[project @ 2004-08-26 14:24:46 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, fdPredsOfInst,
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 = [ (pred, pp_loc)
1536                 | (inst, avail) <- fmToList avails,
1537                   pred <- get_preds inst avail,
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         -- For free Methods, we want to take predicates from their context,
1547         -- but for Methods that have been squished their context will already
1548         -- be in Avails, and we don't want duplicates.  Hence this rather
1549         -- horrid get_preds function
1550         get_preds inst IsFree = fdPredsOfInst inst
1551         get_preds inst other | isDict inst = [dictPred inst]
1552                              | otherwise   = []
1553
1554         eqns = improve get_insts preds
1555         get_insts clas = classInstances inst_envs clas
1556      in
1557      if null eqns then
1558         returnM True
1559      else
1560         traceTc (ptext SLIT("Improve:") <+> vcat (map pprEquationDoc eqns))     `thenM_`
1561         mappM_ unify eqns       `thenM_`
1562         returnM False
1563   where
1564     unify ((qtvs, pairs), doc)
1565          = addErrCtxt doc                               $
1566            tcInstTyVars VanillaTv (varSetElems qtvs)    `thenM` \ (_, _, tenv) ->
1567            mapM_ (unif_pr tenv) pairs
1568     unif_pr tenv (ty1,ty2) =  unifyTauTy (substTy tenv ty1) (substTy tenv ty2)
1569 \end{code}
1570
1571 The main context-reduction function is @reduce@.  Here's its game plan.
1572
1573 \begin{code}
1574 reduceList :: (Int,[Inst])              -- Stack (for err msgs)
1575                                         -- along with its depth
1576            -> (Inst -> WhatToDo)
1577            -> [Inst]
1578            -> Avails
1579            -> TcM Avails
1580 \end{code}
1581
1582 @reduce@ is passed
1583      try_me:    given an inst, this function returns
1584                   Reduce       reduce this
1585                   DontReduce   return this in "irreds"
1586                   Free         return this in "frees"
1587
1588      wanteds:   The list of insts to reduce
1589      state:     An accumulating parameter of type Avails
1590                 that contains the state of the algorithm
1591
1592   It returns a Avails.
1593
1594 The (n,stack) pair is just used for error reporting.
1595 n is always the depth of the stack.
1596 The stack is the stack of Insts being reduced: to produce X
1597 I had to produce Y, to produce Y I had to produce Z, and so on.
1598
1599 \begin{code}
1600 reduceList (n,stack) try_me wanteds state
1601   | n > opt_MaxContextReductionDepth
1602   = failWithTc (reduceDepthErr n stack)
1603
1604   | otherwise
1605   =
1606 #ifdef DEBUG
1607    (if n > 8 then
1608         pprTrace "Interesting! Context reduction stack deeper than 8:" 
1609                  (nest 2 (pprStack stack))
1610     else (\x->x))
1611 #endif
1612     go wanteds state
1613   where
1614     go []     state = returnM state
1615     go (w:ws) state = reduce (n+1, w:stack) try_me w state      `thenM` \ state' ->
1616                       go ws state'
1617
1618     -- Base case: we're done!
1619 reduce stack try_me wanted avails
1620     -- It's the same as an existing inst, or a superclass thereof
1621   | Just avail <- isAvailable avails wanted
1622   = if isLinearInst wanted then
1623         addLinearAvailable avails avail wanted  `thenM` \ (avails', wanteds') ->
1624         reduceList stack try_me wanteds' avails'
1625     else
1626         returnM avails          -- No op for non-linear things
1627
1628   | otherwise
1629   = case try_me wanted of {
1630
1631       KeepDictWithoutSCs -> addIrred NoSCs avails wanted
1632
1633     ; DontReduceUnlessConstant ->    -- It's irreducible (or at least should not be reduced)
1634                                      -- First, see if the inst can be reduced to a constant in one step
1635         try_simple (addIrred AddSCs)    -- Assume want superclasses
1636
1637     ; Free ->   -- It's free so just chuck it upstairs
1638                 -- First, see if the inst can be reduced to a constant in one step
1639         try_simple addFree
1640
1641     ; ReduceMe ->               -- It should be reduced
1642         lookupInst wanted             `thenM` \ lookup_result ->
1643         case lookup_result of
1644             GenInst wanteds' rhs -> addIrred NoSCs avails wanted                `thenM` \ avails1 ->
1645                                     reduceList stack try_me wanteds' avails1    `thenM` \ avails2 ->
1646                                     addWanted avails2 wanted rhs wanteds'
1647                 -- Experiment with temporarily doing addIrred *before* the reduceList, 
1648                 -- which has the effect of adding the thing we are trying
1649                 -- to prove to the database before trying to prove the things it
1650                 -- needs.  See note [RECURSIVE DICTIONARIES]
1651                 -- NB: we must not do an addWanted before, because that adds the
1652                 --     superclasses too, and thaat can lead to a spurious loop; see
1653                 --     the examples in [SUPERCLASS-LOOP]
1654                 -- So we do an addIrred before, and then overwrite it afterwards with addWanted
1655
1656             SimpleInst rhs       -> addWanted avails wanted rhs []
1657
1658             NoInstance ->    -- No such instance!
1659                              -- Add it and its superclasses
1660                              addIrred AddSCs avails wanted
1661     }
1662   where
1663     try_simple do_this_otherwise
1664       = lookupInst wanted         `thenM` \ lookup_result ->
1665         case lookup_result of
1666             SimpleInst rhs -> addWanted avails wanted rhs []
1667             other          -> do_this_otherwise avails wanted
1668 \end{code}
1669
1670
1671 \begin{code}
1672 -------------------------
1673 isAvailable :: Avails -> Inst -> Maybe Avail
1674 isAvailable avails wanted = lookupFM avails wanted
1675         -- NB 1: the Ord instance of Inst compares by the class/type info
1676         -- *not* by unique.  So
1677         --      d1::C Int ==  d2::C Int
1678
1679 addLinearAvailable :: Avails -> Avail -> Inst -> TcM (Avails, [Inst])
1680 addLinearAvailable avails avail wanted
1681         -- avails currently maps [wanted -> avail]
1682         -- Extend avails to reflect a neeed for an extra copy of avail
1683
1684   | Just avail' <- split_avail avail
1685   = returnM (addToFM avails wanted avail', [])
1686
1687   | otherwise
1688   = tcLookupId splitName                        `thenM` \ split_id ->
1689     tcInstClassOp (instLoc wanted) split_id 
1690                   [linearInstType wanted]       `thenM` \ split_inst ->
1691     returnM (addToFM avails wanted (Linear 2 split_inst avail), [split_inst])
1692
1693   where
1694     split_avail :: Avail -> Maybe Avail
1695         -- (Just av) if there's a modified version of avail that
1696         --           we can use to replace avail in avails
1697         -- Nothing   if there isn't, so we need to create a Linear
1698     split_avail (Linear n i a)              = Just (Linear (n+1) i a)
1699     split_avail (Given id used) | not used  = Just (Given id True)
1700                                 | otherwise = Nothing
1701     split_avail Irred                       = Nothing
1702     split_avail IsFree                      = Nothing
1703     split_avail other = pprPanic "addLinearAvailable" (ppr avail $$ ppr wanted $$ ppr avails)
1704                   
1705 -------------------------
1706 addFree :: Avails -> Inst -> TcM Avails
1707         -- When an Inst is tossed upstairs as 'free' we nevertheless add it
1708         -- to avails, so that any other equal Insts will be commoned up right
1709         -- here rather than also being tossed upstairs.  This is really just
1710         -- an optimisation, and perhaps it is more trouble that it is worth,
1711         -- as the following comments show!
1712         --
1713         -- NB: do *not* add superclasses.  If we have
1714         --      df::Floating a
1715         --      dn::Num a
1716         -- but a is not bound here, then we *don't* want to derive
1717         -- dn from df here lest we lose sharing.
1718         --
1719 addFree avails free = returnM (addToFM avails free IsFree)
1720
1721 addWanted :: Avails -> Inst -> LHsExpr TcId -> [Inst] -> TcM Avails
1722 addWanted avails wanted rhs_expr wanteds
1723   = addAvailAndSCs avails wanted avail
1724   where
1725     avail | instBindingRequired wanted = Rhs rhs_expr wanteds
1726           | otherwise                  = ASSERT( null wanteds ) NoRhs
1727
1728 addGiven :: Avails -> Inst -> TcM Avails
1729 addGiven avails given = addAvailAndSCs avails given (Given (instToId given) False)
1730         -- No ASSERT( not (given `elemFM` avails) ) because in an instance
1731         -- decl for Ord t we can add both Ord t and Eq t as 'givens', 
1732         -- so the assert isn't true
1733
1734 addIrred :: WantSCs -> Avails -> Inst -> TcM Avails
1735 addIrred NoSCs  avails irred = returnM (addToFM avails irred Irred)
1736 addIrred AddSCs avails irred = ASSERT2( not (irred `elemFM` avails), ppr irred $$ ppr avails )
1737                                addAvailAndSCs avails irred Irred
1738
1739 addAvailAndSCs :: Avails -> Inst -> Avail -> TcM Avails
1740 addAvailAndSCs avails inst avail
1741   | not (isClassDict inst) = returnM avails1
1742   | otherwise              = traceTc (text "addAvailAndSCs" <+> vcat [ppr inst, ppr deps]) `thenM_`
1743                              addSCs is_loop avails1 inst 
1744   where
1745     avails1      = addToFM avails inst avail
1746     is_loop inst = any (`tcEqType` idType (instToId inst)) dep_tys
1747                         -- Note: this compares by *type*, not by Unique
1748     deps         = findAllDeps emptyVarSet avail
1749     dep_tys      = map idType (varSetElems deps)
1750
1751     findAllDeps :: IdSet -> Avail -> IdSet
1752     -- Find all the Insts that this one depends on
1753     -- See Note [SUPERCLASS-LOOP]
1754     -- Watch out, though.  Since the avails may contain loops 
1755     -- (see Note [RECURSIVE DICTIONARIES]), so we need to track the ones we've seen so far
1756     findAllDeps so_far (Rhs _ kids) 
1757       = foldl findAllDeps
1758               (extendVarSetList so_far (map instToId kids))     -- Add the kids to so_far
1759               [a | Just a <- map (lookupFM avails) kids]        -- Find the kids' Avail
1760     findAllDeps so_far other = so_far
1761
1762
1763 addSCs :: (Inst -> Bool) -> Avails -> Inst -> TcM Avails
1764         -- Add all the superclasses of the Inst to Avails
1765         -- The first param says "dont do this because the original thing
1766         --      depends on this one, so you'd build a loop"
1767         -- Invariant: the Inst is already in Avails.
1768
1769 addSCs is_loop avails dict
1770   = newDictsFromOld dict sc_theta'      `thenM` \ sc_dicts ->
1771     foldlM add_sc avails (zipEqual "add_scs" sc_dicts sc_sels)
1772   where
1773     (clas, tys) = getDictClassTys dict
1774     (tyvars, sc_theta, sc_sels, _) = classBigSig clas
1775     sc_theta' = substTheta (mkTopTyVarSubst tyvars tys) sc_theta
1776
1777     add_sc avails (sc_dict, sc_sel)     -- Add it, and its superclasses
1778       | add_me sc_dict = addSCs is_loop avails' sc_dict
1779       | otherwise      = returnM avails
1780       where
1781         sc_sel_rhs = mkHsDictApp (mkHsTyApp (L (instSpan dict) (HsVar sc_sel)) tys) [instToId dict]
1782         avails'    = addToFM avails sc_dict (Rhs sc_sel_rhs [dict])
1783
1784     add_me :: Inst -> Bool
1785     add_me sc_dict
1786         | is_loop sc_dict = False       -- See Note [SUPERCLASS-LOOP]
1787         | otherwise       = case lookupFM avails sc_dict of
1788                                 Just (Given _ _) -> False       -- Given is cheaper than superclass selection
1789                                 other            -> True        
1790 \end{code}
1791
1792 Note [SUPERCLASS-LOOP]: Checking for loops
1793 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1794 We have to be careful here.  If we are *given* d1:Ord a,
1795 and want to deduce (d2:C [a]) where
1796
1797         class Ord a => C a where
1798         instance Ord a => C [a] where ...
1799
1800 Then we'll use the instance decl to deduce C [a] and then add the
1801 superclasses of C [a] to avails.  But we must not overwrite the binding
1802 for d1:Ord a (which is given) with a superclass selection or we'll just
1803 build a loop! 
1804
1805 Here's another variant, immortalised in tcrun020
1806         class Monad m => C1 m
1807         class C1 m => C2 m x
1808         instance C2 Maybe Bool
1809 For the instance decl we need to build (C1 Maybe), and it's no good if
1810 we run around and add (C2 Maybe Bool) and its superclasses to the avails 
1811 before we search for C1 Maybe.
1812
1813 Here's another example 
1814         class Eq b => Foo a b
1815         instance Eq a => Foo [a] a
1816 If we are reducing
1817         (Foo [t] t)
1818
1819 we'll first deduce that it holds (via the instance decl).  We must not
1820 then overwrite the Eq t constraint with a superclass selection!
1821
1822 At first I had a gross hack, whereby I simply did not add superclass constraints
1823 in addWanted, though I did for addGiven and addIrred.  This was sub-optimal,
1824 becuase it lost legitimate superclass sharing, and it still didn't do the job:
1825 I found a very obscure program (now tcrun021) in which improvement meant the
1826 simplifier got two bites a the cherry... so something seemed to be an Irred
1827 first time, but reducible next time.
1828
1829 Now we implement the Right Solution, which is to check for loops directly 
1830 when adding superclasses.  It's a bit like the occurs check in unification.
1831
1832
1833 Note [RECURSIVE DICTIONARIES]
1834 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1835 Consider 
1836     data D r = ZeroD | SuccD (r (D r));
1837     
1838     instance (Eq (r (D r))) => Eq (D r) where
1839         ZeroD     == ZeroD     = True
1840         (SuccD a) == (SuccD b) = a == b
1841         _         == _         = False;
1842     
1843     equalDC :: D [] -> D [] -> Bool;
1844     equalDC = (==);
1845
1846 We need to prove (Eq (D [])).  Here's how we go:
1847
1848         d1 : Eq (D [])
1849
1850 by instance decl, holds if
1851         d2 : Eq [D []]
1852         where   d1 = dfEqD d2
1853
1854 by instance decl of Eq, holds if
1855         d3 : D []
1856         where   d2 = dfEqList d3
1857                 d1 = dfEqD d2
1858
1859 But now we can "tie the knot" to give
1860
1861         d3 = d1
1862         d2 = dfEqList d3
1863         d1 = dfEqD d2
1864
1865 and it'll even run!  The trick is to put the thing we are trying to prove
1866 (in this case Eq (D []) into the database before trying to prove its
1867 contributing clauses.
1868         
1869
1870 %************************************************************************
1871 %*                                                                      *
1872 \section{tcSimplifyTop: defaulting}
1873 %*                                                                      *
1874 %************************************************************************
1875
1876
1877 @tcSimplifyTop@ is called once per module to simplify all the constant
1878 and ambiguous Insts.
1879
1880 We need to be careful of one case.  Suppose we have
1881
1882         instance Num a => Num (Foo a b) where ...
1883
1884 and @tcSimplifyTop@ is given a constraint (Num (Foo x y)).  Then it'll simplify
1885 to (Num x), and default x to Int.  But what about y??
1886
1887 It's OK: the final zonking stage should zap y to (), which is fine.
1888
1889
1890 \begin{code}
1891 tcSimplifyTop, tcSimplifyInteractive :: [Inst] -> TcM TcDictBinds
1892 tcSimplifyTop         wanteds = tc_simplify_top False {- Not interactive loop -} wanteds
1893 tcSimplifyInteractive wanteds = tc_simplify_top True  {- Interactive loop -}     wanteds
1894
1895
1896 -- The TcLclEnv should be valid here, solely to improve
1897 -- error message generation for the monomorphism restriction
1898 tc_simplify_top is_interactive wanteds
1899   = getLclEnv                                                   `thenM` \ lcl_env ->
1900     traceTc (text "tcSimplifyTop" <+> ppr (lclEnvElts lcl_env)) `thenM_`
1901     simpleReduceLoop (text "tcSimplTop") reduceMe wanteds       `thenM` \ (frees, binds, irreds) ->
1902     ASSERT( null frees )
1903
1904     let
1905                 -- All the non-std ones are definite errors
1906         (stds, non_stds) = partition isStdClassTyVarDict irreds
1907
1908                 -- Group by type variable
1909         std_groups = equivClasses cmp_by_tyvar stds
1910
1911                 -- Pick the ones which its worth trying to disambiguate
1912                 -- namely, the onese whose type variable isn't bound
1913                 -- up with one of the non-standard classes
1914         (std_oks, std_bads)     = partition worth_a_try std_groups
1915         worth_a_try group@(d:_) = not (non_std_tyvars `intersectsVarSet` tyVarsOfInst d)
1916         non_std_tyvars          = unionVarSets (map tyVarsOfInst non_stds)
1917
1918                 -- Collect together all the bad guys
1919         bad_guys               = non_stds ++ concat std_bads
1920         (bad_ips, non_ips)     = partition isIPDict bad_guys
1921         (no_insts, ambigs)     = partition no_inst non_ips
1922         no_inst d              = not (isTyVarDict d) 
1923         -- Previously, there was a more elaborate no_inst definition:
1924         --      no_inst d = not (isTyVarDict d) || tyVarsOfInst d `subVarSet` fixed_tvs
1925         --      fixed_tvs = oclose (fdPredsOfInsts tidy_dicts) emptyVarSet
1926         -- But that seems over-elaborate to me; it only bites for class decls with
1927         -- fundeps like this:           class C a b | -> b where ...
1928     in
1929
1930         -- Report definite errors
1931     groupErrs (addNoInstanceErrs Nothing []) no_insts   `thenM_`
1932     addTopIPErrs bad_ips                                `thenM_`
1933
1934         -- Deal with ambiguity errors, but only if
1935         -- if there has not been an error so far; errors often
1936         -- give rise to spurious ambiguous Insts
1937     ifErrsM (returnM []) (
1938         
1939         -- Complain about the ones that don't fall under
1940         -- the Haskell rules for disambiguation
1941         -- This group includes both non-existent instances
1942         --      e.g. Num (IO a) and Eq (Int -> Int)
1943         -- and ambiguous dictionaries
1944         --      e.g. Num a
1945         addTopAmbigErrs ambigs          `thenM_`
1946
1947         -- Disambiguate the ones that look feasible
1948         mappM (disambigGroup is_interactive) std_oks
1949     )                                   `thenM` \ binds_ambig ->
1950
1951     returnM (binds `unionBags` unionManyBags binds_ambig)
1952
1953 ----------------------------------
1954 d1 `cmp_by_tyvar` d2 = get_tv d1 `compare` get_tv d2
1955
1956 get_tv d   = case getDictClassTys d of
1957                    (clas, [ty]) -> tcGetTyVar "tcSimplify" ty
1958 get_clas d = case getDictClassTys d of
1959                    (clas, [ty]) -> clas
1960 \end{code}
1961
1962 If a dictionary constrains a type variable which is
1963         * not mentioned in the environment
1964         * and not mentioned in the type of the expression
1965 then it is ambiguous. No further information will arise to instantiate
1966 the type variable; nor will it be generalised and turned into an extra
1967 parameter to a function.
1968
1969 It is an error for this to occur, except that Haskell provided for
1970 certain rules to be applied in the special case of numeric types.
1971 Specifically, if
1972         * at least one of its classes is a numeric class, and
1973         * all of its classes are numeric or standard
1974 then the type variable can be defaulted to the first type in the
1975 default-type list which is an instance of all the offending classes.
1976
1977 So here is the function which does the work.  It takes the ambiguous
1978 dictionaries and either resolves them (producing bindings) or
1979 complains.  It works by splitting the dictionary list by type
1980 variable, and using @disambigOne@ to do the real business.
1981
1982 @disambigOne@ assumes that its arguments dictionaries constrain all
1983 the same type variable.
1984
1985 ADR Comment 20/6/94: I've changed the @CReturnable@ case to default to
1986 @()@ instead of @Int@.  I reckon this is the Right Thing to do since
1987 the most common use of defaulting is code like:
1988 \begin{verbatim}
1989         _ccall_ foo     `seqPrimIO` bar
1990 \end{verbatim}
1991 Since we're not using the result of @foo@, the result if (presumably)
1992 @void@.
1993
1994 \begin{code}
1995 disambigGroup :: Bool   -- True <=> simplifying at top-level interactive loop
1996               -> [Inst] -- All standard classes of form (C a)
1997               -> TcM TcDictBinds
1998
1999 disambigGroup is_interactive dicts
2000   |   any std_default_class classes     -- Guaranteed all standard classes
2001   =     -- THE DICTS OBEY THE DEFAULTABLE CONSTRAINT
2002         -- SO, TRY DEFAULT TYPES IN ORDER
2003
2004         -- Failure here is caused by there being no type in the
2005         -- default list which can satisfy all the ambiguous classes.
2006         -- For example, if Real a is reqd, but the only type in the
2007         -- default list is Int.
2008     get_default_tys                     `thenM` \ default_tys ->
2009     let
2010       try_default []    -- No defaults work, so fail
2011         = failM
2012
2013       try_default (default_ty : default_tys)
2014         = tryTcLIE_ (try_default default_tys) $ -- If default_ty fails, we try
2015                                                 -- default_tys instead
2016           tcSimplifyDefault theta               `thenM` \ _ ->
2017           returnM default_ty
2018         where
2019           theta = [mkClassPred clas [default_ty] | clas <- classes]
2020     in
2021         -- See if any default works
2022     tryM (try_default default_tys)      `thenM` \ mb_ty ->
2023     case mb_ty of
2024         Left  _                 -> bomb_out
2025         Right chosen_default_ty -> choose_default chosen_default_ty
2026
2027   | otherwise                           -- No defaults
2028   = bomb_out
2029
2030   where
2031     tyvar   = get_tv (head dicts)       -- Should be non-empty
2032     classes = map get_clas dicts
2033
2034     std_default_class cls
2035       =  isNumericClass cls
2036       || (is_interactive && 
2037           classKey cls `elem` [showClassKey, eqClassKey, ordClassKey])
2038                 -- In interactive mode, we default Show a to Show ()
2039                 -- to avoid graututious errors on "show []"
2040
2041     choose_default default_ty   -- Commit to tyvar = default_ty
2042       = -- Bind the type variable 
2043         unifyTauTy default_ty (mkTyVarTy tyvar) `thenM_`
2044         -- and reduce the context, for real this time
2045         simpleReduceLoop (text "disambig" <+> ppr dicts)
2046                      reduceMe dicts                     `thenM` \ (frees, binds, ambigs) ->
2047         WARN( not (null frees && null ambigs), ppr frees $$ ppr ambigs )
2048         warnDefault dicts default_ty                    `thenM_`
2049         returnM binds
2050
2051     bomb_out = addTopAmbigErrs dicts    `thenM_`
2052                returnM emptyBag
2053
2054 get_default_tys
2055   = do  { mb_defaults <- getDefaultTys
2056         ; case mb_defaults of
2057                 Just tys -> return tys
2058                 Nothing  ->     -- No use-supplied default;
2059                                 -- use [Integer, Double]
2060                             do { integer_ty <- tcMetaTy integerTyConName
2061                                ; return [integer_ty, doubleTy] } }
2062 \end{code}
2063
2064 [Aside - why the defaulting mechanism is turned off when
2065  dealing with arguments and results to ccalls.
2066
2067 When typechecking _ccall_s, TcExpr ensures that the external
2068 function is only passed arguments (and in the other direction,
2069 results) of a restricted set of 'native' types. This is
2070 implemented via the help of the pseudo-type classes,
2071 @CReturnable@ (CR) and @CCallable@ (CC.)
2072
2073 The interaction between the defaulting mechanism for numeric
2074 values and CC & CR can be a bit puzzling to the user at times.
2075 For example,
2076
2077     x <- _ccall_ f
2078     if (x /= 0) then
2079        _ccall_ g x
2080      else
2081        return ()
2082
2083 What type has 'x' got here? That depends on the default list
2084 in operation, if it is equal to Haskell 98's default-default
2085 of (Integer, Double), 'x' has type Double, since Integer
2086 is not an instance of CR. If the default list is equal to
2087 Haskell 1.4's default-default of (Int, Double), 'x' has type
2088 Int.
2089
2090 To try to minimise the potential for surprises here, the
2091 defaulting mechanism is turned off in the presence of
2092 CCallable and CReturnable.
2093
2094 End of aside]
2095
2096
2097 %************************************************************************
2098 %*                                                                      *
2099 \subsection[simple]{@Simple@ versions}
2100 %*                                                                      *
2101 %************************************************************************
2102
2103 Much simpler versions when there are no bindings to make!
2104
2105 @tcSimplifyThetas@ simplifies class-type constraints formed by
2106 @deriving@ declarations and when specialising instances.  We are
2107 only interested in the simplified bunch of class/type constraints.
2108
2109 It simplifies to constraints of the form (C a b c) where
2110 a,b,c are type variables.  This is required for the context of
2111 instance declarations.
2112
2113 \begin{code}
2114 tcSimplifyDeriv :: [TyVar]      
2115                 -> ThetaType            -- Wanted
2116                 -> TcM ThetaType        -- Needed
2117
2118 tcSimplifyDeriv tyvars theta
2119   = tcInstTyVars VanillaTv tyvars                       `thenM` \ (tvs, _, tenv) ->
2120         -- The main loop may do unification, and that may crash if 
2121         -- it doesn't see a TcTyVar, so we have to instantiate. Sigh
2122         -- ToDo: what if two of them do get unified?
2123     newDicts DataDeclOrigin (substTheta tenv theta)     `thenM` \ wanteds ->
2124     simpleReduceLoop doc reduceMe wanteds               `thenM` \ (frees, _, irreds) ->
2125     ASSERT( null frees )                        -- reduceMe never returns Free
2126
2127     doptM Opt_AllowUndecidableInstances         `thenM` \ undecidable_ok ->
2128     let
2129         tv_set      = mkVarSet tvs
2130
2131         (bad_insts, ok_insts) = partition is_bad_inst irreds
2132         is_bad_inst dict 
2133            = let pred = dictPred dict   -- reduceMe squashes all non-dicts
2134              in isEmptyVarSet (tyVarsOfPred pred)
2135                   -- Things like (Eq T) are bad
2136              || (not undecidable_ok && not (isTyVarClassPred pred))
2137                   -- The returned dictionaries should be of form (C a b)
2138                   --    (where a, b are type variables).  
2139                   -- We allow non-tyvar dicts if we had -fallow-undecidable-instances,
2140                   -- but note that risks non-termination in the 'deriving' context-inference
2141                   -- fixpoint loop.   It is useful for situations like
2142                   --    data Min h a = E | M a (h a)
2143                   -- which gives the instance decl
2144                   --    instance (Eq a, Eq (h a)) => Eq (Min h a)
2145   
2146         simpl_theta = map dictPred ok_insts
2147         weird_preds = [pred | pred <- simpl_theta
2148                             , not (tyVarsOfPred pred `subVarSet` tv_set)]  
2149           -- Check for a bizarre corner case, when the derived instance decl should
2150           -- have form  instance C a b => D (T a) where ...
2151           -- Note that 'b' isn't a parameter of T.  This gives rise to all sorts
2152           -- of problems; in particular, it's hard to compare solutions for
2153           -- equality when finding the fixpoint.  So I just rule it out for now.
2154   
2155         rev_env = mkTopTyVarSubst tvs (mkTyVarTys tyvars)
2156                 -- This reverse-mapping is a Royal Pain, 
2157                 -- but the result should mention TyVars not TcTyVars
2158     in
2159    
2160     addNoInstanceErrs Nothing [] bad_insts              `thenM_`
2161     mapM_ (addErrTc . badDerivedPred) weird_preds       `thenM_`
2162     checkAmbiguity tvs simpl_theta tv_set               `thenM_`
2163     returnM (substTheta rev_env simpl_theta)
2164   where
2165     doc    = ptext SLIT("deriving classes for a data type")
2166 \end{code}
2167
2168 @tcSimplifyDefault@ just checks class-type constraints, essentially;
2169 used with \tr{default} declarations.  We are only interested in
2170 whether it worked or not.
2171
2172 \begin{code}
2173 tcSimplifyDefault :: ThetaType  -- Wanted; has no type variables in it
2174                   -> TcM ()
2175
2176 tcSimplifyDefault theta
2177   = newDicts DataDeclOrigin theta               `thenM` \ wanteds ->
2178     simpleReduceLoop doc reduceMe wanteds       `thenM` \ (frees, _, irreds) ->
2179     ASSERT( null frees )        -- try_me never returns Free
2180     addNoInstanceErrs Nothing []  irreds        `thenM_`
2181     if null irreds then
2182         returnM ()
2183     else
2184         failM
2185   where
2186     doc = ptext SLIT("default declaration")
2187 \end{code}
2188
2189
2190 %************************************************************************
2191 %*                                                                      *
2192 \section{Errors and contexts}
2193 %*                                                                      *
2194 %************************************************************************
2195
2196 ToDo: for these error messages, should we note the location as coming
2197 from the insts, or just whatever seems to be around in the monad just
2198 now?
2199
2200 \begin{code}
2201 groupErrs :: ([Inst] -> TcM ()) -- Deal with one group
2202           -> [Inst]             -- The offending Insts
2203           -> TcM ()
2204 -- Group together insts with the same origin
2205 -- We want to report them together in error messages
2206
2207 groupErrs report_err [] 
2208   = returnM ()
2209 groupErrs report_err (inst:insts) 
2210   = do_one (inst:friends)               `thenM_`
2211     groupErrs report_err others
2212
2213   where
2214         -- (It may seem a bit crude to compare the error messages,
2215         --  but it makes sure that we combine just what the user sees,
2216         --  and it avoids need equality on InstLocs.)
2217    (friends, others) = partition is_friend insts
2218    loc_msg           = showSDoc (pprInstLoc (instLoc inst))
2219    is_friend friend  = showSDoc (pprInstLoc (instLoc friend)) == loc_msg
2220    do_one insts = addInstCtxt (instLoc (head insts)) (report_err insts)
2221                 -- Add location and context information derived from the Insts
2222
2223 -- Add the "arising from..." part to a message about bunch of dicts
2224 addInstLoc :: [Inst] -> Message -> Message
2225 addInstLoc insts msg = msg $$ nest 2 (pprInstLoc (instLoc (head insts)))
2226
2227 plural [x] = empty
2228 plural xs  = char 's'
2229
2230 addTopIPErrs dicts
2231   = groupErrs report tidy_dicts
2232   where
2233     (tidy_env, tidy_dicts) = tidyInsts dicts
2234     report dicts = addErrTcM (tidy_env, mk_msg dicts)
2235     mk_msg dicts = addInstLoc dicts (ptext SLIT("Unbound implicit parameter") <> 
2236                                      plural tidy_dicts <+> pprDictsTheta tidy_dicts)
2237
2238 addNoInstanceErrs :: Maybe SDoc -- Nothing => top level
2239                                 -- Just d => d describes the construct
2240                   -> [Inst]     -- What is given by the context or type sig
2241                   -> [Inst]     -- What is wanted
2242                   -> TcM ()     
2243 addNoInstanceErrs mb_what givens [] 
2244   = returnM ()
2245 addNoInstanceErrs mb_what givens dicts
2246   =     -- Some of the dicts are here because there is no instances
2247         -- and some because there are too many instances (overlap)
2248         -- The first thing we do is separate them
2249     getDOpts            `thenM` \ dflags ->
2250     tcGetInstEnvs       `thenM` \ inst_envs ->
2251     let
2252         (tidy_env1, tidy_givens) = tidyInsts givens
2253         (tidy_env2, tidy_dicts)  = tidyMoreInsts tidy_env1 dicts
2254
2255         -- Run through the dicts, generating a message for each
2256         -- overlapping one, but simply accumulating all the 
2257         -- no-instance ones so they can be reported as a group
2258         (overlap_doc, no_inst_dicts) = foldl check_overlap (empty, []) tidy_dicts
2259         check_overlap (overlap_doc, no_inst_dicts) dict 
2260           | not (isClassDict dict) = (overlap_doc, dict : no_inst_dicts)
2261           | otherwise
2262           = case lookupInstEnv dflags inst_envs clas tys of
2263                 -- The case of exactly one match and no unifiers means
2264                 -- a successful lookup.  That can't happen here.
2265 #ifdef DEBUG
2266                 ([m],[]) -> pprPanic "addNoInstanceErrs" (ppr dict)
2267 #endif
2268                 ([], _)  -> (overlap_doc, dict : no_inst_dicts)         -- No match
2269                 res      -> (mk_overlap_msg dict res $$ overlap_doc, no_inst_dicts)
2270           where
2271             (clas,tys) = getDictClassTys dict
2272     in
2273         
2274         -- Now generate a good message for the no-instance bunch
2275     mk_probable_fix tidy_env2 mb_what no_inst_dicts     `thenM` \ (tidy_env3, probable_fix) ->
2276     let
2277         no_inst_doc | null no_inst_dicts = empty
2278                     | otherwise = vcat [addInstLoc no_inst_dicts heading, probable_fix]
2279         heading | null givens = ptext SLIT("No instance") <> plural no_inst_dicts <+> 
2280                                 ptext SLIT("for") <+> pprDictsTheta no_inst_dicts
2281                 | otherwise   = sep [ptext SLIT("Could not deduce") <+> pprDictsTheta no_inst_dicts,
2282                                      nest 2 $ ptext SLIT("from the context") <+> pprDictsTheta tidy_givens]
2283     in
2284         -- And emit both the non-instance and overlap messages
2285     addErrTcM (tidy_env3, no_inst_doc $$ overlap_doc)
2286   where
2287     mk_overlap_msg dict (matches, unifiers)
2288       = vcat [  addInstLoc [dict] ((ptext SLIT("Overlapping instances for") 
2289                                         <+> pprPred (dictPred dict))),
2290                 sep [ptext SLIT("Matching instances") <> colon,
2291                      nest 2 (pprDFuns (dfuns ++ unifiers))],
2292                 ASSERT( not (null matches) )
2293                 if not (isSingleton matches)
2294                 then    -- Two or more matches
2295                      empty
2296                 else    -- One match, plus some unifiers
2297                 ASSERT( not (null unifiers) )
2298                 parens (vcat [ptext SLIT("The choice depends on the instantiation of") <+>
2299                                  quotes (pprWithCommas ppr (varSetElems (tyVarsOfInst dict))),
2300                               ptext SLIT("Use -fallow-incoherent-instances to use the first choice above")])]
2301       where
2302         dfuns = [df | (_, (_,_,df)) <- matches]
2303
2304     mk_probable_fix tidy_env Nothing dicts      -- Top level
2305       = mkMonomorphismMsg tidy_env dicts
2306     mk_probable_fix tidy_env (Just what) dicts  -- Nested (type signatures, instance decls)
2307       = returnM (tidy_env, sep [ptext SLIT("Probable fix:"), nest 2 fix1, nest 2 fix2])
2308       where
2309         fix1 = sep [ptext SLIT("Add") <+> pprDictsTheta dicts,
2310                     ptext SLIT("to the") <+> what]
2311
2312         fix2 | null instance_dicts = empty
2313              | otherwise           = ptext SLIT("Or add an instance declaration for")
2314                                      <+> pprDictsTheta instance_dicts
2315         instance_dicts = [d | d <- dicts, isClassDict d, not (isTyVarDict d)]
2316                 -- Insts for which it is worth suggesting an adding an instance declaration
2317                 -- Exclude implicit parameters, and tyvar dicts
2318
2319
2320 addTopAmbigErrs dicts
2321 -- Divide into groups that share a common set of ambiguous tyvars
2322   = mapM report (equivClasses cmp [(d, tvs_of d) | d <- tidy_dicts])
2323   where
2324     (tidy_env, tidy_dicts) = tidyInsts dicts
2325
2326     tvs_of :: Inst -> [TcTyVar]
2327     tvs_of d = varSetElems (tyVarsOfInst d)
2328     cmp (_,tvs1) (_,tvs2) = tvs1 `compare` tvs2
2329     
2330     report :: [(Inst,[TcTyVar])] -> TcM ()
2331     report pairs@((inst,tvs) : _)       -- The pairs share a common set of ambiguous tyvars
2332         = mkMonomorphismMsg tidy_env dicts      `thenM` \ (tidy_env, mono_msg) ->
2333           addSrcSpan (instLocSrcSpan (instLoc inst)) $
2334                 -- the location of the first one will do for the err message
2335           addErrTcM (tidy_env, msg $$ mono_msg)
2336         where
2337           dicts = map fst pairs
2338           msg = sep [text "Ambiguous type variable" <> plural tvs <+> 
2339                              pprQuotedList tvs <+> in_msg,
2340                      nest 2 (pprDictsInFull dicts)]
2341           in_msg | isSingleton dicts = text "in the top-level constraint:"
2342                  | otherwise         = text "in these top-level constraints:"
2343
2344
2345 mkMonomorphismMsg :: TidyEnv -> [Inst] -> TcM (TidyEnv, Message)
2346 -- There's an error with these Insts; if they have free type variables
2347 -- it's probably caused by the monomorphism restriction. 
2348 -- Try to identify the offending variable
2349 -- ASSUMPTION: the Insts are fully zonked
2350 mkMonomorphismMsg tidy_env insts
2351   | isEmptyVarSet inst_tvs
2352   = returnM (tidy_env, empty)
2353   | otherwise
2354   = findGlobals inst_tvs tidy_env       `thenM` \ (tidy_env, docs) ->
2355     returnM (tidy_env, mk_msg docs)
2356
2357   where
2358     inst_tvs = tyVarsOfInsts insts
2359
2360     mk_msg []   = empty         -- This happens in things like
2361                                 --      f x = show (read "foo")
2362                                 -- whre monomorphism doesn't play any role
2363     mk_msg docs = vcat [ptext SLIT("Possible cause: the monomorphism restriction applied to the following:"),
2364                         nest 2 (vcat docs),
2365                         ptext SLIT("Probable fix: give these definition(s) an explicit type signature")]
2366     
2367 warnDefault dicts default_ty
2368   = doptM Opt_WarnTypeDefaults  `thenM` \ warn_flag ->
2369     addInstCtxt (instLoc (head dicts)) (warnTc warn_flag warn_msg)
2370   where
2371         -- Tidy them first
2372     (_, tidy_dicts) = tidyInsts dicts
2373     warn_msg  = vcat [ptext SLIT("Defaulting the following constraint(s) to type") <+>
2374                                 quotes (ppr default_ty),
2375                       pprDictsInFull tidy_dicts]
2376
2377 -- Used for the ...Thetas variants; all top level
2378 badDerivedPred pred
2379   = vcat [ptext SLIT("Can't derive instances where the instance context mentions"),
2380           ptext SLIT("type variables that are not data type parameters"),
2381           nest 2 (ptext SLIT("Offending constraint:") <+> ppr pred)]
2382
2383 reduceDepthErr n stack
2384   = vcat [ptext SLIT("Context reduction stack overflow; size =") <+> int n,
2385           ptext SLIT("Use -fcontext-stack20 to increase stack size to (e.g.) 20"),
2386           nest 4 (pprStack stack)]
2387
2388 pprStack stack = vcat (map pprInstInFull stack)
2389 \end{code}