[project @ 2004-08-18 09:33:03 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcSimplify.lhs
1 %
2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
3 %
4 \section[TcSimplify]{TcSimplify}
5
6
7
8 \begin{code}
9 module TcSimplify (
10         tcSimplifyInfer, tcSimplifyInferCheck,
11         tcSimplifyCheck, tcSimplifyRestricted,
12         tcSimplifyToDicts, tcSimplifyIPs, 
13         tcSimplifyTop, tcSimplifyInteractive,
14         tcSimplifyBracket,
15
16         tcSimplifyDeriv, tcSimplifyDefault,
17         bindInstsOfLocalFuns
18     ) where
19
20 #include "HsVersions.h"
21
22 import {-# SOURCE #-} TcUnify( unifyTauTy )
23 import TcEnv            -- temp
24 import HsSyn            ( HsBind(..), LHsBinds, HsExpr(..), LHsExpr, pprLHsBinds )
25 import TcHsSyn          ( TcId, TcDictBinds, mkHsApp, mkHsTyApp, mkHsDictApp )
26
27 import TcRnMonad
28 import Inst             ( lookupInst, LookupInstResult(..),
29                           tyVarsOfInst, fdPredsOfInsts, newDicts, 
30                           isDict, isClassDict, isLinearInst, linearInstType,
31                           isStdClassTyVarDict, isMethodFor, isMethod,
32                           instToId, tyVarsOfInsts,  cloneDict,
33                           ipNamesOfInsts, ipNamesOfInst, dictPred,
34                           instBindingRequired,
35                           newDictsFromOld, tcInstClassOp,
36                           getDictClassTys, isTyVarDict,
37                           instLoc, zonkInst, tidyInsts, tidyMoreInsts,
38                           Inst, pprInsts, pprDictsInFull, pprInstInFull, tcGetInstEnvs,
39                           isIPDict, isInheritableInst, pprDFuns, pprDictsTheta
40                         )
41 import TcEnv            ( tcGetGlobalTyVars, tcLookupId, findGlobals )
42 import InstEnv          ( lookupInstEnv, classInstances )
43 import TcMType          ( zonkTcTyVarsAndFV, tcInstTyVars, checkAmbiguity )
44 import TcType           ( TcTyVar, TcTyVarSet, ThetaType, TyVarDetails(VanillaTv),
45                           mkClassPred, isOverloadedTy, mkTyConApp,
46                           mkTyVarTy, tcGetTyVar, isTyVarClassPred, mkTyVarTys,
47                           tyVarsOfPred, tcEqType, pprPred )
48 import Id               ( idType, mkUserLocal )
49 import Var              ( TyVar )
50 import Name             ( getOccName, getSrcLoc )
51 import NameSet          ( NameSet, mkNameSet, elemNameSet )
52 import Class            ( classBigSig, classKey )
53 import FunDeps          ( oclose, grow, improve, pprEquationDoc )
54 import PrelInfo         ( isNumericClass ) 
55 import PrelNames        ( splitName, fstName, sndName, integerTyConName,
56                           showClassKey, eqClassKey, ordClassKey )
57 import Subst            ( mkTopTyVarSubst, substTheta, substTy )
58 import TysWiredIn       ( pairTyCon, doubleTy )
59 import ErrUtils         ( Message )
60 import VarSet
61 import VarEnv           ( TidyEnv )
62 import FiniteMap
63 import Bag
64 import Outputable
65 import ListSetOps       ( equivClasses )
66 import Util             ( zipEqual, isSingleton )
67 import List             ( partition )
68 import SrcLoc           ( Located(..) )
69 import CmdLineOpts
70 \end{code}
71
72
73 %************************************************************************
74 %*                                                                      *
75 \subsection{NOTES}
76 %*                                                                      *
77 %************************************************************************
78
79         --------------------------------------
80         Notes on functional dependencies (a bug)
81         --------------------------------------
82
83 | > class Foo a b | a->b
84 | >
85 | > class Bar a b | a->b
86 | >
87 | > data Obj = Obj
88 | >
89 | > instance Bar Obj Obj
90 | >
91 | > instance (Bar a b) => Foo a b
92 | >
93 | > foo:: (Foo a b) => a -> String
94 | > foo _ = "works"
95 | >
96 | > runFoo:: (forall a b. (Foo a b) => a -> w) -> w
97 | > runFoo f = f Obj
98
99 | *Test> runFoo foo
100
101 | <interactive>:1:
102 |     Could not deduce (Bar a b) from the context (Foo a b)
103 |       arising from use of `foo' at <interactive>:1
104 |     Probable fix:
105 |         Add (Bar a b) to the expected type of an expression
106 |     In the first argument of `runFoo', namely `foo'
107 |     In the definition of `it': it = runFoo foo
108
109 | Why all of the sudden does GHC need the constraint Bar a b? The
110 | function foo didn't ask for that... 
111
112 The trouble is that to type (runFoo foo), GHC has to solve the problem:
113
114         Given constraint        Foo a b
115         Solve constraint        Foo a b'
116
117 Notice that b and b' aren't the same.  To solve this, just do
118 improvement and then they are the same.  But GHC currently does
119         simplify constraints
120         apply improvement
121         and loop
122
123 That is usually fine, but it isn't here, because it sees that Foo a b is
124 not the same as Foo a b', and so instead applies the instance decl for
125 instance Bar a b => Foo a b.  And that's where the Bar constraint comes
126 from.
127
128 The Right Thing is to improve whenever the constraint set changes at
129 all.  Not hard in principle, but it'll take a bit of fiddling to do.  
130
131
132
133         --------------------------------------
134                 Notes on quantification
135         --------------------------------------
136
137 Suppose we are about to do a generalisation step.
138 We have in our hand
139
140         G       the environment
141         T       the type of the RHS
142         C       the constraints from that RHS
143
144 The game is to figure out
145
146         Q       the set of type variables over which to quantify
147         Ct      the constraints we will *not* quantify over
148         Cq      the constraints we will quantify over
149
150 So we're going to infer the type
151
152         forall Q. Cq => T
153
154 and float the constraints Ct further outwards.
155
156 Here are the things that *must* be true:
157
158  (A)    Q intersect fv(G) = EMPTY                       limits how big Q can be
159  (B)    Q superset fv(Cq union T) \ oclose(fv(G),C)     limits how small Q can be
160
161 (A) says we can't quantify over a variable that's free in the
162 environment.  (B) says we must quantify over all the truly free
163 variables in T, else we won't get a sufficiently general type.  We do
164 not *need* to quantify over any variable that is fixed by the free
165 vars of the environment G.
166
167         BETWEEN THESE TWO BOUNDS, ANY Q WILL DO!
168
169 Example:        class H x y | x->y where ...
170
171         fv(G) = {a}     C = {H a b, H c d}
172                         T = c -> b
173
174         (A)  Q intersect {a} is empty
175         (B)  Q superset {a,b,c,d} \ oclose({a}, C) = {a,b,c,d} \ {a,b} = {c,d}
176
177         So Q can be {c,d}, {b,c,d}
178
179 Other things being equal, however, we'd like to quantify over as few
180 variables as possible: smaller types, fewer type applications, more
181 constraints can get into Ct instead of Cq.
182
183
184 -----------------------------------------
185 We will make use of
186
187   fv(T)         the free type vars of T
188
189   oclose(vs,C)  The result of extending the set of tyvars vs
190                 using the functional dependencies from C
191
192   grow(vs,C)    The result of extend the set of tyvars vs
193                 using all conceivable links from C.
194
195                 E.g. vs = {a}, C = {H [a] b, K (b,Int) c, Eq e}
196                 Then grow(vs,C) = {a,b,c}
197
198                 Note that grow(vs,C) `superset` grow(vs,simplify(C))
199                 That is, simplfication can only shrink the result of grow.
200
201 Notice that
202    oclose is conservative one way:      v `elem` oclose(vs,C) => v is definitely fixed by vs
203    grow is conservative the other way:  if v might be fixed by vs => v `elem` grow(vs,C)
204
205
206 -----------------------------------------
207
208 Choosing Q
209 ~~~~~~~~~~
210 Here's a good way to choose Q:
211
212         Q = grow( fv(T), C ) \ oclose( fv(G), C )
213
214 That is, quantify over all variable that that MIGHT be fixed by the
215 call site (which influences T), but which aren't DEFINITELY fixed by
216 G.  This choice definitely quantifies over enough type variables,
217 albeit perhaps too many.
218
219 Why grow( fv(T), C ) rather than fv(T)?  Consider
220
221         class H x y | x->y where ...
222
223         T = c->c
224         C = (H c d)
225
226   If we used fv(T) = {c} we'd get the type
227
228         forall c. H c d => c -> b
229
230   And then if the fn was called at several different c's, each of
231   which fixed d differently, we'd get a unification error, because
232   d isn't quantified.  Solution: quantify d.  So we must quantify
233   everything that might be influenced by c.
234
235 Why not oclose( fv(T), C )?  Because we might not be able to see
236 all the functional dependencies yet:
237
238         class H x y | x->y where ...
239         instance H x y => Eq (T x y) where ...
240
241         T = c->c
242         C = (Eq (T c d))
243
244   Now oclose(fv(T),C) = {c}, because the functional dependency isn't
245   apparent yet, and that's wrong.  We must really quantify over d too.
246
247
248 There really isn't any point in quantifying over any more than
249 grow( fv(T), C ), because the call sites can't possibly influence
250 any other type variables.
251
252
253
254         --------------------------------------
255                 Notes on ambiguity
256         --------------------------------------
257
258 It's very hard to be certain when a type is ambiguous.  Consider
259
260         class K x
261         class H x y | x -> y
262         instance H x y => K (x,y)
263
264 Is this type ambiguous?
265         forall a b. (K (a,b), Eq b) => a -> a
266
267 Looks like it!  But if we simplify (K (a,b)) we get (H a b) and
268 now we see that a fixes b.  So we can't tell about ambiguity for sure
269 without doing a full simplification.  And even that isn't possible if
270 the context has some free vars that may get unified.  Urgle!
271
272 Here's another example: is this ambiguous?
273         forall a b. Eq (T b) => a -> a
274 Not if there's an insance decl (with no context)
275         instance Eq (T b) where ...
276
277 You may say of this example that we should use the instance decl right
278 away, but you can't always do that:
279
280         class J a b where ...
281         instance J Int b where ...
282
283         f :: forall a b. J a b => a -> a
284
285 (Notice: no functional dependency in J's class decl.)
286 Here f's type is perfectly fine, provided f is only called at Int.
287 It's premature to complain when meeting f's signature, or even
288 when inferring a type for f.
289
290
291
292 However, we don't *need* to report ambiguity right away.  It'll always
293 show up at the call site.... and eventually at main, which needs special
294 treatment.  Nevertheless, reporting ambiguity promptly is an excellent thing.
295
296 So here's the plan.  We WARN about probable ambiguity if
297
298         fv(Cq) is not a subset of  oclose(fv(T) union fv(G), C)
299
300 (all tested before quantification).
301 That is, all the type variables in Cq must be fixed by the the variables
302 in the environment, or by the variables in the type.
303
304 Notice that we union before calling oclose.  Here's an example:
305
306         class J a b c | a b -> c
307         fv(G) = {a}
308
309 Is this ambiguous?
310         forall b c. (J a b c) => b -> b
311
312 Only if we union {a} from G with {b} from T before using oclose,
313 do we see that c is fixed.
314
315 It's a bit vague exactly which C we should use for this oclose call.  If we
316 don't fix enough variables we might complain when we shouldn't (see
317 the above nasty example).  Nothing will be perfect.  That's why we can
318 only issue a warning.
319
320
321 Can we ever be *certain* about ambiguity?  Yes: if there's a constraint
322
323         c in C such that fv(c) intersect (fv(G) union fv(T)) = EMPTY
324
325 then c is a "bubble"; there's no way it can ever improve, and it's
326 certainly ambiguous.  UNLESS it is a constant (sigh).  And what about
327 the nasty example?
328
329         class K x
330         class H x y | x -> y
331         instance H x y => K (x,y)
332
333 Is this type ambiguous?
334         forall a b. (K (a,b), Eq b) => a -> a
335
336 Urk.  The (Eq b) looks "definitely ambiguous" but it isn't.  What we are after
337 is a "bubble" that's a set of constraints
338
339         Cq = Ca union Cq'  st  fv(Ca) intersect (fv(Cq') union fv(T) union fv(G)) = EMPTY
340
341 Hence another idea.  To decide Q start with fv(T) and grow it
342 by transitive closure in Cq (no functional dependencies involved).
343 Now partition Cq using Q, leaving the definitely-ambiguous and probably-ok.
344 The definitely-ambiguous can then float out, and get smashed at top level
345 (which squashes out the constants, like Eq (T a) above)
346
347
348         --------------------------------------
349                 Notes on principal types
350         --------------------------------------
351
352     class C a where
353       op :: a -> a
354
355     f x = let g y = op (y::Int) in True
356
357 Here the principal type of f is (forall a. a->a)
358 but we'll produce the non-principal type
359     f :: forall a. C Int => a -> a
360
361
362         --------------------------------------
363         The need for forall's in constraints
364         --------------------------------------
365
366 [Exchange on Haskell Cafe 5/6 Dec 2000]
367
368   class C t where op :: t -> Bool
369   instance C [t] where op x = True
370
371   p y = (let f :: c -> Bool; f x = op (y >> return x) in f, y ++ [])
372   q y = (y ++ [], let f :: c -> Bool; f x = op (y >> return x) in f)
373
374 The definitions of p and q differ only in the order of the components in
375 the pair on their right-hand sides.  And yet:
376
377   ghc and "Typing Haskell in Haskell" reject p, but accept q;
378   Hugs rejects q, but accepts p;
379   hbc rejects both p and q;
380   nhc98 ... (Malcolm, can you fill in the blank for us!).
381
382 The type signature for f forces context reduction to take place, and
383 the results of this depend on whether or not the type of y is known,
384 which in turn depends on which component of the pair the type checker
385 analyzes first.  
386
387 Solution: if y::m a, float out the constraints
388         Monad m, forall c. C (m c)
389 When m is later unified with [], we can solve both constraints.
390
391
392         --------------------------------------
393                 Notes on implicit parameters
394         --------------------------------------
395
396 Question 1: can we "inherit" implicit parameters
397 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
398 Consider this:
399
400         f x = (x::Int) + ?y
401
402 where f is *not* a top-level binding.
403 From the RHS of f we'll get the constraint (?y::Int).
404 There are two types we might infer for f:
405
406         f :: Int -> Int
407
408 (so we get ?y from the context of f's definition), or
409
410         f :: (?y::Int) => Int -> Int
411
412 At first you might think the first was better, becuase then
413 ?y behaves like a free variable of the definition, rather than
414 having to be passed at each call site.  But of course, the WHOLE
415 IDEA is that ?y should be passed at each call site (that's what
416 dynamic binding means) so we'd better infer the second.
417
418 BOTTOM LINE: when *inferring types* you *must* quantify 
419 over implicit parameters. See the predicate isFreeWhenInferring.
420
421
422 Question 2: type signatures
423 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
424 BUT WATCH OUT: When you supply a type signature, we can't force you
425 to quantify over implicit parameters.  For example:
426
427         (?x + 1) :: Int
428
429 This is perfectly reasonable.  We do not want to insist on
430
431         (?x + 1) :: (?x::Int => Int)
432
433 That would be silly.  Here, the definition site *is* the occurrence site,
434 so the above strictures don't apply.  Hence the difference between
435 tcSimplifyCheck (which *does* allow implicit paramters to be inherited)
436 and tcSimplifyCheckBind (which does not).
437
438 What about when you supply a type signature for a binding?
439 Is it legal to give the following explicit, user type 
440 signature to f, thus:
441
442         f :: Int -> Int
443         f x = (x::Int) + ?y
444
445 At first sight this seems reasonable, but it has the nasty property
446 that adding a type signature changes the dynamic semantics.
447 Consider this:
448
449         (let f x = (x::Int) + ?y
450          in (f 3, f 3 with ?y=5))  with ?y = 6
451
452                 returns (3+6, 3+5)
453 vs
454         (let f :: Int -> Int
455              f x = x + ?y
456          in (f 3, f 3 with ?y=5))  with ?y = 6
457
458                 returns (3+6, 3+6)
459
460 Indeed, simply inlining f (at the Haskell source level) would change the
461 dynamic semantics.
462
463 Nevertheless, as Launchbury says (email Oct 01) we can't really give the
464 semantics for a Haskell program without knowing its typing, so if you 
465 change the typing you may change the semantics.
466
467 To make things consistent in all cases where we are *checking* against
468 a supplied signature (as opposed to inferring a type), we adopt the
469 rule: 
470
471         a signature does not need to quantify over implicit params.
472
473 [This represents a (rather marginal) change of policy since GHC 5.02,
474 which *required* an explicit signature to quantify over all implicit
475 params for the reasons mentioned above.]
476
477 But that raises a new question.  Consider 
478
479         Given (signature)       ?x::Int
480         Wanted (inferred)       ?x::Int, ?y::Bool
481
482 Clearly we want to discharge the ?x and float the ?y out.  But
483 what is the criterion that distinguishes them?  Clearly it isn't
484 what free type variables they have.  The Right Thing seems to be
485 to float a constraint that
486         neither mentions any of the quantified type variables
487         nor any of the quantified implicit parameters
488
489 See the predicate isFreeWhenChecking.
490
491
492 Question 3: monomorphism
493 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
494 There's a nasty corner case when the monomorphism restriction bites:
495
496         z = (x::Int) + ?y
497
498 The argument above suggests that we *must* generalise
499 over the ?y parameter, to get
500         z :: (?y::Int) => Int,
501 but the monomorphism restriction says that we *must not*, giving
502         z :: Int.
503 Why does the momomorphism restriction say this?  Because if you have
504
505         let z = x + ?y in z+z
506
507 you might not expect the addition to be done twice --- but it will if
508 we follow the argument of Question 2 and generalise over ?y.
509
510
511
512 Possible choices
513 ~~~~~~~~~~~~~~~~
514 (A) Always generalise over implicit parameters
515     Bindings that fall under the monomorphism restriction can't
516         be generalised
517
518     Consequences:
519         * Inlining remains valid
520         * No unexpected loss of sharing
521         * But simple bindings like
522                 z = ?y + 1
523           will be rejected, unless you add an explicit type signature
524           (to avoid the monomorphism restriction)
525                 z :: (?y::Int) => Int
526                 z = ?y + 1
527           This seems unacceptable
528
529 (B) Monomorphism restriction "wins"
530     Bindings that fall under the monomorphism restriction can't
531         be generalised
532     Always generalise over implicit parameters *except* for bindings
533         that fall under the monomorphism restriction
534
535     Consequences
536         * Inlining isn't valid in general
537         * No unexpected loss of sharing
538         * Simple bindings like
539                 z = ?y + 1
540           accepted (get value of ?y from binding site)
541
542 (C) Always generalise over implicit parameters
543     Bindings that fall under the monomorphism restriction can't
544         be generalised, EXCEPT for implicit parameters
545     Consequences
546         * Inlining remains valid
547         * Unexpected loss of sharing (from the extra generalisation)
548         * Simple bindings like
549                 z = ?y + 1
550           accepted (get value of ?y from occurrence sites)
551
552
553 Discussion
554 ~~~~~~~~~~
555 None of these choices seems very satisfactory.  But at least we should
556 decide which we want to do.
557
558 It's really not clear what is the Right Thing To Do.  If you see
559
560         z = (x::Int) + ?y
561
562 would you expect the value of ?y to be got from the *occurrence sites*
563 of 'z', or from the valuue of ?y at the *definition* of 'z'?  In the
564 case of function definitions, the answer is clearly the former, but
565 less so in the case of non-fucntion definitions.   On the other hand,
566 if we say that we get the value of ?y from the definition site of 'z',
567 then inlining 'z' might change the semantics of the program.
568
569 Choice (C) really says "the monomorphism restriction doesn't apply
570 to implicit parameters".  Which is fine, but remember that every
571 innocent binding 'x = ...' that mentions an implicit parameter in
572 the RHS becomes a *function* of that parameter, called at each
573 use of 'x'.  Now, the chances are that there are no intervening 'with'
574 clauses that bind ?y, so a decent compiler should common up all
575 those function calls.  So I think I strongly favour (C).  Indeed,
576 one could make a similar argument for abolishing the monomorphism
577 restriction altogether.
578
579 BOTTOM LINE: we choose (B) at present.  See tcSimplifyRestricted
580
581
582
583 %************************************************************************
584 %*                                                                      *
585 \subsection{tcSimplifyInfer}
586 %*                                                                      *
587 %************************************************************************
588
589 tcSimplify is called when we *inferring* a type.  Here's the overall game plan:
590
591     1. Compute Q = grow( fvs(T), C )
592
593     2. Partition C based on Q into Ct and Cq.  Notice that ambiguous
594        predicates will end up in Ct; we deal with them at the top level
595
596     3. Try improvement, using functional dependencies
597
598     4. If Step 3 did any unification, repeat from step 1
599        (Unification can change the result of 'grow'.)
600
601 Note: we don't reduce dictionaries in step 2.  For example, if we have
602 Eq (a,b), we don't simplify to (Eq a, Eq b).  So Q won't be different
603 after step 2.  However note that we may therefore quantify over more
604 type variables than we absolutely have to.
605
606 For the guts, we need a loop, that alternates context reduction and
607 improvement with unification.  E.g. Suppose we have
608
609         class C x y | x->y where ...
610
611 and tcSimplify is called with:
612         (C Int a, C Int b)
613 Then improvement unifies a with b, giving
614         (C Int a, C Int a)
615
616 If we need to unify anything, we rattle round the whole thing all over
617 again.
618
619
620 \begin{code}
621 tcSimplifyInfer
622         :: SDoc
623         -> TcTyVarSet           -- fv(T); type vars
624         -> [Inst]               -- Wanted
625         -> TcM ([TcTyVar],      -- Tyvars to quantify (zonked)
626                 TcDictBinds,    -- Bindings
627                 [TcId])         -- Dict Ids that must be bound here (zonked)
628         -- Any free (escaping) Insts are tossed into the environment
629 \end{code}
630
631
632 \begin{code}
633 tcSimplifyInfer doc tau_tvs wanted_lie
634   = inferLoop doc (varSetElems tau_tvs)
635               wanted_lie                `thenM` \ (qtvs, frees, binds, irreds) ->
636
637     extendLIEs frees                                                    `thenM_`
638     returnM (qtvs, binds, map instToId irreds)
639
640 inferLoop doc tau_tvs wanteds
641   =     -- Step 1
642     zonkTcTyVarsAndFV tau_tvs           `thenM` \ tau_tvs' ->
643     mappM zonkInst wanteds              `thenM` \ wanteds' ->
644     tcGetGlobalTyVars                   `thenM` \ gbl_tvs ->
645     let
646         preds = fdPredsOfInsts wanteds'
647         qtvs  = grow preds tau_tvs' `minusVarSet` oclose preds gbl_tvs
648
649         try_me inst
650           | isFreeWhenInferring qtvs inst = Free
651           | isClassDict inst              = DontReduceUnlessConstant    -- Dicts
652           | otherwise                     = ReduceMe                    -- Lits and Methods
653     in
654     traceTc (text "infloop" <+> vcat [ppr tau_tvs', ppr wanteds', ppr preds, ppr (grow preds tau_tvs'), ppr qtvs])      `thenM_`
655                 -- Step 2
656     reduceContext doc try_me [] wanteds'    `thenM` \ (no_improvement, frees, binds, irreds) ->
657
658                 -- Step 3
659     if no_improvement then
660         returnM (varSetElems qtvs, frees, binds, irreds)
661     else
662         -- If improvement did some unification, we go round again.  There
663         -- are two subtleties:
664         --   a) We start again with irreds, not wanteds
665         --      Using an instance decl might have introduced a fresh type variable
666         --      which might have been unified, so we'd get an infinite loop
667         --      if we started again with wanteds!  See example [LOOP]
668         --
669         --   b) It's also essential to re-process frees, because unification
670         --      might mean that a type variable that looked free isn't now.
671         --
672         -- Hence the (irreds ++ frees)
673
674         -- However, NOTICE that when we are done, we might have some bindings, but
675         -- the final qtvs might be empty.  See [NO TYVARS] below.
676                                 
677         inferLoop doc tau_tvs (irreds ++ frees) `thenM` \ (qtvs1, frees1, binds1, irreds1) ->
678         returnM (qtvs1, frees1, binds `unionBags` binds1, irreds1)
679 \end{code}
680
681 Example [LOOP]
682
683         class If b t e r | b t e -> r
684         instance If T t e t
685         instance If F t e e
686         class Lte a b c | a b -> c where lte :: a -> b -> c
687         instance Lte Z b T
688         instance (Lte a b l,If l b a c) => Max a b c
689
690 Wanted: Max Z (S x) y
691
692 Then we'll reduce using the Max instance to:
693         (Lte Z (S x) l, If l (S x) Z y)
694 and improve by binding l->T, after which we can do some reduction
695 on both the Lte and If constraints.  What we *can't* do is start again
696 with (Max Z (S x) y)!
697
698 [NO TYVARS]
699
700         class Y a b | a -> b where
701             y :: a -> X b
702         
703         instance Y [[a]] a where
704             y ((x:_):_) = X x
705         
706         k :: X a -> X a -> X a
707
708         g :: Num a => [X a] -> [X a]
709         g xs = h xs
710             where
711             h ys = ys ++ map (k (y [[0]])) xs
712
713 The excitement comes when simplifying the bindings for h.  Initially
714 try to simplify {y @ [[t1]] t2, 0 @ t1}, with initial qtvs = {t2}.
715 From this we get t1:=:t2, but also various bindings.  We can't forget
716 the bindings (because of [LOOP]), but in fact t1 is what g is
717 polymorphic in.  
718
719 The net effect of [NO TYVARS] 
720
721 \begin{code}
722 isFreeWhenInferring :: TyVarSet -> Inst -> Bool
723 isFreeWhenInferring qtvs inst
724   =  isFreeWrtTyVars qtvs inst          -- Constrains no quantified vars
725   && isInheritableInst inst             -- And no implicit parameter involved
726                                         -- (see "Notes on implicit parameters")
727
728 isFreeWhenChecking :: TyVarSet  -- Quantified tyvars
729                    -> NameSet   -- Quantified implicit parameters
730                    -> Inst -> Bool
731 isFreeWhenChecking qtvs ips inst
732   =  isFreeWrtTyVars qtvs inst
733   && isFreeWrtIPs    ips inst
734
735 isFreeWrtTyVars qtvs inst = not (tyVarsOfInst inst `intersectsVarSet` qtvs)
736 isFreeWrtIPs     ips inst = not (any (`elemNameSet` ips) (ipNamesOfInst inst))
737 \end{code}
738
739
740 %************************************************************************
741 %*                                                                      *
742 \subsection{tcSimplifyCheck}
743 %*                                                                      *
744 %************************************************************************
745
746 @tcSimplifyCheck@ is used when we know exactly the set of variables
747 we are going to quantify over.  For example, a class or instance declaration.
748
749 \begin{code}
750 tcSimplifyCheck
751          :: SDoc
752          -> [TcTyVar]           -- Quantify over these
753          -> [Inst]              -- Given
754          -> [Inst]              -- Wanted
755          -> TcM TcDictBinds     -- Bindings
756
757 -- tcSimplifyCheck is used when checking expression type signatures,
758 -- class decls, instance decls etc.
759 --
760 -- NB: tcSimplifyCheck does not consult the
761 --      global type variables in the environment; so you don't
762 --      need to worry about setting them before calling tcSimplifyCheck
763 tcSimplifyCheck doc qtvs givens wanted_lie
764   = tcSimplCheck doc get_qtvs
765                  givens wanted_lie      `thenM` \ (qtvs', binds) ->
766     returnM binds
767   where
768     get_qtvs = zonkTcTyVarsAndFV qtvs
769
770
771 -- tcSimplifyInferCheck is used when we know the constraints we are to simplify
772 -- against, but we don't know the type variables over which we are going to quantify.
773 -- This happens when we have a type signature for a mutually recursive group
774 tcSimplifyInferCheck
775          :: SDoc
776          -> TcTyVarSet          -- fv(T)
777          -> [Inst]              -- Given
778          -> [Inst]              -- Wanted
779          -> TcM ([TcTyVar],     -- Variables over which to quantify
780                  TcDictBinds)   -- Bindings
781
782 tcSimplifyInferCheck doc tau_tvs givens wanted_lie
783   = tcSimplCheck doc get_qtvs givens wanted_lie
784   where
785         -- Figure out which type variables to quantify over
786         -- You might think it should just be the signature tyvars,
787         -- but in bizarre cases you can get extra ones
788         --      f :: forall a. Num a => a -> a
789         --      f x = fst (g (x, head [])) + 1
790         --      g a b = (b,a)
791         -- Here we infer g :: forall a b. a -> b -> (b,a)
792         -- We don't want g to be monomorphic in b just because
793         -- f isn't quantified over b.
794     all_tvs = varSetElems (tau_tvs `unionVarSet` tyVarsOfInsts givens)
795
796     get_qtvs = zonkTcTyVarsAndFV all_tvs        `thenM` \ all_tvs' ->
797                tcGetGlobalTyVars                `thenM` \ gbl_tvs ->
798                let
799                   qtvs = all_tvs' `minusVarSet` gbl_tvs
800                         -- We could close gbl_tvs, but its not necessary for
801                         -- soundness, and it'll only affect which tyvars, not which
802                         -- dictionaries, we quantify over
803                in
804                returnM qtvs
805 \end{code}
806
807 Here is the workhorse function for all three wrappers.
808
809 \begin{code}
810 tcSimplCheck doc get_qtvs givens wanted_lie
811   = check_loop givens wanted_lie        `thenM` \ (qtvs, frees, binds, irreds) ->
812
813         -- Complain about any irreducible ones
814     mappM zonkInst given_dicts_and_ips                          `thenM` \ givens' ->
815     groupErrs (addNoInstanceErrs (Just doc) givens') irreds     `thenM_`
816
817         -- Done
818     extendLIEs frees            `thenM_`
819     returnM (qtvs, binds)
820
821   where
822     given_dicts_and_ips = filter (not . isMethod) givens
823         -- For error reporting, filter out methods, which are 
824         -- only added to the given set as an optimisation
825
826     ip_set = mkNameSet (ipNamesOfInsts givens)
827
828     check_loop givens wanteds
829       =         -- Step 1
830         mappM zonkInst givens   `thenM` \ givens' ->
831         mappM zonkInst wanteds  `thenM` \ wanteds' ->
832         get_qtvs                `thenM` \ qtvs' ->
833
834                     -- Step 2
835         let
836             -- When checking against a given signature we always reduce
837             -- until we find a match against something given, or can't reduce
838             try_me inst | isFreeWhenChecking qtvs' ip_set inst = Free
839                         | otherwise                            = ReduceMe
840         in
841         reduceContext doc try_me givens' wanteds'       `thenM` \ (no_improvement, frees, binds, irreds) ->
842
843                     -- Step 3
844         if no_improvement then
845             returnM (varSetElems qtvs', frees, binds, irreds)
846         else
847             check_loop givens' (irreds ++ frees)        `thenM` \ (qtvs', frees1, binds1, irreds1) ->
848             returnM (qtvs', frees1, binds `unionBags` binds1, irreds1)
849 \end{code}
850
851
852 %************************************************************************
853 %*                                                                      *
854 \subsection{tcSimplifyRestricted}
855 %*                                                                      *
856 %************************************************************************
857
858 tcSimplifyRestricted infers which type variables to quantify for a 
859 group of restricted bindings.  This isn't trivial.
860
861 Eg1:    id = \x -> x
862         We want to quantify over a to get id :: forall a. a->a
863         
864 Eg2:    eq = (==)
865         We do not want to quantify over a, because there's an Eq a 
866         constraint, so we get eq :: a->a->Bool  (notice no forall)
867
868 So, assume:
869         RHS has type 'tau', whose free tyvars are tau_tvs
870         RHS has constraints 'wanteds'
871
872 Plan A (simple)
873   Quantify over (tau_tvs \ ftvs(wanteds))
874   This is bad. The constraints may contain (Monad (ST s))
875   where we have         instance Monad (ST s) where...
876   so there's no need to be monomorphic in s!
877
878   Also the constraint might be a method constraint,
879   whose type mentions a perfectly innocent tyvar:
880           op :: Num a => a -> b -> a
881   Here, b is unconstrained.  A good example would be
882         foo = op (3::Int)
883   We want to infer the polymorphic type
884         foo :: forall b. b -> b
885
886
887 Plan B (cunning, used for a long time up to and including GHC 6.2)
888   Step 1: Simplify the constraints as much as possible (to deal 
889   with Plan A's problem).  Then set
890         qtvs = tau_tvs \ ftvs( simplify( wanteds ) )
891
892   Step 2: Now simplify again, treating the constraint as 'free' if 
893   it does not mention qtvs, and trying to reduce it otherwise.
894   The reasons for this is to maximise sharing.
895
896   This fails for a very subtle reason.  Suppose that in the Step 2
897   a constraint (Foo (Succ Zero) (Succ Zero) b) gets thrown upstairs as 'free'.
898   In the Step 1 this constraint might have been simplified, perhaps to
899   (Foo Zero Zero b), AND THEN THAT MIGHT BE IMPROVED, to bind 'b' to 'T'.
900   This won't happen in Step 2... but that in turn might prevent some other
901   constraint (Baz [a] b) being simplified (e.g. via instance Baz [a] T where {..}) 
902   and that in turn breaks the invariant that no constraints are quantified over.
903
904   Test typecheck/should_compile/tc177 (which failed in GHC 6.2) demonstrates
905   the problem.
906
907
908 Plan C (brutal)
909   Step 1: Simplify the constraints as much as possible (to deal 
910   with Plan A's problem).  Then set
911         qtvs = tau_tvs \ ftvs( simplify( wanteds ) )
912   Return the bindings from Step 1.
913   
914
915 A note about Plan C (arising from "bug" reported by George Russel March 2004)
916 Consider this:
917
918       instance (HasBinary ty IO) => HasCodedValue ty
919
920       foo :: HasCodedValue a => String -> IO a
921
922       doDecodeIO :: HasCodedValue a => () -> () -> IO a
923       doDecodeIO codedValue view  
924         = let { act = foo "foo" } in  act
925
926 You might think this should work becuase the call to foo gives rise to a constraint
927 (HasCodedValue t), which can be satisfied by the type sig for doDecodeIO.  But the
928 restricted binding act = ... calls tcSimplifyRestricted, and PlanC simplifies the
929 constraint using the (rather bogus) instance declaration, and now we are stuffed.
930
931 I claim this is not really a bug -- but it bit Sergey as well as George.  So here's
932 plan D
933
934
935 Plan D (a variant of plan B)
936   Step 1: Simplify the constraints as much as possible (to deal 
937   with Plan A's problem), BUT DO NO IMPROVEMENT.  Then set
938         qtvs = tau_tvs \ ftvs( simplify( wanteds ) )
939
940   Step 2: Now simplify again, treating the constraint as 'free' if 
941   it does not mention qtvs, and trying to reduce it otherwise.
942
943   The point here is that it's generally OK to have too few qtvs; that is,
944   to make the thing more monomorphic than it could be.  We don't want to
945   do that in the common cases, but in wierd cases it's ok: the programmer
946   can always add a signature.  
947
948   Too few qtvs => too many wanteds, which is what happens if you do less
949   improvement.
950
951
952 \begin{code}
953 tcSimplifyRestricted    -- Used for restricted binding groups
954                         -- i.e. ones subject to the monomorphism restriction
955         :: SDoc
956         -> TcTyVarSet           -- Free in the type of the RHSs
957         -> [Inst]               -- Free in the RHSs
958         -> TcM ([TcTyVar],      -- Tyvars to quantify (zonked)
959                 TcDictBinds)    -- Bindings
960         -- tcSimpifyRestricted returns no constraints to
961         -- quantify over; by definition there are none.
962         -- They are all thrown back in the LIE
963
964 tcSimplifyRestricted doc tau_tvs wanteds
965         -- Zonk everything in sight
966   = mappM zonkInst wanteds                      `thenM` \ wanteds' ->
967     zonkTcTyVarsAndFV (varSetElems tau_tvs)     `thenM` \ tau_tvs' ->
968     tcGetGlobalTyVars                           `thenM` \ gbl_tvs' ->
969
970         -- 'reduceMe': Reduce as far as we can.  Don't stop at
971         -- dicts; the idea is to get rid of as many type
972         -- variables as possible, and we don't want to stop
973         -- at (say) Monad (ST s), because that reduces
974         -- immediately, with no constraint on s.
975         --
976         -- BUT do no improvement!  See Plan D above
977     reduceContextWithoutImprovement 
978         doc reduceMe wanteds'           `thenM` \ (_frees, _binds, constrained_dicts) ->
979
980         -- Next, figure out the tyvars we will quantify over
981     let
982         constrained_tvs = tyVarsOfInsts constrained_dicts
983         qtvs = (tau_tvs' `minusVarSet` oclose (fdPredsOfInsts constrained_dicts) gbl_tvs')
984                          `minusVarSet` constrained_tvs
985         try_me inst | isFreeWrtTyVars qtvs inst = Free
986                     | otherwise                 = ReduceMe
987     in
988     traceTc (text "tcSimplifyRestricted" <+> vcat [
989                 pprInsts wanteds, pprInsts _frees, pprInsts constrained_dicts,
990                 ppr _binds,
991                 ppr constrained_tvs, ppr tau_tvs', ppr qtvs ])  `thenM_`
992
993         -- The first step may have squashed more methods than
994         -- necessary, so try again, this time more gently, knowing the exact
995         -- set of type variables to quantify over.
996         --
997         -- We quantify only over constraints that are captured by qtvs;
998         -- these will just be a subset of non-dicts.  This in contrast
999         -- to normal inference (using isFreeWhenInferring) in which we quantify over
1000         -- all *non-inheritable* constraints too.  This implements choice
1001         -- (B) under "implicit parameter and monomorphism" above.
1002         --
1003         -- Remember that we may need to do *some* simplification, to
1004         -- (for example) squash {Monad (ST s)} into {}.  It's not enough
1005         -- just to float all constraints
1006     reduceContextWithoutImprovement 
1007         doc try_me wanteds'             `thenM` \ (frees, binds, irreds) ->
1008     ASSERT( null irreds )
1009     extendLIEs frees                    `thenM_`
1010     returnM (varSetElems qtvs, binds)
1011 \end{code}
1012
1013
1014 %************************************************************************
1015 %*                                                                      *
1016 \subsection{tcSimplifyToDicts}
1017 %*                                                                      *
1018 %************************************************************************
1019
1020 On the LHS of transformation rules we only simplify methods and constants,
1021 getting dictionaries.  We want to keep all of them unsimplified, to serve
1022 as the available stuff for the RHS of the rule.
1023
1024 The same thing is used for specialise pragmas. Consider
1025
1026         f :: Num a => a -> a
1027         {-# SPECIALISE f :: Int -> Int #-}
1028         f = ...
1029
1030 The type checker generates a binding like:
1031
1032         f_spec = (f :: Int -> Int)
1033
1034 and we want to end up with
1035
1036         f_spec = _inline_me_ (f Int dNumInt)
1037
1038 But that means that we must simplify the Method for f to (f Int dNumInt)!
1039 So tcSimplifyToDicts squeezes out all Methods.
1040
1041 IMPORTANT NOTE:  we *don't* want to do superclass commoning up.  Consider
1042
1043         fromIntegral :: (Integral a, Num b) => a -> b
1044         {-# RULES "foo"  fromIntegral = id :: Int -> Int #-}
1045
1046 Here, a=b=Int, and Num Int is a superclass of Integral Int. But we *dont*
1047 want to get
1048
1049         forall dIntegralInt.
1050         fromIntegral Int Int dIntegralInt (scsel dIntegralInt) = id Int
1051
1052 because the scsel will mess up matching.  Instead we want
1053
1054         forall dIntegralInt, dNumInt.
1055         fromIntegral Int Int dIntegralInt dNumInt = id Int
1056
1057 Hence "WithoutSCs"
1058
1059 \begin{code}
1060 tcSimplifyToDicts :: [Inst] -> TcM (TcDictBinds)
1061 tcSimplifyToDicts wanteds
1062   = simpleReduceLoop doc try_me wanteds         `thenM` \ (frees, binds, irreds) ->
1063         -- Since try_me doesn't look at types, we don't need to
1064         -- do any zonking, so it's safe to call reduceContext directly
1065     ASSERT( null frees )
1066     extendLIEs irreds           `thenM_`
1067     returnM binds
1068
1069   where
1070     doc = text "tcSimplifyToDicts"
1071
1072         -- Reduce methods and lits only; stop as soon as we get a dictionary
1073     try_me inst | isDict inst = KeepDictWithoutSCs      -- See notes above re "WithoutSCs"
1074                 | otherwise   = ReduceMe
1075 \end{code}
1076
1077
1078
1079 tcSimplifyBracket is used when simplifying the constraints arising from
1080 a Template Haskell bracket [| ... |].  We want to check that there aren't
1081 any constraints that can't be satisfied (e.g. Show Foo, where Foo has no
1082 Show instance), but we aren't otherwise interested in the results.
1083 Nor do we care about ambiguous dictionaries etc.  We will type check
1084 this bracket again at its usage site.
1085
1086 \begin{code}
1087 tcSimplifyBracket :: [Inst] -> TcM ()
1088 tcSimplifyBracket wanteds
1089   = simpleReduceLoop doc reduceMe wanteds       `thenM_`
1090     returnM ()
1091   where
1092     doc = text "tcSimplifyBracket"
1093 \end{code}
1094
1095
1096 %************************************************************************
1097 %*                                                                      *
1098 \subsection{Filtering at a dynamic binding}
1099 %*                                                                      *
1100 %************************************************************************
1101
1102 When we have
1103         let ?x = R in B
1104
1105 we must discharge all the ?x constraints from B.  We also do an improvement
1106 step; if we have ?x::t1 and ?x::t2 we must unify t1, t2.
1107
1108 Actually, the constraints from B might improve the types in ?x. For example
1109
1110         f :: (?x::Int) => Char -> Char
1111         let ?x = 3 in f 'c'
1112
1113 then the constraint (?x::Int) arising from the call to f will
1114 force the binding for ?x to be of type Int.
1115
1116 \begin{code}
1117 tcSimplifyIPs :: [Inst]         -- The implicit parameters bound here
1118               -> [Inst]         -- Wanted
1119               -> TcM TcDictBinds
1120 tcSimplifyIPs given_ips wanteds
1121   = simpl_loop given_ips wanteds        `thenM` \ (frees, binds) ->
1122     extendLIEs frees                    `thenM_`
1123     returnM binds
1124   where
1125     doc      = text "tcSimplifyIPs" <+> ppr given_ips
1126     ip_set   = mkNameSet (ipNamesOfInsts given_ips)
1127
1128         -- Simplify any methods that mention the implicit parameter
1129     try_me inst | isFreeWrtIPs ip_set inst = Free
1130                 | otherwise                = ReduceMe
1131
1132     simpl_loop givens wanteds
1133       = mappM zonkInst givens           `thenM` \ givens' ->
1134         mappM zonkInst wanteds          `thenM` \ wanteds' ->
1135
1136         reduceContext doc try_me givens' wanteds'    `thenM` \ (no_improvement, frees, binds, irreds) ->
1137
1138         if no_improvement then
1139             ASSERT( null irreds )
1140             returnM (frees, binds)
1141         else
1142             simpl_loop givens' (irreds ++ frees)        `thenM` \ (frees1, binds1) ->
1143             returnM (frees1, binds `unionBags` binds1)
1144 \end{code}
1145
1146
1147 %************************************************************************
1148 %*                                                                      *
1149 \subsection[binds-for-local-funs]{@bindInstsOfLocalFuns@}
1150 %*                                                                      *
1151 %************************************************************************
1152
1153 When doing a binding group, we may have @Insts@ of local functions.
1154 For example, we might have...
1155 \begin{verbatim}
1156 let f x = x + 1     -- orig local function (overloaded)
1157     f.1 = f Int     -- two instances of f
1158     f.2 = f Float
1159  in
1160     (f.1 5, f.2 6.7)
1161 \end{verbatim}
1162 The point is: we must drop the bindings for @f.1@ and @f.2@ here,
1163 where @f@ is in scope; those @Insts@ must certainly not be passed
1164 upwards towards the top-level.  If the @Insts@ were binding-ified up
1165 there, they would have unresolvable references to @f@.
1166
1167 We pass in an @init_lie@ of @Insts@ and a list of locally-bound @Ids@.
1168 For each method @Inst@ in the @init_lie@ that mentions one of the
1169 @Ids@, we create a binding.  We return the remaining @Insts@ (in an
1170 @LIE@), as well as the @HsBinds@ generated.
1171
1172 \begin{code}
1173 bindInstsOfLocalFuns :: [Inst] -> [TcId] -> TcM (LHsBinds TcId)
1174
1175 bindInstsOfLocalFuns wanteds local_ids
1176   | null overloaded_ids
1177         -- Common case
1178   = extendLIEs wanteds          `thenM_`
1179     returnM emptyBag
1180
1181   | otherwise
1182   = simpleReduceLoop doc try_me wanteds         `thenM` \ (frees, binds, irreds) ->
1183     ASSERT( null irreds )
1184     extendLIEs frees            `thenM_`
1185     returnM binds
1186   where
1187     doc              = text "bindInsts" <+> ppr local_ids
1188     overloaded_ids   = filter is_overloaded local_ids
1189     is_overloaded id = isOverloadedTy (idType id)
1190
1191     overloaded_set = mkVarSet overloaded_ids    -- There can occasionally be a lot of them
1192                                                 -- so it's worth building a set, so that
1193                                                 -- lookup (in isMethodFor) is faster
1194
1195     try_me inst | isMethodFor overloaded_set inst = ReduceMe
1196                 | otherwise                       = Free
1197 \end{code}
1198
1199
1200 %************************************************************************
1201 %*                                                                      *
1202 \subsection{Data types for the reduction mechanism}
1203 %*                                                                      *
1204 %************************************************************************
1205
1206 The main control over context reduction is here
1207
1208 \begin{code}
1209 data WhatToDo
1210  = ReduceMe             -- Try to reduce this
1211                         -- If there's no instance, behave exactly like
1212                         -- DontReduce: add the inst to
1213                         -- the irreductible ones, but don't
1214                         -- produce an error message of any kind.
1215                         -- It might be quite legitimate such as (Eq a)!
1216
1217  | KeepDictWithoutSCs   -- Return as irreducible; don't add its superclasses
1218                         -- Rather specialised: see notes with tcSimplifyToDicts
1219
1220  | DontReduceUnlessConstant     -- Return as irreducible unless it can
1221                                 -- be reduced to a constant in one step
1222
1223  | Free                   -- Return as free
1224
1225 reduceMe :: Inst -> WhatToDo
1226 reduceMe inst = ReduceMe
1227
1228 data WantSCs = NoSCs | AddSCs   -- Tells whether we should add the superclasses
1229                                 -- of a predicate when adding it to the avails
1230 \end{code}
1231
1232
1233
1234 \begin{code}
1235 type Avails = FiniteMap Inst Avail
1236 emptyAvails = emptyFM
1237
1238 data Avail
1239   = IsFree              -- Used for free Insts
1240   | Irred               -- Used for irreducible dictionaries,
1241                         -- which are going to be lambda bound
1242
1243   | Given TcId          -- Used for dictionaries for which we have a binding
1244                         -- e.g. those "given" in a signature
1245           Bool          -- True <=> actually consumed (splittable IPs only)
1246
1247   | NoRhs               -- Used for Insts like (CCallable f)
1248                         -- where no witness is required.
1249                         -- ToDo: remove?
1250
1251   | Rhs                 -- Used when there is a RHS
1252         (LHsExpr TcId)  -- The RHS
1253         [Inst]          -- Insts free in the RHS; we need these too
1254
1255   | Linear              -- Splittable Insts only.
1256         Int             -- The Int is always 2 or more; indicates how
1257                         -- many copies are required
1258         Inst            -- The splitter
1259         Avail           -- Where the "master copy" is
1260
1261   | LinRhss             -- Splittable Insts only; this is used only internally
1262                         --      by extractResults, where a Linear 
1263                         --      is turned into an LinRhss
1264         [LHsExpr TcId]  -- A supply of suitable RHSs
1265
1266 pprAvails avails = vcat [sep [ppr inst, nest 2 (equals <+> pprAvail avail)]
1267                         | (inst,avail) <- fmToList avails ]
1268
1269 instance Outputable Avail where
1270     ppr = pprAvail
1271
1272 pprAvail NoRhs          = text "<no rhs>"
1273 pprAvail IsFree         = text "Free"
1274 pprAvail Irred          = text "Irred"
1275 pprAvail (Given x b)    = text "Given" <+> ppr x <+> 
1276                           if b then text "(used)" else empty
1277 pprAvail (Rhs rhs bs)   = text "Rhs" <+> ppr rhs <+> braces (ppr bs)
1278 pprAvail (Linear n i a) = text "Linear" <+> ppr n <+> braces (ppr i) <+> ppr a
1279 pprAvail (LinRhss rhss) = text "LinRhss" <+> ppr rhss
1280 \end{code}
1281
1282 Extracting the bindings from a bunch of Avails.
1283 The bindings do *not* come back sorted in dependency order.
1284 We assume that they'll be wrapped in a big Rec, so that the
1285 dependency analyser can sort them out later
1286
1287 The loop startes
1288 \begin{code}
1289 extractResults :: Avails
1290                -> [Inst]                -- Wanted
1291                -> TcM (TcDictBinds,     -- Bindings
1292                         [Inst],         -- Irreducible ones
1293                         [Inst])         -- Free ones
1294
1295 extractResults avails wanteds
1296   = go avails emptyBag [] [] wanteds
1297   where
1298     go avails binds irreds frees [] 
1299       = returnM (binds, irreds, frees)
1300
1301     go avails binds irreds frees (w:ws)
1302       = case lookupFM avails w of
1303           Nothing    -> pprTrace "Urk: extractResults" (ppr w) $
1304                         go avails binds irreds frees ws
1305
1306           Just NoRhs  -> go avails               binds irreds     frees     ws
1307           Just IsFree -> go (add_free avails w)  binds irreds     (w:frees) ws
1308           Just Irred  -> go (add_given avails w) binds (w:irreds) frees     ws
1309
1310           Just (Given id _) -> go avails new_binds irreds frees ws
1311                             where
1312                                new_binds | id == instToId w = binds
1313                                          | otherwise        = addBind binds w (L (instSpan w) (HsVar id))
1314                 -- The sought Id can be one of the givens, via a superclass chain
1315                 -- and then we definitely don't want to generate an x=x binding!
1316
1317           Just (Rhs rhs ws') -> go (add_given avails w) new_binds irreds frees (ws' ++ ws)
1318                              where
1319                                 new_binds = addBind binds w rhs
1320
1321           Just (Linear n split_inst avail)      -- Transform Linear --> LinRhss
1322             -> get_root irreds frees avail w            `thenM` \ (irreds', frees', root_id) ->
1323                split n (instToId split_inst) root_id w  `thenM` \ (binds', rhss) ->
1324                go (addToFM avails w (LinRhss rhss))
1325                   (binds `unionBags` binds')
1326                   irreds' frees' (split_inst : w : ws)
1327
1328           Just (LinRhss (rhs:rhss))             -- Consume one of the Rhss
1329                 -> go new_avails new_binds irreds frees ws
1330                 where           
1331                    new_binds  = addBind binds w rhs
1332                    new_avails = addToFM avails w (LinRhss rhss)
1333
1334     get_root irreds frees (Given id _) w = returnM (irreds, frees, id)
1335     get_root irreds frees Irred        w = cloneDict w  `thenM` \ w' ->
1336                                            returnM (w':irreds, frees, instToId w')
1337     get_root irreds frees IsFree       w = cloneDict w  `thenM` \ w' ->
1338                                            returnM (irreds, w':frees, instToId w')
1339
1340     add_given avails w 
1341         | instBindingRequired w = addToFM avails w (Given (instToId w) True)
1342         | otherwise             = addToFM avails w NoRhs
1343         -- NB: make sure that CCallable/CReturnable use NoRhs rather
1344         --      than Given, else we end up with bogus bindings.
1345
1346     add_free avails w | isMethod w = avails
1347                       | otherwise  = add_given avails w
1348         -- NB: Hack alert!  
1349         -- Do *not* replace Free by Given if it's a method.
1350         -- The following situation shows why this is bad:
1351         --      truncate :: forall a. RealFrac a => forall b. Integral b => a -> b
1352         -- From an application (truncate f i) we get
1353         --      t1 = truncate at f
1354         --      t2 = t1 at i
1355         -- If we have also have a second occurrence of truncate, we get
1356         --      t3 = truncate at f
1357         --      t4 = t3 at i
1358         -- When simplifying with i,f free, we might still notice that
1359         --   t1=t3; but alas, the binding for t2 (which mentions t1)
1360         --   will continue to float out!
1361         -- (split n i a) returns: n rhss
1362         --                        auxiliary bindings
1363         --                        1 or 0 insts to add to irreds
1364
1365
1366 split :: Int -> TcId -> TcId -> Inst 
1367       -> TcM (TcDictBinds, [LHsExpr TcId])
1368 -- (split n split_id root_id wanted) returns
1369 --      * a list of 'n' expressions, all of which witness 'avail'
1370 --      * a bunch of auxiliary bindings to support these expressions
1371 --      * one or zero insts needed to witness the whole lot
1372 --        (maybe be zero if the initial Inst is a Given)
1373 --
1374 -- NB: 'wanted' is just a template
1375
1376 split n split_id root_id wanted
1377   = go n
1378   where
1379     ty      = linearInstType wanted
1380     pair_ty = mkTyConApp pairTyCon [ty,ty]
1381     id      = instToId wanted
1382     occ     = getOccName id
1383     loc     = getSrcLoc id
1384     span    = instSpan wanted
1385
1386     go 1 = returnM (emptyBag, [L span $ HsVar root_id])
1387
1388     go n = go ((n+1) `div` 2)           `thenM` \ (binds1, rhss) ->
1389            expand n rhss                `thenM` \ (binds2, rhss') ->
1390            returnM (binds1 `unionBags` binds2, rhss')
1391
1392         -- (expand n rhss) 
1393         -- Given ((n+1)/2) rhss, make n rhss, using auxiliary bindings
1394         --  e.g.  expand 3 [rhs1, rhs2]
1395         --        = ( { x = split rhs1 },
1396         --            [fst x, snd x, rhs2] )
1397     expand n rhss
1398         | n `rem` 2 == 0 = go rhss      -- n is even
1399         | otherwise      = go (tail rhss)       `thenM` \ (binds', rhss') ->
1400                            returnM (binds', head rhss : rhss')
1401         where
1402           go rhss = mapAndUnzipM do_one rhss    `thenM` \ (binds', rhss') ->
1403                     returnM (listToBag binds', concat rhss')
1404
1405           do_one rhs = newUnique                        `thenM` \ uniq -> 
1406                        tcLookupId fstName               `thenM` \ fst_id ->
1407                        tcLookupId sndName               `thenM` \ snd_id ->
1408                        let 
1409                           x = mkUserLocal occ uniq pair_ty loc
1410                        in
1411                        returnM (L span (VarBind x (mk_app span split_id rhs)),
1412                                 [mk_fs_app span fst_id ty x, mk_fs_app span snd_id ty x])
1413
1414 mk_fs_app span id ty var = L span (HsVar id) `mkHsTyApp` [ty,ty] `mkHsApp` (L span (HsVar var))
1415
1416 mk_app span id rhs = L span (HsApp (L span (HsVar id)) rhs)
1417
1418 addBind binds inst rhs = binds `unionBags` unitBag (L (instLocSrcSpan (instLoc inst)) 
1419                                                       (VarBind (instToId inst) rhs))
1420 instSpan wanted = instLocSrcSpan (instLoc wanted)
1421 \end{code}
1422
1423
1424 %************************************************************************
1425 %*                                                                      *
1426 \subsection[reduce]{@reduce@}
1427 %*                                                                      *
1428 %************************************************************************
1429
1430 When the "what to do" predicate doesn't depend on the quantified type variables,
1431 matters are easier.  We don't need to do any zonking, unless the improvement step
1432 does something, in which case we zonk before iterating.
1433
1434 The "given" set is always empty.
1435
1436 \begin{code}
1437 simpleReduceLoop :: SDoc
1438                  -> (Inst -> WhatToDo)          -- What to do, *not* based on the quantified type variables
1439                  -> [Inst]                      -- Wanted
1440                  -> TcM ([Inst],                -- Free
1441                          TcDictBinds,
1442                          [Inst])                -- Irreducible
1443
1444 simpleReduceLoop doc try_me wanteds
1445   = mappM zonkInst wanteds                      `thenM` \ wanteds' ->
1446     reduceContext doc try_me [] wanteds'        `thenM` \ (no_improvement, frees, binds, irreds) ->
1447     if no_improvement then
1448         returnM (frees, binds, irreds)
1449     else
1450         simpleReduceLoop doc try_me (irreds ++ frees)   `thenM` \ (frees1, binds1, irreds1) ->
1451         returnM (frees1, binds `unionBags` binds1, irreds1)
1452 \end{code}
1453
1454
1455
1456 \begin{code}
1457 reduceContext :: SDoc
1458               -> (Inst -> WhatToDo)
1459               -> [Inst]                 -- Given
1460               -> [Inst]                 -- Wanted
1461               -> TcM (Bool,             -- True <=> improve step did no unification
1462                          [Inst],        -- Free
1463                          TcDictBinds,   -- Dictionary bindings
1464                          [Inst])        -- Irreducible
1465
1466 reduceContext doc try_me givens wanteds
1467   =
1468     traceTc (text "reduceContext" <+> (vcat [
1469              text "----------------------",
1470              doc,
1471              text "given" <+> ppr givens,
1472              text "wanted" <+> ppr wanteds,
1473              text "----------------------"
1474              ]))                                        `thenM_`
1475
1476         -- Build the Avail mapping from "givens"
1477     foldlM addGiven emptyAvails givens                  `thenM` \ init_state ->
1478
1479         -- Do the real work
1480     reduceList (0,[]) try_me wanteds init_state         `thenM` \ avails ->
1481
1482         -- Do improvement, using everything in avails
1483         -- In particular, avails includes all superclasses of everything
1484     tcImprove avails                                    `thenM` \ no_improvement ->
1485
1486     extractResults avails wanteds                       `thenM` \ (binds, irreds, frees) ->
1487
1488     traceTc (text "reduceContext end" <+> (vcat [
1489              text "----------------------",
1490              doc,
1491              text "given" <+> ppr givens,
1492              text "wanted" <+> ppr wanteds,
1493              text "----",
1494              text "avails" <+> pprAvails avails,
1495              text "frees" <+> ppr frees,
1496              text "no_improvement =" <+> ppr no_improvement,
1497              text "----------------------"
1498              ]))                                        `thenM_`
1499
1500     returnM (no_improvement, frees, binds, irreds)
1501
1502 -- reduceContextWithoutImprovement differs from reduceContext
1503 --      (a) no improvement
1504 --      (b) 'givens' is assumed empty
1505 reduceContextWithoutImprovement doc try_me wanteds
1506   =
1507     traceTc (text "reduceContextWithoutImprovement" <+> (vcat [
1508              text "----------------------",
1509              doc,
1510              text "wanted" <+> ppr wanteds,
1511              text "----------------------"
1512              ]))                                        `thenM_`
1513
1514         -- Do the real work
1515     reduceList (0,[]) try_me wanteds emptyAvails        `thenM` \ avails ->
1516     extractResults avails wanteds                       `thenM` \ (binds, irreds, frees) ->
1517
1518     traceTc (text "reduceContextWithoutImprovement end" <+> (vcat [
1519              text "----------------------",
1520              doc,
1521              text "wanted" <+> ppr wanteds,
1522              text "----",
1523              text "avails" <+> pprAvails avails,
1524              text "frees" <+> ppr frees,
1525              text "----------------------"
1526              ]))                                        `thenM_`
1527
1528     returnM (frees, binds, irreds)
1529
1530 tcImprove :: Avails -> TcM Bool         -- False <=> no change
1531 -- Perform improvement using all the predicates in Avails
1532 tcImprove avails
1533  =  tcGetInstEnvs                       `thenM` \ inst_envs -> 
1534     let
1535         preds = [ (dictPred inst, pp_loc)
1536                 | inst <- keysFM avails,
1537                   isDict inst,
1538                   let pp_loc = pprInstLoc (instLoc inst)
1539                 ]
1540                 -- Avails has all the superclasses etc (good)
1541                 -- It also has all the intermediates of the deduction (good)
1542                 -- It does not have duplicates (good)
1543                 -- NB that (?x::t1) and (?x::t2) will be held separately in avails
1544                 --    so that improve will see them separate
1545                 --
1546                 -- Notice that we only look at dicts; LitInsts and Methods will have
1547                 -- been squished, so their dicts will be in Avails too
1548         eqns = improve get_insts preds
1549         get_insts clas = classInstances inst_envs clas
1550      in
1551      if null eqns then
1552         returnM True
1553      else
1554         traceTc (ptext SLIT("Improve:") <+> vcat (map pprEquationDoc eqns))     `thenM_`
1555         mappM_ unify eqns       `thenM_`
1556         returnM False
1557   where
1558     unify ((qtvs, pairs), doc)
1559          = addErrCtxt doc                               $
1560            tcInstTyVars VanillaTv (varSetElems qtvs)    `thenM` \ (_, _, tenv) ->
1561            mapM_ (unif_pr tenv) pairs
1562     unif_pr tenv (ty1,ty2) =  unifyTauTy (substTy tenv ty1) (substTy tenv ty2)
1563 \end{code}
1564
1565 The main context-reduction function is @reduce@.  Here's its game plan.
1566
1567 \begin{code}
1568 reduceList :: (Int,[Inst])              -- Stack (for err msgs)
1569                                         -- along with its depth
1570            -> (Inst -> WhatToDo)
1571            -> [Inst]
1572            -> Avails
1573            -> TcM Avails
1574 \end{code}
1575
1576 @reduce@ is passed
1577      try_me:    given an inst, this function returns
1578                   Reduce       reduce this
1579                   DontReduce   return this in "irreds"
1580                   Free         return this in "frees"
1581
1582      wanteds:   The list of insts to reduce
1583      state:     An accumulating parameter of type Avails
1584                 that contains the state of the algorithm
1585
1586   It returns a Avails.
1587
1588 The (n,stack) pair is just used for error reporting.
1589 n is always the depth of the stack.
1590 The stack is the stack of Insts being reduced: to produce X
1591 I had to produce Y, to produce Y I had to produce Z, and so on.
1592
1593 \begin{code}
1594 reduceList (n,stack) try_me wanteds state
1595   | n > opt_MaxContextReductionDepth
1596   = failWithTc (reduceDepthErr n stack)
1597
1598   | otherwise
1599   =
1600 #ifdef DEBUG
1601    (if n > 8 then
1602         pprTrace "Interesting! Context reduction stack deeper than 8:" 
1603                  (nest 2 (pprStack stack))
1604     else (\x->x))
1605 #endif
1606     go wanteds state
1607   where
1608     go []     state = returnM state
1609     go (w:ws) state = reduce (n+1, w:stack) try_me w state      `thenM` \ state' ->
1610                       go ws state'
1611
1612     -- Base case: we're done!
1613 reduce stack try_me wanted avails
1614     -- It's the same as an existing inst, or a superclass thereof
1615   | Just avail <- isAvailable avails wanted
1616   = if isLinearInst wanted then
1617         addLinearAvailable avails avail wanted  `thenM` \ (avails', wanteds') ->
1618         reduceList stack try_me wanteds' avails'
1619     else
1620         returnM avails          -- No op for non-linear things
1621
1622   | otherwise
1623   = case try_me wanted of {
1624
1625       KeepDictWithoutSCs -> addIrred NoSCs avails wanted
1626
1627     ; DontReduceUnlessConstant ->    -- It's irreducible (or at least should not be reduced)
1628                                      -- First, see if the inst can be reduced to a constant in one step
1629         try_simple (addIrred AddSCs)    -- Assume want superclasses
1630
1631     ; Free ->   -- It's free so just chuck it upstairs
1632                 -- First, see if the inst can be reduced to a constant in one step
1633         try_simple addFree
1634
1635     ; ReduceMe ->               -- It should be reduced
1636         lookupInst wanted             `thenM` \ lookup_result ->
1637         case lookup_result of
1638             GenInst wanteds' rhs -> addIrred NoSCs avails wanted                `thenM` \ avails1 ->
1639                                     reduceList stack try_me wanteds' avails1    `thenM` \ avails2 ->
1640                                     addWanted avails2 wanted rhs wanteds'
1641                 -- Experiment with temporarily doing addIrred *before* the reduceList, 
1642                 -- which has the effect of adding the thing we are trying
1643                 -- to prove to the database before trying to prove the things it
1644                 -- needs.  See note [RECURSIVE DICTIONARIES]
1645                 -- NB: we must not do an addWanted before, because that adds the
1646                 --     superclasses too, and thaat can lead to a spurious loop; see
1647                 --     the examples in [SUPERCLASS-LOOP]
1648                 -- So we do an addIrred before, and then overwrite it afterwards with addWanted
1649
1650             SimpleInst rhs       -> addWanted avails wanted rhs []
1651
1652             NoInstance ->    -- No such instance!
1653                              -- Add it and its superclasses
1654                              addIrred AddSCs avails wanted
1655     }
1656   where
1657     try_simple do_this_otherwise
1658       = lookupInst wanted         `thenM` \ lookup_result ->
1659         case lookup_result of
1660             SimpleInst rhs -> addWanted avails wanted rhs []
1661             other          -> do_this_otherwise avails wanted
1662 \end{code}
1663
1664
1665 \begin{code}
1666 -------------------------
1667 isAvailable :: Avails -> Inst -> Maybe Avail
1668 isAvailable avails wanted = lookupFM avails wanted
1669         -- NB 1: the Ord instance of Inst compares by the class/type info
1670         -- *not* by unique.  So
1671         --      d1::C Int ==  d2::C Int
1672
1673 addLinearAvailable :: Avails -> Avail -> Inst -> TcM (Avails, [Inst])
1674 addLinearAvailable avails avail wanted
1675         -- avails currently maps [wanted -> avail]
1676         -- Extend avails to reflect a neeed for an extra copy of avail
1677
1678   | Just avail' <- split_avail avail
1679   = returnM (addToFM avails wanted avail', [])
1680
1681   | otherwise
1682   = tcLookupId splitName                        `thenM` \ split_id ->
1683     tcInstClassOp (instLoc wanted) split_id 
1684                   [linearInstType wanted]       `thenM` \ split_inst ->
1685     returnM (addToFM avails wanted (Linear 2 split_inst avail), [split_inst])
1686
1687   where
1688     split_avail :: Avail -> Maybe Avail
1689         -- (Just av) if there's a modified version of avail that
1690         --           we can use to replace avail in avails
1691         -- Nothing   if there isn't, so we need to create a Linear
1692     split_avail (Linear n i a)              = Just (Linear (n+1) i a)
1693     split_avail (Given id used) | not used  = Just (Given id True)
1694                                 | otherwise = Nothing
1695     split_avail Irred                       = Nothing
1696     split_avail IsFree                      = Nothing
1697     split_avail other = pprPanic "addLinearAvailable" (ppr avail $$ ppr wanted $$ ppr avails)
1698                   
1699 -------------------------
1700 addFree :: Avails -> Inst -> TcM Avails
1701         -- When an Inst is tossed upstairs as 'free' we nevertheless add it
1702         -- to avails, so that any other equal Insts will be commoned up right
1703         -- here rather than also being tossed upstairs.  This is really just
1704         -- an optimisation, and perhaps it is more trouble that it is worth,
1705         -- as the following comments show!
1706         --
1707         -- NB: do *not* add superclasses.  If we have
1708         --      df::Floating a
1709         --      dn::Num a
1710         -- but a is not bound here, then we *don't* want to derive
1711         -- dn from df here lest we lose sharing.
1712         --
1713 addFree avails free = returnM (addToFM avails free IsFree)
1714
1715 addWanted :: Avails -> Inst -> LHsExpr TcId -> [Inst] -> TcM Avails
1716 addWanted avails wanted rhs_expr wanteds
1717   = addAvailAndSCs avails wanted avail
1718   where
1719     avail | instBindingRequired wanted = Rhs rhs_expr wanteds
1720           | otherwise                  = ASSERT( null wanteds ) NoRhs
1721
1722 addGiven :: Avails -> Inst -> TcM Avails
1723 addGiven avails given = addAvailAndSCs avails given (Given (instToId given) False)
1724         -- No ASSERT( not (given `elemFM` avails) ) because in an instance
1725         -- decl for Ord t we can add both Ord t and Eq t as 'givens', 
1726         -- so the assert isn't true
1727
1728 addIrred :: WantSCs -> Avails -> Inst -> TcM Avails
1729 addIrred NoSCs  avails irred = returnM (addToFM avails irred Irred)
1730 addIrred AddSCs avails irred = ASSERT2( not (irred `elemFM` avails), ppr irred $$ ppr avails )
1731                                addAvailAndSCs avails irred Irred
1732
1733 addAvailAndSCs :: Avails -> Inst -> Avail -> TcM Avails
1734 addAvailAndSCs avails inst avail
1735   | not (isClassDict inst) = returnM avails1
1736   | otherwise              = traceTc (text "addAvailAndSCs" <+> vcat [ppr inst, ppr deps]) `thenM_`
1737                              addSCs is_loop avails1 inst 
1738   where
1739     avails1      = addToFM avails inst avail
1740     is_loop inst = any (`tcEqType` idType (instToId inst)) dep_tys
1741                         -- Note: this compares by *type*, not by Unique
1742     deps         = findAllDeps emptyVarSet avail
1743     dep_tys      = map idType (varSetElems deps)
1744
1745     findAllDeps :: IdSet -> Avail -> IdSet
1746     -- Find all the Insts that this one depends on
1747     -- See Note [SUPERCLASS-LOOP]
1748     -- Watch out, though.  Since the avails may contain loops 
1749     -- (see Note [RECURSIVE DICTIONARIES]), so we need to track the ones we've seen so far
1750     findAllDeps so_far (Rhs _ kids) 
1751       = foldl findAllDeps
1752               (extendVarSetList so_far (map instToId kids))     -- Add the kids to so_far
1753               [a | Just a <- map (lookupFM avails) kids]        -- Find the kids' Avail
1754     findAllDeps so_far other = so_far
1755
1756
1757 addSCs :: (Inst -> Bool) -> Avails -> Inst -> TcM Avails
1758         -- Add all the superclasses of the Inst to Avails
1759         -- The first param says "dont do this because the original thing
1760         --      depends on this one, so you'd build a loop"
1761         -- Invariant: the Inst is already in Avails.
1762
1763 addSCs is_loop avails dict
1764   = newDictsFromOld dict sc_theta'      `thenM` \ sc_dicts ->
1765     foldlM add_sc avails (zipEqual "add_scs" sc_dicts sc_sels)
1766   where
1767     (clas, tys) = getDictClassTys dict
1768     (tyvars, sc_theta, sc_sels, _) = classBigSig clas
1769     sc_theta' = substTheta (mkTopTyVarSubst tyvars tys) sc_theta
1770
1771     add_sc avails (sc_dict, sc_sel)     -- Add it, and its superclasses
1772       | add_me sc_dict = addSCs is_loop avails' sc_dict
1773       | otherwise      = returnM avails
1774       where
1775         sc_sel_rhs = mkHsDictApp (mkHsTyApp (L (instSpan dict) (HsVar sc_sel)) tys) [instToId dict]
1776         avails'    = addToFM avails sc_dict (Rhs sc_sel_rhs [dict])
1777
1778     add_me :: Inst -> Bool
1779     add_me sc_dict
1780         | is_loop sc_dict = False       -- See Note [SUPERCLASS-LOOP]
1781         | otherwise       = case lookupFM avails sc_dict of
1782                                 Just (Given _ _) -> False       -- Given is cheaper than superclass selection
1783                                 other            -> True        
1784 \end{code}
1785
1786 Note [SUPERCLASS-LOOP]: Checking for loops
1787 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1788 We have to be careful here.  If we are *given* d1:Ord a,
1789 and want to deduce (d2:C [a]) where
1790
1791         class Ord a => C a where
1792         instance Ord a => C [a] where ...
1793
1794 Then we'll use the instance decl to deduce C [a] and then add the
1795 superclasses of C [a] to avails.  But we must not overwrite the binding
1796 for d1:Ord a (which is given) with a superclass selection or we'll just
1797 build a loop! 
1798
1799 Here's another variant, immortalised in tcrun020
1800         class Monad m => C1 m
1801         class C1 m => C2 m x
1802         instance C2 Maybe Bool
1803 For the instance decl we need to build (C1 Maybe), and it's no good if
1804 we run around and add (C2 Maybe Bool) and its superclasses to the avails 
1805 before we search for C1 Maybe.
1806
1807 Here's another example 
1808         class Eq b => Foo a b
1809         instance Eq a => Foo [a] a
1810 If we are reducing
1811         (Foo [t] t)
1812
1813 we'll first deduce that it holds (via the instance decl).  We must not
1814 then overwrite the Eq t constraint with a superclass selection!
1815
1816 At first I had a gross hack, whereby I simply did not add superclass constraints
1817 in addWanted, though I did for addGiven and addIrred.  This was sub-optimal,
1818 becuase it lost legitimate superclass sharing, and it still didn't do the job:
1819 I found a very obscure program (now tcrun021) in which improvement meant the
1820 simplifier got two bites a the cherry... so something seemed to be an Irred
1821 first time, but reducible next time.
1822
1823 Now we implement the Right Solution, which is to check for loops directly 
1824 when adding superclasses.  It's a bit like the occurs check in unification.
1825
1826
1827 Note [RECURSIVE DICTIONARIES]
1828 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1829 Consider 
1830     data D r = ZeroD | SuccD (r (D r));
1831     
1832     instance (Eq (r (D r))) => Eq (D r) where
1833         ZeroD     == ZeroD     = True
1834         (SuccD a) == (SuccD b) = a == b
1835         _         == _         = False;
1836     
1837     equalDC :: D [] -> D [] -> Bool;
1838     equalDC = (==);
1839
1840 We need to prove (Eq (D [])).  Here's how we go:
1841
1842         d1 : Eq (D [])
1843
1844 by instance decl, holds if
1845         d2 : Eq [D []]
1846         where   d1 = dfEqD d2
1847
1848 by instance decl of Eq, holds if
1849         d3 : D []
1850         where   d2 = dfEqList d3
1851                 d1 = dfEqD d2
1852
1853 But now we can "tie the knot" to give
1854
1855         d3 = d1
1856         d2 = dfEqList d3
1857         d1 = dfEqD d2
1858
1859 and it'll even run!  The trick is to put the thing we are trying to prove
1860 (in this case Eq (D []) into the database before trying to prove its
1861 contributing clauses.
1862         
1863
1864 %************************************************************************
1865 %*                                                                      *
1866 \section{tcSimplifyTop: defaulting}
1867 %*                                                                      *
1868 %************************************************************************
1869
1870
1871 @tcSimplifyTop@ is called once per module to simplify all the constant
1872 and ambiguous Insts.
1873
1874 We need to be careful of one case.  Suppose we have
1875
1876         instance Num a => Num (Foo a b) where ...
1877
1878 and @tcSimplifyTop@ is given a constraint (Num (Foo x y)).  Then it'll simplify
1879 to (Num x), and default x to Int.  But what about y??
1880
1881 It's OK: the final zonking stage should zap y to (), which is fine.
1882
1883
1884 \begin{code}
1885 tcSimplifyTop, tcSimplifyInteractive :: [Inst] -> TcM TcDictBinds
1886 tcSimplifyTop         wanteds = tc_simplify_top False {- Not interactive loop -} wanteds
1887 tcSimplifyInteractive wanteds = tc_simplify_top True  {- Interactive loop -}     wanteds
1888
1889
1890 -- The TcLclEnv should be valid here, solely to improve
1891 -- error message generation for the monomorphism restriction
1892 tc_simplify_top is_interactive wanteds
1893   = getLclEnv                                                   `thenM` \ lcl_env ->
1894     traceTc (text "tcSimplifyTop" <+> ppr (lclEnvElts lcl_env)) `thenM_`
1895     simpleReduceLoop (text "tcSimplTop") reduceMe wanteds       `thenM` \ (frees, binds, irreds) ->
1896     ASSERT( null frees )
1897
1898     let
1899                 -- All the non-std ones are definite errors
1900         (stds, non_stds) = partition isStdClassTyVarDict irreds
1901
1902                 -- Group by type variable
1903         std_groups = equivClasses cmp_by_tyvar stds
1904
1905                 -- Pick the ones which its worth trying to disambiguate
1906                 -- namely, the onese whose type variable isn't bound
1907                 -- up with one of the non-standard classes
1908         (std_oks, std_bads)     = partition worth_a_try std_groups
1909         worth_a_try group@(d:_) = not (non_std_tyvars `intersectsVarSet` tyVarsOfInst d)
1910         non_std_tyvars          = unionVarSets (map tyVarsOfInst non_stds)
1911
1912                 -- Collect together all the bad guys
1913         bad_guys               = non_stds ++ concat std_bads
1914         (bad_ips, non_ips)     = partition isIPDict bad_guys
1915         (no_insts, ambigs)     = partition no_inst non_ips
1916         no_inst d              = not (isTyVarDict d) 
1917         -- Previously, there was a more elaborate no_inst definition:
1918         --      no_inst d = not (isTyVarDict d) || tyVarsOfInst d `subVarSet` fixed_tvs
1919         --      fixed_tvs = oclose (fdPredsOfInsts tidy_dicts) emptyVarSet
1920         -- But that seems over-elaborate to me; it only bites for class decls with
1921         -- fundeps like this:           class C a b | -> b where ...
1922     in
1923
1924         -- Report definite errors
1925     groupErrs (addNoInstanceErrs Nothing []) no_insts   `thenM_`
1926     addTopIPErrs bad_ips                                `thenM_`
1927
1928         -- Deal with ambiguity errors, but only if
1929         -- if there has not been an error so far; errors often
1930         -- give rise to spurious ambiguous Insts
1931     ifErrsM (returnM []) (
1932         
1933         -- Complain about the ones that don't fall under
1934         -- the Haskell rules for disambiguation
1935         -- This group includes both non-existent instances
1936         --      e.g. Num (IO a) and Eq (Int -> Int)
1937         -- and ambiguous dictionaries
1938         --      e.g. Num a
1939         addTopAmbigErrs ambigs          `thenM_`
1940
1941         -- Disambiguate the ones that look feasible
1942         mappM (disambigGroup is_interactive) std_oks
1943     )                                   `thenM` \ binds_ambig ->
1944
1945     returnM (binds `unionBags` unionManyBags binds_ambig)
1946
1947 ----------------------------------
1948 d1 `cmp_by_tyvar` d2 = get_tv d1 `compare` get_tv d2
1949
1950 get_tv d   = case getDictClassTys d of
1951                    (clas, [ty]) -> tcGetTyVar "tcSimplify" ty
1952 get_clas d = case getDictClassTys d of
1953                    (clas, [ty]) -> clas
1954 \end{code}
1955
1956 If a dictionary constrains a type variable which is
1957         * not mentioned in the environment
1958         * and not mentioned in the type of the expression
1959 then it is ambiguous. No further information will arise to instantiate
1960 the type variable; nor will it be generalised and turned into an extra
1961 parameter to a function.
1962
1963 It is an error for this to occur, except that Haskell provided for
1964 certain rules to be applied in the special case of numeric types.
1965 Specifically, if
1966         * at least one of its classes is a numeric class, and
1967         * all of its classes are numeric or standard
1968 then the type variable can be defaulted to the first type in the
1969 default-type list which is an instance of all the offending classes.
1970
1971 So here is the function which does the work.  It takes the ambiguous
1972 dictionaries and either resolves them (producing bindings) or
1973 complains.  It works by splitting the dictionary list by type
1974 variable, and using @disambigOne@ to do the real business.
1975
1976 @disambigOne@ assumes that its arguments dictionaries constrain all
1977 the same type variable.
1978
1979 ADR Comment 20/6/94: I've changed the @CReturnable@ case to default to
1980 @()@ instead of @Int@.  I reckon this is the Right Thing to do since
1981 the most common use of defaulting is code like:
1982 \begin{verbatim}
1983         _ccall_ foo     `seqPrimIO` bar
1984 \end{verbatim}
1985 Since we're not using the result of @foo@, the result if (presumably)
1986 @void@.
1987
1988 \begin{code}
1989 disambigGroup :: Bool   -- True <=> simplifying at top-level interactive loop
1990               -> [Inst] -- All standard classes of form (C a)
1991               -> TcM TcDictBinds
1992
1993 disambigGroup is_interactive dicts
1994   |   any std_default_class classes     -- Guaranteed all standard classes
1995   =     -- THE DICTS OBEY THE DEFAULTABLE CONSTRAINT
1996         -- SO, TRY DEFAULT TYPES IN ORDER
1997
1998         -- Failure here is caused by there being no type in the
1999         -- default list which can satisfy all the ambiguous classes.
2000         -- For example, if Real a is reqd, but the only type in the
2001         -- default list is Int.
2002     get_default_tys                     `thenM` \ default_tys ->
2003     let
2004       try_default []    -- No defaults work, so fail
2005         = failM
2006
2007       try_default (default_ty : default_tys)
2008         = tryTcLIE_ (try_default default_tys) $ -- If default_ty fails, we try
2009                                                 -- default_tys instead
2010           tcSimplifyDefault theta               `thenM` \ _ ->
2011           returnM default_ty
2012         where
2013           theta = [mkClassPred clas [default_ty] | clas <- classes]
2014     in
2015         -- See if any default works
2016     tryM (try_default default_tys)      `thenM` \ mb_ty ->
2017     case mb_ty of
2018         Left  _                 -> bomb_out
2019         Right chosen_default_ty -> choose_default chosen_default_ty
2020
2021   | otherwise                           -- No defaults
2022   = bomb_out
2023
2024   where
2025     tyvar   = get_tv (head dicts)       -- Should be non-empty
2026     classes = map get_clas dicts
2027
2028     std_default_class cls
2029       =  isNumericClass cls
2030       || (is_interactive && 
2031           classKey cls `elem` [showClassKey, eqClassKey, ordClassKey])
2032                 -- In interactive mode, we default Show a to Show ()
2033                 -- to avoid graututious errors on "show []"
2034
2035     choose_default default_ty   -- Commit to tyvar = default_ty
2036       = -- Bind the type variable 
2037         unifyTauTy default_ty (mkTyVarTy tyvar) `thenM_`
2038         -- and reduce the context, for real this time
2039         simpleReduceLoop (text "disambig" <+> ppr dicts)
2040                      reduceMe dicts                     `thenM` \ (frees, binds, ambigs) ->
2041         WARN( not (null frees && null ambigs), ppr frees $$ ppr ambigs )
2042         warnDefault dicts default_ty                    `thenM_`
2043         returnM binds
2044
2045     bomb_out = addTopAmbigErrs dicts    `thenM_`
2046                returnM emptyBag
2047
2048 get_default_tys
2049   = do  { mb_defaults <- getDefaultTys
2050         ; case mb_defaults of
2051                 Just tys -> return tys
2052                 Nothing  ->     -- No use-supplied default;
2053                                 -- use [Integer, Double]
2054                             do { integer_ty <- tcMetaTy integerTyConName
2055                                ; return [integer_ty, doubleTy] } }
2056 \end{code}
2057
2058 [Aside - why the defaulting mechanism is turned off when
2059  dealing with arguments and results to ccalls.
2060
2061 When typechecking _ccall_s, TcExpr ensures that the external
2062 function is only passed arguments (and in the other direction,
2063 results) of a restricted set of 'native' types. This is
2064 implemented via the help of the pseudo-type classes,
2065 @CReturnable@ (CR) and @CCallable@ (CC.)
2066
2067 The interaction between the defaulting mechanism for numeric
2068 values and CC & CR can be a bit puzzling to the user at times.
2069 For example,
2070
2071     x <- _ccall_ f
2072     if (x /= 0) then
2073        _ccall_ g x
2074      else
2075        return ()
2076
2077 What type has 'x' got here? That depends on the default list
2078 in operation, if it is equal to Haskell 98's default-default
2079 of (Integer, Double), 'x' has type Double, since Integer
2080 is not an instance of CR. If the default list is equal to
2081 Haskell 1.4's default-default of (Int, Double), 'x' has type
2082 Int.
2083
2084 To try to minimise the potential for surprises here, the
2085 defaulting mechanism is turned off in the presence of
2086 CCallable and CReturnable.
2087
2088 End of aside]
2089
2090
2091 %************************************************************************
2092 %*                                                                      *
2093 \subsection[simple]{@Simple@ versions}
2094 %*                                                                      *
2095 %************************************************************************
2096
2097 Much simpler versions when there are no bindings to make!
2098
2099 @tcSimplifyThetas@ simplifies class-type constraints formed by
2100 @deriving@ declarations and when specialising instances.  We are
2101 only interested in the simplified bunch of class/type constraints.
2102
2103 It simplifies to constraints of the form (C a b c) where
2104 a,b,c are type variables.  This is required for the context of
2105 instance declarations.
2106
2107 \begin{code}
2108 tcSimplifyDeriv :: [TyVar]      
2109                 -> ThetaType            -- Wanted
2110                 -> TcM ThetaType        -- Needed
2111
2112 tcSimplifyDeriv tyvars theta
2113   = tcInstTyVars VanillaTv tyvars                       `thenM` \ (tvs, _, tenv) ->
2114         -- The main loop may do unification, and that may crash if 
2115         -- it doesn't see a TcTyVar, so we have to instantiate. Sigh
2116         -- ToDo: what if two of them do get unified?
2117     newDicts DataDeclOrigin (substTheta tenv theta)     `thenM` \ wanteds ->
2118     simpleReduceLoop doc reduceMe wanteds               `thenM` \ (frees, _, irreds) ->
2119     ASSERT( null frees )                        -- reduceMe never returns Free
2120
2121     doptM Opt_AllowUndecidableInstances         `thenM` \ undecidable_ok ->
2122     let
2123         tv_set      = mkVarSet tvs
2124
2125         (bad_insts, ok_insts) = partition is_bad_inst irreds
2126         is_bad_inst dict 
2127            = let pred = dictPred dict   -- reduceMe squashes all non-dicts
2128              in isEmptyVarSet (tyVarsOfPred pred)
2129                   -- Things like (Eq T) are bad
2130              || (not undecidable_ok && not (isTyVarClassPred pred))
2131                   -- The returned dictionaries should be of form (C a b)
2132                   --    (where a, b are type variables).  
2133                   -- We allow non-tyvar dicts if we had -fallow-undecidable-instances,
2134                   -- but note that risks non-termination in the 'deriving' context-inference
2135                   -- fixpoint loop.   It is useful for situations like
2136                   --    data Min h a = E | M a (h a)
2137                   -- which gives the instance decl
2138                   --    instance (Eq a, Eq (h a)) => Eq (Min h a)
2139   
2140         simpl_theta = map dictPred ok_insts
2141         weird_preds = [pred | pred <- simpl_theta
2142                             , not (tyVarsOfPred pred `subVarSet` tv_set)]  
2143           -- Check for a bizarre corner case, when the derived instance decl should
2144           -- have form  instance C a b => D (T a) where ...
2145           -- Note that 'b' isn't a parameter of T.  This gives rise to all sorts
2146           -- of problems; in particular, it's hard to compare solutions for
2147           -- equality when finding the fixpoint.  So I just rule it out for now.
2148   
2149         rev_env = mkTopTyVarSubst tvs (mkTyVarTys tyvars)
2150                 -- This reverse-mapping is a Royal Pain, 
2151                 -- but the result should mention TyVars not TcTyVars
2152     in
2153    
2154     addNoInstanceErrs Nothing [] bad_insts              `thenM_`
2155     mapM_ (addErrTc . badDerivedPred) weird_preds       `thenM_`
2156     checkAmbiguity tvs simpl_theta tv_set               `thenM_`
2157     returnM (substTheta rev_env simpl_theta)
2158   where
2159     doc    = ptext SLIT("deriving classes for a data type")
2160 \end{code}
2161
2162 @tcSimplifyDefault@ just checks class-type constraints, essentially;
2163 used with \tr{default} declarations.  We are only interested in
2164 whether it worked or not.
2165
2166 \begin{code}
2167 tcSimplifyDefault :: ThetaType  -- Wanted; has no type variables in it
2168                   -> TcM ()
2169
2170 tcSimplifyDefault theta
2171   = newDicts DataDeclOrigin theta               `thenM` \ wanteds ->
2172     simpleReduceLoop doc reduceMe wanteds       `thenM` \ (frees, _, irreds) ->
2173     ASSERT( null frees )        -- try_me never returns Free
2174     addNoInstanceErrs Nothing []  irreds        `thenM_`
2175     if null irreds then
2176         returnM ()
2177     else
2178         failM
2179   where
2180     doc = ptext SLIT("default declaration")
2181 \end{code}
2182
2183
2184 %************************************************************************
2185 %*                                                                      *
2186 \section{Errors and contexts}
2187 %*                                                                      *
2188 %************************************************************************
2189
2190 ToDo: for these error messages, should we note the location as coming
2191 from the insts, or just whatever seems to be around in the monad just
2192 now?
2193
2194 \begin{code}
2195 groupErrs :: ([Inst] -> TcM ()) -- Deal with one group
2196           -> [Inst]             -- The offending Insts
2197           -> TcM ()
2198 -- Group together insts with the same origin
2199 -- We want to report them together in error messages
2200
2201 groupErrs report_err [] 
2202   = returnM ()
2203 groupErrs report_err (inst:insts) 
2204   = do_one (inst:friends)               `thenM_`
2205     groupErrs report_err others
2206
2207   where
2208         -- (It may seem a bit crude to compare the error messages,
2209         --  but it makes sure that we combine just what the user sees,
2210         --  and it avoids need equality on InstLocs.)
2211    (friends, others) = partition is_friend insts
2212    loc_msg           = showSDoc (pprInstLoc (instLoc inst))
2213    is_friend friend  = showSDoc (pprInstLoc (instLoc friend)) == loc_msg
2214    do_one insts = addInstCtxt (instLoc (head insts)) (report_err insts)
2215                 -- Add location and context information derived from the Insts
2216
2217 -- Add the "arising from..." part to a message about bunch of dicts
2218 addInstLoc :: [Inst] -> Message -> Message
2219 addInstLoc insts msg = msg $$ nest 2 (pprInstLoc (instLoc (head insts)))
2220
2221 plural [x] = empty
2222 plural xs  = char 's'
2223
2224 addTopIPErrs dicts
2225   = groupErrs report tidy_dicts
2226   where
2227     (tidy_env, tidy_dicts) = tidyInsts dicts
2228     report dicts = addErrTcM (tidy_env, mk_msg dicts)
2229     mk_msg dicts = addInstLoc dicts (ptext SLIT("Unbound implicit parameter") <> 
2230                                      plural tidy_dicts <+> pprDictsTheta tidy_dicts)
2231
2232 addNoInstanceErrs :: Maybe SDoc -- Nothing => top level
2233                                 -- Just d => d describes the construct
2234                   -> [Inst]     -- What is given by the context or type sig
2235                   -> [Inst]     -- What is wanted
2236                   -> TcM ()     
2237 addNoInstanceErrs mb_what givens [] 
2238   = returnM ()
2239 addNoInstanceErrs mb_what givens dicts
2240   =     -- Some of the dicts are here because there is no instances
2241         -- and some because there are too many instances (overlap)
2242         -- The first thing we do is separate them
2243     getDOpts            `thenM` \ dflags ->
2244     tcGetInstEnvs       `thenM` \ inst_envs ->
2245     let
2246         (tidy_env1, tidy_givens) = tidyInsts givens
2247         (tidy_env2, tidy_dicts)  = tidyMoreInsts tidy_env1 dicts
2248
2249         -- Run through the dicts, generating a message for each
2250         -- overlapping one, but simply accumulating all the 
2251         -- no-instance ones so they can be reported as a group
2252         (overlap_doc, no_inst_dicts) = foldl check_overlap (empty, []) tidy_dicts
2253         check_overlap (overlap_doc, no_inst_dicts) dict 
2254           | not (isClassDict dict) = (overlap_doc, dict : no_inst_dicts)
2255           | otherwise
2256           = case lookupInstEnv dflags inst_envs clas tys of
2257                 -- The case of exactly one match and no unifiers means
2258                 -- a successful lookup.  That can't happen here.
2259 #ifdef DEBUG
2260                 ([m],[]) -> pprPanic "addNoInstanceErrs" (ppr dict)
2261 #endif
2262                 ([], _)  -> (overlap_doc, dict : no_inst_dicts)         -- No match
2263                 res      -> (mk_overlap_msg dict res $$ overlap_doc, no_inst_dicts)
2264           where
2265             (clas,tys) = getDictClassTys dict
2266     in
2267         
2268         -- Now generate a good message for the no-instance bunch
2269     mk_probable_fix tidy_env2 mb_what no_inst_dicts     `thenM` \ (tidy_env3, probable_fix) ->
2270     let
2271         no_inst_doc | null no_inst_dicts = empty
2272                     | otherwise = vcat [addInstLoc no_inst_dicts heading, probable_fix]
2273         heading | null givens = ptext SLIT("No instance") <> plural no_inst_dicts <+> 
2274                                 ptext SLIT("for") <+> pprDictsTheta no_inst_dicts
2275                 | otherwise   = sep [ptext SLIT("Could not deduce") <+> pprDictsTheta no_inst_dicts,
2276                                      nest 2 $ ptext SLIT("from the context") <+> pprDictsTheta tidy_givens]
2277     in
2278         -- And emit both the non-instance and overlap messages
2279     addErrTcM (tidy_env3, no_inst_doc $$ overlap_doc)
2280   where
2281     mk_overlap_msg dict (matches, unifiers)
2282       = vcat [  addInstLoc [dict] ((ptext SLIT("Overlapping instances for") 
2283                                         <+> pprPred (dictPred dict))),
2284                 sep [ptext SLIT("Matching instances") <> colon,
2285                      nest 2 (pprDFuns (dfuns ++ unifiers))],
2286                 ASSERT( not (null matches) )
2287                 if not (isSingleton matches)
2288                 then    -- Two or more matches
2289                      empty
2290                 else    -- One match, plus some unifiers
2291                 ASSERT( not (null unifiers) )
2292                 parens (vcat [ptext SLIT("The choice depends on the instantiation of") <+>
2293                                  quotes (pprWithCommas ppr (varSetElems (tyVarsOfInst dict))),
2294                               ptext SLIT("Use -fallow-incoherent-instances to use the first choice above")])]
2295       where
2296         dfuns = [df | (_, (_,_,df)) <- matches]
2297
2298     mk_probable_fix tidy_env Nothing dicts      -- Top level
2299       = mkMonomorphismMsg tidy_env dicts
2300     mk_probable_fix tidy_env (Just what) dicts  -- Nested (type signatures, instance decls)
2301       = returnM (tidy_env, sep [ptext SLIT("Probable fix:"), nest 2 fix1, nest 2 fix2])
2302       where
2303         fix1 = sep [ptext SLIT("Add") <+> pprDictsTheta dicts,
2304                     ptext SLIT("to the") <+> what]
2305
2306         fix2 | null instance_dicts = empty
2307              | otherwise           = ptext SLIT("Or add an instance declaration for")
2308                                      <+> pprDictsTheta instance_dicts
2309         instance_dicts = [d | d <- dicts, isClassDict d, not (isTyVarDict d)]
2310                 -- Insts for which it is worth suggesting an adding an instance declaration
2311                 -- Exclude implicit parameters, and tyvar dicts
2312
2313
2314 addTopAmbigErrs dicts
2315 -- Divide into groups that share a common set of ambiguous tyvars
2316   = mapM report (equivClasses cmp [(d, tvs_of d) | d <- tidy_dicts])
2317   where
2318     (tidy_env, tidy_dicts) = tidyInsts dicts
2319
2320     tvs_of :: Inst -> [TcTyVar]
2321     tvs_of d = varSetElems (tyVarsOfInst d)
2322     cmp (_,tvs1) (_,tvs2) = tvs1 `compare` tvs2
2323     
2324     report :: [(Inst,[TcTyVar])] -> TcM ()
2325     report pairs@((inst,tvs) : _)       -- The pairs share a common set of ambiguous tyvars
2326         = mkMonomorphismMsg tidy_env dicts      `thenM` \ (tidy_env, mono_msg) ->
2327           addSrcSpan (instLocSrcSpan (instLoc inst)) $
2328                 -- the location of the first one will do for the err message
2329           addErrTcM (tidy_env, msg $$ mono_msg)
2330         where
2331           dicts = map fst pairs
2332           msg = sep [text "Ambiguous type variable" <> plural tvs <+> 
2333                              pprQuotedList tvs <+> in_msg,
2334                      nest 2 (pprDictsInFull dicts)]
2335           in_msg | isSingleton dicts = text "in the top-level constraint:"
2336                  | otherwise         = text "in these top-level constraints:"
2337
2338
2339 mkMonomorphismMsg :: TidyEnv -> [Inst] -> TcM (TidyEnv, Message)
2340 -- There's an error with these Insts; if they have free type variables
2341 -- it's probably caused by the monomorphism restriction. 
2342 -- Try to identify the offending variable
2343 -- ASSUMPTION: the Insts are fully zonked
2344 mkMonomorphismMsg tidy_env insts
2345   | isEmptyVarSet inst_tvs
2346   = returnM (tidy_env, empty)
2347   | otherwise
2348   = findGlobals inst_tvs tidy_env       `thenM` \ (tidy_env, docs) ->
2349     returnM (tidy_env, mk_msg docs)
2350
2351   where
2352     inst_tvs = tyVarsOfInsts insts
2353
2354     mk_msg []   = empty         -- This happens in things like
2355                                 --      f x = show (read "foo")
2356                                 -- whre monomorphism doesn't play any role
2357     mk_msg docs = vcat [ptext SLIT("Possible cause: the monomorphism restriction applied to the following:"),
2358                         nest 2 (vcat docs),
2359                         ptext SLIT("Probable fix: give these definition(s) an explicit type signature")]
2360     
2361 warnDefault dicts default_ty
2362   = doptM Opt_WarnTypeDefaults  `thenM` \ warn_flag ->
2363     addInstCtxt (instLoc (head dicts)) (warnTc warn_flag warn_msg)
2364   where
2365         -- Tidy them first
2366     (_, tidy_dicts) = tidyInsts dicts
2367     warn_msg  = vcat [ptext SLIT("Defaulting the following constraint(s) to type") <+>
2368                                 quotes (ppr default_ty),
2369                       pprDictsInFull tidy_dicts]
2370
2371 -- Used for the ...Thetas variants; all top level
2372 badDerivedPred pred
2373   = vcat [ptext SLIT("Can't derive instances where the instance context mentions"),
2374           ptext SLIT("type variables that are not data type parameters"),
2375           nest 2 (ptext SLIT("Offending constraint:") <+> ppr pred)]
2376
2377 reduceDepthErr n stack
2378   = vcat [ptext SLIT("Context reduction stack overflow; size =") <+> int n,
2379           ptext SLIT("Use -fcontext-stack20 to increase stack size to (e.g.) 20"),
2380           nest 4 (pprStack stack)]
2381
2382 pprStack stack = vcat (map pprInstInFull stack)
2383 \end{code}