[project @ 2001-10-19 10:04:37 by sewardj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / Inst.lhs
index 63d0433..c16ba2c 100644 (file)
@@ -4,75 +4,75 @@
 \section[Inst]{The @Inst@ type: dictionaries or method instances}
 
 \begin{code}
-module Inst (
+module Inst ( 
        LIE, emptyLIE, unitLIE, plusLIE, consLIE, zonkLIE,
-       plusLIEs, mkLIE, isEmptyLIE,
+       plusLIEs, mkLIE, isEmptyLIE, lieToList, listToLIE,
 
-       Inst, OverloadedLit(..),
-       pprInst, pprInsts, pprInstsInFull, tidyInst, tidyInsts,
+       Inst, 
+       pprInst, pprInsts, pprInstsInFull, tidyInsts, tidyMoreInsts,
 
-        InstanceMapper,
-
-       newDictFromOld, newDicts, newDictsAtLoc, 
+       newDictsFromOld, newDicts, 
        newMethod, newMethodWithGivenTy, newOverloadedLit,
+       newIPDict, tcInstId,
 
-       tyVarsOfInst, instLoc, getDictClassTys,
+       tyVarsOfInst, tyVarsOfInsts, tyVarsOfLIE, instLoc, getDictClassTys,
+       getIPs,
+       predsOfInsts, predsOfInst,
 
        lookupInst, lookupSimpleInst, LookupInstResult(..),
 
-       isDict, isTyVarDict, isStdClassTyVarDict, isMethodFor,
+       isDict, isClassDict, isMethod, instMentionsIPs,
+       isTyVarDict, isStdClassTyVarDict, isMethodFor, 
        instBindingRequired, instCanBeGeneralised,
 
-       zonkInst, instToId, instToIdBndr,
+       zonkInst, zonkInsts,
+       instToId, instName,
 
-       InstOrigin(..), pprOrigin
+       InstOrigin(..), InstLoc, pprInstLoc
     ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import HsSyn   ( HsLit(..), HsExpr(..) )
-import RnHsSyn ( RenamedArithSeqInfo, RenamedHsExpr, RenamedPat )
+import CmdLineOpts ( opt_NoMethodSharing )
+import HsSyn   ( HsLit(..), HsOverLit(..), HsExpr(..) )
 import TcHsSyn ( TcExpr, TcId, 
-                 mkHsTyApp, mkHsDictApp, zonkId
+                 mkHsTyApp, mkHsDictApp, mkHsConApp, zonkId
                )
 import TcMonad
-import TcEnv   ( TcIdSet, tcLookupValueByKey, tcLookupTyConByKey )
-import TcType  ( TcThetaType,
-                 TcType, TcTauType, TcTyVarSet,
-                 zonkTcType, zonkTcTypes, 
-                 zonkTcThetaType
+import TcEnv   ( TcIdSet, tcGetInstEnv, tcLookupId )
+import InstEnv ( InstLookupResult(..), lookupInstEnv )
+import TcMType ( zonkTcType, zonkTcTypes, zonkTcPredType,
+                 zonkTcThetaType, tcInstTyVar, tcInstType,
                )
-import Bag
-import Class   ( classInstEnv,
-                 Class, ClassInstEnv 
+import TcType  ( Type, 
+                 SourceType(..), PredType, ThetaType,
+                 tcSplitForAllTys, tcSplitForAllTys, 
+                 tcSplitMethodTy, tcSplitRhoTy, tcFunArgTy,
+                 isIntTy,isFloatTy, isIntegerTy, isDoubleTy,
+                 tcIsTyVarTy, mkPredTy, mkTyVarTy, mkTyVarTys,
+                 tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, tyVarsOfPred, tidyPred,
+                 predMentionsIPs, isClassPred, isTyVarClassPred, 
+                 getClassPredTys, getClassPredTys_maybe, mkPredName,
+                 tidyType, tidyTypes, tidyFreeTyVars,
+                 tcCmpType, tcCmpTypes, tcCmpPred
                )
-import Id      ( Id, idFreeTyVars, idType, mkUserLocal, mkSysLocal )
-import VarSet  ( elemVarSet )
+import CoreFVs ( idFreeTyVars )
+import Class   ( Class )
+import Id      ( Id, idName, idType, mkUserLocal, mkSysLocal, mkLocalId )
 import PrelInfo        ( isStandardClass, isCcallishClass, isNoDictClass )
-import Name    ( OccName, Name, mkDictOcc, mkMethodOcc, getOccName )
-import PprType ( pprConstraint )       
-import SpecEnv ( SpecEnv, lookupSpecEnv )
-import SrcLoc  ( SrcLoc )
-import Type    ( Type, ThetaType, substTy,
-                 isTyVarTy, mkDictTy, splitForAllTys, splitSigmaTy,
-                 splitRhoTy, tyVarsOfType, tyVarsOfTypes,
-                 mkSynTy, substTopTy, substTopTheta,
-                 tidyOpenType, tidyOpenTypes
+import Name    ( Name, mkMethodOcc, getOccName )
+import NameSet ( NameSet )
+import PprType ( pprPred )     
+import Subst   ( emptyInScopeSet, mkSubst, 
+                 substTy, substTyWith, substTheta, mkTyVarSubst, mkTopTyVarSubst
                )
-import TyCon   ( TyCon )
-import VarEnv  ( zipVarEnv, lookupVarEnv, TidyEnv )
-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 Maybes  ( expectJust )
-import Util    ( thenCmp, zipWithEqual, mapAccumL )
+import Literal ( inIntRange )
+import VarEnv  ( TidyEnv, lookupSubstEnv, SubstResult(..) )
+import VarSet  ( elemVarSet, emptyVarSet, unionVarSet )
+import TysWiredIn ( floatDataCon, doubleDataCon )
+import PrelNames( fromIntegerName, fromRationalName )
+import Util    ( thenCmp )
+import Bag
 import Outputable
 \end{code}
 
@@ -92,18 +92,20 @@ mkLIE insts   = listToBag insts
 plusLIE lie1 lie2 = lie1 `unionBags` lie2
 consLIE inst lie  = inst `consBag` lie
 plusLIEs lies    = unionManyBags lies
+lieToList        = bagToList
+listToLIE        = listToBag
 
-zonkLIE :: LIE -> NF_TcM s LIE
+zonkLIE :: LIE -> NF_TcM LIE
 zonkLIE lie = mapBagNF_Tc zonkInst lie
 
 pprInsts :: [Inst] -> SDoc
-pprInsts insts = parens (hsep (punctuate comma (map pprInst insts)))
+pprInsts insts  = parens (sep (punctuate comma (map pprInst insts)))
 
 
 pprInstsInFull insts
   = vcat (map go insts)
   where
-    go inst = quotes (ppr inst) <+> pprOrigin inst
+    go inst = quotes (ppr inst) <+> pprInstLoc (instLoc inst)
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -123,14 +125,12 @@ type Int, represented by
 \begin{code}
 data Inst
   = Dict
-       Unique
-       Class           -- The type of the dict is (c ts), where
-       [TcType]        -- c is the class and ts the types;
-       InstOrigin
-       SrcLoc
+       Id
+       TcPredType
+       InstLoc
 
   | Method
-       Unique
+       Id
 
        TcId    -- The overloaded function
                        -- This function will be a global, local, or ClassOpId;
@@ -148,22 +148,16 @@ data Inst
 
        TcTauType       -- The type of the method
 
-       InstOrigin
-       SrcLoc
+       InstLoc
 
        -- INVARIANT: in (Method u f tys theta tau loc)
        --      type of (f tys dicts(from theta)) = tau
 
   | LitInst
-       Unique
-       OverloadedLit
+       Id
+       HsOverLit       -- The literal from the occurrence site
        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
+       InstLoc
 \end{code}
 
 Ordering
@@ -181,71 +175,96 @@ instance Eq Inst where
                 EQ    -> True
                 other -> False
 
-cmpInst  (Dict _ clas1 tys1 _ _) (Dict _ clas2 tys2 _ _)
-  = (clas1 `compare` clas2) `thenCmp` (tys1 `compare` tys2)
-cmpInst (Dict _ _ _ _ _) other
-  = LT
-
+cmpInst (Dict _ pred1 _)         (Dict _ pred2 _)          = pred1 `tcCmpPred` pred2
+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 (Method _ _ _ _ _ _)     (Dict _ _ _)              = GT
+cmpInst (Method _ id1 tys1 _ _ _) (Method _ id2 tys2 _ _ _) = (id1 `compare` id2) `thenCmp` (tys1 `tcCmpTypes` tys2)
+cmpInst (Method _ _ _ _ _ _)      other                            = LT
 
-cmpInst (LitInst _ lit1 ty1 _ _) (LitInst _ lit2 ty2 _ _)
-  = (lit1 `cmpOverLit` lit2) `thenCmp` (ty1 `compare` ty2)
-cmpInst (LitInst _ _ _ _ _) other
-  = GT
+cmpInst (LitInst _ lit1 ty1 _)   (LitInst _ lit2 ty2 _)    = (lit1 `compare` lit2) `thenCmp` (ty1 `tcCmpType` 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
+-- and they can only have HsInt or HsFracs in them.
 \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
+instName :: Inst -> Name
+instName inst = idName (instToId inst)
+
+instToId :: Inst -> TcId
+instToId (Dict id _ _)        = id
+instToId (Method id _ _ _ _ _) = id
+instToId (LitInst id _ _ _)    = id
+
+instLoc (Dict _ _         loc) = loc
+instLoc (Method _ _ _ _ _ loc) = loc
+instLoc (LitInst _ _ _    loc) = loc
+
+getDictClassTys (Dict _ pred _) = getClassPredTys pred
+
+predsOfInsts :: [Inst] -> [PredType]
+predsOfInsts insts = concatMap predsOfInst insts
 
-instLoc (Dict   u clas tys    origin loc) = loc
-instLoc (Method u clas ty _ _ origin loc) = loc
-instLoc (LitInst u lit ty     origin loc) = loc
+predsOfInst (Dict _ pred _)          = [pred]
+predsOfInst (Method _ _ _ theta _ _) = theta
+predsOfInst (LitInst _ _ _ _)       = []
+       -- The last case is is really a big cheat
+       -- LitInsts to give rise to a (Num a) or (Fractional a) predicate
+       -- But Num and Fractional have only one parameter and no functional
+       -- dependencies, so I think no caller of predsOfInst will care.
 
-getDictClassTys (Dict u clas tys _ _) = (clas, tys)
+ipsOfPreds theta = [(n,ty) | IParam n ty <- theta]
+
+getIPs inst = ipsOfPreds (predsOfInst inst)
 
 tyVarsOfInst :: Inst -> TcTyVarSet
-tyVarsOfInst (Dict _ _ tys _ _)        = tyVarsOfTypes  tys
-tyVarsOfInst (Method _ id tys _ _ _ _) = tyVarsOfTypes tys `unionVarSet` idFreeTyVars id
+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
-tyVarsOfInst (LitInst _ _ ty _ _)     = tyVarsOfType  ty
+
+tyVarsOfInsts insts = foldr (unionVarSet . tyVarsOfInst) emptyVarSet insts
+tyVarsOfLIE   lie   = tyVarsOfInsts (lieToList lie)
 \end{code}
 
 Predicates
 ~~~~~~~~~~
 \begin{code}
 isDict :: Inst -> Bool
-isDict (Dict _ _ _ _ _) = True
-isDict other           = False
+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
+isClassDict :: Inst -> Bool
+isClassDict (Dict _ pred _) = isClassPred pred
+isClassDict other          = False
 
 isTyVarDict :: Inst -> Bool
-isTyVarDict (Dict _ _ tys _ _) = all isTyVarTy tys
-isTyVarDict other             = False
+isTyVarDict (Dict _ pred _) = isTyVarClassPred pred
+isTyVarDict other          = False
 
-isStdClassTyVarDict (Dict _ clas [ty] _ _) = isStandardClass clas && isTyVarTy ty
-isStdClassTyVarDict other                 = False
+isMethod :: Inst -> Bool
+isMethod (Method _ _ _ _ _ _) = True
+isMethod other               = False
+
+isMethodFor :: TcIdSet -> Inst -> Bool
+isMethodFor ids (Method uniq id tys _ _ loc) = id `elemVarSet` ids
+isMethodFor ids inst                        = False
+
+instMentionsIPs :: Inst -> NameSet -> Bool
+  -- True if the Inst mentions any of the implicit
+  -- parameters in the supplied set of names
+instMentionsIPs (Dict _ pred _)          ip_names = pred `predMentionsIPs` ip_names
+instMentionsIPs (Method _ _ _ theta _ _) ip_names = any (`predMentionsIPs` ip_names) theta
+instMentionsIPs other                   ip_names = 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
@@ -255,84 +274,152 @@ must be witnessed by an actual binding; the second tells whether an
 
 \begin{code}
 instBindingRequired :: Inst -> Bool
-instBindingRequired (Dict _ clas _ _ _) = not (isNoDictClass clas)
-instBindingRequired other              = True
+instBindingRequired (Dict _ (ClassP clas _) _) = not (isNoDictClass clas)
+instBindingRequired (Dict _ (IParam _ _) _)    = False
+instBindingRequired other                     = True
 
 instCanBeGeneralised :: Inst -> Bool
-instCanBeGeneralised (Dict _ clas _ _ _) = not (isCcallishClass clas)
-instCanBeGeneralised other              = True
+instCanBeGeneralised (Dict _ (ClassP clas _) _) = not (isCcallishClass clas)
+instCanBeGeneralised other                     = True
 \end{code}
 
 
-Construction
-~~~~~~~~~~~~
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Building dictionaries}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
 \begin{code}
 newDicts :: InstOrigin
         -> TcThetaType
-        -> NF_TcM s (LIE, [TcId])
+        -> NF_TcM [Inst]
 newDicts orig theta
-  = tcGetSrcLoc                                `thenNF_Tc` \ loc ->
-    newDictsAtLoc orig loc theta        `thenNF_Tc` \ (dicts, ids) ->
-    returnNF_Tc (listToBag dicts, ids)
+  = tcGetInstLoc orig          `thenNF_Tc` \ loc ->
+    newDictsAtLoc loc theta
+
+newDictsFromOld :: Inst -> TcThetaType -> NF_TcM [Inst]
+newDictsFromOld (Dict _ _ loc) theta = newDictsAtLoc loc theta
 
 -- Local function, similar to newDicts, 
 -- but with slightly different interface
-newDictsAtLoc :: InstOrigin
-              -> SrcLoc
+newDictsAtLoc :: InstLoc
              -> TcThetaType
-             -> NF_TcM s ([Inst], [TcId])
-newDictsAtLoc orig loc theta =
- tcGetUniques (length theta)           `thenNF_Tc` \ new_uniqs ->
- let
-  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)
+             -> NF_TcM [Inst]
+newDictsAtLoc inst_loc@(_,loc,_) theta
+  = tcGetUniques                       `thenNF_Tc` \ new_uniqs ->
+    returnNF_Tc (zipWith mk_dict new_uniqs theta)
+  where
+    mk_dict uniq pred = Dict (mkLocalId (mkPredName uniq loc pred) (mkPredTy pred)) pred inst_loc
+
+-- For implicit parameters, since there is only one in scope
+-- at any time, we use the name of the implicit parameter itself
+newIPDict orig name ty
+  = tcGetInstLoc orig                  `thenNF_Tc` \ inst_loc ->
+    returnNF_Tc (Dict (mkLocalId name (mkPredTy pred)) pred inst_loc)
+  where pred = IParam name ty
+\end{code}
 
-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)
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Building methods (calls of overloaded functions)}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+tcInstId instantiates an occurrence of an Id.
+The instantiate_it loop runs round instantiating the Id.
+It has to be a loop because we are now prepared to entertain
+types like
+       f:: forall a. Eq a => forall b. Baz b => tau
+We want to instantiate this to
+       f2::tau         {f2 = f1 b (Baz b), f1 = f a (Eq a)}
+
+The -fno-method-sharing flag controls what happens so far as the LIE
+is concerned.  The default case is that for an overloaded function we 
+generate a "method" Id, and add the Method Inst to the LIE.  So you get
+something like
+       f :: Num a => a -> a
+       f = /\a (d:Num a) -> let m = (+) a d in \ (x:a) -> m x x
+If you specify -fno-method-sharing, the dictionary application 
+isn't shared, so we get
+       f :: Num a => a -> a
+       f = /\a (d:Num a) (x:a) -> (+) a d x x
+This gets a bit less sharing, but
+       a) it's better for RULEs involving overloaded functions
+       b) perhaps fewer separated lambdas
+
+
+\begin{code}
+tcInstId :: Id -> NF_TcM (TcExpr, LIE, TcType)
+tcInstId fun
+  | opt_NoMethodSharing  = loop_noshare (HsVar fun) (idType fun)
+  | otherwise           = loop_share fun
+  where
+    orig = OccurrenceOf fun
+    loop_noshare fun fun_ty
+      = tcInstType fun_ty              `thenNF_Tc` \ (tyvars, theta, tau) ->
+       let 
+           ty_app = mkHsTyApp fun (mkTyVarTys tyvars)
+       in
+        if null theta then             -- Is it overloaded?
+           returnNF_Tc (ty_app, emptyLIE, tau)
+       else
+           newDicts orig theta                                         `thenNF_Tc` \ dicts ->
+           loop_noshare (mkHsDictApp ty_app (map instToId dicts)) tau  `thenNF_Tc` \ (expr, lie, final_tau) ->
+           returnNF_Tc (expr, mkLIE dicts `plusLIE` lie, final_tau)
+
+    loop_share fun
+      = tcInstType (idType fun)                `thenNF_Tc` \ (tyvars, theta, tau) ->
+       let 
+           arg_tys = mkTyVarTys tyvars
+       in
+        if null theta then             -- Is it overloaded?
+           returnNF_Tc (mkHsTyApp (HsVar fun) arg_tys, emptyLIE, tau)
+       else
+               -- Yes, it's overloaded
+           newMethodWithGivenTy orig fun arg_tys theta tau     `thenNF_Tc` \ meth ->
+           loop_share (instToId meth)                          `thenNF_Tc` \ (expr, lie, final_tau) ->
+           returnNF_Tc (expr, unitLIE meth `plusLIE` lie, final_tau)
 
 
 newMethod :: InstOrigin
          -> TcId
          -> [TcType]
-         -> NF_TcM s (LIE, TcId)
+         -> NF_TcM Inst
 newMethod orig id tys
   =    -- Get the Id type and instantiate it at the specified types
     let
-       (tyvars, rho) = splitForAllTys (idType id)
-       rho_ty        = substTy (zipVarEnv tyvars tys) rho
-       (theta, tau) = splitRhoTy rho_ty
+       (tyvars, rho) = tcSplitForAllTys (idType id)
+       rho_ty        = substTyWith tyvars tys rho
+       (pred, tau)   = tcSplitMethodTy rho_ty
     in
-    newMethodWithGivenTy orig id tys theta tau `thenNF_Tc` \ meth_inst ->
-    returnNF_Tc (unitLIE meth_inst, instToId meth_inst)
-
+    newMethodWithGivenTy orig id tys [pred] tau
 
 newMethodWithGivenTy orig id tys theta tau
-  = tcGetSrcLoc                `thenNF_Tc` \ loc ->
-    tcGetUnique                `thenNF_Tc` \ new_uniq ->
+  = tcGetInstLoc orig  `thenNF_Tc` \ loc ->
+    newMethodWith loc id tys theta tau
+
+newMethodWith inst_loc@(_,loc,_) id tys theta tau
+  = tcGetUnique                `thenNF_Tc` \ new_uniq ->
     let
-       meth_inst = Method new_uniq id tys theta tau orig loc
+       meth_id = mkUserLocal (mkMethodOcc (getOccName id)) new_uniq tau loc
     in
-    returnNF_Tc meth_inst
+    returnNF_Tc (Method meth_id id tys theta tau inst_loc)
 
-newMethodAtLoc :: InstOrigin -> SrcLoc
+newMethodAtLoc :: InstLoc
               -> Id -> [TcType]
-              -> NF_TcM s (Inst, TcId)
-newMethodAtLoc orig loc real_id tys    -- Local function, similar to newMethod but with 
-                                       -- slightly different interface
+              -> NF_TcM (Inst, TcId)
+newMethodAtLoc inst_loc real_id tys
+       -- This actually builds the Inst
   =    -- Get the Id type and instantiate it at the specified types
-    tcGetUnique                                        `thenNF_Tc` \ new_uniq ->
     let
-       (tyvars,rho) = splitForAllTys (idType real_id)
+       (tyvars,rho)  = tcSplitForAllTys (idType real_id)
        rho_ty        = ASSERT( length tyvars == length tys )
-                       substTopTy (zipVarEnv tyvars tys) rho
-       (theta, tau)  = splitRhoTy rho_ty
-       meth_inst     = Method new_uniq real_id tys theta tau orig loc
+                       substTy (mkTopTyVarSubst tyvars tys) rho
+       (theta, tau)  = tcSplitRhoTy rho_ty
     in
+    newMethodWith inst_loc real_id tys theta tau       `thenNF_Tc` \ meth_inst ->
     returnNF_Tc (meth_inst, instToId meth_inst)
 \end{code}
 
@@ -343,66 +430,57 @@ cases (the rest are caught in lookupInst).
 
 \begin{code}
 newOverloadedLit :: InstOrigin
-                -> OverloadedLit
+                -> HsOverLit
                 -> TcType
-                -> NF_TcM s (TcExpr, LIE)
-newOverloadedLit orig (OverloadedIntegral i) ty
-  | isIntTy ty && inIntRange i         -- Short cut for Int
-  = returnNF_Tc (int_lit, emptyLIE)
-
-  | isIntegerTy ty                     -- Short cut for Integer
-  = returnNF_Tc (integer_lit, emptyLIE)
-
-  where
-    intprim_lit    = HsLitOut (HsIntPrim i) intPrimTy
-    integer_lit    = HsLitOut (HsInt i) integerTy
-    int_lit        = HsCon intDataCon [] [intprim_lit]
+                -> NF_TcM (TcExpr, LIE)
+newOverloadedLit orig lit ty
+  | Just expr <- shortCutLit lit ty
+  = returnNF_Tc (expr, emptyLIE)
 
-newOverloadedLit orig lit ty           -- The general case
-  = tcGetSrcLoc                        `thenNF_Tc` \ loc ->
+  | otherwise
+  = tcGetInstLoc orig          `thenNF_Tc` \ loc ->
     tcGetUnique                        `thenNF_Tc` \ new_uniq ->
     let
-       lit_inst = LitInst new_uniq lit ty orig loc
+       lit_inst = LitInst lit_id lit ty loc
+       lit_id   = mkSysLocal SLIT("lit") new_uniq ty
     in
     returnNF_Tc (HsVar (instToId lit_inst), unitLIE lit_inst)
-\end{code}
-
 
-\begin{code}
-instToId :: Inst -> TcId
-instToId inst = instToIdBndr inst
-
-instToIdBndr :: Inst -> TcId
-instToIdBndr (Dict u clas ty orig loc)
-  = mkUserLocal (mkDictOcc (getOccName clas)) u (mkDictTy clas ty) loc
-
-instToIdBndr (Method u id tys theta tau orig loc)
-  = mkUserLocal (getOccName id) u tau loc
-       -- We used to call mkMethodOcc here, but that gives rise to bad
-       -- error messages when we print the function name or pattern
-       -- of an instance-decl binding.  Why? Because the binding is zapped
-       -- to use the method name in place of the selector name.
-       -- The way it is now, -ddump-xx output may look confusing, but
-       -- you can always say -dppr-debug to get the uniques
-    
-instToIdBndr (LitInst u list ty orig loc)
-  = mkSysLocal SLIT("lit") u ty
+shortCutLit :: HsOverLit -> TcType -> Maybe TcExpr
+shortCutLit (HsIntegral i fi) ty
+  | isIntTy ty && inIntRange i && fi == fromIntegerName                -- Short cut for Int
+  = Just (HsLit (HsInt i))
+  | isIntegerTy ty && fi == fromIntegerName                    -- Short cut for Integer
+  = Just (HsLit (HsInteger i))
+
+shortCutLit (HsFractional f fr) ty
+  | isFloatTy ty  && fr == fromRationalName 
+  = Just (mkHsConApp floatDataCon [] [HsLit (HsFloatPrim f)])
+  | isDoubleTy ty && fr == fromRationalName 
+  = Just (mkHsConApp doubleDataCon [] [HsLit (HsDoublePrim f)])
+
+shortCutLit lit ty
+  = Nothing
 \end{code}
 
 
-Zonking
-~~~~~~~
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{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
+but doesn't do the same for any of the Ids in an Inst.  There's no
 need, and it's a lot of extra work.
 
 \begin{code}
-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 :: Inst -> NF_TcM Inst
+zonkInst (Dict id pred loc)
+  = zonkTcPredType pred                        `thenNF_Tc` \ new_pred ->
+    returnNF_Tc (Dict id new_pred loc)
 
-zonkInst (Method u id tys theta tau orig loc) 
+zonkInst (Method m id tys theta tau 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
@@ -411,16 +489,22 @@ zonkInst (Method u id tys theta tau orig loc)
     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)
+    returnNF_Tc (Method m new_id new_tys new_theta new_tau loc)
 
-zonkInst (LitInst u lit ty orig loc)
+zonkInst (LitInst id lit ty loc)
   = zonkTcType ty                      `thenNF_Tc` \ new_ty ->
-    returnNF_Tc (LitInst u lit new_ty orig loc)
+    returnNF_Tc (LitInst id lit new_ty loc)
+
+zonkInsts insts = mapNF_Tc zonkInst insts
 \end{code}
 
 
-Printing
-~~~~~~~~
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Printing}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
 ToDo: improve these pretty-printing things.  The ``origin'' is really only
 relevant in error messages.
 
@@ -428,160 +512,122 @@ relevant in error messages.
 instance Outputable Inst where
     ppr inst = pprInst inst
 
-pprInst (LitInst u lit ty orig loc)
-  = hsep [case lit of
-             OverloadedIntegral   i -> integer i
-             OverloadedFractional f -> rational f,
-          ptext SLIT("at"),
-          ppr ty,
-          show_uniq u]
+pprInst (LitInst u lit ty loc)
+  = hsep [ppr lit, ptext SLIT("at"), ppr ty, show_uniq u]
 
-pprInst (Dict u clas tys orig loc) = pprConstraint clas tys <+> show_uniq u
+pprInst (Dict u pred loc) = pprPred pred <+> show_uniq u
 
-pprInst (Method u id tys _ _ orig loc)
+pprInst m@(Method u id tys theta tau loc)
   = hsep [ppr id, ptext SLIT("at"), 
-         brackets (interppSP tys),
-         show_uniq u]
+         brackets (interppSP tys) {- ,
+         ptext SLIT("theta"), ppr theta,
+         ptext SLIT("tau"), ppr tau
+         show_uniq u,
+         ppr (instToId m) -}]
 
-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
+show_uniq u = ifPprDebug (text "{-" <> ppr u <> text "-}")
 
-tidyInst env (Dict u clas tys orig loc)
-  = (env', Dict u clas tys' orig loc)
-  where
-    (env', tys') = tidyOpenTypes env tys
+tidyInst :: TidyEnv -> Inst -> Inst
+tidyInst env (LitInst u lit ty loc)         = LitInst u lit (tidyType env ty) loc
+tidyInst env (Dict u pred loc)              = Dict u (tidyPred env pred) loc
+tidyInst env (Method u id tys theta tau loc) = Method u id (tidyTypes env tys) theta tau loc
 
-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
+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', tys') = tidyOpenTypes env tys
-    
-tidyInsts env insts = mapAccumL tidyInst env insts
+    env' = tidyFreeTyVars env (tyVarsOfInsts insts)
 
-show_uniq u = ifPprDebug (text "{-" <> ppr u <> text "-}")
+tidyInsts :: [Inst] -> (TidyEnv, [Inst])
+tidyInsts insts = tidyMoreInsts emptyTidyEnv insts
 \end{code}
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection[InstEnv-types]{Type declarations}
+\subsection{Looking up Insts}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-type InstanceMapper = Class -> ClassInstEnv
-\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.
-
-\begin{code}
 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)
+          -> NF_TcM (LookupInstResult s)
 
 -- Dictionaries
 
-lookupInst dict@(Dict _ clas tys orig loc)
-  = case lookupSpecEnv (ppr clas) (classInstEnv clas) tys of
+lookupInst dict@(Dict _ (ClassP clas tys) loc)
+  = tcGetInstEnv               `thenNF_Tc` \ inst_env ->
+    case lookupInstEnv inst_env clas tys of
 
-      Just (tenv, dfun_id)
+      FoundInst tenv dfun_id
        -> let
-               (tyvars, rho) = splitForAllTys (idType dfun_id)
-               ty_args       = map (expectJust "Inst" . lookupVarEnv tenv) tyvars
-                               -- tenv should bind all the tyvars
-               dfun_rho      = substTopTy tenv rho
-               (theta, tau)  = splitRhoTy dfun_rho
+               (tyvars, rho) = tcSplitForAllTys (idType dfun_id)
+               mk_ty_arg tv  = case lookupSubstEnv tenv tv of
+                                  Just (DoneTy ty) -> returnNF_Tc ty
+                                  Nothing          -> tcInstTyVar tv   `thenNF_Tc` \ tc_tv ->
+                                                      returnTc (mkTyVarTy tc_tv)
+          in
+          mapNF_Tc mk_ty_arg tyvars    `thenNF_Tc` \ ty_args ->
+          let
+               subst         = mkTyVarSubst tyvars ty_args
+               dfun_rho      = substTy subst rho
+               (theta, _)    = tcSplitRhoTy dfun_rho
                ty_app        = mkHsTyApp (HsVar dfun_id) ty_args
           in
           if null theta then
                returnNF_Tc (SimpleInst ty_app)
           else
-          newDictsAtLoc orig loc theta `thenNF_Tc` \ (dicts, dict_ids) ->
+          newDictsAtLoc loc theta      `thenNF_Tc` \ dicts ->
           let 
-               rhs = mkHsDictApp ty_app dict_ids
+               rhs = mkHsDictApp ty_app (map instToId dicts)
           in
           returnNF_Tc (GenInst dicts rhs)
-                            
-      Nothing  -> returnNF_Tc NoInstance
-
--- Methods
-
-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
+      other    -> returnNF_Tc NoInstance
 
-lookupInst inst@(LitInst u (OverloadedIntegral i) ty orig loc)
-  | isIntTy ty && in_int_range                 -- Short cut for Int
-  = returnNF_Tc (GenInst [] int_lit)
-       -- GenInst, not SimpleInst, because int_lit is actually a constructor application
+lookupInst dict@(Dict _ _ loc) = returnNF_Tc NoInstance
 
-  | isIntegerTy ty                             -- Short cut for Integer
-  = returnNF_Tc (GenInst [] integer_lit)
+-- Methods
 
-  | in_int_range                               -- It's overloaded but small enough to fit into an Int
-  = tcLookupValueByKey fromIntClassOpKey       `thenNF_Tc` \ from_int ->
-    newMethodAtLoc orig loc from_int [ty]      `thenNF_Tc` \ (method_inst, method_id) ->
-    returnNF_Tc (GenInst [method_inst] (HsApp (HsVar method_id) int_lit))
+lookupInst inst@(Method _ id tys theta _ loc)
+  = newDictsAtLoc loc theta            `thenNF_Tc` \ dicts ->
+    returnNF_Tc (GenInst dicts (mkHsDictApp (mkHsTyApp (HsVar id) tys) (map instToId dicts)))
 
-  | otherwise                                  -- Alas, it is overloaded and a big literal!
-  = tcLookupValueByKey fromIntegerClassOpKey   `thenNF_Tc` \ from_integer ->
-    newMethodAtLoc orig loc from_integer [ty]          `thenNF_Tc` \ (method_inst, method_id) ->
-    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        = HsCon intDataCon [] [intprim_lit]
+-- Literals
 
--- similar idea for overloaded floating point literals: if the literal is
--- *definitely* a float or a double, generate the real thing here.
+-- 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 u (OverloadedFractional f) ty orig loc)
-  | isFloatTy ty    = returnNF_Tc (GenInst [] float_lit)
-  | isDoubleTy ty   = returnNF_Tc (GenInst [] double_lit)
+lookupInst inst@(LitInst u lit ty loc)
+  | Just expr <- shortCutLit lit ty
+  = returnNF_Tc (GenInst [] expr)      -- GenInst, not SimpleInst, because 
+                                       -- expr may be a constructor application
 
-  | otherwise 
-         = tcLookupValueByKey fromRationalClassOpKey   `thenNF_Tc` \ from_rational ->
+lookupInst inst@(LitInst u (HsIntegral i from_integer_name) ty loc)
+  = tcLookupId from_integer_name               `thenNF_Tc` \ from_integer ->
+    newMethodAtLoc loc from_integer [ty]       `thenNF_Tc` \ (method_inst, method_id) ->
+    returnNF_Tc (GenInst [method_inst] 
+                        (HsApp (HsVar method_id) (HsLit (HsInteger i))))
 
-       -- The type Rational isn't wired in so we have to conjure it up
-    tcLookupTyConByKey rationalTyConKey        `thenNF_Tc` \ rational_tycon ->
+
+lookupInst inst@(LitInst u (HsFractional f from_rat_name) ty loc)
+  = tcLookupId from_rat_name                   `thenNF_Tc` \ from_rational ->
+    newMethodAtLoc loc from_rational [ty]      `thenNF_Tc` \ (method_inst, method_id) ->
     let
-       rational_ty  = mkSynTy rational_tycon []
-       rational_lit = HsLitOut (HsFrac f) rational_ty
+       rational_ty  = tcFunArgTy (idType method_id)
+       rational_lit = HsLit (HsRat f rational_ty)
     in
-    newMethodAtLoc orig loc from_rational [ty]         `thenNF_Tc` \ (method_inst, method_id) ->
     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
@@ -590,124 +636,18 @@ appropriate dictionary if it exists.  It is used only when resolving
 ambiguous dictionaries.
 
 \begin{code}
-lookupSimpleInst :: ClassInstEnv
-                -> Class
+lookupSimpleInst :: Class
                 -> [Type]                      -- Look up (c,t)
-                -> NF_TcM s (Maybe ThetaType)          -- Here are the needed (c,t)s
-
-lookupSimpleInst class_inst_env clas tys
-  = case lookupSpecEnv (ppr clas) class_inst_env tys of
-      Nothing   -> returnNF_Tc Nothing
+                -> NF_TcM (Maybe ThetaType)    -- Here are the needed (c,t)s
 
-      Just (tenv, dfun)
-       -> returnNF_Tc (Just (substTopTheta tenv theta))
+lookupSimpleInst clas tys
+  = tcGetInstEnv               `thenNF_Tc` \ inst_env -> 
+    case lookupInstEnv inst_env clas tys of
+      FoundInst tenv dfun
+       -> returnNF_Tc (Just (substTheta (mkSubst emptyInScopeSet tenv) theta))
         where
-          (_, theta, _) = splitSigmaTy (idType dfun)
-\end{code}
-
-
-
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection[Inst-origin]{The @InstOrigin@ type}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
-
-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}
-data InstOrigin
-  = OccurrenceOf TcId  -- Occurrence of an overloaded identifier
-  | OccurrenceOfCon Id         -- Occurrence of a data constructor
-
-  | RecordUpdOrigin
-
-  | DataDeclOrigin             -- Typechecking a data declaration
-
-  | InstanceDeclOrigin         -- Typechecking an instance decl
-
-  | LiteralOrigin      HsLit   -- Occurrence of a literal
-
-  | PatOrigin RenamedPat
-
-  | ArithSeqOrigin     RenamedArithSeqInfo -- [x..], [x..y] etc
+          (_, rho)  = tcSplitForAllTys (idType dfun)
+          (theta,_) = tcSplitRhoTy rho
 
-  | 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
-
-  | InstanceSpecOrigin 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].)
-
-  | ValSpecOrigin      Name    -- in a SPECIALIZE pragma for a value
-
-       -- 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.
-
-  | CCallOrigin                String                  -- CCall label
-                       (Maybe RenamedHsExpr)   -- Nothing if it's the result
-                                               -- Just arg, for an argument
-
-  | LitLitOrigin       String  -- the litlit
-
-  | UnknownOrigin      -- Help! I give up...
-\end{code}
-
-\begin{code}
-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)
-                       
-    pp_orig (OccurrenceOf id)
-       = hsep [ptext SLIT("use of"), quotes (ppr id)]
-    pp_orig (OccurrenceOfCon id)
-       = hsep [ptext SLIT("use of"), quotes (ppr id)]
-    pp_orig (LiteralOrigin 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"), 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)
-       = hsep [text "a SPECIALIZE instance pragma; class",
-               quotes (ppr clas), text "type:", ppr ty]
-    pp_orig (ValSpecOrigin 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"), quotes (text clabel)]
-    pp_orig (CCallOrigin clabel (Just 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''"), quotes (text s)]
-    pp_orig (UnknownOrigin)
-       = ptext SLIT("...oops -- I don't know where the overloading came from!")
+      other  -> returnNF_Tc Nothing
 \end{code}