[project @ 1999-05-18 15:03:54 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / Inst.lhs
index dc31266..155ed13 100644 (file)
@@ -1,82 +1,83 @@
 %
-% (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1996
+% (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
 %
 \section[Inst]{The @Inst@ type: dictionaries or method instances}
 
 \begin{code}
-#include "HsVersions.h"
-
 module Inst (
-       Inst(..),       -- Visible only to TcSimplify
-
-       InstOrigin(..), OverloadedLit(..),
-       SYN_IE(LIE), emptyLIE, unitLIE, plusLIE, consLIE, zonkLIE, plusLIEs,
-       pprLIE, pprLIEInFull,
+       LIE, emptyLIE, unitLIE, plusLIE, consLIE, zonkLIE,
+       plusLIEs, mkLIE, isEmptyLIE,
 
-        SYN_IE(InstanceMapper),
+       Inst, OverloadedLit(..),
+       pprInst, pprInsts, pprInstsInFull, tidyInst, tidyInsts,
 
-       newDicts, newDictsAtLoc, newMethod, newMethodWithGivenTy, newOverloadedLit,
+        InstanceMapper,
 
-       instType, tyVarsOfInst, lookupInst, lookupSimpleInst,
+       newDictFromOld, newDicts, newDictsAtLoc, 
+       newMethod, newMethodWithGivenTy, newOverloadedLit, instOverloadedFun,
 
-       isDict, isTyVarDict, 
+       tyVarsOfInst, instLoc, getDictClassTys,
 
-       zonkInst, instToId,
+       lookupInst, lookupSimpleInst, LookupInstResult(..),
 
-       matchesInst,
+       isDict, isTyVarDict, isStdClassTyVarDict, isMethodFor,
        instBindingRequired, instCanBeGeneralised,
-       
-       pprInst
-    ) where
 
-IMP_Ubiq()
-IMPORT_1_3(Ratio(Rational))
+       zonkInst, instToId, instToIdBndr,
 
-import HsSyn   ( HsLit(..), HsExpr(..), HsBinds, Fixity, MonoBinds(..),
-                 InPat, OutPat, Stmt, DoOrListComp, Match, GRHSsAndBinds,
-                 ArithSeqInfo, HsType, Fake )
-import RnHsSyn ( SYN_IE(RenamedArithSeqInfo), SYN_IE(RenamedHsExpr) )
-import TcHsSyn ( SYN_IE(TcExpr), 
-                 SYN_IE(TcDictBinds), SYN_IE(TcMonoBinds),
-                 mkHsTyApp, mkHsDictApp, tcIdTyVars )
+       InstOrigin(..), pprOrigin
+    ) where
 
+#include "HsVersions.h"
+
+import HsSyn   ( HsLit(..), HsExpr(..) )
+import RnHsSyn ( RenamedArithSeqInfo, RenamedHsExpr, RenamedPat )
+import TcHsSyn ( TcExpr, TcId, 
+                 mkHsTyApp, mkHsDictApp, zonkId
+               )
 import TcMonad
-import TcEnv   ( tcLookupGlobalValueByKey, tcLookupTyConByKey )
-import TcType  ( TcIdOcc(..), SYN_IE(TcIdBndr), 
-                 SYN_IE(TcType), SYN_IE(TcRhoType), TcMaybe, SYN_IE(TcTyVarSet),
-                 tcInstType, zonkTcType, tcSplitForAllTy, tcSplitRhoTy )
-
-import Bag     ( emptyBag, unitBag, unionBags, unionManyBags, bagToList,
-                 listToBag, consBag, Bag )
-import Class   ( classInstEnv,
-                 SYN_IE(Class), GenClass, SYN_IE(ClassInstEnv) 
+import TcEnv   ( TcIdSet, tcLookupValueByKey, tcLookupTyConByKey )
+import TcType  ( TcThetaType,
+                 TcType, TcTauType, TcTyVarSet,
+                 zonkTcType, zonkTcTypes, 
+                 zonkTcThetaType
                )
-import ErrUtils ( addErrLoc, SYN_IE(Error) )
-import Id      ( GenId, idType, mkInstId, SYN_IE(Id) )
-import PrelInfo        ( isCcallishClass, isNoDictClass )
-import MatchEnv        ( lookupMEnv, insertMEnv )
-import Name    ( OccName(..), Name, mkLocalName, 
-                 mkSysLocalName, occNameString, getOccName )
-import Outputable
-import PprType ( GenClass, TyCon, GenType, GenTyVar, pprParendGenType )        
-import Pretty
-import SpecEnv ( SpecEnv )
-import SrcLoc  ( SrcLoc, noSrcLoc )
-import Type    ( GenType, eqSimpleTy, instantiateTy,
-                 isTyVarTy, mkDictTy, splitForAllTy, splitSigmaTy,
-                 splitRhoTy, matchTy, tyVarsOfType, tyVarsOfTypes,
-                 mkSynTy, SYN_IE(Type)
+import Bag
+import Class   ( classInstEnv, Class )
+import Id      ( Id, idFreeTyVars, idType, mkUserLocal, mkSysLocal )
+import VarSet  ( elemVarSet )
+import PrelInfo        ( isStandardClass, isCcallishClass, isNoDictClass )
+import Name    ( OccName, Name, mkDictOcc, mkMethodOcc, getOccName )
+import PprType ( pprConstraint )       
+import InstEnv ( InstEnv, lookupInstEnv )
+import SrcLoc  ( SrcLoc )
+import Type    ( Type, ThetaType,
+                 mkTyVarTy, isTyVarTy, mkDictTy, splitForAllTys, splitSigmaTy,
+                 splitRhoTy, tyVarsOfType, tyVarsOfTypes,
+                 mkSynTy, tidyOpenType, tidyOpenTypes
                )
-import TyVar   ( unionTyVarSets, GenTyVar )
-import TysPrim   ( intPrimTy )
-import TysWiredIn ( intDataCon, integerTy, isIntTy, isIntegerTy, inIntRange )
+import InstEnv ( InstEnv )
+import Subst   ( emptyInScopeSet, mkSubst,
+                 substTy, substTheta, mkTyVarSubst, mkTopTyVarSubst
+               )
+import TyCon   ( TyCon )
+import Subst   ( mkTyVarSubst )
+import VarEnv  ( lookupVarEnv, TidyEnv,
+                 lookupSubstEnv, SubstResult(..)
+               )
+import VarSet  ( unionVarSet )
+import TysPrim   ( intPrimTy, floatPrimTy, doublePrimTy )
+import TysWiredIn ( intDataCon, isIntTy, inIntRange,
+                   floatDataCon, isFloatTy,
+                   doubleDataCon, isDoubleTy,
+                   integerTy, isIntegerTy
+                 ) 
 import Unique  ( fromRationalClassOpKey, rationalTyConKey,
                  fromIntClassOpKey, fromIntegerClassOpKey, Unique
                )
-import Util    ( panic, zipEqual, zipWithEqual, assoc, assertPanic, pprTrace{-ToDo:rm-} )
-#if __GLASGOW_HASKELL__ >= 202
-import Maybes
-#endif
+import Maybes  ( expectJust )
+import Util    ( thenCmp, zipWithEqual, mapAccumL )
+import Outputable
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -86,26 +87,27 @@ import Maybes
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-type LIE s = Bag (Inst s)
+type LIE = Bag Inst
 
+isEmptyLIE       = isEmptyBag
 emptyLIE          = emptyBag
 unitLIE inst     = unitBag inst
+mkLIE insts      = listToBag insts
 plusLIE lie1 lie2 = lie1 `unionBags` lie2
 consLIE inst lie  = inst `consBag` lie
 plusLIEs lies    = unionManyBags lies
 
-zonkLIE :: LIE s -> NF_TcM s (LIE s)
+zonkLIE :: LIE -> NF_TcM s LIE
 zonkLIE lie = mapBagNF_Tc zonkInst lie
 
-pprLIE :: PprStyle -> LIE s -> Doc
-pprLIE sty lie = pprQuote sty $ \ sty ->
-                braces (hsep (punctuate comma (map (pprInst sty) (bagToList lie))))
+pprInsts :: [Inst] -> SDoc
+pprInsts insts = parens (sep (punctuate comma (map pprInst insts)))
 
 
-pprLIEInFull sty insts
-  = vcat (map go (bagToList insts))
+pprInstsInFull insts
+  = vcat (map go insts)
   where
-    go inst = ppr sty inst <+> pprOrigin sty inst
+    go inst = quotes (ppr inst) <+> pprOrigin inst
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -123,131 +125,234 @@ type Int, represented by
        Method 34 doubleId [Int] origin
 
 \begin{code}
-data Inst s
+data Inst
   = Dict
        Unique
-       Class           -- The type of the dict is (c t), where
-       (TcType s)      -- c is the class and t the type;
-       (InstOrigin s)
+       Class           -- The type of the dict is (c ts), where
+       [TcType]        -- c is the class and ts the types;
+       InstOrigin
        SrcLoc
 
   | Method
        Unique
 
-       (TcIdOcc s)     -- The overloaded function
+       TcId    -- The overloaded function
                        -- This function will be a global, local, or ClassOpId;
                        --   inside instance decls (only) it can also be an InstId!
                        -- The id needn't be completely polymorphic.
                        -- You'll probably find its name (for documentation purposes)
                        --        inside the InstOrigin
 
-       [TcType s]      -- The types to which its polymorphic tyvars
+       [TcType]        -- The types to which its polymorphic tyvars
                        --      should be instantiated.
                        -- These types must saturate the Id's foralls.
 
-       (TcRhoType s)   -- Cached: (type-of-id applied to inst_tys)
-                       -- If this type is (theta => tau) then the type of the Method
-                       -- is tau, and the method can be built by saying 
-                       --      id inst_tys dicts
-                       -- where dicts are constructed from theta
+       TcThetaType     -- The (types of the) dictionaries to which the function
+                       -- must be applied to get the method
 
-       (InstOrigin s)
+       TcTauType       -- The type of the method
+
+       InstOrigin
        SrcLoc
 
+       -- INVARIANT: in (Method u f tys theta tau loc)
+       --      type of (f tys dicts(from theta)) = tau
+
   | LitInst
        Unique
        OverloadedLit
-       (TcType s)      -- The type at which the literal is used
-       (InstOrigin s)  -- Always a literal; but more convenient to carry this around
+       TcType          -- The type at which the literal is used
+       InstOrigin      -- Always a literal; but more convenient to carry this around
        SrcLoc
 
 data OverloadedLit
   = OverloadedIntegral  Integer        -- The number
   | OverloadedFractional Rational      -- The number
+\end{code}
+
+Ordering
+~~~~~~~~
+@Insts@ are ordered by their class/type info, rather than by their
+unique.  This allows the context-reduction mechanism to use standard finite
+maps to do their stuff.
+
+\begin{code}
+instance Ord Inst where
+  compare = cmpInst
+
+instance Eq Inst where
+  (==) i1 i2 = case i1 `cmpInst` i2 of
+                EQ    -> True
+                other -> False
+
+cmpInst  (Dict _ clas1 tys1 _ _) (Dict _ clas2 tys2 _ _)
+  = (clas1 `compare` clas2) `thenCmp` (tys1 `compare` tys2)
+cmpInst (Dict _ _ _ _ _) other
+  = LT
+
+
+cmpInst (Method _ _ _ _ _ _ _) (Dict _ _ _ _ _)
+  = GT
+cmpInst (Method _ id1 tys1 _ _ _ _) (Method _ id2 tys2 _ _ _ _)
+  = (id1 `compare` id2) `thenCmp` (tys1 `compare` tys2)
+cmpInst (Method _ _ _ _ _ _ _) other
+  = LT
+
+cmpInst (LitInst _ lit1 ty1 _ _) (LitInst _ lit2 ty2 _ _)
+  = (lit1 `cmpOverLit` lit2) `thenCmp` (ty1 `compare` ty2)
+cmpInst (LitInst _ _ _ _ _) other
+  = GT
+
+cmpOverLit (OverloadedIntegral   i1) (OverloadedIntegral   i2) = i1 `compare` i2
+cmpOverLit (OverloadedFractional f1) (OverloadedFractional f2) = f1 `compare` f2
+cmpOverLit (OverloadedIntegral _)    (OverloadedFractional _)  = LT
+cmpOverLit (OverloadedFractional _)  (OverloadedIntegral _)    = GT
+\end{code}
+
+
+Selection
+~~~~~~~~~
+\begin{code}
+instOrigin (Dict   u clas tys    origin loc) = origin
+instOrigin (Method u clas ty _ _ origin loc) = origin
+instOrigin (LitInst u lit ty     origin loc) = origin
 
-getInstOrigin (Dict   u clas ty     origin loc) = origin
-getInstOrigin (Method u clas ty rho origin loc) = origin
-getInstOrigin (LitInst u lit ty     origin loc) = origin
+instLoc (Dict   u clas tys    origin loc) = loc
+instLoc (Method u clas ty _ _ origin loc) = loc
+instLoc (LitInst u lit ty     origin loc) = loc
+
+getDictClassTys (Dict u clas tys _ _) = (clas, tys)
+
+tyVarsOfInst :: Inst -> TcTyVarSet
+tyVarsOfInst (Dict _ _ tys _ _)        = tyVarsOfTypes  tys
+tyVarsOfInst (Method _ id tys _ _ _ _) = tyVarsOfTypes tys `unionVarSet` idFreeTyVars id
+                                        -- The id might have free type variables; in the case of
+                                        -- locally-overloaded class methods, for example
+tyVarsOfInst (LitInst _ _ ty _ _)     = tyVarsOfType  ty
 \end{code}
 
+Predicates
+~~~~~~~~~~
+\begin{code}
+isDict :: Inst -> Bool
+isDict (Dict _ _ _ _ _) = True
+isDict other           = False
+
+isMethodFor :: TcIdSet -> Inst -> Bool
+isMethodFor ids (Method uniq id tys _ _ orig loc) 
+  = id `elemVarSet` ids
+isMethodFor ids inst 
+  = False
+
+isTyVarDict :: Inst -> Bool
+isTyVarDict (Dict _ _ tys _ _) = all isTyVarTy tys
+isTyVarDict other             = False
+
+isStdClassTyVarDict (Dict _ clas [ty] _ _) = isStandardClass clas && isTyVarTy ty
+isStdClassTyVarDict other                 = False
+\end{code}
+
+Two predicates which deal with the case where class constraints don't
+necessarily result in bindings.  The first tells whether an @Inst@
+must be witnessed by an actual binding; the second tells whether an
+@Inst@ can be generalised over.
+
+\begin{code}
+instBindingRequired :: Inst -> Bool
+instBindingRequired (Dict _ clas _ _ _) = not (isNoDictClass clas)
+instBindingRequired other              = True
+
+instCanBeGeneralised :: Inst -> Bool
+instCanBeGeneralised (Dict _ clas _ _ _) = not (isCcallishClass clas)
+instCanBeGeneralised other              = True
+\end{code}
+
+
 Construction
 ~~~~~~~~~~~~
 
 \begin{code}
-newDicts :: InstOrigin s
-        -> [(Class, TcType s)]
-        -> NF_TcM s (LIE s, [TcIdOcc s])
+newDicts :: InstOrigin
+        -> TcThetaType
+        -> NF_TcM s (LIE, [TcId])
 newDicts orig theta
   = tcGetSrcLoc                                `thenNF_Tc` \ loc ->
     newDictsAtLoc orig loc theta        `thenNF_Tc` \ (dicts, ids) ->
     returnNF_Tc (listToBag dicts, ids)
-{-
-    tcGetUniques (length theta)                `thenNF_Tc` \ new_uniqs ->
-    let
-       mk_dict u (clas, ty) = Dict u clas ty orig loc
-       dicts = zipWithEqual "newDicts" mk_dict new_uniqs theta
-    in
-    returnNF_Tc (listToBag dicts, map instToId dicts)
--}
 
 -- Local function, similar to newDicts, 
 -- but with slightly different interface
-newDictsAtLoc :: InstOrigin s
+newDictsAtLoc :: InstOrigin
               -> SrcLoc
-             -> [(Class, TcType s)]
-             -> NF_TcM s ([Inst s], [TcIdOcc s])
+             -> TcThetaType
+             -> NF_TcM s ([Inst], [TcId])
 newDictsAtLoc orig loc theta =
  tcGetUniques (length theta)           `thenNF_Tc` \ new_uniqs ->
  let
-  mk_dict u (clas, ty) = Dict u clas ty orig loc
+  mk_dict u (clas, tys) = Dict u clas tys orig loc
   dicts = zipWithEqual "newDictsAtLoc" mk_dict new_uniqs theta
  in
  returnNF_Tc (dicts, map instToId dicts)
 
-newMethod :: InstOrigin s
-         -> TcIdOcc s
-         -> [TcType s]
-         -> NF_TcM s (LIE s, TcIdOcc s)
+newDictFromOld :: Inst -> Class -> [TcType] -> NF_TcM s Inst
+newDictFromOld (Dict _ _ _ orig loc) clas tys
+  = tcGetUnique              `thenNF_Tc` \ uniq ->
+    returnNF_Tc (Dict uniq clas tys orig loc)
+
+
+newMethod :: InstOrigin
+         -> TcId
+         -> [TcType]
+         -> NF_TcM s (LIE, TcId)
 newMethod orig id tys
   =    -- Get the Id type and instantiate it at the specified types
-    (case id of
-       RealId id -> let (tyvars, rho) = splitForAllTy (idType id)
-                   in
-                   (if length tyvars /= length tys then pprTrace "newMethod" (ppr PprDebug (idType id)) else \x->x) $
-                   tcInstType (zip{-Equal "newMethod"-} tyvars tys) rho
-       TcId   id -> tcSplitForAllTy (idType id)        `thenNF_Tc` \ (tyvars, rho) -> 
-                   returnNF_Tc (instantiateTy (zipEqual "newMethod(2)" tyvars tys) rho)
-    )                                          `thenNF_Tc` \ rho_ty ->
-        -- Our friend does the rest
-    newMethodWithGivenTy orig id tys rho_ty
-
-
-newMethodWithGivenTy orig id tys rho_ty
+    let
+       (tyvars, rho) = splitForAllTys (idType id)
+       rho_ty        = substTy (mkTyVarSubst tyvars tys) rho
+       (theta, tau)  = splitRhoTy rho_ty
+    in
+    newMethodWithGivenTy orig id tys theta tau `thenNF_Tc` \ meth_inst ->
+    returnNF_Tc (unitLIE meth_inst, instToId meth_inst)
+
+instOverloadedFun orig (HsVar v) arg_tys theta tau
+  = newMethodWithGivenTy orig v arg_tys theta tau      `thenNF_Tc` \ inst ->
+    returnNF_Tc (HsVar (instToId inst), unitLIE inst)
+
+newMethodWithGivenTy orig id tys theta tau
   = tcGetSrcLoc                `thenNF_Tc` \ loc ->
     tcGetUnique                `thenNF_Tc` \ new_uniq ->
     let
-       meth_inst = Method new_uniq id tys rho_ty orig loc
+       meth_inst = Method new_uniq id tys theta tau orig loc
     in
-    returnNF_Tc (unitLIE meth_inst, instToId meth_inst)
+    returnNF_Tc meth_inst
 
-newMethodAtLoc :: InstOrigin s -> SrcLoc -> Id -> [TcType s] -> NF_TcM s (Inst s, TcIdOcc s)
+newMethodAtLoc :: InstOrigin -> SrcLoc
+              -> Id -> [TcType]
+              -> NF_TcM s (Inst, TcId)
 newMethodAtLoc orig loc real_id tys    -- Local function, similar to newMethod but with 
                                        -- slightly different interface
   =    -- Get the Id type and instantiate it at the specified types
+    tcGetUnique                                        `thenNF_Tc` \ new_uniq ->
     let
-        (tyvars,rho) = splitForAllTy (idType real_id)
-    in
-    tcInstType (zipEqual "newMethodAtLoc" tyvars tys) rho `thenNF_Tc` \ rho_ty ->
-    tcGetUnique                                                  `thenNF_Tc` \ new_uniq ->
-    let
-       meth_inst = Method new_uniq (RealId real_id) tys rho_ty orig loc
+       (tyvars,rho) = splitForAllTys (idType real_id)
+       rho_ty        = ASSERT( length tyvars == length tys )
+                       substTy (mkTopTyVarSubst tyvars tys) rho
+       (theta, tau)  = splitRhoTy rho_ty
+       meth_inst     = Method new_uniq real_id tys theta tau orig loc
     in
     returnNF_Tc (meth_inst, instToId meth_inst)
+\end{code}
+
+In newOverloadedLit we convert directly to an Int or Integer if we
+know that's what we want.  This may save some time, by not
+temporarily generating overloaded literals, but it won't catch all
+cases (the rest are caught in lookupInst).
 
-newOverloadedLit :: InstOrigin s
+\begin{code}
+newOverloadedLit :: InstOrigin
                 -> OverloadedLit
-                -> TcType s
-                -> NF_TcM s (TcExpr s, LIE s)
+                -> TcType
+                -> NF_TcM s (TcExpr, LIE)
 newOverloadedLit orig (OverloadedIntegral i) ty
   | isIntTy ty && inIntRange i         -- Short cut for Int
   = returnNF_Tc (int_lit, emptyLIE)
@@ -258,7 +363,7 @@ newOverloadedLit orig (OverloadedIntegral i) ty
   where
     intprim_lit    = HsLitOut (HsIntPrim i) intPrimTy
     integer_lit    = HsLitOut (HsInt i) integerTy
-    int_lit        = HsApp (HsVar (RealId intDataCon)) intprim_lit
+    int_lit        = HsCon intDataCon [] [intprim_lit]
 
 newOverloadedLit orig lit ty           -- The general case
   = tcGetSrcLoc                        `thenNF_Tc` \ loc ->
@@ -271,29 +376,18 @@ newOverloadedLit orig lit ty              -- The general case
 
 
 \begin{code}
-instToId :: Inst s -> TcIdOcc s
-instToId (Dict u clas ty orig loc)
-  = TcId (mkInstId u (mkDictTy clas ty) (mkLocalName u str loc))
-  where
-    str = VarOcc (SLIT("d.") _APPEND_ (occNameString (getOccName clas)))
+instToId :: Inst -> TcId
+instToId inst = instToIdBndr inst
 
-instToId (Method u id tys rho_ty orig loc)
-  = TcId (mkInstId u tau_ty (mkLocalName u occ loc))
-  where
-    occ = getOccName id
-    (_, tau_ty) = splitRhoTy rho_ty    
-               -- I hope we don't need tcSplitRhoTy...
-               -- NB The method Id has just the tau type
-    
-instToId (LitInst u list ty orig loc)
-  = TcId (mkInstId u ty (mkSysLocalName u SLIT("lit") loc))
-\end{code}
+instToIdBndr :: Inst -> TcId
+instToIdBndr (Dict u clas ty orig loc)
+  = mkUserLocal (mkDictOcc (getOccName clas)) u (mkDictTy clas ty) loc
 
-\begin{code}
-instType :: Inst s -> TcType s
-instType (Dict _ clas ty _ _)     = mkDictTy clas ty
-instType (LitInst _ _ ty _ _)     = ty
-instType (Method _ id tys ty _ _) = ty
+instToIdBndr (Method u id tys theta tau orig loc)
+  = mkUserLocal (mkMethodOcc (getOccName id)) u tau loc
+    
+instToIdBndr (LitInst u list ty orig loc)
+  = mkSysLocal SLIT("lit") u ty
 \end{code}
 
 
@@ -304,15 +398,21 @@ but doesn't do the same for the Id in a Method.  There's no
 need, and it's a lot of extra work.
 
 \begin{code}
-zonkInst :: Inst s -> NF_TcM s (Inst s)
-zonkInst (Dict u clas ty orig loc)
-  = zonkTcType ty                      `thenNF_Tc` \ new_ty ->
-    returnNF_Tc (Dict u clas new_ty orig loc)
-
-zonkInst (Method u id tys rho orig loc)                -- Doesn't zonk the id!
-  = mapNF_Tc zonkTcType tys            `thenNF_Tc` \ new_tys ->
-    zonkTcType rho                     `thenNF_Tc` \ new_rho ->
-    returnNF_Tc (Method u id new_tys new_rho orig loc)
+zonkInst :: Inst -> NF_TcM s Inst
+zonkInst (Dict u clas tys orig loc)
+  = zonkTcTypes        tys                     `thenNF_Tc` \ new_tys ->
+    returnNF_Tc (Dict u clas new_tys orig loc)
+
+zonkInst (Method u id tys theta tau orig loc) 
+  = zonkId id                  `thenNF_Tc` \ new_id ->
+       -- Essential to zonk the id in case it's a local variable
+       -- Can't use zonkIdOcc because the id might itself be
+       -- an InstId, in which case it won't be in scope
+
+    zonkTcTypes tys            `thenNF_Tc` \ new_tys ->
+    zonkTcThetaType theta      `thenNF_Tc` \ new_theta ->
+    zonkTcType tau             `thenNF_Tc` \ new_tau ->
+    returnNF_Tc (Method u new_id new_tys new_theta new_tau orig loc)
 
 zonkInst (LitInst u lit ty orig loc)
   = zonkTcType ty                      `thenNF_Tc` \ new_ty ->
@@ -320,103 +420,53 @@ zonkInst (LitInst u lit ty orig loc)
 \end{code}
 
 
-\begin{code}
-tyVarsOfInst :: Inst s -> TcTyVarSet s
-tyVarsOfInst (Dict _ _ ty _ _)        = tyVarsOfType  ty
-tyVarsOfInst (Method _ id tys rho _ _) = tyVarsOfTypes tys `unionTyVarSets` tcIdTyVars id
-                                        -- The id might not be a RealId; in the case of
-                                        -- locally-overloaded class methods, for example
-tyVarsOfInst (LitInst _ _ ty _ _)     = tyVarsOfType  ty
-\end{code}
-
-@matchesInst@ checks when two @Inst@s are instances of the same
-thing at the same type, even if their uniques differ.
-
-\begin{code}
-matchesInst :: Inst s -> Inst s -> Bool
-
-matchesInst (Dict _ clas1 ty1 _ _) (Dict _ clas2 ty2 _ _)
-  = clas1 == clas2 && ty1 `eqSimpleTy` ty2
-
-matchesInst (Method _ id1 tys1 _ _ _) (Method _ id2 tys2 _ _ _)
-  =  id1 == id2
-  && and (zipWith eqSimpleTy tys1 tys2)
-  && length tys1 == length tys2
-
-matchesInst (LitInst _ lit1 ty1 _ _) (LitInst _ lit2 ty2 _ _)
-  = lit1 `eq` lit2 && ty1 `eqSimpleTy` ty2
-  where
-    (OverloadedIntegral   i1) `eq` (OverloadedIntegral   i2) = i1 == i2
-    (OverloadedFractional f1) `eq` (OverloadedFractional f2) = f1 == f2
-    _                        `eq` _                         = False
-
-matchesInst other1 other2 = False
-\end{code}
-
-
-Predicates
-~~~~~~~~~~
-\begin{code}
-isDict :: Inst s -> Bool
-isDict (Dict _ _ _ _ _) = True
-isDict other           = False
-
-isTyVarDict :: Inst s -> Bool
-isTyVarDict (Dict _ _ ty _ _) = isTyVarTy ty
-isTyVarDict other            = False
-\end{code}
-
-Two predicates which deal with the case where class constraints don't
-necessarily result in bindings.  The first tells whether an @Inst@
-must be witnessed by an actual binding; the second tells whether an
-@Inst@ can be generalised over.
-
-\begin{code}
-instBindingRequired :: Inst s -> Bool
-instBindingRequired (Dict _ clas _ _ _) = not (isNoDictClass clas)
-instBindingRequired other              = True
-
-instCanBeGeneralised :: Inst s -> Bool
-instCanBeGeneralised (Dict _ clas _ _ _) = not (isCcallishClass clas)
-instCanBeGeneralised other              = True
-\end{code}
-
-
 Printing
 ~~~~~~~~
 ToDo: improve these pretty-printing things.  The ``origin'' is really only
 relevant in error messages.
 
 \begin{code}
-instance Outputable (Inst s) where
-    ppr sty inst = pprQuote sty (\ sty -> pprInst sty inst)
+instance Outputable Inst where
+    ppr inst = pprInst inst
 
-pprInst sty (LitInst u lit ty orig loc)
+pprInst (LitInst u lit ty orig loc)
   = hsep [case lit of
              OverloadedIntegral   i -> integer i
              OverloadedFractional f -> rational f,
           ptext SLIT("at"),
-          ppr sty ty,
-          show_uniq sty u]
+          ppr ty,
+          show_uniq u]
 
-pprInst sty (Dict u clas ty orig loc)
-  = hsep [ppr sty clas, pprParendGenType sty ty, show_uniq sty u]
+pprInst (Dict u clas tys orig loc) = pprConstraint clas tys <+> show_uniq u
 
-pprInst sty (Method u id tys rho orig loc)
-  = hsep [ppr sty id, ptext SLIT("at"), 
-         interppSP sty tys,
-         show_uniq sty u]
+pprInst (Method u id tys _ _ orig loc)
+  = hsep [ppr id, ptext SLIT("at"), 
+         brackets (interppSP tys),
+         show_uniq u]
 
-show_uniq PprDebug u = ppr PprDebug u
-show_uniq sty     u = empty
-\end{code}
+tidyInst :: TidyEnv -> Inst -> (TidyEnv, Inst)
+tidyInst env (LitInst u lit ty orig loc)
+  = (env', LitInst u lit ty' orig loc)
+  where
+    (env', ty') = tidyOpenType env ty
 
-Printing in error messages
+tidyInst env (Dict u clas tys orig loc)
+  = (env', Dict u clas tys' orig loc)
+  where
+    (env', tys') = tidyOpenTypes env tys
 
-\begin{code}
-noInstanceErr inst sty = ptext SLIT("No instance for:") <+> ppr sty inst
+tidyInst env (Method u id tys theta tau orig loc)
+  = (env', Method u id tys' theta tau orig loc)
+               -- Leave theta, tau alone cos we don't print them
+  where
+    (env', tys') = tidyOpenTypes env tys
+    
+tidyInsts env insts = mapAccumL tidyInst env insts
+
+show_uniq u = ifPprDebug (text "{-" <> ppr u <> text "-}")
 \end{code}
 
+
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
 \subsection[InstEnv-types]{Type declarations}
@@ -424,7 +474,7 @@ noInstanceErr inst sty = ptext SLIT("No instance for:") <+> ppr sty inst
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-type InstanceMapper = Class -> ClassInstEnv
+type InstanceMapper = Class -> InstEnv
 \end{code}
 
 A @ClassInstEnv@ lives inside a class, and identifies all the instances
@@ -443,69 +493,83 @@ The "a" in the pattern must be one of the forall'd variables in
 the dfun type.
 
 \begin{code}
-lookupInst :: Inst s 
-          -> TcM s ([Inst s], 
-                    TcDictBinds s)     -- The new binding
+data LookupInstResult s
+  = NoInstance
+  | SimpleInst TcExpr          -- Just a variable, type application, or literal
+  | GenInst    [Inst] TcExpr   -- The expression and its needed insts
+
+lookupInst :: Inst 
+          -> NF_TcM s (LookupInstResult s)
 
 -- Dictionaries
 
-lookupInst dict@(Dict _ clas ty orig loc)
-  = case lookupMEnv matchTy (get_inst_env clas orig) ty of
-      Nothing  -> tcAddSrcLoc loc               $
-                  tcAddErrCtxt (\sty -> pprOrigin sty dict) $
-                  failTc (noInstanceErr dict)
+lookupInst dict@(Dict _ clas tys orig loc)
+  = case lookupInstEnv (ppr clas) (classInstEnv clas) tys of
 
-      Just (dfun_id, tenv) 
+      Just (tenv, dfun_id)
        -> let
-               (tyvars, rho) = splitForAllTy (idType dfun_id)
-               ty_args       = map (assoc "lookupInst" tenv) tyvars
-               -- tenv should bind all the tyvars
-          in
-          tcInstType tenv rho          `thenNF_Tc` \ dfun_rho ->
-          let
-               (theta, tau) = splitRhoTy dfun_rho
+               subst         = mkSubst (tyVarsOfTypes tys) tenv
+               (tyvars, rho) = splitForAllTys (idType dfun_id)
+               ty_args       = map subst_tv tyvars
+               dfun_rho      = substTy subst rho
+               (theta, tau)  = splitRhoTy dfun_rho
+               ty_app        = mkHsTyApp (HsVar dfun_id) ty_args
+               subst_tv tv   = case lookupSubstEnv tenv tv of
+                                  Just (DoneTy ty)  -> ty
+                                       -- tenv should bind all the tyvars
           in
+          if null theta then
+               returnNF_Tc (SimpleInst ty_app)
+          else
           newDictsAtLoc orig loc theta `thenNF_Tc` \ (dicts, dict_ids) ->
           let 
-               rhs = mkHsDictApp (mkHsTyApp (HsVar (RealId dfun_id)) ty_args) dict_ids
+               rhs = mkHsDictApp ty_app dict_ids
           in
-          returnTc (dicts, VarMonoBind (instToId dict) rhs)
+          returnNF_Tc (GenInst dicts rhs)
                             
+      Nothing  -> returnNF_Tc NoInstance
 
 -- Methods
 
-lookupInst inst@(Method _ id tys rho orig loc)
-  = tcSplitRhoTy rho                   `thenNF_Tc` \ (theta, _) ->
-    newDictsAtLoc orig loc theta       `thenNF_Tc` \ (dicts, dict_ids) ->
-    returnTc (dicts, VarMonoBind (instToId inst) (mkHsDictApp (mkHsTyApp (HsVar id) tys) dict_ids))
+lookupInst inst@(Method _ id tys theta _ orig loc)
+  = newDictsAtLoc orig loc theta       `thenNF_Tc` \ (dicts, dict_ids) ->
+    returnNF_Tc (GenInst dicts (mkHsDictApp (mkHsTyApp (HsVar id) tys) dict_ids))
 
 -- Literals
 
 lookupInst inst@(LitInst u (OverloadedIntegral i) ty orig loc)
   | isIntTy ty && in_int_range                 -- Short cut for Int
-  = returnTc ([], VarMonoBind inst_id int_lit)
+  = returnNF_Tc (GenInst [] int_lit)
+       -- GenInst, not SimpleInst, because int_lit is actually a constructor application
 
   | isIntegerTy ty                             -- Short cut for Integer
-  = returnTc ([], VarMonoBind inst_id integer_lit)
+  = returnNF_Tc (GenInst [] integer_lit)
 
   | in_int_range                               -- It's overloaded but small enough to fit into an Int
-  = tcLookupGlobalValueByKey fromIntClassOpKey `thenNF_Tc` \ from_int ->
+  = tcLookupValueByKey fromIntClassOpKey       `thenNF_Tc` \ from_int ->
     newMethodAtLoc orig loc from_int [ty]      `thenNF_Tc` \ (method_inst, method_id) ->
-    returnTc ([method_inst], VarMonoBind inst_id (HsApp (HsVar method_id) int_lit))
+    returnNF_Tc (GenInst [method_inst] (HsApp (HsVar method_id) int_lit))
 
   | otherwise                                  -- Alas, it is overloaded and a big literal!
-  = tcLookupGlobalValueByKey fromIntegerClassOpKey     `thenNF_Tc` \ from_integer ->
+  = tcLookupValueByKey fromIntegerClassOpKey   `thenNF_Tc` \ from_integer ->
     newMethodAtLoc orig loc from_integer [ty]          `thenNF_Tc` \ (method_inst, method_id) ->
-    returnTc ([method_inst], VarMonoBind inst_id (HsApp (HsVar method_id) integer_lit))
+    returnNF_Tc (GenInst [method_inst] (HsApp (HsVar method_id) integer_lit))
   where
     in_int_range   = inIntRange i
     intprim_lit    = HsLitOut (HsIntPrim i) intPrimTy
     integer_lit    = HsLitOut (HsInt i) integerTy
-    int_lit        = HsApp (HsVar (RealId intDataCon)) intprim_lit
-    inst_id       = instToId inst
+    int_lit        = HsCon intDataCon [] [intprim_lit]
+
+-- similar idea for overloaded floating point literals: if the literal is
+-- *definitely* a float or a double, generate the real thing here.
+-- This is essential  (see nofib/spectral/nucleic).
 
 lookupInst inst@(LitInst u (OverloadedFractional f) ty orig loc)
-  = tcLookupGlobalValueByKey fromRationalClassOpKey    `thenNF_Tc` \ from_rational ->
+  | isFloatTy ty    = returnNF_Tc (GenInst [] float_lit)
+  | isDoubleTy ty   = returnNF_Tc (GenInst [] double_lit)
+
+  | otherwise 
+         = tcLookupValueByKey fromRationalClassOpKey   `thenNF_Tc` \ from_rational ->
 
        -- The type Rational isn't wired in so we have to conjure it up
     tcLookupTyConByKey rationalTyConKey        `thenNF_Tc` \ rational_tycon ->
@@ -514,7 +578,14 @@ lookupInst inst@(LitInst u (OverloadedFractional f) ty orig loc)
        rational_lit = HsLitOut (HsFrac f) rational_ty
     in
     newMethodAtLoc orig loc from_rational [ty]         `thenNF_Tc` \ (method_inst, method_id) ->
-    returnTc ([method_inst], VarMonoBind (instToId inst) (HsApp (HsVar method_id) rational_lit))
+    returnNF_Tc (GenInst [method_inst] (HsApp (HsVar method_id) rational_lit))
+
+  where
+    floatprim_lit  = HsLitOut (HsFloatPrim f) floatPrimTy
+    float_lit      = HsCon floatDataCon [] [floatprim_lit]
+    doubleprim_lit = HsLitOut (HsDoublePrim f) doublePrimTy
+    double_lit     = HsCon doubleDataCon [] [doubleprim_lit]
+
 \end{code}
 
 There is a second, simpler interface, when you want an instance of a
@@ -523,61 +594,19 @@ appropriate dictionary if it exists.  It is used only when resolving
 ambiguous dictionaries.
 
 \begin{code}
-lookupSimpleInst :: ClassInstEnv
+lookupSimpleInst :: InstEnv
                 -> Class
-                -> Type                        -- Look up (c,t)
-                -> TcM s [(Class,Type)]        -- Here are the needed (c,t)s
-
-lookupSimpleInst class_inst_env clas ty
-  = case (lookupMEnv matchTy class_inst_env ty) of
-      Nothing         -> failTc (noSimpleInst clas ty)
-      Just (dfun,tenv) -> returnTc [(c,instantiateTy tenv t) | (c,t) <- theta]
-                      where
-                         (_, theta, _) = splitSigmaTy (idType dfun)
-
-noSimpleInst clas ty sty
-  = ptext SLIT("No instance for") <+> 
-    (pprQuote sty $ \ sty -> ppr sty clas <+> ppr sty ty)
-\end{code}
-
+                -> [Type]                      -- Look up (c,t)
+                -> NF_TcM s (Maybe ThetaType)          -- Here are the needed (c,t)s
 
-@mkInstSpecEnv@ is used to construct the @SpecEnv@ for a dfun.
-It does it by filtering the class's @InstEnv@.  All pretty shady stuff.
+lookupSimpleInst class_inst_env clas tys
+  = case lookupInstEnv (ppr clas) class_inst_env tys of
+      Nothing   -> returnNF_Tc Nothing
 
-\begin{code}
-mkInstSpecEnv clas inst_ty inst_tvs inst_theta = panic "mkInstSpecEnv"
-\end{code}
-
-\begin{pseudocode}
-mkInstSpecEnv :: Class                 -- class
-             -> Type                   -- instance type
-             -> [TyVarTemplate]        -- instance tyvars
-             -> ThetaType              -- superclasses dicts
-             -> SpecEnv                -- specenv for dfun of instance
-
-mkInstSpecEnv clas inst_ty inst_tvs inst_theta
-  = mkSpecEnv (catMaybes (map maybe_spec_info matches))
-  where
-    matches = matchMEnv matchTy (classInstEnv clas) inst_ty
-
-    maybe_spec_info (_, match_info, MkInstTemplate dfun _ [])
-      = Just (SpecInfo (map (assocMaybe match_info) inst_tvs) (length inst_theta) dfun)
-    maybe_spec_info (_, match_info, _)
-      = Nothing
-\end{pseudocode}
-
-
-\begin{code}
-addClassInst
-    :: ClassInstEnv            -- Incoming envt
-    -> Type                    -- The instance type: inst_ty
-    -> Id                      -- Dict fun id to apply. Free tyvars of inst_ty must
-                               -- be the same as the forall'd tyvars of the dfun id.
-    -> MaybeErr
-         ClassInstEnv          -- Success
-         (Type, Id)            -- Offending overlap
-
-addClassInst inst_env inst_ty dfun_id = insertMEnv matchTy inst_env inst_ty dfun_id
+      Just (tenv, dfun)
+       -> returnNF_Tc (Just (substTheta (mkSubst emptyInScopeSet tenv) theta))
+        where
+          (_, theta, _) = splitSigmaTy (idType dfun)
 \end{code}
 
 
@@ -593,8 +622,8 @@ This is important for decent error message reporting because dictionaries
 don't appear in the original source code.  Doubtless this type will evolve...
 
 \begin{code}
-data InstOrigin s
-  = OccurrenceOf (TcIdOcc s)   -- Occurrence of an overloaded identifier
+data InstOrigin
+  = OccurrenceOf TcId  -- Occurrence of an overloaded identifier
   | OccurrenceOfCon Id         -- Occurrence of a data constructor
 
   | RecordUpdOrigin
@@ -605,26 +634,19 @@ data InstOrigin s
 
   | LiteralOrigin      HsLit   -- Occurrence of a literal
 
+  | PatOrigin RenamedPat
+
   | ArithSeqOrigin     RenamedArithSeqInfo -- [x..], [x..y] etc
 
   | SignatureOrigin            -- A dict created from a type signature
+  | Rank2Origin                        -- A dict created when typechecking the argument
+                               -- of a rank-2 typed function
 
   | DoOrigin                   -- The monad for a do expression
 
   | ClassDeclOrigin            -- Manufactured during a class decl
 
---     NO MORE!
---  | DerivingOrigin   InstanceMapper
---                     Class
---                     TyCon
-
-       -- During "deriving" operations we have an ever changing
-       -- mapping of classes to instances, so we record it inside the
-       -- origin information.  This is a bit of a hack, but it works
-       -- fine.  (Simon is to blame [WDP].)
-
-  | InstanceSpecOrigin InstanceMapper
-                       Class   -- in a SPECIALIZE instance pragma
+  | InstanceSpecOrigin Class   -- in a SPECIALIZE instance pragma
                        Type
 
        -- When specialising instances the instance info attached to
@@ -632,8 +654,6 @@ data InstOrigin s
        -- origin information.  This is a bit of a hack, but it works
        -- fine.  (Patrick is to blame [WDP].)
 
---  | DefaultDeclOrigin                -- Related to a `default' declaration
-
   | ValSpecOrigin      Name    -- in a SPECIALIZE pragma for a value
 
        -- Argument or result of a ccall
@@ -651,55 +671,47 @@ data InstOrigin s
 \end{code}
 
 \begin{code}
--- During deriving and instance specialisation operations
--- we can't get the instances of the class from inside the
--- class, because the latter ain't ready yet.  Instead we
--- find a mapping from classes to envts inside the dict origin.
-
-get_inst_env :: Class -> InstOrigin s -> ClassInstEnv
--- get_inst_env clas (DerivingOrigin inst_mapper _ _)
---  = fst (inst_mapper clas)
-get_inst_env clas (InstanceSpecOrigin inst_mapper _ _)
-  = inst_mapper clas
-get_inst_env clas other_orig = classInstEnv clas
-
-
-pprOrigin :: PprStyle -> Inst s -> Doc
-pprOrigin sty inst
-  = hsep [text "arising from", pp_orig orig, text "at", ppr sty locn]
+pprOrigin :: Inst -> SDoc
+pprOrigin inst
+  = hsep [text "arising from", pp_orig orig, text "at", ppr locn]
   where
     (orig, locn) = case inst of
-                       Dict _ _ _     orig loc -> (orig,loc)
-                       Method _ _ _ _ orig loc -> (orig,loc)
-                       LitInst _ _ _  orig loc -> (orig,loc)
+                       Dict _ _ _       orig loc -> (orig,loc)
+                       Method _ _ _ _ _ orig loc -> (orig,loc)
+                       LitInst _ _ _    orig loc -> (orig,loc)
                        
     pp_orig (OccurrenceOf id)
-       = hsep [ptext SLIT("use of"), ppr sty id]
+       = hsep [ptext SLIT("use of"), quotes (ppr id)]
     pp_orig (OccurrenceOfCon id)
-       = hsep [ptext SLIT("use of"), ppr sty id]
+       = hsep [ptext SLIT("use of"), quotes (ppr id)]
     pp_orig (LiteralOrigin lit)
-       = hsep [ptext SLIT("the literal"), ppr sty lit]
+       = hsep [ptext SLIT("the literal"), quotes (ppr lit)]
+    pp_orig (PatOrigin pat)
+       = hsep [ptext SLIT("the pattern"), quotes (ppr pat)]
     pp_orig (InstanceDeclOrigin)
        =  ptext SLIT("an instance declaration")
     pp_orig (ArithSeqOrigin seq)
-       = hsep [ptext SLIT("the arithmetic sequence:"), ppr sty seq]
+       = hsep [ptext SLIT("the arithmetic sequence"), quotes (ppr seq)]
     pp_orig (SignatureOrigin)
        =  ptext SLIT("a type signature")
+    pp_orig (Rank2Origin)
+       =  ptext SLIT("a function with an overloaded argument type")
     pp_orig (DoOrigin)
        =  ptext SLIT("a do statement")
     pp_orig (ClassDeclOrigin)
        =  ptext SLIT("a class declaration")
-    pp_orig (InstanceSpecOrigin _ clas ty)
+    pp_orig (InstanceSpecOrigin clas ty)
        = hsep [text "a SPECIALIZE instance pragma; class",
-              ppr sty clas, text "type:", ppr sty ty]
+               quotes (ppr clas), text "type:", ppr ty]
     pp_orig (ValSpecOrigin name)
-       = hsep [ptext SLIT("a SPECIALIZE user-pragma for"), ppr sty name]
+       = hsep [ptext SLIT("a SPECIALIZE user-pragma for"), quotes (ppr name)]
     pp_orig (CCallOrigin clabel Nothing{-ccall result-})
-       = hsep [ptext SLIT("the result of the _ccall_ to"), text clabel]
+       = hsep [ptext SLIT("the result of the _ccall_ to"), quotes (text clabel)]
     pp_orig (CCallOrigin clabel (Just arg_expr))
-       = hsep [ptext SLIT("an argument in the _ccall_ to"), text clabel <> comma, text "namely", ppr sty arg_expr]
+       = hsep [ptext SLIT("an argument in the _ccall_ to"), quotes (text clabel) <> comma, 
+               text "namely", quotes (ppr arg_expr)]
     pp_orig (LitLitOrigin s)
-       = hsep [ptext SLIT("the ``literal-literal''"), text s]
+       = hsep [ptext SLIT("the ``literal-literal''"), quotes (text s)]
     pp_orig (UnknownOrigin)
        = ptext SLIT("...oops -- I don't know where the overloading came from!")
 \end{code}