[project @ 2005-04-04 11:55:11 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / Inst.lhs
index e4a9584..7cde236 100644 (file)
 %
-% (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
+module Inst ( 
+       Inst, 
 
-       InstOrigin(..), OverloadedLit(..),
-       LIE(..), emptyLIE, unitLIE, plusLIE, consLIE, zonkLIE, plusLIEs,
+       pprDFuns, pprDictsTheta, pprDictsInFull,        -- User error messages
+       showLIE, pprInst, pprInsts, pprInstInFull,      -- Debugging messages
 
-        InstanceMapper(..),
+       tidyInsts, tidyMoreInsts,
 
-       newDicts, newDictsAtLoc, newMethod, newMethodWithGivenTy, newOverloadedLit,
+       newDicts, newDictAtLoc, newDictsAtLoc, cloneDict, 
+       tcOverloadedLit, newIPDict, 
+       newMethod, newMethodFromName, newMethodWithGivenTy, 
+       tcInstClassOp, tcInstCall, tcInstStupidTheta,
+       tcSyntaxName, 
 
-       instType, tyVarsOfInst, lookupInst,
+       tyVarsOfInst, tyVarsOfInsts, tyVarsOfLIE, 
+       ipNamesOfInst, ipNamesOfInsts, fdPredsOfInst, fdPredsOfInsts,
+       instLoc, getDictClassTys, dictPred,
 
-       isDict, isTyVarDict, 
+       lookupInst, LookupInstResult(..), lookupPred, 
+       tcExtendLocalInstEnv, tcGetInstEnvs, 
 
-       zonkInst, instToId,
+       isDict, isClassDict, isMethod, 
+       isLinearInst, linearInstType, isIPDict, isInheritableInst,
+       isTyVarDict, isStdClassTyVarDict, isMethodFor, 
+       instBindingRequired,
 
-       matchesInst,
-       instBindingRequired, instCanBeGeneralised
+       zonkInst, zonkInsts,
+       instToId, instName,
 
+       InstOrigin(..), InstLoc(..), pprInstLoc
     ) where
 
-import Ubiq
-
-import HsSyn   ( HsLit(..), HsExpr(..), HsBinds, 
-                 InPat, OutPat, Stmt, Qual, Match,
-                 ArithSeqInfo, PolyType, Fake )
-import RnHsSyn ( RenamedArithSeqInfo(..), RenamedHsExpr(..) )
-import TcHsSyn ( TcIdOcc(..), TcExpr(..), TcIdBndr(..),
-                 mkHsTyApp, mkHsDictApp )
-
-import TcMonad
-import TcEnv   ( tcLookupGlobalValueByKey )
-import TcType  ( TcType(..), TcRhoType(..), TcMaybe, TcTyVarSet(..),
-                 tcInstType, tcInstTcType, zonkTcType )
-
-import Bag     ( emptyBag, unitBag, unionBags, unionManyBags, listToBag, consBag )
-import Class   ( Class(..), GenClass, ClassInstEnv(..), getClassInstEnv )
-import Id      ( GenId, idType, mkInstId )
-import MatchEnv        ( lookupMEnv, insertMEnv )
-import Name    ( Name )
-import NameTypes( ShortName, mkShortName )
-import Outputable
-import PprType ( GenClass, TyCon, GenType, GenTyVar )  
-import PprStyle        ( PprStyle(..) )
-import Pretty
-import SpecEnv ( SpecEnv(..) )
-import SrcLoc  ( SrcLoc, mkUnknownSrcLoc )
-import Type    ( GenType, eqSimpleTy,
-                 isTyVarTy, mkDictTy, splitForAllTy, splitSigmaTy,
-                 splitRhoTy, matchTy, tyVarsOfType, tyVarsOfTypes )
-import TyVar   ( GenTyVar )
-import TysPrim   ( intPrimTy )
-import TysWiredIn ( intDataCon )
-import Unique  ( Unique, showUnique,
-                 fromRationalClassOpKey, fromIntClassOpKey, fromIntegerClassOpKey )
-import Util    ( panic, zipEqual, zipWithEqual, assoc, assertPanic )
+#include "HsVersions.h"
 
+import {-# SOURCE #-}  TcExpr( tcCheckSigma, tcSyntaxOp )
+import {-# SOURCE #-}  TcUnify ( unifyTauTy )  -- Used in checkKind (sigh)
+
+import HsSyn   ( HsLit(..), HsOverLit(..), HsExpr(..), LHsExpr, mkHsApp,
+                 nlHsLit, nlHsVar )
+import TcHsSyn ( TcId, TcIdSet, 
+                 mkHsTyApp, mkHsDictApp, zonkId, 
+                 mkCoercion, ExprCoFn
+               )
+import TcRnMonad
+import TcEnv   ( tcLookupId, checkWellStaged, topIdLvl, tcMetaTy )
+import InstEnv ( DFunId, InstEnv, lookupInstEnv, checkFunDeps, extendInstEnv )
+import TcIface ( loadImportedInsts )
+import TcMType ( zonkTcType, zonkTcTypes, zonkTcPredType, zonkTcThetaType, 
+                 tcInstTyVar, tcInstType, tcSkolType
+               )
+import TcType  ( Type, TcType, TcThetaType, TcTyVarSet, TcTyVar, TcPredType,
+                 PredType(..), SkolemInfo(..), Expected(..), typeKind, mkSigmaTy,
+                 tcSplitForAllTys, tcSplitForAllTys, mkFunTy,
+                 tcSplitPhiTy, tcIsTyVarTy, tcSplitDFunTy, tcSplitDFunHead,
+                 isIntTy,isFloatTy, isIntegerTy, isDoubleTy,
+                 tcIsTyVarTy, mkPredTy, mkTyVarTy, mkTyVarTys,
+                 tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, tyVarsOfPred, tidyPred,
+                 isClassPred, isTyVarClassPred, isLinearPred, 
+                 getClassPredTys, getClassPredTys_maybe, mkPredName,
+                 isInheritablePred, isIPPred, 
+                 tidyType, tidyTypes, tidyFreeTyVars, tcSplitSigmaTy, 
+                 pprPred, pprParendType, pprThetaArrow, pprTheta, pprClassPred
+               )
+import Type    ( TvSubst, substTy, substTyVar, substTyWith, substTheta, zipTopTvSubst,
+                 notElemTvSubst, extendTvSubstList )
+import Unify   ( tcMatchTys )
+import Kind    ( isSubKind )
+import Packages        ( isHomeModule )
+import HscTypes        ( ExternalPackageState(..) )
+import CoreFVs ( idFreeTyVars )
+import DataCon ( DataCon, dataConTyVars, dataConStupidTheta, dataConName, dataConWrapId )
+import Id      ( Id, idName, idType, mkUserLocal, mkLocalId )
+import PrelInfo        ( isStandardClass, isNoDictClass )
+import Name    ( Name, mkMethodOcc, getOccName, getSrcLoc, nameModule,
+                 isInternalName, setNameUnique, mkSystemVarNameEncoded )
+import NameSet ( addOneToNameSet )
+import Literal ( inIntRange )
+import Var     ( TyVar, tyVarKind, setIdType )
+import VarEnv  ( TidyEnv, emptyTidyEnv )
+import VarSet  ( elemVarSet, emptyVarSet, unionVarSet, mkVarSet )
+import TysWiredIn ( floatDataCon, doubleDataCon )
+import PrelNames       ( integerTyConName, fromIntegerName, fromRationalName, rationalTyConName )
+import BasicTypes( IPName(..), mapIPName, ipNameName )
+import UniqSupply( uniqsFromSupply )
+import SrcLoc  ( mkSrcSpan, noLoc, unLoc, Located(..) )
+import DynFlags( DynFlags )
+import Maybes  ( isJust )
+import Outputable
 \end{code}
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection[Inst-collections]{LIE: a collection of Insts}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
 
+Selection
+~~~~~~~~~
 \begin{code}
-type LIE s = Bag (Inst s)
-
-emptyLIE          = emptyBag
-unitLIE inst     = unitBag inst
-plusLIE lie1 lie2 = lie1 `unionBags` lie2
-consLIE inst lie  = inst `consBag` lie
-plusLIEs lies    = unionManyBags lies
+instName :: Inst -> Name
+instName inst = idName (instToId inst)
 
-zonkLIE :: LIE s -> NF_TcM s (LIE s)
-zonkLIE lie = mapBagNF_Tc zonkInst lie
-\end{code}
+instToId :: Inst -> TcId
+instToId (LitInst nm _ ty _)   = mkLocalId nm ty
+instToId (Dict nm pred _)      = mkLocalId nm (mkPredTy pred)
+instToId (Method id _ _ _ _ _) = id
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection[Inst-types]{@Inst@ types}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
+instLoc (Dict _ _         loc) = loc
+instLoc (Method _ _ _ _ _ loc) = loc
+instLoc (LitInst _ _ _    loc) = loc
 
-An @Inst@ is either a dictionary, an instance of an overloaded
-literal, or an instance of an overloaded value.  We call the latter a
-``method'' even though it may not correspond to a class operation.
-For example, we might have an instance of the @double@ function at
-type Int, represented by
+dictPred (Dict _ pred _ ) = pred
+dictPred inst            = pprPanic "dictPred" (ppr inst)
 
-       Method 34 doubleId [Int] origin
+getDictClassTys (Dict _ pred _) = getClassPredTys pred
 
-\begin{code}
-data Inst s
-  = Dict
-       Unique
-       Class           -- The type of the dict is (c t), where
-       (TcType s)      -- c is the class and t the type;
-       (InstOrigin s)
-       SrcLoc
-
-  | Method
-       Unique
-
-       (TcIdOcc s)     -- 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
-                       --      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
-
-       (InstOrigin s)
-       SrcLoc
-
-  | 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
-       SrcLoc
-
-data OverloadedLit
-  = OverloadedIntegral  Integer        -- The number
-  | OverloadedFractional Rational      -- The number
-
-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
-\end{code}
+-- fdPredsOfInst is used to get predicates that contain functional 
+-- dependencies *or* might do so.  The "might do" part is because
+-- a constraint (C a b) might have a superclass with FDs
+-- Leaving these in is really important for the call to fdPredsOfInsts
+-- in TcSimplify.inferLoop, because the result is fed to 'grow',
+-- which is supposed to be conservative
+fdPredsOfInst (Dict _ pred _)         = [pred]
+fdPredsOfInst (Method _ _ _ theta _ _) = theta
+fdPredsOfInst other                   = []     -- LitInsts etc
 
-Construction
-~~~~~~~~~~~~
+fdPredsOfInsts :: [Inst] -> [PredType]
+fdPredsOfInsts insts = concatMap fdPredsOfInst insts
 
-\begin{code}
-newDicts :: InstOrigin s
-        -> [(Class, TcType s)]
-        -> NF_TcM s (LIE s, [TcIdOcc s])
-newDicts orig theta
- = tcGetSrcLoc                         `thenNF_Tc` \ loc ->
-   tcGetUniques (length theta)         `thenNF_Tc` \ new_uniqs ->
-   let
-       mk_dict u (clas, ty) = Dict u clas ty orig loc
-       dicts = zipWithEqual mk_dict new_uniqs theta
-   in
-   returnNF_Tc (listToBag dicts, map instToId dicts)
-
-newDictsAtLoc orig loc theta   -- Local function, similar to newDicts, 
-                               -- but with slightly different interface
- = tcGetUniques (length theta)         `thenNF_Tc` \ new_uniqs ->
-   let
-       mk_dict u (clas, ty) = Dict u clas ty orig loc
-       dicts = zipWithEqual 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)
-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 tcInstType (tyvars `zipEqual` tys) rho
-       TcId   id -> let (tyvars, rho) = splitForAllTy (idType id)
-                    in tcInstTcType (tyvars `zipEqual` tys) rho
-   )                                           `thenNF_Tc` \ rho_ty ->
-
-       -- Our friend does the rest
-   newMethodWithGivenTy orig id tys rho_ty
-
-
-newMethodWithGivenTy orig id tys rho_ty
- = tcGetSrcLoc                 `thenNF_Tc` \ loc ->
-   tcGetUnique                         `thenNF_Tc` \ new_uniq ->
-   let
-       meth_inst = Method new_uniq id tys rho_ty orig loc
-   in
-   returnNF_Tc (unitLIE meth_inst, instToId meth_inst)
-
-newMethodAtLoc :: InstOrigin s -> SrcLoc -> Id -> [TcType s] -> NF_TcM s (Inst s, TcIdOcc s)
-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
-   let
-       (tyvars,rho) = splitForAllTy (idType real_id)
-   in
-   tcInstType (tyvars `zipEqual` 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
-   in
-   returnNF_Tc (meth_inst, instToId meth_inst)
-
-newOverloadedLit :: InstOrigin s
-                -> OverloadedLit
-                -> TcType s
-                -> NF_TcM s (LIE s, TcIdOcc s)
-newOverloadedLit orig lit ty
- = tcGetSrcLoc                 `thenNF_Tc` \ loc ->
-   tcGetUnique                         `thenNF_Tc` \ new_uniq ->
-   let
-       lit_inst = LitInst new_uniq lit ty orig loc
-   in
-   returnNF_Tc (unitLIE lit_inst, instToId lit_inst)
-\end{code}
+isInheritableInst (Dict _ pred _)         = isInheritablePred pred
+isInheritableInst (Method _ _ _ theta _ _) = all isInheritablePred theta
+isInheritableInst other                           = True
 
 
-\begin{code}
-instToId :: Inst s -> TcIdOcc s
-instToId (Dict uniq clas ty orig loc)
-  = TcId (mkInstId uniq (mkDictTy clas ty) (mkShortName SLIT("dict") loc))
-instToId (Method uniq id tys rho_ty orig loc)
-  = TcId (mkInstId uniq tau_ty (mkShortName (getOccurrenceName id) loc))
-  where
-    (_, tau_ty) = splitRhoTy rho_ty    -- NB The method Id has just the tau type
-instToId (LitInst uniq list ty orig loc)
-  = TcId (mkInstId uniq ty (mkShortName SLIT("lit") loc))
-\end{code}
+ipNamesOfInsts :: [Inst] -> [Name]
+ipNamesOfInst  :: Inst   -> [Name]
+-- Get the implicit parameters mentioned by these Insts
+-- NB: ?x and %x get different Names
+ipNamesOfInsts insts = [n | inst <- insts, n <- ipNamesOfInst inst]
 
-\begin{code}
-instType :: Inst s -> TcType s
-instType (Dict _ clas ty _ _)     = mkDictTy clas ty
-instType (LitInst _ _ ty _ _)     = ty
-instType (Method _ id tys ty _ _) = ty
-\end{code}
+ipNamesOfInst (Dict _ (IParam n _) _)  = [ipNameName n]
+ipNamesOfInst (Method _ _ _ theta _ _) = [ipNameName n | IParam n _ <- theta]
+ipNamesOfInst other                   = []
 
+tyVarsOfInst :: Inst -> TcTyVarSet
+tyVarsOfInst (LitInst _ _ ty _)      = tyVarsOfType  ty
+tyVarsOfInst (Dict _ pred _)         = tyVarsOfPred pred
+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
 
-Zonking
-~~~~~~~
-Zonking makes sure that the instance types are fully zonked,
-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 uniq clas ty orig loc)
-  = zonkTcType ty                      `thenNF_Tc` \ new_ty ->
-    returnNF_Tc (Dict uniq clas new_ty orig loc)
-
-zonkInst (Method uniq 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 uniq id new_tys new_rho orig loc)
-
-zonkInst (LitInst uniq lit ty orig loc)
-  = zonkTcType ty                      `thenNF_Tc` \ new_ty ->
-    returnNF_Tc (LitInst uniq lit new_ty orig loc)
+tyVarsOfInsts insts = foldr (unionVarSet . tyVarsOfInst) emptyVarSet insts
+tyVarsOfLIE   lie   = tyVarsOfInsts (lieToList lie)
 \end{code}
 
-
+Predicates
+~~~~~~~~~~
 \begin{code}
-tyVarsOfInst :: Inst s -> TcTyVarSet s
-tyVarsOfInst (Dict _ _ ty _ _)        = tyVarsOfType  ty
-tyVarsOfInst (Method _ _ tys rho _ _) = tyVarsOfTypes tys
-tyVarsOfInst (LitInst _ _ ty _ _)     = tyVarsOfType  ty
-\end{code}
+isDict :: Inst -> Bool
+isDict (Dict _ _ _) = True
+isDict other       = False
 
-@matchesInst@ checks when two @Inst@s are instances of the same
-thing at the same type, even if their uniques differ.
+isClassDict :: Inst -> Bool
+isClassDict (Dict _ pred _) = isClassPred pred
+isClassDict other          = False
 
-\begin{code}
-matchesInst :: Inst s -> Inst s -> Bool
+isTyVarDict :: Inst -> Bool
+isTyVarDict (Dict _ pred _) = isTyVarClassPred pred
+isTyVarDict other          = False
 
-matchesInst (Dict _ clas1 ty1 _ _) (Dict _ clas2 ty2 _ _)
-  = clas1 == clas2 && ty1 `eqSimpleTy` ty2
+isIPDict :: Inst -> Bool
+isIPDict (Dict _ pred _) = isIPPred pred
+isIPDict other          = False
 
-matchesInst (Method _ id1 tys1 _ _ _) (Method _ id2 tys2 _ _ _)
-  =  id1 == id2
-  && and (zipWith eqSimpleTy tys1 tys2)
-  && length tys1 == length tys2
+isMethod :: Inst -> Bool
+isMethod (Method _ _ _ _ _ _) = True
+isMethod other               = False
 
-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
+isMethodFor :: TcIdSet -> Inst -> Bool
+isMethodFor ids (Method uniq id tys _ _ loc) = id `elemVarSet` ids
+isMethodFor ids inst                        = False
 
-matchesInst other1 other2 = False
-\end{code}
+isLinearInst :: Inst -> Bool
+isLinearInst (Dict _ pred _) = isLinearPred pred
+isLinearInst other          = False
+       -- We never build Method Insts that have
+       -- linear implicit paramters in them.
+       -- Hence no need to look for Methods
+       -- See TcExpr.tcId 
 
+linearInstType :: Inst -> TcType       -- %x::t  -->  t
+linearInstType (Dict _ (IParam _ ty) _) = ty
 
-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
+isStdClassTyVarDict (Dict _ pred _) = case getClassPredTys_maybe pred of
+                                       Just (clas, [ty]) -> isStandardClass clas && tcIsTyVarTy ty
+                                       other             -> False
 \end{code}
 
 Two predicates which deal with the case where class constraints don't
@@ -317,334 +205,655 @@ must be witnessed by an actual binding; the second tells whether an
 @Inst@ can be generalised over.
 
 \begin{code}
-instBindingRequired :: Inst s -> Bool
-instBindingRequired inst
-  = case getInstOrigin inst of
-       CCallOrigin _ _   -> False      -- No binding required
-       LitLitOrigin  _   -> False
-       OccurrenceOfCon _ -> False
-       other             -> True
-
-instCanBeGeneralised :: Inst s -> Bool
-instCanBeGeneralised inst
-  = case getInstOrigin inst of
-       CCallOrigin _ _ -> False        -- Can't be generalised
-       LitLitOrigin  _ -> False        -- Can't be generalised
-       other           -> True
+instBindingRequired :: Inst -> Bool
+instBindingRequired (Dict _ (ClassP clas _) _) = not (isNoDictClass clas)
+instBindingRequired other                     = True
 \end{code}
 
 
-Printing
-~~~~~~~~
-ToDo: improve these pretty-printing things.  The ``origin'' is really only
-relevant in error messages.
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Building dictionaries}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
 \begin{code}
-instance Outputable (Inst s) where
-    ppr sty (LitInst uniq lit ty orig loc)
-      = ppHang (ppSep [case lit of
-                         OverloadedIntegral   i -> ppInteger i
-                         OverloadedFractional f -> ppRational f,
-                      ppStr "at",
-                      ppr sty ty,
-                      show_uniq sty uniq
-               ])
-         4 (show_origin sty orig)
-
-    ppr sty (Dict uniq clas ty orig loc)
-      = ppHang (ppSep [ppr sty clas, 
-                      ppStr "at",
-                      ppr sty ty,
-                      show_uniq sty uniq
-               ])
-         4 (show_origin sty orig)
-
-    ppr sty (Method uniq id tys rho orig loc)
-      = ppHang (ppSep [ppr sty id, 
-                      ppStr "at",
-                      ppr sty tys,
-                      show_uniq sty uniq
-               ])
-         4 (show_origin sty orig)
-
-show_uniq PprDebug uniq = ppr PprDebug uniq
-show_uniq sty     uniq = ppNil
-
-show_origin sty orig    = ppBesides [ppLparen, pprOrigin sty orig, ppRparen]
-\end{code}
+newDicts :: InstOrigin
+        -> TcThetaType
+        -> TcM [Inst]
+newDicts orig theta
+  = getInstLoc orig            `thenM` \ loc ->
+    newDictsAtLoc loc theta
 
-Printing in error messages
+cloneDict :: Inst -> TcM Inst
+cloneDict (Dict nm ty loc) = newUnique `thenM` \ uniq ->
+                            returnM (Dict (setNameUnique nm uniq) ty loc)
 
-\begin{code}
-noInstanceErr inst sty = ppHang (ppPStr SLIT("No instance for:")) 4 (ppr sty inst)
+newDictAtLoc :: InstLoc -> TcPredType -> TcM Inst
+newDictAtLoc inst_loc pred
+  = do { uniq <- newUnique
+       ; return (mkDict inst_loc uniq pred) }
+
+newDictsAtLoc :: InstLoc -> TcThetaType -> TcM [Inst]
+newDictsAtLoc inst_loc theta
+  = newUniqueSupply            `thenM` \ us ->
+    returnM (zipWith (mkDict inst_loc) (uniqsFromSupply us) theta)
+
+mkDict inst_loc uniq pred
+  = Dict name pred inst_loc
+  where
+    name = mkPredName uniq (instLocSrcLoc inst_loc) pred 
+
+-- For vanilla implicit parameters, there is only one in scope
+-- at any time, so we used to use the name of the implicit parameter itself
+-- But with splittable implicit parameters there may be many in 
+-- scope, so we make up a new name.
+newIPDict :: InstOrigin -> IPName Name -> Type 
+         -> TcM (IPName Id, Inst)
+newIPDict orig ip_name ty
+  = getInstLoc orig                    `thenM` \ inst_loc ->
+    newUnique                          `thenM` \ uniq ->
+    let
+       pred = IParam ip_name ty
+        name = mkPredName uniq (instLocSrcLoc inst_loc) pred 
+       dict = Dict name pred inst_loc
+    in
+    returnM (mapIPName (\n -> instToId dict) ip_name, dict)
 \end{code}
 
+
+
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection[InstEnv-types]{Type declarations}
+\subsection{Building methods (calls of overloaded functions)}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
+
 \begin{code}
-type InstanceMapper = Class -> (ClassInstEnv, ClassOp -> SpecEnv)
+tcInstCall :: InstOrigin -> TcType -> TcM (ExprCoFn, [TcTyVar], TcType)
+tcInstCall orig fun_ty -- fun_ty is usually a sigma-type
+  = do { (tyvars, theta, tau) <- tcInstType fun_ty
+       ; dicts <- newDicts orig theta
+       ; extendLIEs dicts
+       ; let inst_fn e = unLoc (mkHsDictApp (mkHsTyApp (noLoc e) (mkTyVarTys tyvars)) 
+                                            (map instToId dicts))
+       ; return (mkCoercion inst_fn, tyvars, tau) }
+
+tcInstStupidTheta :: DataCon -> [TcType] -> TcM ()
+-- Instantiate the "stupid theta" of the data con, and throw 
+-- the constraints into the constraint set
+tcInstStupidTheta data_con inst_tys
+  | null stupid_theta
+  = return ()
+  | otherwise
+  = do { stupid_dicts <- newDicts (OccurrenceOf (dataConName data_con))
+                                  (substTheta tenv stupid_theta)
+       ; extendLIEs stupid_dicts }
+  where
+    stupid_theta = dataConStupidTheta data_con
+    tenv = zipTopTvSubst (dataConTyVars data_con) inst_tys
+
+newMethodFromName :: InstOrigin -> TcType -> Name -> TcM TcId
+newMethodFromName origin ty name
+  = tcLookupId name            `thenM` \ id ->
+       -- Use tcLookupId not tcLookupGlobalId; the method is almost
+       -- always a class op, but with -fno-implicit-prelude GHC is
+       -- meant to find whatever thing is in scope, and that may
+       -- be an ordinary function. 
+    getInstLoc origin          `thenM` \ loc ->
+    tcInstClassOp loc id [ty]  `thenM` \ inst ->
+    extendLIE inst             `thenM_`
+    returnM (instToId inst)
+
+newMethodWithGivenTy orig id tys theta tau
+  = getInstLoc orig                    `thenM` \ loc ->
+    newMethod loc id tys theta tau     `thenM` \ inst ->
+    extendLIE inst                     `thenM_`
+    returnM (instToId inst)
+
+--------------------------------------------
+-- tcInstClassOp, and newMethod do *not* drop the 
+-- Inst into the LIE; they just returns the Inst
+-- This is important because they are used by TcSimplify
+-- to simplify Insts
+
+-- NB: the kind of the type variable to be instantiated
+--     might be a sub-kind of the type to which it is applied,
+--     notably when the latter is a type variable of kind ??
+--     Hence the call to checkKind
+-- A worry: is this needed anywhere else?
+tcInstClassOp :: InstLoc -> Id -> [TcType] -> TcM Inst
+tcInstClassOp inst_loc sel_id tys
+  = let
+       (tyvars,rho) = tcSplitForAllTys (idType sel_id)
+       rho_ty       = ASSERT( length tyvars == length tys )
+                      substTyWith tyvars tys rho
+       (preds,tau)  = tcSplitPhiTy rho_ty
+    in
+    zipWithM_ checkKind tyvars tys     `thenM_` 
+    newMethod inst_loc sel_id tys preds tau
+
+checkKind :: TyVar -> TcType -> TcM ()
+-- Ensure that the type has a sub-kind of the tyvar
+checkKind tv ty
+  = do { ty1 <- zonkTcType ty
+       ; if typeKind ty1 `isSubKind` tyVarKind tv
+         then return ()
+         else do
+       { traceTc (text "checkKind: adding kind constraint" <+> ppr tv <+> ppr ty)
+       ; tv1 <- tcInstTyVar tv
+       ; unifyTauTy (mkTyVarTy tv1) ty1 }}
+
+
+---------------------------
+newMethod inst_loc id tys theta tau
+  = newUnique          `thenM` \ new_uniq ->
+    let
+       meth_id = mkUserLocal (mkMethodOcc (getOccName id)) new_uniq tau loc
+       inst    = Method meth_id id tys theta tau inst_loc
+       loc     = instLocSrcLoc inst_loc
+    in
+    returnM inst
 \end{code}
 
-A @ClassInstEnv@ lives inside a class, and identifies all the instances
-of that class.  The @Id@ inside a ClassInstEnv mapping is the dfun for
-that instance.  
-
-There is an important consistency constraint between the @MatchEnv@s
-in and the dfun @Id@s inside them: the free type variables of the
-@Type@ key in the @MatchEnv@ must be a subset of the universally-quantified
-type variables of the dfun.  Thus, the @ClassInstEnv@ for @Eq@ might
-contain the following entry:
-@
-       [a] ===> dfun_Eq_List :: forall a. Eq a => Eq [a]
-@
-The "a" in the pattern must be one of the forall'd variables in
-the dfun type.
+In tcOverloadedLit 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).
 
 \begin{code}
-lookupInst :: Inst s 
-          -> TcM s ([Inst s], 
-                    (TcIdOcc s, TcExpr s))     -- The new binding
-
--- Dictionaries
-
-lookupInst dict@(Dict _ clas ty orig loc)
-  = case lookupMEnv matchTy (get_inst_env clas orig) ty of
-      Nothing  -> failTc (noInstanceErr dict)
-
-      Just (dfun_id, tenv) 
-       -> 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
-          in
-          newDictsAtLoc orig loc theta `thenNF_Tc` \ (dicts, dict_ids) ->
-          let 
-               rhs = mkHsDictApp (mkHsTyApp (HsVar (RealId dfun_id)) ty_args) dict_ids
-          in
-          returnTc (dicts, (instToId dict, rhs))
-                            
-
--- Methods
-
-lookupInst inst@(Method _ id tys rho orig loc)
-  = newDictsAtLoc orig loc theta       `thenNF_Tc` \ (dicts, dict_ids) ->
-    returnTc (dicts, (instToId inst, mkHsDictApp (mkHsTyApp (HsVar id) tys) dict_ids))
+tcOverloadedLit :: InstOrigin
+                -> HsOverLit Name
+                -> TcType
+                -> TcM (HsOverLit TcId)
+tcOverloadedLit orig lit@(HsIntegral i fi) expected_ty
+  | fi `isHsVar` fromIntegerName       -- Do not generate a LitInst for rebindable syntax.  
+       -- Reason: If we do, tcSimplify will call lookupInst, which
+       --         will call tcSyntaxName, which does unification, 
+       --         which tcSimplify doesn't like
+       -- ToDo: noLoc sadness
+  = do { integer_ty <- tcMetaTy integerTyConName
+       ; fi' <- tcSyntaxOp orig fi (mkFunTy integer_ty expected_ty)
+       ; return (HsIntegral i (HsApp (noLoc fi') (nlHsLit (HsInteger i integer_ty)))) }
+
+  | Just expr <- shortCutIntLit i expected_ty 
+  = return (HsIntegral i expr)
+
+  | otherwise
+  = do         { expr <- newLitInst orig lit expected_ty
+       ; return (HsIntegral i expr) }
+
+tcOverloadedLit orig lit@(HsFractional r fr) expected_ty
+  | fr `isHsVar` fromRationalName      -- c.f. HsIntegral case
+  = do { rat_ty <- tcMetaTy rationalTyConName
+       ; fr' <- tcSyntaxOp orig fr (mkFunTy rat_ty expected_ty)
+       ; return (HsFractional r (HsApp (noLoc fr') (nlHsLit (HsRat r rat_ty)))) }
+
+  | Just expr <- shortCutFracLit r expected_ty 
+  = return (HsFractional r expr)
+
+  | otherwise
+  = do         { expr <- newLitInst orig lit expected_ty
+       ; return (HsFractional r expr) }
+
+newLitInst :: InstOrigin -> HsOverLit Name -> TcType -> TcM (HsExpr TcId)
+newLitInst orig lit expected_ty        -- Make a LitInst
+  = do         { loc <- getInstLoc orig
+       ; new_uniq <- newUnique
+       ; let
+               lit_nm   = mkSystemVarNameEncoded new_uniq FSLIT("lit")
+               -- The "encoded" bit means that we don't need to
+               -- z-encode the string every time we call this!
+               lit_inst = LitInst lit_nm lit expected_ty loc
+       ; extendLIE lit_inst
+       ; return (HsVar (instToId lit_inst)) }
+
+shortCutIntLit :: Integer -> TcType -> Maybe (HsExpr TcId)
+shortCutIntLit i ty
+  | isIntTy ty && inIntRange i                 -- Short cut for Int
+  = Just (HsLit (HsInt i))
+  | isIntegerTy ty                     -- Short cut for Integer
+  = Just (HsLit (HsInteger i ty))
+  | otherwise = Nothing
+
+shortCutFracLit :: Rational -> TcType -> Maybe (HsExpr TcId)
+shortCutFracLit f ty
+  | isFloatTy ty 
+  = Just (mk_lit floatDataCon (HsFloatPrim f))
+  | isDoubleTy ty
+  = Just (mk_lit doubleDataCon (HsDoublePrim f))
+  | otherwise = Nothing
   where
-    (theta,_) = splitRhoTy rho
-
--- Literals
+    mk_lit con lit = HsApp (nlHsVar (dataConWrapId con)) (nlHsLit lit)
+
+mkIntegerLit :: Integer -> TcM (LHsExpr TcId)
+mkIntegerLit i
+  = tcMetaTy integerTyConName  `thenM` \ integer_ty ->
+    getSrcSpanM                        `thenM` \ span -> 
+    returnM (L span $ HsLit (HsInteger i integer_ty))
+
+mkRatLit :: Rational -> TcM (LHsExpr TcId)
+mkRatLit r
+  = tcMetaTy rationalTyConName         `thenM` \ rat_ty ->
+    getSrcSpanM                        `thenM` \ span -> 
+    returnM (L span $ HsLit (HsRat r rat_ty))
+
+isHsVar :: HsExpr Name -> Name -> Bool
+isHsVar (HsVar f) g = f==g
+isHsVar other    g = False
+\end{code}
 
-lookupInst inst@(LitInst u (OverloadedIntegral i) ty orig loc)
-  | i >= toInteger minInt && i <= toInteger maxInt
-  =    -- It's overloaded but small enough to fit into an Int
-    tcLookupGlobalValueByKey fromIntClassOpKey `thenNF_Tc` \ from_int ->
-    newMethodAtLoc orig loc from_int [ty]              `thenNF_Tc` \ (method_inst, method_id) ->
-    returnTc ([method_inst], (instToId inst, HsApp (HsVar method_id) int_lit))
-
-  | otherwise 
-  =     -- Alas, it is overloaded and a big literal!
-    tcLookupGlobalValueByKey fromIntegerClassOpKey     `thenNF_Tc` \ from_integer ->
-    newMethodAtLoc orig loc from_integer [ty]          `thenNF_Tc` \ (method_inst, method_id) ->
-    returnTc ([method_inst], (instToId inst, HsApp (HsVar method_id) (HsLitOut (HsInt i) ty)))
-  where
-    intprim_lit    = HsLitOut (HsIntPrim i) intPrimTy
-    int_lit        = HsApp (HsVar (RealId intDataCon)) intprim_lit
 
-lookupInst inst@(LitInst u (OverloadedFractional f) ty orig loc)
-  = tcLookupGlobalValueByKey fromRationalClassOpKey    `thenNF_Tc` \ from_rational ->
-    newMethodAtLoc orig loc from_rational [ty]         `thenNF_Tc` \ (method_inst, method_id) ->
-    returnTc ([method_inst], (instToId inst, HsApp (HsVar method_id) (HsLitOut (HsFrac f) ty)))
-\end{code}
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Zonking}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-There is a second, simpler interface, when you want an instance of a
-class at a given nullary type constructor.  It just returns the
-appropriate dictionary if it exists.  It is used only when resolving
-ambiguous dictionaries.
+Zonking makes sure that the instance types are fully zonked.
 
 \begin{code}
-lookupClassInstAtSimpleType :: Class -> Type -> Maybe Id
-
-lookupClassInstAtSimpleType clas ty
-  = case (lookupMEnv matchTy (getClassInstEnv clas) ty) of
-      Nothing      -> Nothing
-      Just (dfun,_) -> ASSERT( null tyvars && null theta )
-                      Just dfun
-                   where
-                      (tyvars, theta, _) = splitSigmaTy (idType dfun)
+zonkInst :: Inst -> TcM Inst
+zonkInst (Dict name pred loc)
+  = zonkTcPredType pred                        `thenM` \ new_pred ->
+    returnM (Dict name new_pred loc)
+
+zonkInst (Method m id tys theta tau loc) 
+  = zonkId id                  `thenM` \ 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            `thenM` \ new_tys ->
+    zonkTcThetaType theta      `thenM` \ new_theta ->
+    zonkTcType tau             `thenM` \ new_tau ->
+    returnM (Method m new_id new_tys new_theta new_tau loc)
+
+zonkInst (LitInst nm lit ty loc)
+  = zonkTcType ty                      `thenM` \ new_ty ->
+    returnM (LitInst nm lit new_ty loc)
+
+zonkInsts insts = mappM zonkInst insts
 \end{code}
 
 
-@mkInstSpecEnv@ is used to construct the @SpecEnv@ for a dfun.
-It does it by filtering the class's @InstEnv@.  All pretty shady stuff.
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Printing}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+ToDo: improve these pretty-printing things.  The ``origin'' is really only
+relevant in error messages.
 
 \begin{code}
-mkInstSpecEnv clas inst_ty inst_tvs inst_theta = panic "mkInstSpecEnv"
-\end{code}
+instance Outputable Inst where
+    ppr inst = pprInst inst
 
-\begin{pseudocode}
-mkInstSpecEnv :: Class                 -- class
-             -> Type                   -- instance type
-             -> [TyVarTemplate]        -- instance tyvars
-             -> ThetaType              -- superclasses dicts
-             -> SpecEnv                -- specenv for dfun of instance
+pprDictsTheta :: [Inst] -> SDoc
+-- Print in type-like fashion (Eq a, Show b)
+pprDictsTheta dicts = pprTheta (map dictPred dicts)
 
-mkInstSpecEnv clas inst_ty inst_tvs inst_theta
-  = mkSpecEnv (catMaybes (map maybe_spec_info matches))
+pprDictsInFull :: [Inst] -> SDoc
+-- Print in type-like fashion, but with source location
+pprDictsInFull dicts 
+  = vcat (map go dicts)
   where
-    matches = matchMEnv matchTy (getClassInstEnv 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}
+    go dict = sep [quotes (ppr (dictPred dict)), nest 2 (pprInstLoc (instLoc dict))]
+
+pprInsts :: [Inst] -> SDoc
+-- Debugging: print the evidence :: type
+pprInsts insts  = brackets (interpp'SP insts)
+
+pprInst, pprInstInFull :: Inst -> SDoc
+-- Debugging: print the evidence :: type
+pprInst (LitInst nm lit ty loc) = ppr nm <+> dcolon <+> ppr ty
+pprInst (Dict nm pred loc)      = ppr nm <+> dcolon <+> pprPred pred
+
+pprInst m@(Method inst_id id tys theta tau loc)
+  = ppr inst_id <+> dcolon <+> 
+       braces (sep [ppr id <+> ptext SLIT("at"),
+                    brackets (sep (map pprParendType tys))])
+
+pprInstInFull inst
+  = sep [quotes (pprInst inst), nest 2 (pprInstLoc (instLoc inst))]
+
+pprDFuns :: [DFunId] -> SDoc
+-- Prints the dfun as an instance declaration
+pprDFuns dfuns = vcat [ hang (ppr (getSrcLoc dfun) <> colon)
+                       2 (ptext SLIT("instance") <+> sep [pprThetaArrow theta,
+                                                          pprClassPred clas tys])
+                     | dfun <- dfuns
+                     , let (_, theta, clas, tys) = tcSplitDFunTy (idType dfun) ]
+       -- Print without the for-all, which the programmer doesn't write
+
+tidyInst :: TidyEnv -> Inst -> Inst
+tidyInst env (LitInst nm lit ty loc)        = LitInst nm lit (tidyType env ty) loc
+tidyInst env (Dict nm pred loc)             = Dict nm (tidyPred env pred) loc
+tidyInst env (Method u id tys theta tau loc) = Method u id (tidyTypes env tys) theta tau loc
+
+tidyMoreInsts :: TidyEnv -> [Inst] -> (TidyEnv, [Inst])
+-- This function doesn't assume that the tyvars are in scope
+-- so it works like tidyOpenType, returning a TidyEnv
+tidyMoreInsts env insts
+  = (env', map (tidyInst env') insts)
+  where
+    env' = tidyFreeTyVars env (tyVarsOfInsts insts)
 
+tidyInsts :: [Inst] -> (TidyEnv, [Inst])
+tidyInsts insts = tidyMoreInsts emptyTidyEnv insts
 
-\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
+showLIE :: SDoc -> TcM ()      -- Debugging
+showLIE str
+  = do { lie_var <- getLIEVar ;
+        lie <- readMutVar lie_var ;
+        traceTc (str <+> vcat (map pprInstInFull (lieToList lie))) }
 \end{code}
 
 
-
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection[Inst-origin]{The @InstOrigin@ type}
+       Extending the instance environment
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-The @InstOrigin@ type gives information about where a dictionary came from.
-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}
+tcExtendLocalInstEnv :: [DFunId] -> TcM a -> TcM a
+  -- Add new locally-defined instances
+tcExtendLocalInstEnv dfuns thing_inside
+ = do { traceDFuns dfuns
+      ; env <- getGblEnv
+      ; dflags  <- getDOpts
+      ; inst_env' <- foldlM (addInst dflags) (tcg_inst_env env) dfuns
+      ; let env' = env { tcg_insts = dfuns ++ tcg_insts env,
+                        tcg_inst_env = inst_env' }
+      ; setGblEnv env' thing_inside }
+
+addInst :: DynFlags -> InstEnv -> DFunId -> TcM InstEnv
+-- Check that the proposed new instance is OK, 
+-- and then add it to the home inst env
+addInst dflags home_ie dfun
+  = do {       -- Instantiate the dfun type so that we extend the instance
+               -- envt with completely fresh template variables
+               -- This is important because the template variables must
+               -- not overlap with anything in the things being looked up
+               -- (since we do unification).  
+               -- We use tcSkolType because we don't want to allocate fresh
+               --  *meta* type variables.  
+         (tvs', theta', tau') <- tcSkolType (InstSkol dfun) (idType dfun)
+       ; let   (cls, tys') = tcSplitDFunHead tau'
+               dfun'       = setIdType dfun (mkSigmaTy tvs' theta' tau')           
+
+               -- Load imported instances, so that we report
+               -- duplicates correctly
+       ; pkg_ie  <- loadImportedInsts cls tys'
+
+               -- Check functional dependencies
+       ; case checkFunDeps (pkg_ie, home_ie) dfun' of
+               Just dfuns -> funDepErr dfun dfuns
+               Nothing    -> return ()
+
+               -- Check for duplicate instance decls
+       ; let { (matches, _) = lookupInstEnv dflags (pkg_ie, home_ie) cls tys'
+             ; dup_dfuns = [dup_dfun | (_, (_, dup_tys, dup_dfun)) <- matches,
+                                       isJust (tcMatchTys (mkVarSet tvs') tys' dup_tys)] }
+               -- Find memebers of the match list which 
+               -- dfun itself matches. If the match is 2-way, it's a duplicate
+       ; case dup_dfuns of
+           dup_dfun : _ -> dupInstErr dfun dup_dfun
+           []           -> return ()
+
+               -- OK, now extend the envt
+       ; return (extendInstEnv home_ie dfun') }
+
+
+traceDFuns dfuns
+  = traceTc (text "Adding instances:" <+> vcat (map pp dfuns))
+  where
+    pp dfun = ppr dfun <+> dcolon <+> ppr (idType dfun)
+
+funDepErr dfun dfuns
+  = addDictLoc dfun $
+    addErr (hang (ptext SLIT("Functional dependencies conflict between instance declarations:"))
+              2 (pprDFuns (dfun:dfuns)))
+dupInstErr dfun dup_dfun
+  = addDictLoc dfun $
+    addErr (hang (ptext SLIT("Duplicate instance declarations:"))
+              2 (pprDFuns [dfun, dup_dfun]))
+
+addDictLoc dfun thing_inside
+  = setSrcSpan (mkSrcSpan loc loc) thing_inside
+  where
+   loc = getSrcLoc dfun
+\end{code}
+    
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Looking up Insts}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
 \begin{code}
-data InstOrigin s
-  = OccurrenceOf (TcIdOcc s)   -- Occurrence of an overloaded identifier
-  | OccurrenceOfCon Id         -- Occurrence of a data constructor
+data LookupInstResult
+  = NoInstance
+  | SimpleInst (LHsExpr TcId)          -- Just a variable, type application, or literal
+  | GenInst    [Inst] (LHsExpr TcId)   -- The expression and its needed insts
 
-  | InstanceDeclOrigin         -- Typechecking an instance decl
+lookupInst :: Inst -> TcM LookupInstResult
+-- It's important that lookupInst does not put any new stuff into
+-- the LIE.  Instead, any Insts needed by the lookup are returned in
+-- the LookupInstResult, where they can be further processed by tcSimplify
 
-  | LiteralOrigin      HsLit   -- Occurrence of a literal
 
-  | ArithSeqOrigin     RenamedArithSeqInfo -- [x..], [x..y] etc
+-- Methods
 
-  | SignatureOrigin            -- A dict created from a type signature
+lookupInst inst@(Method _ id tys theta _ loc)
+  = newDictsAtLoc loc theta            `thenM` \ dicts ->
+    returnM (GenInst dicts (mkHsDictApp (mkHsTyApp (L span (HsVar id)) tys) (map instToId dicts)))
+  where
+    span = instLocSrcSpan loc
 
-  | DoOrigin                   -- The monad for a do expression
+-- Literals
 
-  | ClassDeclOrigin            -- Manufactured during a class decl
+-- Look for short cuts first: if the literal is *definitely* a 
+-- int, integer, float or a double, generate the real thing here.
+-- This is essential (see nofib/spectral/nucleic).
+-- [Same shortcut as in newOverloadedLit, but we
+--  may have done some unification by now]             
+
+lookupInst inst@(LitInst _nm (HsIntegral i from_integer_name) ty loc)
+  | Just expr <- shortCutIntLit i ty
+  = returnM (GenInst [] (noLoc expr))  -- GenInst, not SimpleInst, because 
+                                       -- expr may be a constructor application
+  | otherwise
+  = ASSERT( from_integer_name `isHsVar` fromIntegerName )      -- A LitInst invariant
+    tcLookupId fromIntegerName                 `thenM` \ from_integer ->
+    tcInstClassOp loc from_integer [ty]                `thenM` \ method_inst ->
+    mkIntegerLit i                             `thenM` \ integer_lit ->
+    returnM (GenInst [method_inst]
+                    (mkHsApp (L (instLocSrcSpan loc)
+                                (HsVar (instToId method_inst))) integer_lit))
+
+lookupInst inst@(LitInst _nm (HsFractional f from_rat_name) ty loc)
+  | Just expr <- shortCutFracLit f ty
+  = returnM (GenInst [] (noLoc expr))
+
+  | otherwise
+  = ASSERT( from_rat_name `isHsVar` fromRationalName ) -- A LitInst invariant
+    tcLookupId fromRationalName                        `thenM` \ from_rational ->
+    tcInstClassOp loc from_rational [ty]       `thenM` \ method_inst ->
+    mkRatLit f                                 `thenM` \ rat_lit ->
+    returnM (GenInst [method_inst] (mkHsApp (L (instLocSrcSpan loc) 
+                                              (HsVar (instToId method_inst))) rat_lit))
 
-  | DerivingOrigin     InstanceMapper
-                       Class
-                       TyCon
+-- Dictionaries
+lookupInst (Dict _ pred loc)
+  = do         { mb_result <- lookupPred pred
+       ; case mb_result of {
+           Nothing -> return NoInstance ;
+           Just (tenv, dfun_id) -> do
+
+    -- tenv is a substitution that instantiates the dfun_id 
+    -- to match the requested result type.   
+    -- 
+    -- We ASSUME that the dfun is quantified over the very same tyvars 
+    -- that are bound by the tenv.
+    -- 
+    -- However, the dfun
+    -- might have some tyvars that *only* appear in arguments
+    -- dfun :: forall a b. C a b, Ord b => D [a]
+    -- We instantiate b to a flexi type variable -- it'll presumably
+    -- become fixed later via functional dependencies
+    { use_stage <- getStage
+    ; checkWellStaged (ptext SLIT("instance for") <+> quotes (ppr pred))
+                     (topIdLvl dfun_id) use_stage
+
+       -- It's possible that not all the tyvars are in
+       -- the substitution, tenv. For example:
+       --      instance C X a => D X where ...
+       -- (presumably there's a functional dependency in class C)
+       -- Hence the open_tvs to instantiate any un-substituted tyvars. 
+    ; let (tyvars, rho) = tcSplitForAllTys (idType dfun_id)
+         open_tvs      = filter (`notElemTvSubst` tenv) tyvars
+    ; open_tvs' <- mappM tcInstTyVar open_tvs
+    ; let
+       tenv' = extendTvSubstList tenv open_tvs (mkTyVarTys open_tvs')
+               -- Since the open_tvs' are freshly made, they cannot possibly be captured by
+               -- any nested for-alls in rho.  So the in-scope set is unchanged
+       dfun_rho   = substTy tenv' rho
+       (theta, _) = tcSplitPhiTy dfun_rho
+       ty_app     = mkHsTyApp (L (instLocSrcSpan loc) (HsVar dfun_id)) 
+                              (map (substTyVar tenv') tyvars)
+    ; if null theta then
+       returnM (SimpleInst ty_app)
+      else do
+    { dicts <- newDictsAtLoc loc theta
+    ; let rhs = mkHsDictApp ty_app (map instToId dicts)
+    ; returnM (GenInst dicts rhs)
+    }}}}
+
+---------------
+lookupPred :: TcPredType -> TcM (Maybe (TvSubst, DFunId))
+-- Look up a class constraint in the instance environment
+lookupPred pred@(ClassP clas tys)
+  = do { pkg_ie <- loadImportedInsts clas tys
+               -- Suck in any instance decls that may be relevant
+       ; tcg_env <- getGblEnv
+       ; dflags  <- getDOpts
+       ; case lookupInstEnv dflags (pkg_ie, tcg_inst_env tcg_env) clas tys of {
+           ([(tenv, (_,_,dfun_id))], []) 
+               -> do   { traceTc (text "lookupInst success" <+> 
+                                  vcat [text "dict" <+> ppr pred, 
+                                        text "witness" <+> ppr dfun_id
+                                        <+> ppr (idType dfun_id) ])
+                               -- Record that this dfun is needed
+                       ; record_dfun_usage dfun_id
+                       ; return (Just (tenv, dfun_id)) } ;
+
+           (matches, unifs)
+               -> do   { traceTc (text "lookupInst fail" <+> 
+                                  vcat [text "dict" <+> ppr pred,
+                                        text "matches" <+> ppr matches,
+                                        text "unifs" <+> ppr unifs])
+               -- In the case of overlap (multiple matches) we report
+               -- NoInstance here.  That has the effect of making the 
+               -- context-simplifier return the dict as an irreducible one.
+               -- Then it'll be given to addNoInstanceErrs, which will do another
+               -- lookupInstEnv to get the detailed info about what went wrong.
+                       ; return Nothing }
+       }}
+
+lookupPred ip_pred = return Nothing
+
+record_dfun_usage dfun_id 
+  = do { dflags <- getDOpts
+       ; let  dfun_name = idName dfun_id
+              dfun_mod  = nameModule dfun_name
+       ; if isInternalName dfun_name || not (isHomeModule dflags dfun_mod)
+         then return () -- internal, or in another package
+          else do { tcg_env <- getGblEnv
+                  ; updMutVar (tcg_inst_uses tcg_env)
+                              (`addOneToNameSet` idName dfun_id) }}
+
+
+tcGetInstEnvs :: TcM (InstEnv, InstEnv)
+-- Gets both the external-package inst-env
+-- and the home-pkg inst env (includes module being compiled)
+tcGetInstEnvs = do { eps <- getEps; env <- getGblEnv;
+                    return (eps_inst_env eps, tcg_inst_env env) }
+\end{code}
 
-       -- 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
-                       Type
 
-       -- When specialising instances the instance info attached to
-       -- each class is not yet ready, so we record it inside the
-       -- origin information.  This is a bit of a hack, but it works
-       -- fine.  (Patrick is to blame [WDP].)
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+               Re-mappable syntax
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-  | DefaultDeclOrigin          -- Related to a `default' declaration
+Suppose we are doing the -fno-implicit-prelude thing, and we encounter
+a do-expression.  We have to find (>>) in the current environment, which is
+done by the rename. Then we have to check that it has the same type as
+Control.Monad.(>>).  Or, more precisely, a compatible type. One 'customer' had
+this:
 
-  | ValSpecOrigin      Name    -- in a SPECIALIZE pragma for a value
+  (>>) :: HB m n mn => m a -> n b -> mn b
 
-       -- Argument or result of a ccall
-       -- Dictionaries with this origin aren't actually mentioned in the
-       -- translated term, and so need not be bound.  Nor should they
-       -- be abstracted over.
+So the idea is to generate a local binding for (>>), thus:
 
-  | CCallOrigin                String                  -- CCall label
-                       (Maybe RenamedHsExpr)   -- Nothing if it's the result
-                                               -- Just arg, for an argument
+       let then72 :: forall a b. m a -> m b -> m b
+           then72 = ...something involving the user's (>>)...
+       in
+       ...the do-expression...
 
-  | LitLitOrigin       String  -- the litlit
+Now the do-expression can proceed using then72, which has exactly
+the expected type.
 
-  | UnknownOrigin      -- Help! I give up...
-\end{code}
+In fact tcSyntaxName just generates the RHS for then72, because we only
+want an actual binding in the do-expression case. For literals, we can 
+just use the expression inline.
 
 \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 _ _)
-  = fst (inst_mapper clas)
-get_inst_env clas other_orig = getClassInstEnv clas
-
-
-pprOrigin :: PprStyle -> InstOrigin s -> Pretty
-
-pprOrigin sty (OccurrenceOf id)
-      = ppBesides [ppPStr SLIT("at a use of an overloaded identifier: `"),
-                  ppr sty id, ppChar '\'']
-pprOrigin sty (OccurrenceOfCon id)
-      = ppBesides [ppPStr SLIT("at a use of an overloaded constructor: `"),
-                  ppr sty id, ppChar '\'']
-pprOrigin sty (InstanceDeclOrigin)
-      = ppStr "in an instance declaration"
-pprOrigin sty (LiteralOrigin lit)
-      = ppCat [ppStr "at an overloaded literal:", ppr sty lit]
-pprOrigin sty (ArithSeqOrigin seq)
-      = ppCat [ppStr "at an arithmetic sequence:", ppr sty seq]
-pprOrigin sty (SignatureOrigin)
-      = ppStr "in a type signature"
-pprOrigin sty (DoOrigin)
-      = ppStr "in a do statement"
-pprOrigin sty (ClassDeclOrigin)
-      = ppStr "in a class declaration"
-pprOrigin sty (DerivingOrigin _ clas tycon)
-      = ppBesides [ppStr "in a `deriving' clause; class `",
-                         ppr sty clas,
-                         ppStr "'; offending type `",
-                         ppr sty tycon,
-                         ppStr "'"]
-pprOrigin sty (InstanceSpecOrigin _ clas ty)
-      = ppBesides [ppStr "in a SPECIALIZE instance pragma; class \"",
-                  ppr sty clas, ppStr "\" type: ", ppr sty ty]
-pprOrigin sty (DefaultDeclOrigin)
-      = ppStr "in a `default' declaration"
-pprOrigin sty (ValSpecOrigin name)
-      = ppBesides [ppStr "in a SPECIALIZE user-pragma for `",
-                  ppr sty name, ppStr "'"]
-pprOrigin sty (CCallOrigin clabel Nothing{-ccall result-})
-      = ppBesides [ppStr "in the result of the _ccall_ to `",
-                  ppStr clabel, ppStr "'"]
-pprOrigin sty (CCallOrigin clabel (Just arg_expr))
-      = ppBesides [ppStr "in an argument in the _ccall_ to `",
-                 ppStr clabel, ppStr "', namely: ", ppr sty arg_expr]
-pprOrigin sty (LitLitOrigin s)
-      = ppBesides [ppStr "in this ``literal-literal'': ", ppStr s]
-pprOrigin sty UnknownOrigin
-      = ppStr "in... oops -- I don't know where the overloading came from!"
+tcSyntaxName :: InstOrigin
+            -> TcType                  -- Type to instantiate it at
+            -> (Name, HsExpr Name)     -- (Standard name, user name)
+            -> TcM (Name, HsExpr TcId) -- (Standard name, suitable expression)
+--     *** NOW USED ONLY FOR CmdTop (sigh) ***
+-- NB: tcSyntaxName calls tcExpr, and hence can do unification.
+-- So we do not call it from lookupInst, which is called from tcSimplify
+
+tcSyntaxName orig ty (std_nm, HsVar user_nm)
+  | std_nm == user_nm
+  = newMethodFromName orig ty std_nm   `thenM` \ id ->
+    returnM (std_nm, HsVar id)
+
+tcSyntaxName orig ty (std_nm, user_nm_expr)
+  = tcLookupId std_nm          `thenM` \ std_id ->
+    let        
+       -- C.f. newMethodAtLoc
+       ([tv], _, tau)  = tcSplitSigmaTy (idType std_id)
+       sigma1          = substTyWith [tv] [ty] tau
+       -- Actually, the "tau-type" might be a sigma-type in the
+       -- case of locally-polymorphic methods.
+    in
+    addErrCtxtM (syntaxNameCtxt user_nm_expr orig sigma1)      $
+
+       -- Check that the user-supplied thing has the
+       -- same type as the standard one.  
+       -- Tiresome jiggling because tcCheckSigma takes a located expression
+    getSrcSpanM                                        `thenM` \ span -> 
+    tcCheckSigma (L span user_nm_expr) sigma1  `thenM` \ expr ->
+    returnM (std_nm, unLoc expr)
+
+syntaxNameCtxt name orig ty tidy_env
+  = getInstLoc orig            `thenM` \ inst_loc ->
+    let
+       msg = vcat [ptext SLIT("When checking that") <+> quotes (ppr name) <+> 
+                               ptext SLIT("(needed by a syntactic construct)"),
+                   nest 2 (ptext SLIT("has the required type:") <+> ppr (tidyType tidy_env ty)),
+                   nest 2 (pprInstLoc inst_loc)]
+    in
+    returnM (tidy_env, msg)
 \end{code}
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