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[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcBinds.lhs
index 07a0a94..38f4306 100644 (file)
@@ -4,51 +4,68 @@
 \section[TcBinds]{TcBinds}
 
 \begin{code}
 \section[TcBinds]{TcBinds}
 
 \begin{code}
-module TcBinds ( tcBindsAndThen, tcTopBinds, tcMonoBinds, tcSpecSigs ) where
+module TcBinds ( tcLocalBinds, tcTopBinds, 
+                tcHsBootSigs, tcMonoBinds, 
+                TcPragFun, tcSpecPrag, tcPrags, mkPragFun,
+                TcSigInfo(..),
+                badBootDeclErr ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
 import {-# SOURCE #-} TcMatches ( tcGRHSsPat, tcMatchesFun )
 
 #include "HsVersions.h"
 
 import {-# SOURCE #-} TcMatches ( tcGRHSsPat, tcMatchesFun )
-import {-# SOURCE #-} TcExpr  ( tcCheckSigma, tcCheckRho )
-
-import CmdLineOpts     ( DynFlag(Opt_NoMonomorphismRestriction) )
-import HsSyn           ( HsExpr(..), HsBinds(..), MonoBinds(..), Sig(..), 
-                         Match(..), mkMonoBind,
-                         collectMonoBinders, andMonoBinds,
-                         collectSigTysFromMonoBinds
+import {-# SOURCE #-} TcExpr  ( tcMonoExpr )
+
+import DynFlags                ( DynFlag(Opt_MonomorphismRestriction, Opt_GlasgowExts) )
+import HsSyn           ( HsExpr(..), HsBind(..), LHsBinds, LHsBind, Sig(..),
+                         HsLocalBinds(..), HsValBinds(..), HsIPBinds(..),
+                         LSig, Match(..), IPBind(..), Prag(..),
+                         HsType(..), LHsType, HsExplicitForAll(..), hsLTyVarNames, 
+                         isVanillaLSig, sigName, placeHolderNames, isPragLSig,
+                         LPat, GRHSs, MatchGroup(..), pprLHsBinds, mkHsCoerce,
+                         collectHsBindBinders, collectPatBinders, pprPatBind
                        )
                        )
-import RnHsSyn         ( RenamedHsBinds, RenamedSig, RenamedMonoBinds )
-import TcHsSyn         ( TcHsBinds, TcMonoBinds, TcId, zonkId, mkHsLet )
+import TcHsSyn         ( zonkId )
 
 import TcRnMonad
 
 import TcRnMonad
-import Inst            ( InstOrigin(..), newDicts, newIPDict, instToId )
-import TcEnv           ( tcExtendLocalValEnv, tcExtendLocalValEnv2, newLocalName )
-import TcUnify         ( Expected(..), newHole, unifyTauTyLists, checkSigTyVarsWrt, sigCtxt )
-import TcSimplify      ( tcSimplifyInfer, tcSimplifyInferCheck, tcSimplifyRestricted, 
-                         tcSimplifyToDicts, tcSimplifyIPs )
-import TcHsType                ( tcHsSigType, UserTypeCtxt(..), TcSigInfo(..), 
-                         tcTySig, maybeSig, tcSigPolyId, tcSigMonoId, tcAddScopedTyVars
-                       )
-import TcPat           ( tcPat, tcSubPat, tcMonoPatBndr )
+import Inst            ( newDictsAtLoc, newIPDict, instToId )
+import TcEnv           ( tcExtendIdEnv, tcExtendIdEnv2, tcExtendTyVarEnv2, 
+                         pprBinders, tcLookupLocalId_maybe, tcLookupId,
+                         tcGetGlobalTyVars )
+import TcUnify         ( tcInfer, tcSubExp, unifyTheta, 
+                         bleatEscapedTvs, sigCtxt )
+import TcSimplify      ( tcSimplifyInfer, tcSimplifyInferCheck, 
+                         tcSimplifyRestricted, tcSimplifyIPs )
+import TcHsType                ( tcHsSigType, UserTypeCtxt(..) )
+import TcPat           ( tcPat, PatCtxt(..) )
 import TcSimplify      ( bindInstsOfLocalFuns )
 import TcSimplify      ( bindInstsOfLocalFuns )
-import TcMType         ( newTyVar, newTyVarTy, zonkTcTyVarToTyVar )
-import TcType          ( TcTyVar, mkTyVarTy, mkForAllTys, mkFunTys, tyVarsOfType, 
-                         mkPredTy, mkForAllTy, isUnLiftedType, 
-                         unliftedTypeKind, liftedTypeKind, openTypeKind, eqKind
-                       )
-
-import CoreFVs         ( idFreeTyVars )
-import Id              ( mkLocalId, mkSpecPragmaId, setInlinePragma )
-import Var             ( idType, idName )
-import Name            ( Name, getSrcLoc )
+import TcMType         ( newFlexiTyVarTy, zonkQuantifiedTyVar, zonkSigTyVar,
+                         tcInstSigTyVars, tcInstSkolTyVars, tcInstType, 
+                         zonkTcType, zonkTcTypes, zonkTcTyVars )
+import TcType          ( TcType, TcTyVar, TcThetaType, 
+                         SkolemInfo(SigSkol), UserTypeCtxt(FunSigCtxt), 
+                         TcTauType, TcSigmaType, isUnboxedTupleType,
+                         mkTyVarTy, mkForAllTys, mkFunTys, exactTyVarsOfType, 
+                         mkForAllTy, isUnLiftedType, tcGetTyVar, 
+                         mkTyVarTys, tidyOpenTyVar )
+import Kind            ( argTypeKind )
+import VarEnv          ( TyVarEnv, emptyVarEnv, lookupVarEnv, extendVarEnv ) 
+import TysWiredIn      ( unitTy )
+import TysPrim         ( alphaTyVar )
+import Id              ( Id, mkLocalId, mkVanillaGlobal )
+import IdInfo          ( vanillaIdInfo )
+import Var             ( TyVar, idType, idName )
+import Name            ( Name )
 import NameSet
 import NameSet
-import Var             ( tyVarKind )
+import NameEnv
 import VarSet
 import VarSet
+import SrcLoc          ( Located(..), unLoc, getLoc )
 import Bag
 import Bag
-import Util            ( isIn, equalLength )
-import BasicTypes      ( TopLevelFlag(..), RecFlag(..), isNonRec, isRec, 
-                         isNotTopLevel, isAlwaysActive )
-import FiniteMap       ( listToFM, lookupFM )
+import ErrUtils                ( Message )
+import Digraph         ( SCC(..), stronglyConnComp )
+import Maybes          ( fromJust, isJust, isNothing, orElse )
+import Util            ( singleton )
+import BasicTypes      ( TopLevelFlag(..), isTopLevel, isNotTopLevel,
+                         RecFlag(..), isNonRec, InlineSpec, defaultInlineSpec )
 import Outputable
 \end{code}
 
 import Outputable
 \end{code}
 
@@ -85,470 +102,715 @@ At the top-level the LIE is sure to contain nothing but constant
 dictionaries, which we resolve at the module level.
 
 \begin{code}
 dictionaries, which we resolve at the module level.
 
 \begin{code}
-tcTopBinds :: RenamedHsBinds -> TcM (TcMonoBinds, TcLclEnv)
+tcTopBinds :: HsValBinds Name -> TcM (LHsBinds TcId, TcLclEnv)
        -- Note: returning the TcLclEnv is more than we really
        --       want.  The bit we care about is the local bindings
        --       and the free type variables thereof
 tcTopBinds binds
        -- Note: returning the TcLclEnv is more than we really
        --       want.  The bit we care about is the local bindings
        --       and the free type variables thereof
 tcTopBinds binds
-  = tc_binds_and_then TopLevel glue binds      $
-    getLclEnv                                  `thenM` \ env ->
-    returnM (EmptyMonoBinds, env)
-  where
+  = do { (ValBindsOut prs _, env) <- tcValBinds TopLevel binds getLclEnv
+       ; return (foldr (unionBags . snd) emptyBag prs, env) }
        -- The top level bindings are flattened into a giant 
        -- The top level bindings are flattened into a giant 
-       -- implicitly-mutually-recursive MonoBinds
-    glue binds1 (binds2, env) = (flatten binds1 `AndMonoBinds` binds2, env)
-    flatten EmptyBinds                 = EmptyMonoBinds
-    flatten (b1 `ThenBinds` b2) = flatten b1 `AndMonoBinds` flatten b2
-    flatten (MonoBind b _ _)   = b
-       -- Can't have a IPBinds at top level
-
+       -- implicitly-mutually-recursive LHsBinds
+
+tcHsBootSigs :: HsValBinds Name -> TcM [Id]
+-- A hs-boot file has only one BindGroup, and it only has type
+-- signatures in it.  The renamer checked all this
+tcHsBootSigs (ValBindsOut binds sigs)
+  = do { checkTc (null binds) badBootDeclErr
+       ; mapM (addLocM tc_boot_sig) (filter isVanillaLSig sigs) }
+  where
+    tc_boot_sig (TypeSig (L _ name) ty)
+      = do { sigma_ty <- tcHsSigType (FunSigCtxt name) ty
+          ; return (mkVanillaGlobal name sigma_ty vanillaIdInfo) }
+       -- Notice that we make GlobalIds, not LocalIds
+tcHsBootSigs groups = pprPanic "tcHsBootSigs" (ppr groups)
 
 
-tcBindsAndThen
-       :: (TcHsBinds -> thing -> thing)                -- Combinator
-       -> RenamedHsBinds
-       -> TcM thing
-       -> TcM thing
+badBootDeclErr :: Message
+badBootDeclErr = ptext SLIT("Illegal declarations in an hs-boot file")
 
 
-tcBindsAndThen = tc_binds_and_then NotTopLevel
+------------------------
+tcLocalBinds :: HsLocalBinds Name -> TcM thing
+            -> TcM (HsLocalBinds TcId, thing)
 
 
-tc_binds_and_then top_lvl combiner EmptyBinds do_next
-  = do_next
-tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind EmptyMonoBinds sigs is_rec) do_next
-  = do_next
+tcLocalBinds EmptyLocalBinds thing_inside 
+  = do { thing <- thing_inside
+       ; return (EmptyLocalBinds, thing) }
 
 
-tc_binds_and_then top_lvl combiner (ThenBinds b1 b2) do_next
-  = tc_binds_and_then top_lvl combiner b1      $
-    tc_binds_and_then top_lvl combiner b2      $
-    do_next
+tcLocalBinds (HsValBinds binds) thing_inside
+  = do { (binds', thing) <- tcValBinds NotTopLevel binds thing_inside
+       ; return (HsValBinds binds', thing) }
 
 
-tc_binds_and_then top_lvl combiner (IPBinds binds) do_next
-  = getLIE do_next                     `thenM` \ (result, expr_lie) ->
-    mapAndUnzipM tc_ip_bind binds      `thenM` \ (avail_ips, binds') ->
+tcLocalBinds (HsIPBinds (IPBinds ip_binds _)) thing_inside
+  = do { (thing, lie) <- getLIE thing_inside
+       ; (avail_ips, ip_binds') <- mapAndUnzipM (wrapLocSndM tc_ip_bind) ip_binds
 
        -- If the binding binds ?x = E, we  must now 
        -- discharge any ?x constraints in expr_lie
 
        -- If the binding binds ?x = E, we  must now 
        -- discharge any ?x constraints in expr_lie
-    tcSimplifyIPs avail_ips expr_lie   `thenM` \ dict_binds ->
-
-    returnM (combiner (IPBinds binds') $
-            combiner (mkMonoBind Recursive dict_binds) result)
+       ; dict_binds <- tcSimplifyIPs avail_ips lie
+       ; return (HsIPBinds (IPBinds ip_binds' dict_binds), thing) }
   where
        -- I wonder if we should do these one at at time
        -- Consider     ?x = 4
        --              ?y = ?x + 1
   where
        -- I wonder if we should do these one at at time
        -- Consider     ?x = 4
        --              ?y = ?x + 1
-    tc_ip_bind (ip, expr)
-      = newTyVarTy openTypeKind                `thenM` \ ty ->
-       getSrcLocM                      `thenM` \ loc ->
-       newIPDict (IPBind ip) ip ty     `thenM` \ (ip', ip_inst) ->
-       tcCheckRho expr ty              `thenM` \ expr' ->
-       returnM (ip_inst, (ip', expr'))
-
-tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
-  =    -- BRING ANY SCOPED TYPE VARIABLES INTO SCOPE
-       -- Notice that they scope over 
-       --      a) the type signatures in the binding group
-       --      b) the bindings in the group
-       --      c) the scope of the binding group (the "in" part)
-      tcAddScopedTyVars (collectSigTysFromMonoBinds bind)      $
-
-      tcBindWithSigs top_lvl bind sigs is_rec  `thenM` \ (poly_binds, poly_ids) ->
-  
-      case top_lvl of
-       TopLevel        -- For the top level don't bother will all this
-                       --  bindInstsOfLocalFuns stuff. All the top level 
-                       -- things are rec'd together anyway, so it's fine to
-                       -- leave them to the tcSimplifyTop, and quite a bit faster too
-                       --
-                       -- Subtle (and ugly) point: furthermore at top level we
-                       -- return the TcLclEnv, which contains the LIE var; we
-                       -- don't want to return the wrong one!
-               -> tc_body poly_ids                     `thenM` \ (prag_binds, thing) ->
-                  returnM (combiner (mkMonoBind Recursive (poly_binds `andMonoBinds` prag_binds)) 
-                                    thing)
-
-       NotTopLevel     -- For nested bindings we must do teh bindInstsOfLocalFuns thing
-               -> getLIE (tc_body poly_ids)            `thenM` \ ((prag_binds, thing), lie) ->
-
-                       -- Create specialisations of functions bound here
-                   bindInstsOfLocalFuns lie poly_ids   `thenM` \ lie_binds ->
-
-                       -- We want to keep non-recursive things non-recursive
-                       -- so that we desugar unlifted bindings correctly
-                  if isRec is_rec then
-                    returnM (
-                       combiner (mkMonoBind Recursive (
-                               poly_binds `andMonoBinds`
-                               lie_binds  `andMonoBinds`
-                               prag_binds)) thing
-                    )
-                  else
-                    returnM (
-                       combiner (mkMonoBind NonRecursive poly_binds) $
-                       combiner (mkMonoBind NonRecursive prag_binds) $
-                       combiner (mkMonoBind Recursive lie_binds)     $
-                               -- NB: the binds returned by tcSimplify and bindInstsOfLocalFuns
-                               -- aren't guaranteed in dependency order (though we could change
-                               -- that); hence the Recursive marker.
-                       thing)
+    tc_ip_bind (IPBind ip expr)
+      = newFlexiTyVarTy argTypeKind            `thenM` \ ty ->
+       newIPDict (IPBindOrigin ip) ip ty       `thenM` \ (ip', ip_inst) ->
+       tcMonoExpr expr ty                      `thenM` \ expr' ->
+       returnM (ip_inst, (IPBind ip' expr'))
+
+------------------------
+tcValBinds :: TopLevelFlag 
+          -> HsValBinds Name -> TcM thing
+          -> TcM (HsValBinds TcId, thing) 
+
+tcValBinds top_lvl (ValBindsIn binds sigs) thing_inside
+  = pprPanic "tcValBinds" (ppr binds)
+
+tcValBinds top_lvl (ValBindsOut binds sigs) thing_inside
+  = do         {       -- Typecheck the signature
+       ; let { prag_fn = mkPragFun sigs
+             ; ty_sigs = filter isVanillaLSig sigs
+             ; sig_fn  = mkSigFun ty_sigs }
+
+       ; poly_ids <- mapM tcTySig ty_sigs
+
+               -- Extend the envt right away with all 
+               -- the Ids declared with type signatures
+       ; (binds', thing) <- tcExtendIdEnv poly_ids $
+                            tc_val_binds top_lvl sig_fn prag_fn 
+                                         binds thing_inside
+
+       ; return (ValBindsOut binds' sigs, thing) }
+
+------------------------
+tc_val_binds :: TopLevelFlag -> TcSigFun -> TcPragFun
+            -> [(RecFlag, LHsBinds Name)] -> TcM thing
+            -> TcM ([(RecFlag, LHsBinds TcId)], thing)
+-- Typecheck a whole lot of value bindings,
+-- one strongly-connected component at a time
+
+tc_val_binds top_lvl sig_fn prag_fn [] thing_inside
+  = do { thing <- thing_inside
+       ; return ([], thing) }
+
+tc_val_binds top_lvl sig_fn prag_fn (group : groups) thing_inside
+  = do { (group', (groups', thing))
+               <- tc_group top_lvl sig_fn prag_fn group $ 
+                  tc_val_binds top_lvl sig_fn prag_fn groups thing_inside
+       ; return (group' ++ groups', thing) }
+
+------------------------
+tc_group :: TopLevelFlag -> TcSigFun -> TcPragFun
+        -> (RecFlag, LHsBinds Name) -> TcM thing
+        -> TcM ([(RecFlag, LHsBinds TcId)], thing)
+
+-- Typecheck one strongly-connected component of the original program.
+-- We get a list of groups back, because there may 
+-- be specialisations etc as well
+
+tc_group top_lvl sig_fn prag_fn (NonRecursive, binds) thing_inside
+  =    -- A single non-recursive binding
+       -- We want to keep non-recursive things non-recursive
+        -- so that we desugar unlifted bindings correctly
+    do { (binds, thing) <- tcPolyBinds top_lvl NonRecursive NonRecursive
+                                       sig_fn prag_fn binds thing_inside
+       ; return ([(NonRecursive, b) | b <- binds], thing) }
+
+tc_group top_lvl sig_fn prag_fn (Recursive, binds) thing_inside
+  =    -- A recursive strongly-connected component
+       -- To maximise polymorphism (with -fglasgow-exts), we do a new 
+       -- strongly-connected-component analysis, this time omitting 
+       -- any references to variables with type signatures.
+       --
+       -- Then we bring into scope all the variables with type signatures
+    do { traceTc (text "tc_group rec" <+> pprLHsBinds binds)
+       ; gla_exts     <- doptM Opt_GlasgowExts
+       ; (binds,thing) <- if gla_exts 
+                          then go new_sccs
+                          else tc_binds Recursive binds thing_inside
+       ; return ([(Recursive, unionManyBags binds)], thing) }
+               -- Rec them all together
   where
   where
-    tc_body poly_ids   -- Type check the pragmas and "thing inside"
-      =   -- Extend the environment to bind the new polymorphic Ids
-         tcExtendLocalValEnv poly_ids  $
-  
-         -- Build bindings and IdInfos corresponding to user pragmas
-         tcSpecSigs sigs               `thenM` \ prag_binds ->
+    new_sccs :: [SCC (LHsBind Name)]
+    new_sccs = stronglyConnComp (mkEdges sig_fn binds)
 
 
-         -- Now do whatever happens next, in the augmented envt
-         do_next                       `thenM` \ thing ->
+--  go :: SCC (LHsBind Name) -> TcM ([LHsBind TcId], thing)
+    go (scc:sccs) = do { (binds1, (binds2, thing)) <- go1 scc (go sccs)
+                       ; return (binds1 ++ binds2, thing) }
+    go []        = do  { thing <- thing_inside; return ([], thing) }
 
 
-         returnM (prag_binds, thing)
-\end{code}
+    go1 (AcyclicSCC bind) = tc_binds NonRecursive (unitBag bind)
+    go1 (CyclicSCC binds) = tc_binds Recursive    (listToBag binds)
 
 
+    tc_binds rec_tc binds = tcPolyBinds top_lvl Recursive rec_tc sig_fn prag_fn binds
 
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection{tcBindWithSigs}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
+------------------------
+mkEdges :: TcSigFun -> LHsBinds Name
+       -> [(LHsBind Name, BKey, [BKey])]
 
 
-@tcBindWithSigs@ deals with a single binding group.  It does generalisation,
-so all the clever stuff is in here.
+type BKey  = Int -- Just number off the bindings
 
 
-* binder_names and mbind must define the same set of Names
+mkEdges sig_fn binds
+  = [ (bind, key, [fromJust mb_key | n <- nameSetToList (bind_fvs (unLoc bind)),
+                                    let mb_key = lookupNameEnv key_map n,
+                                    isJust mb_key,
+                                    no_sig n ])
+    | (bind, key) <- keyd_binds
+    ]
+  where
+    no_sig :: Name -> Bool
+    no_sig n = isNothing (sig_fn n)
+
+    keyd_binds = bagToList binds `zip` [0::BKey ..]
+
+    key_map :: NameEnv BKey    -- Which binding it comes from
+    key_map = mkNameEnv [(bndr, key) | (L _ bind, key) <- keyd_binds
+                                    , bndr <- bindersOfHsBind bind ]
+
+bindersOfHsBind :: HsBind Name -> [Name]
+bindersOfHsBind (PatBind { pat_lhs = pat })  = collectPatBinders pat
+bindersOfHsBind (FunBind { fun_id = L _ f }) = [f]
+
+------------------------
+tcPolyBinds :: TopLevelFlag 
+           -> RecFlag                  -- Whether the group is really recursive
+           -> RecFlag                  -- Whether it's recursive for typechecking purposes
+           -> TcSigFun -> TcPragFun
+           -> LHsBinds Name
+           -> TcM thing
+           -> TcM ([LHsBinds TcId], thing)
+
+-- Typechecks a single bunch of bindings all together, 
+-- and generalises them.  The bunch may be only part of a recursive
+-- group, because we use type signatures to maximise polymorphism
+--
+-- Deals with the bindInstsOfLocalFuns thing too
+--
+-- Returns a list because the input may be a single non-recursive binding,
+-- in which case the dependency order of the resulting bindings is
+-- important.  
+
+tcPolyBinds top_lvl rec_group rec_tc sig_fn prag_fn scc thing_inside
+  =    -- NB: polymorphic recursion means that a function
+       -- may use an instance of itself, we must look at the LIE arising
+       -- from the function's own right hand side.  Hence the getLIE
+       -- encloses the tc_poly_binds. 
+    do { traceTc (text "tcPolyBinds" <+> ppr scc)
+       ; ((binds1, poly_ids, thing), lie) <- getLIE $ 
+               do { (binds1, poly_ids) <- tc_poly_binds top_lvl rec_group rec_tc
+                                                        sig_fn prag_fn scc
+                  ; thing <- tcExtendIdEnv poly_ids thing_inside
+                  ; return (binds1, poly_ids, thing) }
+
+       ; if isTopLevel top_lvl 
+         then          -- For the top level don't bother will all this
+                       -- bindInstsOfLocalFuns stuff. All the top level 
+                       -- things are rec'd together anyway, so it's fine to
+                       -- leave them to the tcSimplifyTop, 
+                       -- and quite a bit faster too
+               do { extendLIEs lie; return (binds1, thing) }
+
+         else do       -- Nested case
+               { lie_binds <- bindInstsOfLocalFuns lie poly_ids
+               ; return (binds1 ++ [lie_binds], thing) }}
+
+------------------------
+tc_poly_binds :: TopLevelFlag          -- See comments on tcPolyBinds
+             -> RecFlag -> RecFlag
+             -> TcSigFun -> TcPragFun
+             -> LHsBinds Name
+             -> TcM ([LHsBinds TcId], [TcId])
+-- Typechecks the bindings themselves
+-- Knows nothing about the scope of the bindings
+
+tc_poly_binds top_lvl rec_group rec_tc sig_fn prag_fn binds
+  = let 
+        binder_names = collectHsBindBinders binds
+       bind_list    = bagToList binds
+
+       loc = getLoc (head bind_list)
+               -- TODO: location a bit awkward, but the mbinds have been
+               --       dependency analysed and may no longer be adjacent
+    in
+       -- SET UP THE MAIN RECOVERY; take advantage of any type sigs
+    setSrcSpan loc                             $
+    recoverM (recoveryCode binder_names)       $ do 
+
+  { traceTc (ptext SLIT("------------------------------------------------"))
+  ; traceTc (ptext SLIT("Bindings for") <+> ppr binder_names)
+
+       -- TYPECHECK THE BINDINGS
+  ; ((binds', mono_bind_infos), lie_req) 
+       <- getLIE (tcMonoBinds bind_list sig_fn rec_tc)
+
+       -- CHECK FOR UNLIFTED BINDINGS
+       -- These must be non-recursive etc, and are not generalised
+       -- They desugar to a case expression in the end
+  ; zonked_mono_tys <- zonkTcTypes (map getMonoType mono_bind_infos)
+  ; if any isUnLiftedType zonked_mono_tys then
+    do {       -- Unlifted bindings
+         checkUnliftedBinds top_lvl rec_group binds' mono_bind_infos
+       ; extendLIEs lie_req
+       ; let exports  = zipWith mk_export mono_bind_infos zonked_mono_tys
+             mk_export (name, Nothing,  mono_id) mono_ty = ([], mkLocalId name mono_ty, mono_id, [])
+             mk_export (name, Just sig, mono_id) mono_ty = ([], sig_id sig,             mono_id, [])
+                       -- ToDo: prags for unlifted bindings
+
+       ; return ( [unitBag $ L loc $ AbsBinds [] [] exports binds'],
+                  [poly_id | (_, poly_id, _, _) <- exports]) } -- Guaranteed zonked
+
+    else do    -- The normal lifted case: GENERALISE
+  { is_unres <- isUnRestrictedGroup bind_list sig_fn
+  ; (tyvars_to_gen, dict_binds, dict_ids)
+       <- addErrCtxt (genCtxt (bndrNames mono_bind_infos)) $
+          generalise top_lvl is_unres mono_bind_infos lie_req
+
+       -- FINALISE THE QUANTIFIED TYPE VARIABLES
+       -- The quantified type variables often include meta type variables
+       -- we want to freeze them into ordinary type variables, and
+       -- default their kind (e.g. from OpenTypeKind to TypeKind)
+  ; tyvars_to_gen' <- mappM zonkQuantifiedTyVar tyvars_to_gen
 
 
-* The Names in tc_ty_sigs must be a subset of binder_names
+       -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
+  ; exports <- mapM (mkExport prag_fn tyvars_to_gen' (map idType dict_ids))
+                   mono_bind_infos
 
 
-* The Ids in tc_ty_sigs don't necessarily have to have the same name
-  as the Name in the tc_ty_sig
+       -- ZONK THE poly_ids, because they are used to extend the type 
+       -- environment; see the invariant on TcEnv.tcExtendIdEnv 
+  ; let        poly_ids = [poly_id | (_, poly_id, _, _) <- exports]
+  ; zonked_poly_ids <- mappM zonkId poly_ids
 
 
-\begin{code}
-tcBindWithSigs :: TopLevelFlag
-               -> RenamedMonoBinds
-               -> [RenamedSig]
-               -> RecFlag
-               -> TcM (TcMonoBinds, [TcId])
-
-tcBindWithSigs top_lvl mbind sigs is_rec
-  =    -- TYPECHECK THE SIGNATURES
-     recoverM (returnM []) (
-       mappM tcTySig [sig | sig@(Sig name _ _) <- sigs]
-     )                                         `thenM` \ tc_ty_sigs ->
+  ; traceTc (text "binding:" <+> ppr (zonked_poly_ids `zip` map idType zonked_poly_ids))
 
 
-       -- SET UP THE MAIN RECOVERY; take advantage of any type sigs
-   recoverM (
-       -- If typechecking the binds fails, then return with each
-       -- signature-less binder given type (forall a.a), to minimise subsequent
-       -- error messages
-       newTyVar liftedTypeKind         `thenM` \ alpha_tv ->
-       let
-         forall_a_a    = mkForAllTy alpha_tv (mkTyVarTy alpha_tv)
-          binder_names  = collectMonoBinders mbind
-         poly_ids      = map mk_dummy binder_names
-         mk_dummy name = case maybeSig tc_ty_sigs name of
-                           Just sig -> tcSigPolyId sig                 -- Signature
-                           Nothing  -> mkLocalId name forall_a_a       -- No signature
-       in
-       traceTc (text "tcBindsWithSigs: error recovery" <+> ppr binder_names)   `thenM_`
-       returnM (EmptyMonoBinds, poly_ids)
-    )                                          $
-
-       -- TYPECHECK THE BINDINGS
-    traceTc (ptext SLIT("--------------------------------------------------------"))   `thenM_`
-    traceTc (ptext SLIT("Bindings for") <+> ppr (collectMonoBinders mbind))            `thenM_`
-    getLIE (tcMonoBinds mbind tc_ty_sigs is_rec)       `thenM` \ ((mbind', bndr_names_w_ids), lie_req) ->
-    let
-       (binder_names, mono_ids) = unzip (bagToList bndr_names_w_ids)
-       tau_tvs = foldr (unionVarSet . tyVarsOfType . idType) emptyVarSet mono_ids
-    in
+  ; let abs_bind = L loc $ AbsBinds tyvars_to_gen'
+                                   dict_ids exports
+                                   (dict_binds `unionBags` binds')
 
 
-       -- GENERALISE
-       --      (it seems a bit crude to have to do getLIE twice,
-       --       but I can't see a better way just now)
-    addSrcLoc  (minimum (map getSrcLoc binder_names))          $
-    addErrCtxt (genCtxt binder_names)                          $
-    getLIE (generalise binder_names mbind tau_tvs lie_req tc_ty_sigs)
-                       `thenM` \ ((tc_tyvars_to_gen, dict_binds, dict_ids), lie_free) ->
-
-
-       -- ZONK THE GENERALISED TYPE VARIABLES TO REAL TyVars
-       -- This commits any unbound kind variables to boxed kind, by unification
-       -- It's important that the final quanfified type variables
-       -- are fully zonked, *including boxity*, because they'll be 
-       -- included in the forall types of the polymorphic Ids.
-       -- At calls of these Ids we'll instantiate fresh type variables from
-       -- them, and we use their boxity then.
-    mappM zonkTcTyVarToTyVar tc_tyvars_to_gen  `thenM` \ real_tyvars_to_gen ->
-
-       -- ZONK THE Ids
-       -- It's important that the dict Ids are zonked, including the boxity set
-       -- in the previous step, because they are later used to form the type of 
-       -- the polymorphic thing, and forall-types must be zonked so far as 
-       -- their bound variables are concerned
-    mappM zonkId dict_ids                              `thenM` \ zonked_dict_ids ->
-    mappM zonkId mono_ids                              `thenM` \ zonked_mono_ids ->
+  ; return ([unitBag abs_bind], zonked_poly_ids)
+  } }
 
 
-       -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
-    let
-       exports  = zipWith mk_export binder_names zonked_mono_ids
-       poly_ids = [poly_id | (_, poly_id, _) <- exports]
-       dict_tys = map idType zonked_dict_ids
-
-       inlines    = mkNameSet [name | InlineSig True name _ loc <- sigs]
-                       -- Any INLINE sig (regardless of phase control) 
-                       -- makes the RHS look small
-        inline_phases = listToFM [(name, phase) | InlineSig _ name phase _ <- sigs, 
-                                                 not (isAlwaysActive phase)]
-                       -- Set the IdInfo field to control the inline phase
-                       -- AlwaysActive is the default, so don't bother with them
-
-       mk_export binder_name zonked_mono_id
-         = (tyvars, 
-            attachInlinePhase inline_phases poly_id,
-            zonked_mono_id)
+
+--------------
+mkExport :: TcPragFun -> [TyVar] -> [TcType] -> MonoBindInfo
+        -> TcM ([TyVar], Id, Id, [Prag])
+mkExport prag_fn inferred_tvs dict_tys (poly_name, mb_sig, mono_id)
+  = case mb_sig of
+      Nothing  -> do { prags <- tcPrags poly_id (prag_fn poly_name)
+                    ; return (inferred_tvs, poly_id, mono_id, prags) }
          where
          where
-           (tyvars, poly_id) = 
-               case maybeSig tc_ty_sigs binder_name of
-                 Just (TySigInfo sig_poly_id sig_tyvars _ _ _ _ _) -> 
-                       (sig_tyvars, sig_poly_id)
-                 Nothing -> (real_tyvars_to_gen, new_poly_id)
-
-           new_poly_id = mkLocalId binder_name poly_ty
-           poly_ty = mkForAllTys real_tyvars_to_gen
-                   $ mkFunTys dict_tys 
-                   $ idType zonked_mono_id
-               -- It's important to build a fully-zonked poly_ty, because
-               -- we'll slurp out its free type variables when extending the
-               -- local environment (tcExtendLocalValEnv); if it's not zonked
-               -- it appears to have free tyvars that aren't actually free 
-               -- at all.
-    in
+           poly_id = mkLocalId poly_name poly_ty
+           poly_ty = mkForAllTys inferred_tvs
+                                      $ mkFunTys dict_tys 
+                                      $ idType mono_id
+
+      Just sig -> do { let poly_id = sig_id sig
+                    ; prags <- tcPrags poly_id (prag_fn poly_name)
+                    ; sig_tys <- zonkTcTyVars (sig_tvs sig)
+                    ; let sig_tvs' = map (tcGetTyVar "mkExport") sig_tys
+                    ; return (sig_tvs', poly_id, mono_id, prags) }
+               -- We zonk the sig_tvs here so that the export triple
+               -- always has zonked type variables; 
+               -- a convenient invariant
+
+
+------------------------
+type TcPragFun = Name -> [LSig Name]
+
+mkPragFun :: [LSig Name] -> TcPragFun
+mkPragFun sigs = \n -> lookupNameEnv env n `orElse` []
+       where
+         prs = [(fromJust (sigName sig), sig) | sig <- sigs, isPragLSig sig]
+         env = foldl add emptyNameEnv prs
+         add env (n,p) = extendNameEnv_Acc (:) singleton env n p
+
+tcPrags :: Id -> [LSig Name] -> TcM [Prag]
+tcPrags poly_id prags = mapM tc_prag prags
+  where
+    tc_prag (L loc prag) = setSrcSpan loc $ 
+                          addErrCtxt (pragSigCtxt prag) $ 
+                          tcPrag poly_id prag
 
 
-    traceTc (text "binding:" <+> ppr ((zonked_dict_ids, dict_binds),
-                                     exports, map idType poly_ids)) `thenM_`
+pragSigCtxt prag = hang (ptext SLIT("In the pragma")) 2 (ppr prag)
+
+tcPrag :: TcId -> Sig Name -> TcM Prag
+tcPrag poly_id (SpecSig orig_name hs_ty inl) = tcSpecPrag poly_id hs_ty inl
+tcPrag poly_id (SpecInstSig hs_ty)          = tcSpecPrag poly_id hs_ty defaultInlineSpec
+tcPrag poly_id (InlineSig v inl)             = return (InlinePrag inl)
+
+
+tcSpecPrag :: TcId -> LHsType Name -> InlineSpec -> TcM Prag
+tcSpecPrag poly_id hs_ty inl
+  = do { spec_ty <- tcHsSigType (FunSigCtxt (idName poly_id)) hs_ty
+       ; (co_fn, lie) <- getLIE (tcSubExp (idType poly_id) spec_ty)
+       ; extendLIEs lie
+       ; let const_dicts = map instToId lie
+       ; return (SpecPrag (mkHsCoerce co_fn (HsVar poly_id)) spec_ty const_dicts inl) }
+  
+--------------
+-- If typechecking the binds fails, then return with each
+-- signature-less binder given type (forall a.a), to minimise 
+-- subsequent error messages
+recoveryCode binder_names
+  = do { traceTc (text "tcBindsWithSigs: error recovery" <+> ppr binder_names)
+       ; poly_ids <- mapM mk_dummy binder_names
+       ; return ([], poly_ids) }
+  where
+    mk_dummy name = do { mb_id <- tcLookupLocalId_maybe name
+                       ; case mb_id of
+                             Just id -> return id              -- Had signature, was in envt
+                             Nothing -> return (mkLocalId name forall_a_a) }    -- No signature
+
+forall_a_a :: TcType
+forall_a_a = mkForAllTy alphaTyVar (mkTyVarTy alphaTyVar)
 
 
-       -- Check for an unlifted, non-overloaded group
-       -- In that case we must make extra checks
-    if any (isUnLiftedType . idType) zonked_mono_ids && null zonked_dict_ids 
-    then       -- Some bindings are unlifted
-       checkUnliftedBinds top_lvl is_rec real_tyvars_to_gen mbind      `thenM_` 
-       
-       extendLIEs lie_req                      `thenM_`
-       returnM (
-           AbsBinds [] [] exports inlines mbind',
-               -- Do not generate even any x=y bindings
-           poly_ids
-        )
-
-    else       -- The normal case
-    extendLIEs lie_free                                `thenM_`
-    returnM (
-       AbsBinds real_tyvars_to_gen
-                zonked_dict_ids
-                exports
-                inlines
-                (dict_binds `andMonoBinds` mbind'),
-       poly_ids
-    )
-
-attachInlinePhase inline_phases bndr
-  = case lookupFM inline_phases (idName bndr) of
-       Just prag -> bndr `setInlinePragma` prag
-       Nothing   -> bndr
 
 -- Check that non-overloaded unlifted bindings are
 --     a) non-recursive,
 --     b) not top level, 
 
 -- Check that non-overloaded unlifted bindings are
 --     a) non-recursive,
 --     b) not top level, 
---     c) non-polymorphic
---     d) not a multiple-binding group (more or less implied by (a))
-
-checkUnliftedBinds top_lvl is_rec real_tyvars_to_gen mbind
-  = ASSERT( not (any ((eqKind unliftedTypeKind) . tyVarKind) real_tyvars_to_gen) )
-               -- The instCantBeGeneralised stuff in tcSimplify should have
-               -- already raised an error if we're trying to generalise an 
-               -- unboxed tyvar (NB: unboxed tyvars are always introduced 
-               -- along with a class constraint) and it's better done there 
-               -- because we have more precise origin information.
-               -- That's why we just use an ASSERT here.
-
-    checkTc (isNotTopLevel top_lvl)
-           (unliftedBindErr "Top-level" mbind)         `thenM_`
-    checkTc (isNonRec is_rec)
-           (unliftedBindErr "Recursive" mbind)         `thenM_`
-    checkTc (single_bind mbind)
-           (unliftedBindErr "Multiple" mbind)          `thenM_`
-    checkTc (null real_tyvars_to_gen)
-           (unliftedBindErr "Polymorphic" mbind)
-
+--     c) not a multiple-binding group (more or less implied by (a))
+
+checkUnliftedBinds :: TopLevelFlag -> RecFlag
+                  -> LHsBinds TcId -> [MonoBindInfo] -> TcM ()
+checkUnliftedBinds top_lvl rec_group mbind infos
+  = do         { checkTc (isNotTopLevel top_lvl)
+                 (unliftedBindErr "Top-level" mbind)
+       ; checkTc (isNonRec rec_group)
+                 (unliftedBindErr "Recursive" mbind)
+       ; checkTc (isSingletonBag mbind)
+                 (unliftedBindErr "Multiple" mbind) 
+       ; mapM_ check_sig infos }
   where
   where
-    single_bind (PatMonoBind _ _ _)   = True
-    single_bind (FunMonoBind _ _ _ _) = True
-    single_bind other                = False
+    check_sig (_, Just sig, _) = checkTc (null (sig_tvs sig) && null (sig_theta sig))
+                                        (badUnliftedSig sig)
+    check_sig other           = return ()
 \end{code}
 
 
 \end{code}
 
 
-Polymorphic recursion
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{tcMonoBind}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
 
-       * Bind any variable for which we have a type signature
-         to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
-         the RHSs we'll make a full polymorphic call.
+@tcMonoBinds@ deals with a perhaps-recursive group of HsBinds.
+The signatures have been dealt with already.
 
 
-This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
-amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
+\begin{code}
+tcMonoBinds :: [LHsBind Name]
+           -> TcSigFun
+           -> RecFlag  -- True <=> the binding is recursive for typechecking purposes
+                       --          i.e. the binders are mentioned in their RHSs, and
+                       --               we are not resuced by a type signature
+           -> TcM (LHsBinds TcId, [MonoBindInfo])
+
+tcMonoBinds [L b_loc (FunBind { fun_id = L nm_loc name, fun_infix = inf, 
+                               fun_matches = matches, bind_fvs = fvs })]
+           sig_fn              -- Single function binding,
+           NonRecursive        -- binder isn't mentioned in RHS,
+  | Nothing <- sig_fn name     -- ...with no type signature
+  =    -- In this very special case we infer the type of the
+       -- right hand side first (it may have a higher-rank type)
+       -- and *then* make the monomorphic Id for the LHS
+       -- e.g.         f = \(x::forall a. a->a) -> <body>
+       --      We want to infer a higher-rank type for f
+    setSrcSpan b_loc   $
+    do { ((co_fn, matches'), rhs_ty) <- tcInfer (tcMatchesFun name matches)
+
+               -- Check for an unboxed tuple type
+               --      f = (# True, False #)
+               -- Zonk first just in case it's hidden inside a meta type variable
+               -- (This shows up as a (more obscure) kind error 
+               --  in the 'otherwise' case of tcMonoBinds.)
+       ; zonked_rhs_ty <- zonkTcType rhs_ty
+       ; checkTc (not (isUnboxedTupleType zonked_rhs_ty))
+                 (unboxedTupleErr name zonked_rhs_ty)
+
+       ; mono_name <- newLocalName name
+       ; let mono_id = mkLocalId mono_name zonked_rhs_ty
+       ; return (unitBag (L b_loc (FunBind { fun_id = L nm_loc mono_id, fun_infix = inf,
+                                             fun_matches = matches', bind_fvs = fvs,
+                                             fun_co_fn = co_fn })),
+                 [(name, Nothing, mono_id)]) }
+
+tcMonoBinds [L b_loc (FunBind { fun_id = L nm_loc name, fun_infix = inf, 
+                               fun_matches = matches, bind_fvs = fvs })]
+           sig_fn              -- Single function binding
+           non_rec     
+  | Just sig <- sig_fn name    -- ...with a type signature
+  =    -- When we have a single function binding, with a type signature
+       -- we can (a) use genuine, rigid skolem constants for the type variables
+       --        (b) bring (rigid) scoped type variables into scope
+    setSrcSpan b_loc   $
+    do { tc_sig <- tcInstSig True sig
+       ; mono_name <- newLocalName name
+       ; let mono_ty = sig_tau tc_sig
+             mono_id = mkLocalId mono_name mono_ty
+             rhs_tvs = [ (name, mkTyVarTy tv)
+                       | (name, tv) <- sig_scoped tc_sig `zip` sig_tvs tc_sig ]
+
+       ; (co_fn, matches') <- tcExtendTyVarEnv2 rhs_tvs    $
+                              tcMatchesFun mono_name matches mono_ty
+
+       ; let fun_bind' = FunBind { fun_id = L nm_loc mono_id, 
+                                   fun_infix = inf, fun_matches = matches',
+                                   bind_fvs = placeHolderNames, fun_co_fn = co_fn }
+       ; return (unitBag (L b_loc fun_bind'),
+                 [(name, Just tc_sig, mono_id)]) }
+
+tcMonoBinds binds sig_fn non_rec
+  = do { tc_binds <- mapM (wrapLocM (tcLhs sig_fn)) binds
+
+       -- Bring the monomorphic Ids, into scope for the RHSs
+       ; let mono_info  = getMonoBindInfo tc_binds
+             rhs_id_env = [(name,mono_id) | (name, Nothing, mono_id) <- mono_info]
+                               -- A monomorphic binding for each term variable that lacks 
+                               -- a type sig.  (Ones with a sig are already in scope.)
+
+       ; binds' <- tcExtendIdEnv2    rhs_id_env $
+                   traceTc (text "tcMonoBinds" <+> vcat [ ppr n <+> ppr id <+> ppr (idType id) 
+                                                        | (n,id) <- rhs_id_env]) `thenM_`
+                   mapM (wrapLocM tcRhs) tc_binds
+       ; return (listToBag binds', mono_info) }
+
+------------------------
+-- tcLhs typechecks the LHS of the bindings, to construct the environment in which
+-- we typecheck the RHSs.  Basically what we are doing is this: for each binder:
+--     if there's a signature for it, use the instantiated signature type
+--     otherwise invent a type variable
+-- You see that quite directly in the FunBind case.
+-- 
+-- But there's a complication for pattern bindings:
+--     data T = MkT (forall a. a->a)
+--     MkT f = e
+-- Here we can guess a type variable for the entire LHS (which will be refined to T)
+-- but we want to get (f::forall a. a->a) as the RHS environment.
+-- The simplest way to do this is to typecheck the pattern, and then look up the
+-- bound mono-ids.  Then we want to retain the typechecked pattern to avoid re-doing
+-- it; hence the TcMonoBind data type in which the LHS is done but the RHS isn't
+
+data TcMonoBind                -- Half completed; LHS done, RHS not done
+  = TcFunBind  MonoBindInfo  (Located TcId) Bool (MatchGroup Name) 
+  | TcPatBind [MonoBindInfo] (LPat TcId) (GRHSs Name) TcSigmaType
+
+type MonoBindInfo = (Name, Maybe TcSigInfo, TcId)
+       -- Type signature (if any), and
+       -- the monomorphic bound things
+
+bndrNames :: [MonoBindInfo] -> [Name]
+bndrNames mbi = [n | (n,_,_) <- mbi]
+
+getMonoType :: MonoBindInfo -> TcTauType
+getMonoType (_,_,mono_id) = idType mono_id
+
+tcLhs :: TcSigFun -> HsBind Name -> TcM TcMonoBind
+tcLhs sig_fn (FunBind { fun_id = L nm_loc name, fun_infix = inf, fun_matches = matches })
+  = do { mb_sig <- tcInstSig_maybe (sig_fn name)
+       ; mono_name <- newLocalName name
+       ; mono_ty   <- mk_mono_ty mb_sig
+       ; let mono_id = mkLocalId mono_name mono_ty
+       ; return (TcFunBind (name, mb_sig, mono_id) (L nm_loc mono_id) inf matches) }
+  where
+    mk_mono_ty (Just sig) = return (sig_tau sig)
+    mk_mono_ty Nothing    = newFlexiTyVarTy argTypeKind
 
 
-       f :: Eq a => [a] -> [a]
-       f xs = ...f...
+tcLhs sig_fn bind@(PatBind { pat_lhs = pat, pat_rhs = grhss })
+  = do { mb_sigs <- mapM (tcInstSig_maybe . sig_fn) names
 
 
-If we don't take care, after typechecking we get
+       ; let nm_sig_prs  = names `zip` mb_sigs
+             tau_sig_env = mkNameEnv [ (name, sig_tau sig) | (name, Just sig) <- nm_sig_prs]
+             sig_tau_fn  = lookupNameEnv tau_sig_env
 
 
-       f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
-                              in
-                              \ys:[a] -> ...f'...
+             tc_pat exp_ty = tcPat (LetPat sig_tau_fn) pat exp_ty unitTy $ \ _ ->
+                             mapM lookup_info nm_sig_prs
+               -- The unitTy is a bit bogus; it's the "result type" for lookup_info.  
 
 
-Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
-identical to the function we're executing.  In this case, the
-polymorphic recursion isn't being used (but that's a very common case).
-We'd prefer
+               -- After typechecking the pattern, look up the binder
+               -- names, which the pattern has brought into scope.
+             lookup_info :: (Name, Maybe TcSigInfo) -> TcM MonoBindInfo
+             lookup_info (name, mb_sig) = do { mono_id <- tcLookupId name
+                                             ; return (name, mb_sig, mono_id) }
 
 
-       f = /\a -> \d::Eq a -> letrec
-                                fm = \ys:[a] -> ...fm...
-                              in
-                              fm
+       ; ((pat', infos), pat_ty) <- addErrCtxt (patMonoBindsCtxt pat grhss) $
+                                    tcInfer tc_pat
 
 
-This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn
-(post-typechecking)
+       ; return (TcPatBind infos pat' grhss pat_ty) }
+  where
+    names = collectPatBinders pat
 
 
-       ff :: [Int] -> [Int]
-       ff = f Int dEqInt
 
 
-Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
-f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
-up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
+tcLhs sig_fn other_bind = pprPanic "tcLhs" (ppr other_bind)
+       -- AbsBind, VarBind impossible
 
 
-       ff = f Int dEqInt
+-------------------
+tcRhs :: TcMonoBind -> TcM (HsBind TcId)
+tcRhs (TcFunBind info fun'@(L _ mono_id) inf matches)
+  = do { (co_fn, matches') <- tcMatchesFun (idName mono_id) matches 
+                                           (idType mono_id)
+       ; return (FunBind { fun_id = fun', fun_infix = inf, fun_matches = matches',
+                           bind_fvs = placeHolderNames, fun_co_fn = co_fn }) }
 
 
-          = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
+tcRhs bind@(TcPatBind _ pat' grhss pat_ty)
+  = do { grhss' <- addErrCtxt (patMonoBindsCtxt pat' grhss) $
+                   tcGRHSsPat grhss pat_ty
+       ; return (PatBind { pat_lhs = pat', pat_rhs = grhss', pat_rhs_ty = pat_ty, 
+                           bind_fvs = placeHolderNames }) }
 
 
-          = let f' = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
-                     in \ys. ...f'...
 
 
-Etc.
-Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
-*monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
-if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
-we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
-to the "givens" when simplifying constraints.  That's what the "lies_avail"
-is doing.
+---------------------
+getMonoBindInfo :: [Located TcMonoBind] -> [MonoBindInfo]
+getMonoBindInfo tc_binds
+  = foldr (get_info . unLoc) [] tc_binds
+  where
+    get_info (TcFunBind info _ _ _)  rest = info : rest
+    get_info (TcPatBind infos _ _ _) rest = infos ++ rest
+\end{code}
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{getTyVarsToGen}
+               Generalisation
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-generalise binder_names mbind tau_tvs lie_req sigs =
-
-  -- check for -fno-monomorphism-restriction
-  doptM Opt_NoMonomorphismRestriction          `thenM` \ no_MR ->
-  let is_unrestricted | no_MR    = True
-                     | otherwise = isUnRestrictedGroup tysig_names mbind
-  in
-
-  if not is_unrestricted then  -- RESTRICTED CASE
-       -- Check signature contexts are empty 
-    checkTc (all is_mono_sig sigs)
-           (restrictedBindCtxtErr binder_names)        `thenM_`
+generalise :: TopLevelFlag -> Bool 
+          -> [MonoBindInfo] -> [Inst]
+          -> TcM ([TcTyVar], TcDictBinds, [TcId])
+generalise top_lvl is_unrestricted mono_infos lie_req
+  | not is_unrestricted        -- RESTRICTED CASE
+  =    -- Check signature contexts are empty 
+    do { checkTc (all is_mono_sig sigs)
+                 (restrictedBindCtxtErr bndrs)
 
        -- Now simplify with exactly that set of tyvars
        -- We have to squash those Methods
 
        -- Now simplify with exactly that set of tyvars
        -- We have to squash those Methods
-    tcSimplifyRestricted doc tau_tvs lie_req           `thenM` \ (qtvs, binds) ->
+       ; (qtvs, binds) <- tcSimplifyRestricted doc top_lvl bndrs 
+                                               tau_tvs lie_req
 
        -- Check that signature type variables are OK
 
        -- Check that signature type variables are OK
-    checkSigsTyVars qtvs sigs                          `thenM` \ final_qtvs ->
+       ; final_qtvs <- checkSigsTyVars qtvs sigs
 
 
-    returnM (final_qtvs, binds, [])
+       ; return (final_qtvs, binds, []) }
 
 
-  else if null sigs then       -- UNRESTRICTED CASE, NO TYPE SIGS
-    tcSimplifyInfer doc tau_tvs lie_req
+  | null sigs  -- UNRESTRICTED CASE, NO TYPE SIGS
+  = tcSimplifyInfer doc tau_tvs lie_req
+
+  | otherwise  -- UNRESTRICTED CASE, WITH TYPE SIGS
+  = do { sig_lie <- unifyCtxts sigs    -- sigs is non-empty
+       ; let   -- The "sig_avails" is the stuff available.  We get that from
+               -- the context of the type signature, BUT ALSO the lie_avail
+               -- so that polymorphic recursion works right (see Note [Polymorphic recursion])
+               local_meths = [mkMethInst sig mono_id | (_, Just sig, mono_id) <- mono_infos]
+               sig_avails = sig_lie ++ local_meths
 
 
-  else                                 -- UNRESTRICTED CASE, WITH TYPE SIGS
-       -- CHECKING CASE: Unrestricted group, there are type signatures
-       -- Check signature contexts are identical
-    checkSigsCtxts sigs                        `thenM` \ (sig_avails, sig_dicts) ->
-    
        -- Check that the needed dicts can be
        -- expressed in terms of the signature ones
        -- Check that the needed dicts can be
        -- expressed in terms of the signature ones
-    tcSimplifyInferCheck doc tau_tvs sig_avails lie_req        `thenM` \ (forall_tvs, dict_binds) ->
+       ; (forall_tvs, dict_binds) <- tcSimplifyInferCheck doc tau_tvs sig_avails lie_req
        
        -- Check that signature type variables are OK
        
        -- Check that signature type variables are OK
-    checkSigsTyVars forall_tvs sigs                    `thenM` \ final_qtvs ->
-
-    returnM (final_qtvs, dict_binds, sig_dicts)
+       ; final_qtvs <- checkSigsTyVars forall_tvs sigs
 
 
+       ; returnM (final_qtvs, dict_binds, map instToId sig_lie) }
   where
   where
-    tysig_names = map (idName . tcSigPolyId) sigs
-    is_mono_sig (TySigInfo _ _ theta _ _ _ _) = null theta
+    bndrs   = bndrNames mono_infos
+    sigs    = [sig | (_, Just sig, _) <- mono_infos]
+    tau_tvs = foldr (unionVarSet . exactTyVarsOfType . getMonoType) emptyVarSet mono_infos
+               -- NB: exactTyVarsOfType; see Note [Silly type synonym] 
+               --     near defn of TcType.exactTyVarsOfType
+    is_mono_sig sig = null (sig_theta sig)
+    doc = ptext SLIT("type signature(s) for") <+> pprBinders bndrs
+
+    mkMethInst (TcSigInfo { sig_id = poly_id, sig_tvs = tvs, 
+                           sig_theta = theta, sig_loc = loc }) mono_id
+      = Method mono_id poly_id (mkTyVarTys tvs) theta loc
+\end{code}
 
 
-    doc = ptext SLIT("type signature(s) for") <+> pprBinders binder_names
+unifyCtxts checks that all the signature contexts are the same
+The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
+must all have the same context (or none).
 
 
------------------------
-       -- CHECK THAT ALL THE SIGNATURE CONTEXTS ARE UNIFIABLE
-       -- The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
-       -- must all have the same context (or none).
-       --
-       -- We unify them because, with polymorphic recursion, their types
-       -- might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
-       -- ToDo: amplify
-checkSigsCtxts sigs@(TySigInfo id1 sig_tvs theta1 _ _ _ src_loc : other_sigs)
-  = addSrcLoc src_loc                  $
-    mappM_ check_one other_sigs                `thenM_` 
-    if null theta1 then
-       returnM ([], [])                -- Non-overloaded type signatures
-    else
-    newDicts SignatureOrigin theta1    `thenM` \ sig_dicts ->
-    let
-       -- The "sig_avails" is the stuff available.  We get that from
-       -- the context of the type signature, BUT ALSO the lie_avail
-       -- so that polymorphic recursion works right (see comments at end of fn)
-       sig_avails = sig_dicts ++ sig_meths
-    in
-    returnM (sig_avails, map instToId sig_dicts)
-  where
-    sig1_dict_tys = map mkPredTy theta1
-    sig_meths    = concat [insts | TySigInfo _ _ _ _ _ insts _ <- sigs]
+The trick here is that all the signatures should have the same
+context, and we want to share type variables for that context, so that
+all the right hand sides agree a common vocabulary for their type
+constraints
+
+We unify them because, with polymorphic recursion, their types
+might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
 
 
-    check_one sig@(TySigInfo id _ theta _ _ _ _)
-       = addErrCtxt (sigContextsCtxt id1 id)                   $
-        checkTc (equalLength theta theta1) sigContextsErr      `thenM_`
-        unifyTauTyLists sig1_dict_tys (map mkPredTy theta)
+\begin{code}
+unifyCtxts :: [TcSigInfo] -> TcM [Inst]
+unifyCtxts (sig1 : sigs)       -- Argument is always non-empty
+  = do { mapM unify_ctxt sigs
+       ; newDictsAtLoc (sig_loc sig1) (sig_theta sig1) }
+  where
+    theta1 = sig_theta sig1
+    unify_ctxt :: TcSigInfo -> TcM ()
+    unify_ctxt sig@(TcSigInfo { sig_theta = theta })
+       = setSrcSpan (instLocSrcSpan (sig_loc sig))     $
+         addErrCtxt (sigContextsCtxt sig1 sig)         $
+         unifyTheta theta1 theta
 
 checkSigsTyVars :: [TcTyVar] -> [TcSigInfo] -> TcM [TcTyVar]
 checkSigsTyVars qtvs sigs 
 
 checkSigsTyVars :: [TcTyVar] -> [TcSigInfo] -> TcM [TcTyVar]
 checkSigsTyVars qtvs sigs 
-  = mappM check_one sigs       `thenM` \ sig_tvs_s ->
-    let
-       -- Sigh.  Make sure that all the tyvars in the type sigs
-       -- appear in the returned ty var list, which is what we are
-       -- going to generalise over.  Reason: we occasionally get
-       -- silly types like
-       --      type T a = () -> ()
-       --      f :: T a
-       --      f () = ()
-       -- Here, 'a' won't appear in qtvs, so we have to add it
-
-       sig_tvs = foldr (unionVarSet . mkVarSet) emptyVarSet sig_tvs_s
-       all_tvs = mkVarSet qtvs `unionVarSet` sig_tvs
-    in
-    returnM (varSetElems all_tvs)
+  = do { gbl_tvs <- tcGetGlobalTyVars
+       ; sig_tvs_s <- mappM (check_sig gbl_tvs) sigs
+
+       ; let   -- Sigh.  Make sure that all the tyvars in the type sigs
+               -- appear in the returned ty var list, which is what we are
+               -- going to generalise over.  Reason: we occasionally get
+               -- silly types like
+               --      type T a = () -> ()
+               --      f :: T a
+               --      f () = ()
+               -- Here, 'a' won't appear in qtvs, so we have to add it
+               sig_tvs = foldl extendVarSetList emptyVarSet sig_tvs_s
+               all_tvs = varSetElems (extendVarSetList sig_tvs qtvs)
+       ; returnM all_tvs }
   where
   where
-    check_one (TySigInfo id sig_tyvars sig_theta sig_tau _ _ src_loc)
-      = addSrcLoc src_loc                                              $
-       addErrCtxt (ptext SLIT("In the type signature for") 
-                     <+> quotes (ppr id))                              $
-       addErrCtxtM (sigCtxt id sig_tyvars sig_theta sig_tau)           $
-       checkSigTyVarsWrt (idFreeTyVars id) sig_tyvars
-\end{code}
+    check_sig gbl_tvs (TcSigInfo {sig_id = id, sig_tvs = tvs, 
+                                 sig_theta = theta, sig_tau = tau})
+      = addErrCtxt (ptext SLIT("In the type signature for") <+> quotes (ppr id))       $
+       addErrCtxtM (sigCtxt id tvs theta tau)                                          $
+       do { tvs' <- checkDistinctTyVars tvs
+          ; ifM (any (`elemVarSet` gbl_tvs) tvs')
+                (bleatEscapedTvs gbl_tvs tvs tvs') 
+          ; return tvs' }
+
+checkDistinctTyVars :: [TcTyVar] -> TcM [TcTyVar]
+-- (checkDistinctTyVars tvs) checks that the tvs from one type signature
+-- are still all type variables, and all distinct from each other.  
+-- It returns a zonked set of type variables.
+-- For example, if the type sig is
+--     f :: forall a b. a -> b -> b
+-- we want to check that 'a' and 'b' haven't 
+--     (a) been unified with a non-tyvar type
+--     (b) been unified with each other (all distinct)
+
+checkDistinctTyVars sig_tvs
+  = do { zonked_tvs <- mapM zonkSigTyVar sig_tvs
+       ; foldlM check_dup emptyVarEnv (sig_tvs `zip` zonked_tvs)
+       ; return zonked_tvs }
+  where
+    check_dup :: TyVarEnv TcTyVar -> (TcTyVar, TcTyVar) -> TcM (TyVarEnv TcTyVar)
+       -- The TyVarEnv maps each zonked type variable back to its
+       -- corresponding user-written signature type variable
+    check_dup acc (sig_tv, zonked_tv)
+       = case lookupVarEnv acc zonked_tv of
+               Just sig_tv' -> bomb_out sig_tv sig_tv'
+
+               Nothing -> return (extendVarEnv acc zonked_tv sig_tv)
+
+    bomb_out sig_tv1 sig_tv2
+       = do { env0 <- tcInitTidyEnv
+           ; let (env1, tidy_tv1) = tidyOpenTyVar env0 sig_tv1
+                 (env2, tidy_tv2) = tidyOpenTyVar env1 sig_tv2
+                 msg = ptext SLIT("Quantified type variable") <+> quotes (ppr tidy_tv1) 
+                        <+> ptext SLIT("is unified with another quantified type variable") 
+                        <+> quotes (ppr tidy_tv2)
+           ; failWithTcM (env2, msg) }
+       where
+\end{code}    
+
 
 @getTyVarsToGen@ decides what type variables to generalise over.
 
 
 @getTyVarsToGen@ decides what type variables to generalise over.
 
@@ -589,238 +851,213 @@ So we are careful, and do a complete simplification just to find the
 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
 find which tyvars are constrained.
 
 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
 find which tyvars are constrained.
 
-\begin{code}
-isUnRestrictedGroup :: [Name]          -- Signatures given for these
-                   -> RenamedMonoBinds
-                   -> Bool
-
-is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
-
-isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind other        _ _) = False
-isUnRestrictedGroup sigs (VarMonoBind v _)             = v `is_elem` sigs
-isUnRestrictedGroup sigs (FunMonoBind v _ matches _)   = isUnRestrictedMatch matches || 
-                                                         v `is_elem` sigs
-isUnRestrictedGroup sigs (AndMonoBinds mb1 mb2)                = isUnRestrictedGroup sigs mb1 &&
-                                                         isUnRestrictedGroup sigs mb2
-isUnRestrictedGroup sigs EmptyMonoBinds                        = True
-
-isUnRestrictedMatch (Match [] _ _ : _) = False -- No args => like a pattern binding
-isUnRestrictedMatch other             = True   -- Some args => a function binding
-\end{code}
+Note [Polymorphic recursion]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
 
 
+       * Bind any variable for which we have a type signature
+         to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
+         the RHSs we'll make a full polymorphic call.
 
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection{tcMonoBind}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
+This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
+amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
 
 
-@tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
-The signatures have been dealt with already.
+       f :: Eq a => [a] -> [a]
+       f xs = ...f...
+
+If we don't take care, after typechecking we get
+
+       f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
+                              in
+                              \ys:[a] -> ...f'...
+
+Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
+identical to the function we're executing.  In this case, the
+polymorphic recursion isn't being used (but that's a very common case).
+This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn
+(post-typechecking)
+
+       ff :: [Int] -> [Int]
+       ff = f Int dEqInt
+
+Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
+f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
+up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
+
+       ff = f Int dEqInt
+
+          = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
+
+          = let f' = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
+                     in \ys. ...f'...
+
+Etc.
+
+NOTE: a bit of arity anaysis would push the (f a d) inside the (\ys...),
+which would make the space leak go away in this case
+
+Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
+*monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
+if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
+we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
+to the "givens" when simplifying constraints.  That's what the "lies_avail"
+is doing.
+
+Then we get
+
+       f = /\a -> \d::Eq a -> letrec
+                                fm = \ys:[a] -> ...fm...
+                              in
+                              fm
 
 
-\begin{code}
-tcMonoBinds :: RenamedMonoBinds 
-           -> [TcSigInfo] -> RecFlag
-           -> TcM (TcMonoBinds, 
-                   Bag (Name,          -- Bound names
-                        TcId))         -- Corresponding monomorphic bound things
-
-tcMonoBinds mbinds tc_ty_sigs is_rec
-       -- Three stages: 
-       -- 1. Check the patterns, building up an environment binding
-       --    the variables in this group (in the recursive case)
-       -- 2. Extend the environment
-       -- 3. Check the RHSs
-  = tc_mb_pats mbinds          `thenM` \ (complete_it, xve) ->
-    tcExtendLocalValEnv2 (bagToList xve) complete_it
-  where
-    tc_mb_pats EmptyMonoBinds 
-      = returnM (returnM (EmptyMonoBinds, emptyBag), emptyBag)
-
-    tc_mb_pats (AndMonoBinds mb1 mb2)
-      = tc_mb_pats mb1         `thenM` \ (complete_it1, xve1) ->
-        tc_mb_pats mb2         `thenM` \ (complete_it2, xve2) ->
-       let
-          complete_it = complete_it1   `thenM` \ (mb1', bs1) ->
-                        complete_it2   `thenM` \ (mb2', bs2) ->
-                        returnM (AndMonoBinds mb1' mb2', bs1 `unionBags` bs2)
-       in
-       returnM (complete_it, xve1 `unionBags` xve2)
-
-    tc_mb_pats (FunMonoBind name inf matches locn)
-               -- Three cases:
-               --      a) Type sig supplied
-               --      b) No type sig and recursive
-               --      c) No type sig and non-recursive
-
-      | Just sig <- maybeSig tc_ty_sigs name 
-      = let    -- (a) There is a type signature
-               -- Use it for the environment extension, and check
-               -- the RHS has the appropriate type (with outer for-alls stripped off)
-          mono_id = tcSigMonoId sig
-          mono_ty = idType mono_id
-          complete_it = addSrcLoc locn                                 $
-                        tcMatchesFun name matches (Check mono_ty)      `thenM` \ matches' ->
-                        returnM (FunMonoBind mono_id inf matches' locn, 
-                                 unitBag (name, mono_id))
-       in
-       returnM (complete_it, if isRec is_rec then unitBag (name,tcSigPolyId sig) 
-                                             else emptyBag)
-
-      | isRec is_rec
-      =                -- (b) No type signature, and recursive
-               -- So we must use an ordinary H-M type variable
-               -- which means the variable gets an inferred tau-type
-       newLocalName name               `thenM` \ mono_name ->
-       newTyVarTy openTypeKind         `thenM` \ mono_ty ->
-       let
-          mono_id     = mkLocalId mono_name mono_ty
-          complete_it = addSrcLoc locn                                 $
-                        tcMatchesFun name matches (Check mono_ty)      `thenM` \ matches' ->
-                        returnM (FunMonoBind mono_id inf matches' locn, 
-                                 unitBag (name, mono_id))
-       in
-       returnM (complete_it, unitBag (name, mono_id))
-
-      | otherwise      -- (c) No type signature, and non-recursive
-      =        let             -- So we can use a 'hole' type to infer a higher-rank type
-          complete_it 
-               = addSrcLoc locn                                $
-                 newHole                                       `thenM` \ hole -> 
-                 tcMatchesFun name matches (Infer hole)        `thenM` \ matches' ->
-                 readMutVar hole                               `thenM` \ fun_ty ->
-                 newLocalName name                             `thenM` \ mono_name ->
-                 let
-                    mono_id = mkLocalId mono_name fun_ty
-                 in
-                 returnM (FunMonoBind mono_id inf matches' locn, 
-                          unitBag (name, mono_id))
-       in
-       returnM (complete_it, emptyBag)
-       
-    tc_mb_pats bind@(PatMonoBind pat grhss locn)
-      = addSrcLoc locn         $
-
-               --      Now typecheck the pattern
-               -- We do now support binding fresh (not-already-in-scope) scoped 
-               -- type variables in the pattern of a pattern binding.  
-               -- For example, this is now legal:
-               --      (x::a, y::b) = e
-               -- The type variables are brought into scope in tc_binds_and_then,
-               -- so we don't have to do anything here.
-
-       newHole                                 `thenM` \ hole -> 
-       tcPat tc_pat_bndr pat (Infer hole)      `thenM` \ (pat', tvs, ids, lie_avail) ->
-       readMutVar hole                         `thenM` \ pat_ty ->
-
-       -- Don't know how to deal with pattern-bound existentials yet
-        checkTc (isEmptyBag tvs && null lie_avail) 
-               (existentialExplode bind)       `thenM_` 
-
-       let
-          complete_it = addSrcLoc locn                                 $
-                        addErrCtxt (patMonoBindsCtxt bind)             $
-                        tcGRHSsPat grhss (Check pat_ty)        `thenM` \ grhss' ->
-                        returnM (PatMonoBind pat' grhss' locn, ids)
-       in
-       returnM (complete_it, if isRec is_rec then ids else emptyBag)
-
-       -- tc_pat_bndr is used when dealing with a LHS binder in a pattern.
-       -- If there was a type sig for that Id, we want to make it much
-       -- as if that type signature had been on the binder as a SigPatIn.
-       -- We check for a type signature; if there is one, we use the mono_id
-       -- from the signature.  This is how we make sure the tau part of the
-       -- signature actually matches the type of the LHS; then tc_mb_pats
-       -- ensures the LHS and RHS have the same type
-       
-    tc_pat_bndr name pat_ty
-       = case maybeSig tc_ty_sigs name of
-           Nothing  -> newLocalName name                       `thenM` \ bndr_name ->
-                       tcMonoPatBndr bndr_name pat_ty
-
-           Just sig -> addSrcLoc (getSrcLoc name)              $
-                       tcSubPat (idType mono_id) pat_ty        `thenM` \ co_fn ->
-                       returnM (co_fn, mono_id)
-                    where
-                       mono_id = tcSigMonoId sig
-\end{code}
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{SPECIALIZE pragmas}
+               Signatures
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-@tcSpecSigs@ munches up the specialisation "signatures" that arise through *user*
-pragmas.  It is convenient for them to appear in the @[RenamedSig]@
-part of a binding because then the same machinery can be used for
-moving them into place as is done for type signatures.
-
-They look like this:
-
-\begin{verbatim}
-       f :: Ord a => [a] -> b -> b
-       {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b #-}
-\end{verbatim}
-
-For this we generate:
-\begin{verbatim}
-       f* = /\ b -> let d1 = ...
-                    in f Int b d1
-\end{verbatim}
-
-where f* is a SpecPragmaId.  The **sole** purpose of SpecPragmaIds is to
-retain a right-hand-side that the simplifier will otherwise discard as
-dead code... the simplifier has a flag that tells it not to discard
-SpecPragmaId bindings.
-
-In this case the f* retains a call-instance of the overloaded
-function, f, (including appropriate dictionaries) so that the
-specialiser will subsequently discover that there's a call of @f@ at
-Int, and will create a specialisation for @f@.  After that, the
-binding for @f*@ can be discarded.
-
-We used to have a form
-       {-# SPECIALISE f :: <type> = g #-}
-which promised that g implemented f at <type>, but we do that with 
-a RULE now:
-       {-# SPECIALISE (f::<type) = g #-}
+Type signatures are tricky.  See Note [Signature skolems] in TcType
+
+@tcSigs@ checks the signatures for validity, and returns a list of
+{\em freshly-instantiated} signatures.  That is, the types are already
+split up, and have fresh type variables installed.  All non-type-signature
+"RenamedSigs" are ignored.
+
+The @TcSigInfo@ contains @TcTypes@ because they are unified with
+the variable's type, and after that checked to see whether they've
+been instantiated.
 
 \begin{code}
 
 \begin{code}
-tcSpecSigs :: [RenamedSig] -> TcM TcMonoBinds
-tcSpecSigs (SpecSig name poly_ty src_loc : sigs)
-  =    -- SPECIALISE f :: forall b. theta => tau  =  g
-    addSrcLoc src_loc                          $
-    addErrCtxt (valSpecSigCtxt name poly_ty)   $
-
-       -- Get and instantiate its alleged specialised type
-    tcHsSigType (FunSigCtxt name) poly_ty      `thenM` \ sig_ty ->
-
-       -- Check that f has a more general type, and build a RHS for
-       -- the spec-pragma-id at the same time
-    getLIE (tcCheckSigma (HsVar name) sig_ty)  `thenM` \ (spec_expr, spec_lie) ->
-
-       -- Squeeze out any Methods (see comments with tcSimplifyToDicts)
-    tcSimplifyToDicts spec_lie                 `thenM` \ spec_binds ->
-
-       -- Just specialise "f" by building a SpecPragmaId binding
-       -- It is the thing that makes sure we don't prematurely 
-       -- dead-code-eliminate the binding we are really interested in.
-    newLocalName name                  `thenM` \ spec_name ->
-    let
-       spec_bind = VarMonoBind (mkSpecPragmaId spec_name sig_ty)
-                               (mkHsLet spec_binds spec_expr)
-    in
+type TcSigFun = Name -> Maybe (LSig Name)
 
 
-       -- Do the rest and combine
-    tcSpecSigs sigs                    `thenM` \ binds_rest ->
-    returnM (binds_rest `andMonoBinds` spec_bind)
+mkSigFun :: [LSig Name] -> TcSigFun
+-- Search for a particular type signature
+-- Precondition: the sigs are all type sigs
+-- Precondition: no duplicates
+mkSigFun sigs = lookupNameEnv env
+  where
+    env = mkNameEnv [(fromJust (sigName sig), sig) | sig <- sigs]
+
+---------------
+data TcSigInfo
+  = TcSigInfo {
+       sig_id     :: TcId,             --  *Polymorphic* binder for this value...
+
+       sig_scoped :: [Name],           -- Names for any scoped type variables
+                                       -- Invariant: correspond 1-1 with an initial
+                                       -- segment of sig_tvs (see Note [Scoped])
+
+       sig_tvs    :: [TcTyVar],        -- Instantiated type variables
+                                       -- See Note [Instantiate sig]
+
+       sig_theta  :: TcThetaType,      -- Instantiated theta
+       sig_tau    :: TcTauType,        -- Instantiated tau
+       sig_loc    :: InstLoc           -- The location of the signature
+    }
+
+--     Note [Scoped]
+-- There may be more instantiated type variables than scoped 
+-- ones.  For example:
+--     type T a = forall b. b -> (a,b)
+--     f :: forall c. T c
+-- Here, the signature for f will have one scoped type variable, c,
+-- but two instantiated type variables, c' and b'.  
+--
+-- We assume that the scoped ones are at the *front* of sig_tvs,
+-- and remember the names from the original HsForAllTy in sig_scoped
+
+--     Note [Instantiate sig]
+-- It's vital to instantiate a type signature with fresh variable.
+-- For example:
+--     type S = forall a. a->a
+--     f,g :: S
+--     f = ...
+--     g = ...
+-- Here, we must use distinct type variables when checking f,g's right hand sides.
+-- (Instantiation is only necessary because of type synonyms.  Otherwise,
+-- it's all cool; each signature has distinct type variables from the renamer.)
+
+instance Outputable TcSigInfo where
+    ppr (TcSigInfo { sig_id = id, sig_tvs = tyvars, sig_theta = theta, sig_tau = tau})
+       = ppr id <+> ptext SLIT("::") <+> ppr tyvars <+> ppr theta <+> ptext SLIT("=>") <+> ppr tau
+\end{code}
 
 
-tcSpecSigs (other_sig : sigs) = tcSpecSigs sigs
-tcSpecSigs []                = returnM EmptyMonoBinds
+\begin{code}
+tcTySig :: LSig Name -> TcM TcId
+tcTySig (L span (TypeSig (L _ name) ty))
+  = setSrcSpan span            $
+    do { sigma_ty <- tcHsSigType (FunSigCtxt name) ty
+       ; return (mkLocalId name sigma_ty) }
+
+-------------------
+tcInstSig_maybe :: Maybe (LSig Name) -> TcM (Maybe TcSigInfo)
+-- Instantiate with *meta* type variables; 
+-- this signature is part of a multi-signature group
+tcInstSig_maybe Nothing    = return Nothing
+tcInstSig_maybe (Just sig) = do { tc_sig <- tcInstSig False sig
+                               ; return (Just tc_sig) }
+
+tcInstSig :: Bool -> LSig Name -> TcM TcSigInfo
+-- Instantiate the signature, with either skolems or meta-type variables
+-- depending on the use_skols boolean
+--
+-- We always instantiate with freshs uniques,
+-- although we keep the same print-name
+--     
+--     type T = forall a. [a] -> [a]
+--     f :: T; 
+--     f = g where { g :: T; g = <rhs> }
+--
+-- We must not use the same 'a' from the defn of T at both places!!
+
+tcInstSig use_skols (L loc (TypeSig (L _ name) hs_ty))
+  = setSrcSpan loc $
+    do { poly_id <- tcLookupId name    -- Cannot fail; the poly ids are put into 
+                                       -- scope when starting the binding group
+       ; let skol_info = SigSkol (FunSigCtxt name)
+             inst_tyvars | use_skols = tcInstSkolTyVars skol_info
+                         | otherwise = tcInstSigTyVars  skol_info
+       ; (tvs, theta, tau) <- tcInstType inst_tyvars (idType poly_id)
+       ; loc <- getInstLoc (SigOrigin skol_info)
+       ; return (TcSigInfo { sig_id = poly_id,
+                             sig_tvs = tvs, sig_theta = theta, sig_tau = tau, 
+                             sig_scoped = scoped_names, sig_loc = loc }) }
+               -- Note that the scoped_names and the sig_tvs will have
+               -- different Names. That's quite ok; when we bring the 
+               -- scoped_names into scope, we just bind them to the sig_tvs
+  where
+       -- The scoped names are the ones explicitly mentioned
+       -- in the HsForAll.  (There may be more in sigma_ty, because
+       -- of nested type synonyms.  See Note [Scoped] with TcSigInfo.)
+       -- We also only have scoped type variables when we are instantiating
+       -- with true skolems
+    scoped_names = case (use_skols, hs_ty) of
+                    (True, L _ (HsForAllTy Explicit tvs _ _)) -> hsLTyVarNames tvs
+                    other                                     -> []
+
+-------------------
+isUnRestrictedGroup :: [LHsBind Name] -> TcSigFun -> TcM Bool
+isUnRestrictedGroup binds sig_fn
+  = do { mono_restriction <- doptM Opt_MonomorphismRestriction
+       ; return (not mono_restriction || all_unrestricted) }
+  where 
+    all_unrestricted = all (unrestricted . unLoc) binds
+    has_sig n = isJust (sig_fn n)
+
+    unrestricted (PatBind {})                                           = False
+    unrestricted (VarBind { var_id = v })                       = has_sig v
+    unrestricted (FunBind { fun_id = v, fun_matches = matches }) = unrestricted_match matches 
+                                                                || has_sig (unLoc v)
+
+    unrestricted_match (MatchGroup (L _ (Match [] _ _) : _) _) = False
+       -- No args => like a pattern binding
+    unrestricted_match other             = True
+       -- Some args => a function binding
 \end{code}
 
 \end{code}
 
+
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
@@ -829,34 +1066,35 @@ tcSpecSigs []                  = returnM EmptyMonoBinds
 
 
 \begin{code}
 
 
 \begin{code}
-patMonoBindsCtxt bind
-  = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (ppr bind)
-
------------------------------------------------
-valSpecSigCtxt v ty
-  = sep [ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"),
-        nest 4 (ppr v <+> dcolon <+> ppr ty)]
+-- This one is called on LHS, when pat and grhss are both Name 
+-- and on RHS, when pat is TcId and grhss is still Name
+patMonoBindsCtxt pat grhss
+  = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (pprPatBind pat grhss)
 
 -----------------------------------------------
 
 -----------------------------------------------
-sigContextsErr = ptext SLIT("Mismatched contexts")
-
-sigContextsCtxt s1 s2
+sigContextsCtxt sig1 sig2
   = vcat [ptext SLIT("When matching the contexts of the signatures for"), 
   = vcat [ptext SLIT("When matching the contexts of the signatures for"), 
-         nest 2 (vcat [ppr s1 <+> dcolon <+> ppr (idType s1),
-                       ppr s2 <+> dcolon <+> ppr (idType s2)]),
+         nest 2 (vcat [ppr id1 <+> dcolon <+> ppr (idType id1),
+                       ppr id2 <+> dcolon <+> ppr (idType id2)]),
          ptext SLIT("The signature contexts in a mutually recursive group should all be identical")]
          ptext SLIT("The signature contexts in a mutually recursive group should all be identical")]
+  where
+    id1 = sig_id sig1
+    id2 = sig_id sig2
+
 
 -----------------------------------------------
 unliftedBindErr flavour mbind
   = hang (text flavour <+> ptext SLIT("bindings for unlifted types aren't allowed:"))
         4 (ppr mbind)
 
 
 -----------------------------------------------
 unliftedBindErr flavour mbind
   = hang (text flavour <+> ptext SLIT("bindings for unlifted types aren't allowed:"))
         4 (ppr mbind)
 
+badUnliftedSig sig
+  = hang (ptext SLIT("Illegal polymorphic signature in an unlifted binding"))
+        4 (ppr sig)
+
 -----------------------------------------------
 -----------------------------------------------
-existentialExplode mbinds
-  = hang (vcat [text "My brain just exploded.",
-               text "I can't handle pattern bindings for existentially-quantified constructors.",
-               text "In the binding group"])
-       4 (ppr mbinds)
+unboxedTupleErr name ty
+  = hang (ptext SLIT("Illegal binding of unboxed tuple"))
+        4 (ppr name <+> dcolon <+> ppr ty)
 
 -----------------------------------------------
 restrictedBindCtxtErr binder_names
 
 -----------------------------------------------
 restrictedBindCtxtErr binder_names
@@ -866,9 +1104,4 @@ restrictedBindCtxtErr binder_names
 
 genCtxt binder_names
   = ptext SLIT("When generalising the type(s) for") <+> pprBinders binder_names
 
 genCtxt binder_names
   = ptext SLIT("When generalising the type(s) for") <+> pprBinders binder_names
-
--- Used in error messages
--- Use quotes for a single one; they look a bit "busy" for several
-pprBinders [bndr] = quotes (ppr bndr)
-pprBinders bndrs  = pprWithCommas ppr bndrs
 \end{code}
 \end{code}