are two forms.
810 Here's the first form:
811 \begin{verbatim}
812         f :: Ord a => [a] -> b -> b
813         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b #-}
814 \end{verbatim}
815
816 For this we generate:
817 \begin{verbatim}
818         f* = /\ b -> let d1 = ...
819                      in f Int b d1
820 \end{verbatim}
821
822 where f* is a SpecPragmaId.  The **sole** purpose of SpecPragmaIds is to
823 retain a right-hand-side that the simplifier will otherwise discard as
824 dead code... the simplifier has a flag that tells it not to discard
825 SpecPragmaId bindings.
826
827 In this case the f* retains a call-instance of the overloaded
828 function, f, (including appropriate dictionaries) so that the
829 specialiser will subsequently discover that there's a call of @f@ at
830 Int, and will create a specialisation for @f@.  After that, the
831 binding for @f*@ can be discarded.
832
833 The second form is this:
834 \begin{verbatim}
835         f :: Ord a => [a] -> b -> b
836         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b = g #-}
837 \end{verbatim}
838
839 Here @g@ is specified as a function that implements the specialised
840 version of @f@.  Suppose that g has type (a->b->b); that is, g's type
841 is more general than that required.  For this we generate
842 \begin{verbatim}
843         f@Int = /\b -> g Int b
844         f* = f@Int
845 \end{verbatim}
846
847 Here @f@@Int@ is a SpecId, the specialised version of @f@.  It inherits
848 f's export status etc.  @f*@ is a SpecPragmaId, as before, which just serves
849 to prevent @f@@Int@ from being discarded prematurely.  After specialisation,
850 if @f@@Int@ is going to be used at all it will be used explicitly, so the simplifier can
851 discard the f* binding.
852
853 Actually, there is really only point in giving a SPECIALISE pragma on exported things,
854 and the simplifer won't discard SpecIds for exporte things anyway, so maybe this is
855 a bit of overkill.
856
857 \begin{code}
858 tcPragmaSig :: RenamedSig -> TcM s (Maybe (Name, IdInfo -> IdInfo), TcMonoBinds s, LIE s)
859 tcPragmaSig (Sig _ _ _)       = returnTc (Nothing, EmptyMonoBinds, emptyLIE)
860 tcPragmaSig (SpecInstSig _ _) = returnTc (Nothing, EmptyMonoBinds, emptyLIE)
861
862 tcPragmaSig (InlineSig name loc)
863   = returnTc (Just (name, setInlinePragInfo IWantToBeINLINEd), EmptyMonoBinds, emptyLIE)
864
865 tcPragmaSig (SpecSig name poly_ty maybe_spec_name src_loc)
866   =     -- SPECIALISE f :: forall b. theta => tau  =  g
867     tcAddSrcLoc src_loc                         $
868     tcAddErrCtxt (valSpecSigCtxt name poly_ty)  $
869
870         -- Get and instantiate its alleged specialised type
871     tcHsType poly_ty                            `thenTc` \ sig_sigma ->
872     tcInstSigType  sig_sigma                    `thenNF_Tc` \ sig_ty ->
873
874         -- Check that f has a more general type, and build a RHS for
875         -- the spec-pragma-id at the same time
876     tcExpr (HsVar name) sig_ty                  `thenTc` \ (spec_expr, spec_lie) ->
877
878     case maybe_spec_name of
879         Nothing ->      -- Just specialise "f" by building a pecPragmaId binding
880                         -- It is the thing that makes sure we don't prematurely 
881                         -- dead-code-eliminate the binding we are really interested in.
882                    newSpecPragmaId name sig_ty          `thenNF_Tc` \ spec_id ->
883                    returnTc (Nothing, VarMonoBind (TcId spec_id) spec_expr, spec_lie)
884
885         Just g_name ->  -- Don't create a SpecPragmaId.  Instead add some suitable IdIfo
886                 
887                 panic "Can't handle SPECIALISE with a '= g' part"
888
889         {-  Not yet.  Because we're still in the TcType world we
890             can't really add to the SpecEnv of the Id.  Instead we have to
891             record the information in a different sort of Sig, and add it to
892             the IdInfo after zonking.
893
894             For now we just leave out this case
895
896                         -- Get the type of f, and find out what types
897                         --  f has to be instantiated at to give the signature type
898                     tcLookupLocalValueOK "tcPragmaSig" name     `thenNF_Tc` \ f_id ->
899                     tcInstSigTcType (idType f_id)               `thenNF_Tc` \ (f_tyvars, f_rho) ->
900
901                     let
902                         (sig_tyvars, sig_theta, sig_tau) = splitSigmaTy sig_ty
903                         (f_theta, f_tau)                 = splitRhoTy f_rho
904                         sig_tyvar_set                    = mkTyVarSet sig_tyvars
905                     in
906                     unifyTauTy sig_tau f_tau            `thenTc_`
907
908                     tcPolyExpr str (HsVar g_name) (mkSigmaTy sig_tyvars f_theta sig_tau)        `thenTc` \ (_, _, 
909         -}
910
911 tcPragmaSig other = pprTrace "tcPragmaSig: ignoring" (ppr other) $
912                     returnTc (Nothing, EmptyMonoBinds, emptyLIE)
913 \end{code}
914
915
916 %************************************************************************
917 %*                                                                      *
918 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
919 %*                                                                      *
920 %************************************************************************
921
922
923 \begin{code}
924 patMonoBindsCtxt bind
925   = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (ppr bind)
926
927 -----------------------------------------------
928 valSpecSigCtxt v ty
929   = sep [ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"),
930          nest 4 (ppr v <+> ptext SLIT(" ::") <+> ppr ty)]
931
932 -----------------------------------------------
933 notAsPolyAsSigErr sig_tau mono_tyvars
934   = hang (ptext SLIT("A type signature is more polymorphic than the inferred type"))
935         4  (vcat [text "Can't for-all the type variable(s)" <+> 
936                   pprQuotedList mono_tyvars,
937                   text "in the type" <+> quotes (ppr sig_tau)
938            ])
939
940 -----------------------------------------------
941 badMatchErr sig_ty inferred_ty
942   = hang (ptext SLIT("Type signature doesn't match inferred type"))
943          4 (vcat [hang (ptext SLIT("Signature:")) 4 (ppr sig_ty),
944                       hang (ptext SLIT("Inferred :")) 4 (ppr inferred_ty)
945            ])
946
947 -----------------------------------------------
948 sigCtxt id 
949   = sep [ptext SLIT("When checking the type signature for"), quotes (ppr id)]
950
951 bindSigsCtxt ids
952   = ptext SLIT("When checking the type signature(s) for") <+> pprQuotedList ids
953
954 -----------------------------------------------
955 sigContextsErr
956   = ptext SLIT("Mismatched contexts")
957 sigContextsCtxt s1 s2
958   = hang (hsep [ptext SLIT("When matching the contexts of the signatures for"), 
959                 quotes (ppr s1), ptext SLIT("and"), quotes (ppr s2)])
960          4 (ptext SLIT("(the signature contexts in a mutually recursive group should all be identical)"))
961
962 -----------------------------------------------
963 specGroundnessCtxt
964   = panic "specGroundnessCtxt"
965
966 --------------------------------------------
967 specContextGroundnessCtxt -- err_ctxt dicts
968   = panic "specContextGroundnessCtxt"
969 {-
970   = hang (
971         sep [hsep [ptext SLIT("In the SPECIALIZE pragma for"), ppr name],
972              hcat [ptext SLIT(" specialised to the type"), ppr spec_ty],
973              pp_spec_id,
974              ptext SLIT("... not all overloaded type variables were instantiated"),
975              ptext SLIT("to ground types:")])
976       4 (vcat [hsep [ppr c, ppr t]
977                   | (c,t) <- map getDictClassAndType dicts])
978   where
979     (name, spec_ty, locn, pp_spec_id)
980       = case err_ctxt of
981           ValSpecSigCtxt    n ty loc      -> (n, ty, loc, \ x -> empty)
982           ValSpecSpecIdCtxt n ty spec loc ->
983             (n, ty, loc,
984              hsep [ptext SLIT("... type of explicit id"), ppr spec])
985 -}
986 \end{code}