[project @ 2000-03-02 22:51:30 by lewie]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / Inst.lhs
index fa54823..ecc9a2f 100644 (file)
@@ -1,73 +1,91 @@
 %
-% (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}
-module Inst (
-       LIE, emptyLIE, unitLIE, plusLIE, consLIE, zonkLIE, plusLIEs, mkLIE,
-       pprInsts, pprInstsInFull,
+module Inst ( 
+       LIE, emptyLIE, unitLIE, plusLIE, consLIE, zonkLIE,
+       plusLIEs, mkLIE, isEmptyLIE, lieToList, listToLIE,
 
-       Inst, OverloadedLit(..), pprInst,
+       Inst, OverloadedLit(..),
+       pprInst, pprInsts, pprInstsInFull, tidyInst, tidyInsts,
 
         InstanceMapper,
 
-       newDictFromOld, newDicts, newDictsAtLoc, 
+       newDictFromOld, newDicts, newClassDicts, newDictsAtLoc,
        newMethod, newMethodWithGivenTy, newOverloadedLit,
+       newIPDict, instOverloadedFun,
 
-       tyVarsOfInst, instLoc, getDictClassTys,
+       tyVarsOfInst, tyVarsOfInsts, tyVarsOfLIE, instLoc, getDictClassTys,
+       getDictPred_maybe, getMethodTheta_maybe,
+       getFunDeps, getFunDepsOfLIE,
+       getIPs, getIPsOfLIE,
+       getAllFunDeps, getAllFunDepsOfLIE,
 
        lookupInst, lookupSimpleInst, LookupInstResult(..),
 
-       isDict, isTyVarDict, isStdClassTyVarDict, isMethodFor,
+       isDict, isClassDict, isTyVarDict, isStdClassTyVarDict, isMethodFor, notFunDep,
        instBindingRequired, instCanBeGeneralised,
 
-       zonkInst, instToId,
+       zonkInst, zonkInsts, zonkFunDeps, zonkTvFunDeps,
+       instToId, instToIdBndr, ipToId,
 
-       InstOrigin(..), pprOrigin
+       InstOrigin(..), InstLoc, pprInstLoc
     ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import CmdLineOpts ( opt_AllowOverlappingInstances )
-import HsSyn   ( HsLit(..), HsExpr(..), MonoBinds )
-import RnHsSyn ( RenamedArithSeqInfo, RenamedHsExpr )
-import TcHsSyn ( TcExpr, TcIdOcc(..), TcIdBndr, 
-                 mkHsTyApp, mkHsDictApp, tcIdTyVars, zonkTcId
+import HsSyn   ( HsLit(..), HsExpr(..) )
+import RnHsSyn ( RenamedArithSeqInfo, RenamedHsExpr, RenamedPat )
+import TcHsSyn ( TcExpr, TcId, 
+                 mkHsTyApp, mkHsDictApp, mkHsDictLam, zonkId
                )
 import TcMonad
-import TcEnv   ( tcLookupGlobalValueByKey, tcLookupTyConByKey )
+import TcEnv   ( TcIdSet, tcLookupValueByKey, tcLookupTyConByKey )
 import TcType  ( TcThetaType,
-                 TcType, TcTauType, TcMaybe, TcTyVarSet,
-                 tcInstType, zonkTcType, zonkTcTypes, tcSplitForAllTy,
+                 TcType, TcTauType, TcTyVarSet,
+                 zonkTcTyVars, zonkTcType, zonkTcTypes, 
                  zonkTcThetaType
                )
-import Bag     ( emptyBag, unitBag, unionBags, unionManyBags,
-                 listToBag, consBag, Bag )
-import Class   ( classInstEnv,
-                 Class, ClassInstEnv 
-               )
-import Id      ( idType, mkUserLocal, mkSysLocal, Id,
-                 GenIdSet, elementOfIdSet
-               )
+import Bag
+import Class   ( classInstEnv, Class )
+import FunDeps ( instantiateFdClassTys )
+import Id      ( Id, idFreeTyVars, idType, mkUserLocal, mkSysLocal )
 import PrelInfo        ( isStandardClass, isCcallishClass, isNoDictClass )
-import Name    ( OccName(..), Name, occNameString, getOccName )
-import PprType ( TyCon, pprConstraint )        
-import SpecEnv ( SpecEnv, lookupSpecEnv )
+import Name    ( OccName, Name, mkDictOcc, mkMethodOcc, mkIPOcc,
+                 getOccName, nameUnique )
+import PprType ( pprPred )     
+import InstEnv ( InstEnv, lookupInstEnv )
 import SrcLoc  ( SrcLoc )
-import Type    ( Type, ThetaType, instantiateTy, instantiateThetaTy,
-                 isTyVarTy, mkDictTy, splitForAllTys, splitSigmaTy,
-                 splitRhoTy, tyVarsOfType, tyVarsOfTypes,
-                 mkSynTy
+import Type    ( Type, PredType(..), ThetaType,
+                 mkTyVarTy, isTyVarTy, mkDictTy, mkPredTy,
+                 splitForAllTys, splitSigmaTy,
+                 splitRhoTy, tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, tyVarsOfPred,
+                 mkSynTy, tidyOpenType, tidyOpenTypes
+               )
+import InstEnv ( InstEnv )
+import Subst   ( emptyInScopeSet, mkSubst,
+                 substTy, substClasses, mkTyVarSubst, mkTopTyVarSubst
+               )
+import TyCon   ( TyCon )
+import Var     ( TyVar )
+import VarEnv  ( lookupVarEnv, TidyEnv,
+                 lookupSubstEnv, SubstResult(..)
                )
-import TyVar   ( zipTyVarEnv, lookupTyVarEnv, unionTyVarSets )
-import TysPrim   ( intPrimTy )
-import TysWiredIn ( intDataCon, integerTy, isIntTy, isIntegerTy, inIntRange )
+import VarSet  ( elemVarSet, emptyVarSet, 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  ( MaybeErr, expectJust )
-import Util    ( thenCmp, zipWithEqual )
+import Maybes  ( expectJust )
+import Maybe   ( catMaybes )
+import Util    ( thenCmp, zipWithEqual, mapAccumL )
 import Outputable
 \end{code}
 
@@ -78,26 +96,29 @@ import Outputable
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-type LIE s = Bag (Inst s)
+type LIE = Bag Inst
 
+isEmptyLIE       = isEmptyBag
 emptyLIE          = emptyBag
 unitLIE inst     = unitBag inst
 mkLIE insts      = listToBag insts
 plusLIE lie1 lie2 = lie1 `unionBags` lie2
 consLIE inst lie  = inst `consBag` lie
 plusLIEs lies    = unionManyBags lies
+lieToList        = bagToList
+listToLIE        = listToBag
 
-zonkLIE :: LIE s -> NF_TcM s (LIE s)
+zonkLIE :: LIE -> NF_TcM s LIE
 zonkLIE lie = mapBagNF_Tc zonkInst lie
 
-pprInsts :: [Inst s] -> SDoc
-pprInsts insts = parens (hsep (punctuate comma (map pprInst insts)))
+pprInsts :: [Inst] -> SDoc
+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}
 
 %************************************************************************
@@ -115,35 +136,32 @@ type Int, represented by
        Method 34 doubleId [Int] origin
 
 \begin{code}
-data Inst s
+data Inst
   = Dict
        Unique
-       Class           -- The type of the dict is (c ts), where
-       [TcType s]      -- c is the class and ts the types;
-       (InstOrigin s)
-       SrcLoc
+       TcPredType
+       InstLoc
 
   | Method
        Unique
 
-       (TcIdOcc s)     -- The overloaded function
+       TcId    -- The overloaded function
                        -- This function will be a global, local, or ClassOpId;
                        --   inside instance decls (only) it can also be an InstId!
                        -- The id needn't be completely polymorphic.
                        -- You'll probably find its name (for documentation purposes)
                        --        inside the InstOrigin
 
-       [TcType s]      -- The types to which its polymorphic tyvars
+       [TcType]        -- The types to which its polymorphic tyvars
                        --      should be instantiated.
                        -- These types must saturate the Id's foralls.
 
-       (TcThetaType s) -- The (types of the) dictionaries to which the function
+       TcThetaType     -- The (types of the) dictionaries to which the function
                        -- must be applied to get the method
 
-       (TcTauType s)   -- The type of the method
+       TcTauType       -- The type of the method
 
-       (InstOrigin s)
-       SrcLoc
+       InstLoc
 
        -- INVARIANT: in (Method u f tys theta tau loc)
        --      type of (f tys dicts(from theta)) = tau
@@ -151,9 +169,13 @@ data Inst s
   | 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
+       TcType          -- The type at which the literal is used
+       InstLoc
+
+  | FunDep
+       Class           -- the class from which this arises
+       [([TcType], [TcType])]
+       InstLoc
 
 data OverloadedLit
   = OverloadedIntegral  Integer        -- The number
@@ -167,32 +189,51 @@ unique.  This allows the context-reduction mechanism to use standard finite
 maps to do their stuff.
 
 \begin{code}
-instance Ord (Inst s) where
+instance Ord Inst where
   compare = cmpInst
+instance Ord PredType where
+  compare = cmpPred
 
-instance Eq (Inst s) where
+instance Eq Inst where
   (==) i1 i2 = case i1 `cmpInst` i2 of
                 EQ    -> True
                 other -> False
+instance Eq PredType where
+  (==) p1 p2 = case p1 `cmpPred` p2 of
+                EQ    -> True
+                other -> False
 
-cmpInst  (Dict _ clas1 tys1 _ _) (Dict _ clas2 tys2 _ _)
-  = (clas1 `compare` clas2) `thenCmp` (tys1 `compare` tys2)
-cmpInst (Dict _ _ _ _ _) other
+cmpInst  (Dict _ pred1 _) (Dict _ pred2 _)
+  = (pred1 `cmpPred` pred2)
+cmpInst (Dict _ _ _) other
   = LT
 
-
-cmpInst (Method _ _ _ _ _ _ _) (Dict _ _ _ _ _)
+cmpInst (Method _ _ _ _ _ _) (Dict _ _ _)
   = GT
-cmpInst (Method _ id1 tys1 _ _ _ _) (Method _ id2 tys2 _ _ _ _)
+cmpInst (Method _ id1 tys1 _ _ _) (Method _ id2 tys2 _ _ _)
   = (id1 `compare` id2) `thenCmp` (tys1 `compare` tys2)
-cmpInst (Method _ _ _ _ _ _ _) other
+cmpInst (Method _ _ _ _ _ _) other
   = LT
 
-cmpInst (LitInst _ lit1 ty1 _ _) (LitInst _ lit2 ty2 _ _)
+cmpInst (LitInst _ lit1 ty1 _) (LitInst _ lit2 ty2 _)
   = (lit1 `cmpOverLit` lit2) `thenCmp` (ty1 `compare` ty2)
-cmpInst (LitInst _ _ _ _ _) other
+cmpInst (LitInst _ _ _ _) (FunDep _ _ _)
+  = LT
+cmpInst (LitInst _ _ _ _) other
+  = GT
+
+cmpInst (FunDep clas1 fds1 _) (FunDep clas2 fds2 _)
+  = (clas1 `compare` clas2) `thenCmp` (fds1 `compare` fds2)
+cmpInst (FunDep _ _ _) other
   = GT
 
+cmpPred (Class c1 tys1) (Class c2 tys2)
+  = (c1 `compare` c2) `thenCmp` (tys1 `compare` tys2)
+cmpPred (IParam n1 ty1) (IParam n2 ty2)
+  = (n1 `compare` n2) `thenCmp` (ty1 `compare` ty2)
+cmpPred (Class _ _) (IParam _ _) = LT
+cmpPred _           _            = GT
+
 cmpOverLit (OverloadedIntegral   i1) (OverloadedIntegral   i2) = i1 `compare` i2
 cmpOverLit (OverloadedFractional f1) (OverloadedFractional f2) = f1 `compare` f2
 cmpOverLit (OverloadedIntegral _)    (OverloadedFractional _)  = LT
@@ -203,43 +244,86 @@ cmpOverLit (OverloadedFractional _)  (OverloadedIntegral _)    = GT
 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
+instLoc (Dict   u pred      loc) = loc
+instLoc (Method u _ _ _ _   loc) = loc
+instLoc (LitInst u lit ty   loc) = loc
+instLoc (FunDep _ _        loc) = loc
+
+getDictPred_maybe (Dict _ p _) = Just p
+getDictPred_maybe _           = Nothing
+
+getMethodTheta_maybe (Method _ _ _ theta _ _) = Just theta
+getMethodTheta_maybe _                       = Nothing
 
-instLoc (Dict   u clas tys    origin loc) = loc
-instLoc (Method u clas ty _ _ origin loc) = loc
-instLoc (LitInst u lit ty     origin loc) = loc
+getDictClassTys (Dict u (Class clas tys) _) = (clas, tys)
 
-getDictClassTys (Dict u clas tys _ _) = (clas, tys)
+getFunDeps (FunDep clas fds _) = Just (clas, fds)
+getFunDeps _ = Nothing
 
-tyVarsOfInst :: Inst s -> TcTyVarSet s
-tyVarsOfInst (Dict _ _ tys _ _)        = tyVarsOfTypes  tys
-tyVarsOfInst (Method _ id tys _ _ _ _) = tyVarsOfTypes tys `unionTyVarSets` tcIdTyVars id
-                                        -- The id might not be a RealId; in the case of
+getFunDepsOfLIE lie = catMaybes (map getFunDeps (lieToList lie))
+
+getIPsOfPred (IParam n ty) = [(n, ty)]
+getIPsOfPred _             = []
+getIPsOfTheta theta = concatMap getIPsOfPred theta
+
+getIPs (Dict u (IParam n ty) loc) = [(n, ty)]
+getIPs (Method u id _ theta t loc) = getIPsOfTheta theta
+getIPs _ = []
+
+getIPsOfLIE lie = concatMap getIPs (lieToList lie)
+
+getAllFunDeps (FunDep clas fds _) = fds
+getAllFunDeps inst = map (\(n,ty) -> ([], [ty])) (getIPs inst)
+
+getAllFunDepsOfLIE lie = concat (map getAllFunDeps (lieToList lie))
+
+tyVarsOfInst :: Inst -> TcTyVarSet
+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
+tyVarsOfInst (LitInst _ _ ty _)      = tyVarsOfType  ty
+tyVarsOfInst (FunDep _ fds _)
+  = foldr unionVarSet emptyVarSet (map tyVarsOfFd fds)
+  where tyVarsOfFd (ts1, ts2) =
+           tyVarsOfTypes ts1 `unionVarSet` tyVarsOfTypes ts2
+
+tyVarsOfInsts insts
+  = foldr unionVarSet emptyVarSet (map tyVarsOfInst insts)
+
+tyVarsOfLIE lie
+  = foldr unionVarSet emptyVarSet (map tyVarsOfInst insts)
+  where insts = lieToList lie
 \end{code}
 
 Predicates
 ~~~~~~~~~~
 \begin{code}
-isDict :: Inst s -> Bool
-isDict (Dict _ _ _ _ _) = True
-isDict other           = False
-
-isMethodFor :: GenIdSet (TcType s) -> Inst s -> Bool
-isMethodFor ids (Method uniq (TcId id) tys _ _ orig loc) 
-  = id `elementOfIdSet` ids
+isDict :: Inst -> Bool
+isDict (Dict _ _ _) = True
+isDict other         = False
+isClassDict :: Inst -> Bool
+isClassDict (Dict _ (Class _ _) _) = True
+isClassDict other            = False
+
+isMethodFor :: TcIdSet -> Inst -> Bool
+isMethodFor ids (Method uniq id tys _ _ loc) 
+  = id `elemVarSet` ids
 isMethodFor ids inst 
   = False
 
-isTyVarDict :: Inst s -> Bool
-isTyVarDict (Dict _ _ tys _ _) = all isTyVarTy tys
-isTyVarDict other             = False
+isTyVarDict :: Inst -> Bool
+isTyVarDict (Dict _ (Class _ tys) _) = all isTyVarTy tys
+isTyVarDict other                   = False
 
-isStdClassTyVarDict (Dict _ clas [ty] _ _) = isStandardClass clas && isTyVarTy ty
-isStdClassTyVarDict other                 = False
+isStdClassTyVarDict (Dict _ (Class clas [ty]) _)
+  = isStandardClass clas && isTyVarTy ty
+isStdClassTyVarDict other
+  = False
+
+notFunDep :: Inst -> Bool
+notFunDep (FunDep _ _ _) = False
+notFunDep other                 = True
 \end{code}
 
 Two predicates which deal with the case where class constraints don't
@@ -248,13 +332,14 @@ must be witnessed by an actual binding; the second tells whether an
 @Inst@ can be generalised over.
 
 \begin{code}
-instBindingRequired :: Inst s -> Bool
-instBindingRequired (Dict _ clas _ _ _) = not (isNoDictClass clas)
-instBindingRequired other              = True
-
-instCanBeGeneralised :: Inst s -> Bool
-instCanBeGeneralised (Dict _ clas _ _ _) = not (isCcallishClass clas)
-instCanBeGeneralised other              = True
+instBindingRequired :: Inst -> Bool
+instBindingRequired (Dict _ (Class clas _) _) = not (isNoDictClass clas)
+instBindingRequired (Dict _ (IParam _ _) _)   = False
+instBindingRequired other                    = True
+
+instCanBeGeneralised :: Inst -> Bool
+instCanBeGeneralised (Dict _ (Class clas _) _) = not (isCcallishClass clas)
+instCanBeGeneralised other                    = True
 \end{code}
 
 
@@ -262,85 +347,101 @@ Construction
 ~~~~~~~~~~~~
 
 \begin{code}
-newDicts :: InstOrigin s
-        -> TcThetaType s
-        -> NF_TcM s (LIE s, [TcIdOcc s])
+newDicts :: InstOrigin
+        -> TcThetaType
+        -> NF_TcM s (LIE, [TcId])
 newDicts orig theta
-  = tcGetSrcLoc                                `thenNF_Tc` \ loc ->
-    newDictsAtLoc orig loc theta        `thenNF_Tc` \ (dicts, ids) ->
+  = tcGetInstLoc orig          `thenNF_Tc` \ loc ->
+    newDictsAtLoc loc theta    `thenNF_Tc` \ (dicts, ids) ->
     returnNF_Tc (listToBag dicts, ids)
 
+newClassDicts :: InstOrigin
+             -> [(Class,[TcType])]
+             -> NF_TcM s (LIE, [TcId])
+newClassDicts orig theta
+  = newDicts orig (map (uncurry Class) theta)
+
 -- Local function, similar to newDicts, 
 -- but with slightly different interface
-newDictsAtLoc :: InstOrigin s
-              -> SrcLoc
-             -> TcThetaType s
-             -> NF_TcM s ([Inst s], [TcIdOcc s])
-newDictsAtLoc orig loc theta =
+newDictsAtLoc :: InstLoc
+             -> TcThetaType
+             -> NF_TcM s ([Inst], [TcId])
+newDictsAtLoc loc theta =
  tcGetUniques (length theta)           `thenNF_Tc` \ new_uniqs ->
  let
-  mk_dict u (clas, tys) = Dict u clas tys orig loc
+  mk_dict u pred = Dict u pred loc
   dicts = zipWithEqual "newDictsAtLoc" mk_dict new_uniqs theta
  in
  returnNF_Tc (dicts, map instToId dicts)
 
-newDictFromOld :: Inst s -> Class -> [TcType s] -> NF_TcM s (Inst s)
-newDictFromOld (Dict _ _ _ orig loc) clas tys
+newDictFromOld :: Inst -> Class -> [TcType] -> NF_TcM s Inst
+newDictFromOld (Dict _ _ loc) clas tys
   = tcGetUnique              `thenNF_Tc` \ uniq ->
-    returnNF_Tc (Dict uniq clas tys orig loc)
+    returnNF_Tc (Dict uniq (Class clas tys) loc)
 
 
-newMethod :: InstOrigin s
-         -> TcIdOcc s
-         -> [TcType s]
-         -> NF_TcM s (LIE s, TcIdOcc s)
+newMethod :: InstOrigin
+         -> TcId
+         -> [TcType]
+         -> NF_TcM s (LIE, TcId)
 newMethod orig id tys
   =    -- Get the Id type and instantiate it at the specified types
-    (case id of
-       RealId id -> let (tyvars, rho) = splitForAllTys (idType id)
-                   in
-                   ASSERT( length tyvars == length tys)
-                   tcInstType (zipTyVarEnv tyvars tys) rho
-
-       TcId   id -> tcSplitForAllTy (idType id)        `thenNF_Tc` \ (tyvars, rho) -> 
-                   returnNF_Tc (instantiateTy (zipTyVarEnv tyvars tys) rho)
-    )                                          `thenNF_Tc` \ rho_ty ->
     let
-       (theta, tau) = splitRhoTy rho_ty
+       (tyvars, rho) = splitForAllTys (idType id)
+       rho_ty        = substTy (mkTyVarSubst tyvars tys) rho
+       (theta, tau)  = splitRhoTy rho_ty
     in
-        -- Our friend does the rest
-    newMethodWithGivenTy orig id tys theta tau
+    newMethodWithGivenTy orig id tys theta tau `thenNF_Tc` \ meth_inst ->
+    returnNF_Tc (unitLIE meth_inst, instToId meth_inst)
+
+instOverloadedFun orig (HsVar v) arg_tys theta tau
+  = newMethodWithGivenTy orig v arg_tys theta tau      `thenNF_Tc` \ inst ->
+    instFunDeps orig theta                             `thenNF_Tc` \ fds ->
+    returnNF_Tc (HsVar (instToId inst), mkLIE (inst : fds))
 
+instFunDeps orig theta
+  = tcGetInstLoc orig  `thenNF_Tc` \ loc ->
+    let ifd (Class clas tys) =
+           let fds = instantiateFdClassTys clas tys in
+           if null fds then Nothing else Just (FunDep clas fds loc)
+       ifd _ = Nothing
+    in returnNF_Tc (catMaybes (map ifd theta))
 
 newMethodWithGivenTy orig id tys theta tau
-  = tcGetSrcLoc                `thenNF_Tc` \ loc ->
-    tcGetUnique                `thenNF_Tc` \ new_uniq ->
-    let
-       meth_inst = Method new_uniq id tys theta tau orig loc
-    in
-    returnNF_Tc (unitLIE meth_inst, instToId meth_inst)
+  = tcGetInstLoc orig  `thenNF_Tc` \ loc ->
+    newMethodWith id tys theta tau loc
+
+newMethodWith id tys theta tau loc
+  = tcGetUnique                `thenNF_Tc` \ new_uniq ->
+    returnNF_Tc (Method new_uniq id tys theta tau loc)
 
-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 
+newMethodAtLoc :: InstLoc
+              -> Id -> [TcType]
+              -> NF_TcM s (Inst, TcId)
+newMethodAtLoc 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) = splitForAllTys (idType real_id)
-    in
-    tcInstType (zipTyVarEnv tyvars tys) rho    `thenNF_Tc` \ rho_ty ->
     tcGetUnique                                        `thenNF_Tc` \ new_uniq ->
     let
-       (theta, tau) = splitRhoTy rho_ty
-       meth_inst    = Method new_uniq (RealId real_id) tys theta tau orig loc
+       (tyvars,rho) = splitForAllTys (idType real_id)
+       rho_ty        = ASSERT( length tyvars == length tys )
+                       substTy (mkTopTyVarSubst tyvars tys) rho
+       (theta, tau)  = splitRhoTy rho_ty
+       meth_inst     = Method new_uniq real_id tys theta tau loc
     in
     returnNF_Tc (meth_inst, instToId meth_inst)
+\end{code}
 
-newOverloadedLit :: InstOrigin s
+In newOverloadedLit we convert directly to an Int or Integer if we
+know that's what we want.  This may save some time, by not
+temporarily generating overloaded literals, but it won't catch all
+cases (the rest are caught in lookupInst).
+
+\begin{code}
+newOverloadedLit :: InstOrigin
                 -> OverloadedLit
-                -> TcType s
-                -> NF_TcM s (TcExpr s, LIE s)
+                -> TcType
+                -> NF_TcM s (TcExpr, LIE)
 newOverloadedLit orig (OverloadedIntegral i) ty
   | isIntTy ty && inIntRange i         -- Short cut for Int
   = returnNF_Tc (int_lit, emptyLIE)
@@ -351,30 +452,45 @@ newOverloadedLit orig (OverloadedIntegral i) ty
   where
     intprim_lit    = HsLitOut (HsIntPrim i) intPrimTy
     integer_lit    = HsLitOut (HsInt i) integerTy
-    int_lit        = HsApp (HsVar (RealId intDataCon)) intprim_lit
+    int_lit        = HsCon intDataCon [] [intprim_lit]
 
 newOverloadedLit orig lit ty           -- The general case
-  = tcGetSrcLoc                        `thenNF_Tc` \ loc ->
+  = tcGetInstLoc orig          `thenNF_Tc` \ loc ->
     tcGetUnique                        `thenNF_Tc` \ new_uniq ->
     let
-       lit_inst = LitInst new_uniq lit ty orig loc
+       lit_inst = LitInst new_uniq lit ty loc
     in
     returnNF_Tc (HsVar (instToId lit_inst), unitLIE lit_inst)
 \end{code}
 
+\begin{code}
+newIPDict name ty loc
+  = tcGetUnique                `thenNF_Tc` \ new_uniq ->
+    let d = Dict new_uniq (IParam name ty) loc in
+    returnNF_Tc d
+\end{code}
 
 \begin{code}
-instToId :: Inst s -> TcIdOcc s
-instToId (Dict u clas ty orig loc)
-  = TcId (mkUserLocal occ u (mkDictTy clas ty) loc)
-  where
-    occ = VarOcc (SLIT("d.") _APPEND_ (occNameString (getOccName clas)))
+instToId :: Inst -> TcId
+instToId inst = instToIdBndr inst
+
+instToIdBndr :: Inst -> TcId
+instToIdBndr (Dict u (Class clas ty) (_,loc,_))
+  = mkUserLocal (mkDictOcc (getOccName clas)) u (mkDictTy clas ty) loc
+instToIdBndr (Dict u (IParam n ty) (_,loc,_))
+  = ipToId n ty loc
 
-instToId (Method u id tys theta tau orig loc)
-  = TcId (mkUserLocal (getOccName id) u tau loc)
-    
-instToId (LitInst u list ty orig loc)
-  = TcId (mkSysLocal SLIT("lit") u ty loc)
+instToIdBndr (Method u id tys theta tau (_,loc,_))
+  = mkUserLocal (mkMethodOcc (getOccName id)) u tau loc
+
+instToIdBndr (LitInst u list ty loc)
+  = mkSysLocal SLIT("lit") u ty
+
+instToIdBndr (FunDep clas fds _)
+  = panic "FunDep escaped!!!"
+
+ipToId n ty loc
+  = mkUserLocal (mkIPOcc (getOccName n)) (nameUnique n) (mkPredTy (IParam n ty)) loc
 \end{code}
 
 
@@ -385,22 +501,54 @@ but doesn't do the same for the Id in a Method.  There's no
 need, and it's a lot of extra work.
 
 \begin{code}
-zonkInst :: Inst s -> NF_TcM s (Inst s)
-zonkInst (Dict u clas tys orig loc)
-  = zonkTcTypes        tys                     `thenNF_Tc` \ new_tys ->
-    returnNF_Tc (Dict u clas new_tys orig loc)
-
-zonkInst (Method u id tys theta tau orig loc) 
-  = zonkTcId id                        `thenNF_Tc` \ new_id ->
-      -- Essential to zonk the id in case it's a local variable
+zonkPred :: TcPredType -> NF_TcM s TcPredType
+zonkPred (Class clas tys)
+  = zonkTcTypes tys                    `thenNF_Tc` \ new_tys ->
+    returnNF_Tc (Class clas new_tys)
+zonkPred (IParam n ty)
+  = zonkTcType ty                      `thenNF_Tc` \ new_ty ->
+    returnNF_Tc (IParam n new_ty)
+
+zonkInst :: Inst -> NF_TcM s Inst
+zonkInst (Dict u pred loc)
+  = zonkPred pred                      `thenNF_Tc` \ new_pred ->
+    returnNF_Tc (Dict u new_pred loc)
+
+zonkInst (Method u 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
+       -- an InstId, in which case it won't be in scope
+
     zonkTcTypes tys            `thenNF_Tc` \ new_tys ->
     zonkTcThetaType theta      `thenNF_Tc` \ new_theta ->
     zonkTcType tau             `thenNF_Tc` \ new_tau ->
-    returnNF_Tc (Method u new_id new_tys new_theta new_tau orig loc)
+    returnNF_Tc (Method u new_id new_tys new_theta new_tau loc)
 
-zonkInst (LitInst u lit ty orig loc)
+zonkInst (LitInst u lit ty loc)
   = zonkTcType ty                      `thenNF_Tc` \ new_ty ->
-    returnNF_Tc (LitInst u lit new_ty orig loc)
+    returnNF_Tc (LitInst u lit new_ty loc)
+
+zonkInst (FunDep clas fds loc)
+  = zonkFunDeps fds                    `thenNF_Tc` \ fds' ->
+    returnNF_Tc (FunDep clas fds' loc)
+
+zonkPreds preds = mapNF_Tc zonkPred preds
+zonkInsts insts = mapNF_Tc zonkInst insts
+
+zonkFunDeps fds = mapNF_Tc zonkFd fds
+  where
+  zonkFd (ts1, ts2)
+    = zonkTcTypes ts1                  `thenNF_Tc` \ ts1' ->
+      zonkTcTypes ts2                  `thenNF_Tc` \ ts2' ->
+      returnNF_Tc (ts1', ts2')
+
+zonkTvFunDeps fds = mapNF_Tc zonkFd fds
+  where
+  zonkFd (tvs1, tvs2)
+    = zonkTcTyVars tvs1                        `thenNF_Tc` \ tvs1' ->
+      zonkTcTyVars tvs2                        `thenNF_Tc` \ tvs2' ->
+      returnNF_Tc (tvs1', tvs2')
 \end{code}
 
 
@@ -410,10 +558,10 @@ ToDo: improve these pretty-printing things.  The ``origin'' is really only
 relevant in error messages.
 
 \begin{code}
-instance Outputable (Inst s) where
+instance Outputable Inst where
     ppr inst = pprInst inst
 
-pprInst (LitInst u lit ty orig loc)
+pprInst (LitInst u lit ty loc)
   = hsep [case lit of
              OverloadedIntegral   i -> integer i
              OverloadedFractional f -> rational f,
@@ -421,12 +569,50 @@ pprInst (LitInst u lit ty orig loc)
           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"), 
-         interppSP tys,
-         show_uniq u]
+         brackets (interppSP tys),
+         ppr theta, ppr tau,
+         show_uniq u,
+         ppr (instToId m)]
+
+pprInst (FunDep clas fds loc)
+  = hsep [ppr clas, ppr fds]
+
+tidyPred :: TidyEnv -> TcPredType -> (TidyEnv, TcPredType)
+tidyPred env (Class clas tys)
+  = (env', Class clas tys')
+  where
+    (env', tys') = tidyOpenTypes env tys
+tidyPred env (IParam n ty)
+  = (env', IParam n ty')
+  where
+    (env', ty') = tidyOpenType env ty
+
+tidyInst :: TidyEnv -> Inst -> (TidyEnv, Inst)
+tidyInst env (LitInst u lit ty loc)
+  = (env', LitInst u lit ty' loc)
+  where
+    (env', ty') = tidyOpenType env ty
+
+tidyInst env (Dict u pred loc)
+  = (env', Dict u pred' loc)
+  where
+    (env', pred') = tidyPred env pred
+
+tidyInst env (Method u id tys theta tau loc)
+  = (env', Method u id tys' theta tau loc)
+               -- Leave theta, tau alone cos we don't print them
+  where
+    (env', tys') = tidyOpenTypes env tys
+
+-- this case shouldn't arise... (we never print fundeps)
+tidyInst env fd@(FunDep clas fds loc)
+  = (env, fd)
+
+tidyInsts env insts = mapAccumL tidyInst env insts
 
 show_uniq u = ifPprDebug (text "{-" <> ppr u <> text "-}")
 \end{code}
@@ -439,7 +625,7 @@ show_uniq u = ifPprDebug (text "{-" <> ppr u <> text "-}")
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-type InstanceMapper = Class -> ClassInstEnv
+type InstanceMapper = Class -> InstEnv
 \end{code}
 
 A @ClassInstEnv@ lives inside a class, and identifies all the instances
@@ -460,47 +646,50 @@ the dfun type.
 \begin{code}
 data LookupInstResult s
   = NoInstance
-  | SimpleInst (TcExpr s)              -- Just a variable, type application, or literal
-  | GenInst    [Inst s] (TcExpr s)     -- The expression and its needed insts
-lookupInst :: Inst s 
+  | SimpleInst TcExpr          -- Just a variable, type application, or literal
+  | GenInst    [Inst] TcExpr   -- The expression and its needed insts
+
+lookupInst :: Inst 
           -> NF_TcM s (LookupInstResult s)
 
 -- Dictionaries
 
-lookupInst dict@(Dict _ clas tys orig loc)
-  = case lookupSpecEnv (classInstEnv clas) tys of
+lookupInst dict@(Dict _ (Class clas tys) loc)
+  = case lookupInstEnv (ppr clas) (classInstEnv clas) tys of
 
       Just (tenv, dfun_id)
        -> let
+               subst         = mkSubst (tyVarsOfTypes tys) tenv
                (tyvars, rho) = splitForAllTys (idType dfun_id)
-               ty_args       = map (expectJust "Inst" . lookupTyVarEnv tenv) tyvars
-                               -- tenv should bind all the tyvars
-          in
-          tcInstType tenv rho          `thenNF_Tc` \ dfun_rho ->
-          let
-               (theta, tau) = splitRhoTy dfun_rho
-               ty_app       = mkHsTyApp (HsVar (RealId dfun_id)) ty_args
+               ty_args       = map subst_tv tyvars
+               dfun_rho      = substTy subst rho
+               (theta, tau)  = splitRhoTy dfun_rho
+               ty_app        = mkHsTyApp (HsVar dfun_id) ty_args
+               subst_tv tv   = case lookupSubstEnv tenv tv of
+                                  Just (DoneTy ty)  -> ty
+                                       -- tenv should bind all the tyvars
           in
           if null theta then
                returnNF_Tc (SimpleInst ty_app)
           else
-          newDictsAtLoc orig loc theta `thenNF_Tc` \ (dicts, dict_ids) ->
+          newDictsAtLoc loc theta      `thenNF_Tc` \ (dicts, dict_ids) ->
           let 
                rhs = mkHsDictApp ty_app dict_ids
           in
           returnNF_Tc (GenInst dicts rhs)
-                            
+
       Nothing  -> returnNF_Tc NoInstance
+lookupInst dict@(Dict _ _ loc) = returnNF_Tc NoInstance
 
 -- Methods
 
-lookupInst inst@(Method _ id tys theta _ orig loc)
-  = newDictsAtLoc orig loc theta       `thenNF_Tc` \ (dicts, dict_ids) ->
+lookupInst inst@(Method _ id tys theta _ loc)
+  = newDictsAtLoc loc theta            `thenNF_Tc` \ (dicts, dict_ids) ->
     returnNF_Tc (GenInst dicts (mkHsDictApp (mkHsTyApp (HsVar id) tys) dict_ids))
 
 -- Literals
 
-lookupInst inst@(LitInst u (OverloadedIntegral i) ty orig loc)
+lookupInst inst@(LitInst u (OverloadedIntegral i) ty 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
@@ -509,22 +698,30 @@ lookupInst inst@(LitInst u (OverloadedIntegral i) ty orig loc)
   = returnNF_Tc (GenInst [] integer_lit)
 
   | in_int_range                               -- It's overloaded but small enough to fit into an Int
-  = tcLookupGlobalValueByKey fromIntClassOpKey `thenNF_Tc` \ from_int ->
-    newMethodAtLoc orig loc from_int [ty]      `thenNF_Tc` \ (method_inst, method_id) ->
+  = tcLookupValueByKey fromIntClassOpKey       `thenNF_Tc` \ from_int ->
+    newMethodAtLoc loc from_int [ty]           `thenNF_Tc` \ (method_inst, method_id) ->
     returnNF_Tc (GenInst [method_inst] (HsApp (HsVar method_id) int_lit))
 
   | otherwise                                  -- Alas, it is overloaded and a big literal!
-  = tcLookupGlobalValueByKey fromIntegerClassOpKey     `thenNF_Tc` \ from_integer ->
-    newMethodAtLoc orig loc from_integer [ty]          `thenNF_Tc` \ (method_inst, method_id) ->
+  = tcLookupValueByKey fromIntegerClassOpKey   `thenNF_Tc` \ from_integer ->
+    newMethodAtLoc 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        = HsApp (HsVar (RealId intDataCon)) intprim_lit
+    int_lit        = HsCon intDataCon [] [intprim_lit]
+
+-- similar idea for overloaded floating point literals: if the literal is
+-- *definitely* a float or a double, generate the real thing here.
+-- This is essential  (see nofib/spectral/nucleic).
+
+lookupInst inst@(LitInst u (OverloadedFractional f) ty loc)
+  | isFloatTy ty    = returnNF_Tc (GenInst [] float_lit)
+  | isDoubleTy ty   = returnNF_Tc (GenInst [] double_lit)
 
-lookupInst inst@(LitInst u (OverloadedFractional f) ty orig loc)
-  = tcLookupGlobalValueByKey fromRationalClassOpKey    `thenNF_Tc` \ from_rational ->
+  | otherwise 
+         = tcLookupValueByKey fromRationalClassOpKey   `thenNF_Tc` \ from_rational ->
 
        -- The type Rational isn't wired in so we have to conjure it up
     tcLookupTyConByKey rationalTyConKey        `thenNF_Tc` \ rational_tycon ->
@@ -532,8 +729,19 @@ lookupInst inst@(LitInst u (OverloadedFractional f) ty orig loc)
        rational_ty  = mkSynTy rational_tycon []
        rational_lit = HsLitOut (HsFrac f) rational_ty
     in
-    newMethodAtLoc orig loc from_rational [ty]         `thenNF_Tc` \ (method_inst, method_id) ->
+    newMethodAtLoc 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]
+
+-- there are no `instances' of functional dependencies or implicit params
+
+lookupInst _  = returnNF_Tc NoInstance
+
 \end{code}
 
 There is a second, simpler interface, when you want an instance of a
@@ -542,120 +750,18 @@ appropriate dictionary if it exists.  It is used only when resolving
 ambiguous dictionaries.
 
 \begin{code}
-lookupSimpleInst :: ClassInstEnv
+lookupSimpleInst :: InstEnv
                 -> Class
-                -> [Type]                      -- Look up (c,t)
-                -> NF_TcM s (Maybe ThetaType)          -- Here are the needed (c,t)s
+                -> [Type]                              -- Look up (c,t)
+                -> NF_TcM s (Maybe [(Class,[Type])])   -- Here are the needed (c,t)s
 
 lookupSimpleInst class_inst_env clas tys
-  = case lookupSpecEnv class_inst_env tys of
+  = case lookupInstEnv (ppr clas) class_inst_env tys of
       Nothing   -> returnNF_Tc Nothing
 
       Just (tenv, dfun)
-       -> returnNF_Tc (Just (instantiateThetaTy tenv theta))
+       -> returnNF_Tc (Just (substClasses (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 s
-  = OccurrenceOf (TcIdOcc s)   -- 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
-
-  | ArithSeqOrigin     RenamedArithSeqInfo -- [x..], [x..y] etc
-
-  | SignatureOrigin            -- A dict created from a type signature
-  | Rank2Origin                        -- A dict created when typechecking the argument
-                               -- of a rank-2 typed function
-
-  | DoOrigin                   -- The monad for a do expression
-
-  | ClassDeclOrigin            -- Manufactured during a class decl
-
-  | 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 s -> 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 (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!")
+          theta' = map (\(Class clas tys) -> (clas,tys)) theta
 \end{code}