[project @ 1997-08-25 22:34:28 by sof]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcBinds.lhs
index a61b075..39c7716 100644 (file)
@@ -6,44 +6,74 @@
 \begin{code}
 #include "HsVersions.h"
 
-module TcBinds ( tcBindsAndThen, tcPragmaSigs ) where
-
-import Ubiq
-
-import HsSyn           ( HsBinds(..), Bind(..), Sig(..), MonoBinds(..), 
-                         HsExpr, Match, PolyType, InPat, OutPat,
-                         GRHSsAndBinds, ArithSeqInfo, HsLit, Fake,
-                         collectBinders )
-import RnHsSyn         ( RenamedHsBinds(..), RenamedBind(..), RenamedSig(..), 
-                         RenamedMonoBinds(..) )
-import TcHsSyn         ( TcHsBinds(..), TcBind(..), TcMonoBinds(..),
-                         TcIdOcc(..), TcIdBndr(..) )
-
-import TcMonad 
-import GenSpecEtc      ( checkSigTyVars, genBinds, TcSigInfo(..) )
-import Inst            ( Inst, LIE(..), emptyLIE, plusLIE, InstOrigin(..) )
-import TcEnv           ( tcExtendLocalValEnv, tcLookupLocalValueOK, newMonoIds )
-import TcLoop          ( tcGRHSsAndBinds )
+module TcBinds ( tcBindsAndThen, tcPragmaSigs, checkSigTyVars, tcBindWithSigs, TcSigInfo(..) ) where
+
+IMP_Ubiq()
+#if defined(__GLASGOW_HASKELL__) && __GLASGOW_HASKELL__ <= 201
+IMPORT_DELOOPER(TcLoop)                ( tcGRHSsAndBinds )
+#else
+import {-# SOURCE #-} TcGRHSs ( tcGRHSsAndBinds )
+#endif
+
+import HsSyn           ( HsBinds(..), Sig(..), MonoBinds(..), 
+                         Match, HsType, InPat(..), OutPat(..), HsExpr(..),
+                         SYN_IE(RecFlag), nonRecursive,
+                         GRHSsAndBinds, ArithSeqInfo, HsLit, Fake, Stmt, DoOrListComp, Fixity, 
+                         collectMonoBinders )
+import RnHsSyn         ( SYN_IE(RenamedHsBinds), RenamedSig(..), 
+                         SYN_IE(RenamedMonoBinds)
+                       )
+import TcHsSyn         ( SYN_IE(TcHsBinds), SYN_IE(TcMonoBinds),
+                         SYN_IE(TcExpr), 
+                         tcIdType
+                       )
+
+import TcMonad
+import Inst            ( Inst, SYN_IE(LIE), emptyLIE, plusLIE, InstOrigin(..),
+                         newDicts, tyVarsOfInst, instToId
+                       )
+import TcEnv           ( tcExtendLocalValEnv, tcLookupLocalValueOK, newMonoIds,
+                         tcGetGlobalTyVars, tcExtendGlobalTyVars
+                       )
+import SpecEnv         ( SpecEnv )
 import TcMatches       ( tcMatchesFun )
-import TcMonoType      ( tcPolyType )
+import TcSimplify      ( tcSimplify, tcSimplifyAndCheck )
+import TcMonoType      ( tcHsType )
 import TcPat           ( tcPat )
 import TcSimplify      ( bindInstsOfLocalFuns )
-import TcType          ( newTcTyVar, tcInstType )
-import Unify           ( unifyTauTy )
-
-import Kind            ( mkBoxedTypeKind, mkTypeKind )
-import Id              ( GenId, idType, mkUserId )
+import TcType          ( TcIdOcc(..), SYN_IE(TcIdBndr), 
+                         SYN_IE(TcType), SYN_IE(TcThetaType), SYN_IE(TcTauType), 
+                         SYN_IE(TcTyVarSet), SYN_IE(TcTyVar),
+                         newTyVarTy, zonkTcType, zonkSigTyVar,
+                         newTcTyVar, tcInstSigType, newTyVarTys
+                       )
+import Unify           ( unifyTauTy, unifyTauTyLists )
+
+import Kind            ( isUnboxedTypeKind, mkTypeKind, isTypeKind, mkBoxedTypeKind )
+import Id              ( GenId, idType, mkUserLocal, mkUserId )
 import IdInfo          ( noIdInfo )
-import Name            ( Name )        -- instances
-import Maybes          ( assocMaybe, catMaybes, Maybe(..) )
-import Outputable      ( pprNonOp )
+import Maybes          ( maybeToBool, assocMaybe, catMaybes )
+import Name            ( getOccName, getSrcLoc, Name )
 import PragmaInfo      ( PragmaInfo(..) )
 import Pretty
-import Type            ( mkTyVarTy, isTyVarTy, mkSigmaTy, splitSigmaTy,
+import Type            ( mkTyVarTy, mkTyVarTys, isTyVarTy, tyVarsOfTypes, eqSimpleTheta, 
+                         mkSigmaTy, splitSigmaTy, mkForAllTys, mkFunTys, getTyVar, mkDictTy,
                          splitRhoTy, mkForAllTy, splitForAllTy )
-import Util            ( panic )
+import TyVar           ( GenTyVar, SYN_IE(TyVar), tyVarKind, mkTyVarSet, minusTyVarSet, emptyTyVarSet,
+                         elementOfTyVarSet, unionTyVarSets, tyVarSetToList )
+import Bag             ( bagToList, foldrBag, isEmptyBag )
+import Util            ( isIn, zipEqual, zipWithEqual, zipWith3Equal, hasNoDups, assoc,
+                         assertPanic, panic, pprTrace )
+import PprType         ( GenClass, GenType, GenTyVar )
+import Unique          ( Unique )
+import SrcLoc           ( SrcLoc )
+
+import Outputable      --( interppSP, interpp'SP )
+
+
 \end{code}
 
+
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
 \subsection{Type-checking bindings}
@@ -61,7 +91,7 @@ specialising the things bound.
 @tcBindsAndThen@ also takes a "combiner" which glues together the
 bindings and the "thing" to make a new "thing".
 
-The real work is done by @tcBindAndThen@.
+The real work is done by @tcBindWithSigsAndThen@.
 
 Recursive and non-recursive binds are handled in essentially the same
 way: because of uniques there are no scoping issues left.  The only
@@ -77,23 +107,57 @@ dictionaries, which we resolve at the module level.
 
 \begin{code}
 tcBindsAndThen
-       :: (TcHsBinds s -> thing -> thing)              -- Combinator
+       :: (RecFlag -> TcMonoBinds s -> thing -> thing)         -- Combinator
        -> RenamedHsBinds
-       -> TcM s (thing, LIE s, thing_ty)
-       -> TcM s (thing, LIE s, thing_ty)
+       -> TcM s (thing, LIE s)
+       -> TcM s (thing, LIE s)
 
 tcBindsAndThen combiner EmptyBinds do_next
-  = do_next    `thenTc` \ (thing, lie, thing_ty) ->
-    returnTc (combiner EmptyBinds thing, lie, thing_ty)
-
-tcBindsAndThen combiner (SingleBind bind) do_next
-  = tcBindAndThen combiner bind [] do_next
-
-tcBindsAndThen combiner (BindWith bind sigs) do_next
-  = tcBindAndThen combiner bind sigs do_next
+  = do_next    `thenTc` \ (thing, lie) ->
+    returnTc (combiner nonRecursive EmptyMonoBinds thing, lie)
 
 tcBindsAndThen combiner (ThenBinds binds1 binds2) do_next
   = tcBindsAndThen combiner binds1 (tcBindsAndThen combiner binds2 do_next)
+
+tcBindsAndThen combiner (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
+  = fixTc (\ ~(prag_info_fn, _) ->
+       -- This is the usual prag_info fix; the PragmaInfo field of an Id
+       -- is not inspected till ages later in the compiler, so there
+       -- should be no black-hole problems here.
+
+       -- TYPECHECK THE SIGNATURES
+    mapTc (tcTySig prag_info_fn) ty_sigs               `thenTc` \ tc_ty_sigs ->
+
+    tcBindWithSigs binder_names bind 
+                  tc_ty_sigs is_rec prag_info_fn       `thenTc` \ (poly_binds, poly_lie, poly_ids) ->
+
+       -- Extend the environment to bind the new polymorphic Ids
+    tcExtendLocalValEnv binder_names poly_ids $
+
+       -- Build bindings and IdInfos corresponding to user pragmas
+    tcPragmaSigs sigs                  `thenTc` \ (prag_info_fn, prag_binds, prag_lie) ->
+
+       -- Now do whatever happens next, in the augmented envt
+    do_next                            `thenTc` \ (thing, thing_lie) ->
+
+       -- Create specialisations of functions bound here
+    bindInstsOfLocalFuns (prag_lie `plusLIE` thing_lie)
+                         poly_ids      `thenTc` \ (lie2, inst_mbinds) ->
+
+       -- All done
+    let
+       final_lie   = lie2 `plusLIE` poly_lie
+       final_thing = combiner is_rec poly_binds $
+                     combiner nonRecursive inst_mbinds $
+                     combiner nonRecursive prag_binds 
+                     thing
+    in
+    returnTc (prag_info_fn, (final_thing, final_lie))
+    )                                  `thenTc` \ (_, result) ->
+    returnTc result
+  where
+    binder_names = map fst (bagToList (collectMonoBinders bind))
+    ty_sigs      = [sig  | sig@(Sig name _ _) <- sigs]
 \end{code}
 
 An aside.  The original version of @tcBindsAndThen@ which lacks a
@@ -112,145 +176,313 @@ tcBindsAndThen EmptyBinds do_next
   = do_next            `thenTc` \ (thing, lie, thing_ty) ->
     returnTc ((EmptyBinds, thing), lie, thing_ty)
 
-tcBindsAndThen (SingleBind bind) do_next
-  = tcBindAndThen bind [] do_next
-
-tcBindsAndThen (BindWith bind sigs) do_next
-  = tcBindAndThen bind sigs do_next
-
 tcBindsAndThen (ThenBinds binds1 binds2) do_next
   = tcBindsAndThen binds1 (tcBindsAndThen binds2 do_next)
        `thenTc` \ ((binds1', (binds2', thing')), lie1, thing_ty) ->
 
     returnTc ((binds1' `ThenBinds` binds2', thing'), lie1, thing_ty)
+
+tcBindsAndThen (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
+  = tcBindAndThen bind sigs do_next
 \end{pseudocode}
 
+
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{Bind}
+\subsection{tcBindWithSigs}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-\begin{code}
-tcBindAndThen
-       :: (TcHsBinds s -> thing -> thing)                -- Combinator
-       -> RenamedBind                                    -- The Bind to typecheck
-       -> [RenamedSig]                                   -- ...and its signatures
-       -> TcM s (thing, LIE s, thing_ty)                 -- Thing to type check in
-                                                         -- augmented envt
-       -> TcM s (thing, LIE s, thing_ty)                 -- Results, incl the
-
-tcBindAndThen combiner bind sigs do_next
-  = fixTc (\ ~(prag_info_fn, _) ->
-       -- This is the usual prag_info fix; the PragmaInfo field of an Id
-       -- is not inspected till ages later in the compiler, so there
-       -- should be no black-hole problems here.
-    
-    tcBindAndSigs binder_names bind 
-                 sigs prag_info_fn     `thenTc` \ (poly_binds, poly_lie, poly_ids) ->
+@tcBindWithSigs@ deals with a single binding group.  It does generalisation,
+so all the clever stuff is in here.
 
-       -- Extend the environment to bind the new polymorphic Ids
-    tcExtendLocalValEnv binder_names poly_ids $
+* binder_names and mbind must define the same set of Names
 
-       -- Build bindings and IdInfos corresponding to user pragmas
-    tcPragmaSigs sigs                  `thenTc` \ (prag_info_fn, prag_binds, prag_lie) ->
+* The Names in tc_ty_sigs must be a subset of binder_names
 
-       -- Now do whatever happens next, in the augmented envt
-    do_next                            `thenTc` \ (thing, thing_lie, thing_ty) ->
+* The Ids in tc_ty_sigs don't necessarily have to have the same name
+  as the Name in the tc_ty_sig
 
-       -- Create specialisations of functions bound here
-    bindInstsOfLocalFuns (prag_lie `plusLIE` thing_lie)
-                         poly_ids      `thenTc` \ (lie2, inst_mbinds) ->
-
-       -- All done
-    let
-       final_lie   = lie2 `plusLIE` poly_lie
-       final_binds = poly_binds `ThenBinds`
-                     SingleBind (NonRecBind inst_mbinds) `ThenBinds`
-                     prag_binds
-    in
-    returnTc (prag_info_fn, (combiner final_binds thing, final_lie, thing_ty))
-    )                                  `thenTc` \ (_, result) ->
-    returnTc result
-  where
-    binder_names = collectBinders bind
-
-
-tcBindAndSigs binder_names bind sigs prag_info_fn
+\begin{code}
+tcBindWithSigs 
+       :: [Name]
+       -> RenamedMonoBinds
+       -> [TcSigInfo s]
+       -> RecFlag
+       -> (Name -> PragmaInfo)
+       -> TcM s (TcMonoBinds s, LIE s, [TcIdBndr s])
+
+tcBindWithSigs binder_names mbind tc_ty_sigs is_rec prag_info_fn
   = recoverTc (
        -- If typechecking the binds fails, then return with each
-       -- binder given type (forall a.a), to minimise subsequent
+       -- signature-less binder given type (forall a.a), to minimise subsequent
        -- error messages
-       newTcTyVar Nothing mkBoxedTypeKind              `thenNF_Tc` \ alpha_tv ->
+       newTcTyVar mkBoxedTypeKind              `thenNF_Tc` \ alpha_tv ->
        let
          forall_a_a = mkForAllTy alpha_tv (mkTyVarTy alpha_tv)
-         poly_ids   = [ mkUserId name forall_a_a (prag_info_fn name)
-                      | name <- binder_names]
+         poly_ids   = map mk_dummy binder_names
+         mk_dummy name = case maybeSig tc_ty_sigs name of
+                           Just (TySigInfo _ poly_id _ _ _ _) -> poly_id       -- Signature
+                           Nothing -> mkUserId name forall_a_a NoPragmaInfo    -- No signature
        in
-       returnTc (EmptyBinds, emptyLIE, poly_ids)
+       returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE, poly_ids)
     ) $
 
-       -- Create a new identifier for each binder, with each being given
-       -- a type-variable type.
-    newMonoIds binder_names kind (\ mono_ids ->
-           tcTySigs sigs               `thenTc` \ sig_info ->
-           tc_bind bind                `thenTc` \ (bind', lie) ->
-           returnTc (mono_ids, bind', lie, sig_info)
-    )
-           `thenTc` \ (mono_ids, bind', lie, sig_info) ->
+       -- Create a new identifier for each binder, with each being given
+       -- a fresh unique, and a type-variable type.
+    tcGetUniques no_of_binders                 `thenNF_Tc` \ uniqs ->
+    mapNF_Tc mk_mono_id_ty binder_names        `thenNF_Tc` \ mono_id_tys ->
+    let
+       mono_ids           = zipWith3Equal "tcBindAndSigs" mk_id binder_names uniqs mono_id_tys
+       mk_id name uniq ty = mkUserLocal (getOccName name) uniq ty (getSrcLoc name)
+    in
+
+       -- TYPECHECK THE BINDINGS
+    tcMonoBinds mbind binder_names mono_ids tc_ty_sigs `thenTc` \ (mbind', lie) ->
+
+       -- CHECK THAT THE SIGNATURES MATCH
+       -- (must do this before getTyVarsToGen)
+    checkSigMatch tc_ty_sigs                           `thenTc` \ sig_theta ->
+       
+       -- COMPUTE VARIABLES OVER WHICH TO QUANTIFY, namely tyvars_to_gen
+       -- The tyvars_not_to_gen are free in the environment, and hence
+       -- candidates for generalisation, but sometimes the monomorphism
+       -- restriction means we can't generalise them nevertheless
+    getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie     `thenTc` \ (tyvars_not_to_gen, tyvars_to_gen) ->
+
+       -- DEAL WITH TYPE VARIABLE KINDS
+    mapTc defaultUncommittedTyVar (tyVarSetToList tyvars_to_gen)       `thenTc` \ real_tyvars_to_gen_list ->
+    let
+       real_tyvars_to_gen = mkTyVarSet real_tyvars_to_gen_list
+               -- It's important that the final list (real_tyvars_to_gen and real_tyvars_to_gen_list) is fully
+               -- zonked, *including boxity*, because they'll be included in the forall types of
+               -- the polymorphic Ids, and instances of these Ids will be generated from them.
+               -- 
+               -- Also NB that tcSimplify takes zonked tyvars as its arg, hence we pass
+               -- real_tyvars_to_gen
+               --
+               -- **** This step can do unification => keep other zonking after this ****
+    in
 
-           -- Notice that genBinds gets the old (non-extended) environment
-    genBinds binder_names mono_ids bind' lie sig_info prag_info_fn
+       -- SIMPLIFY THE LIE
+    tcExtendGlobalTyVars tyvars_not_to_gen (
+       if null tc_ty_sigs then
+               -- No signatures, so just simplify the lie
+           tcSimplify real_tyvars_to_gen lie           `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, lie_bound) ->
+           returnTc (lie_free, dict_binds, map instToId (bagToList lie_bound))
+
+       else
+           zonk_theta sig_theta                        `thenNF_Tc` \ sig_theta' ->
+           newDicts SignatureOrigin sig_theta'         `thenNF_Tc` \ (dicts_sig, dict_ids) ->
+               -- It's important that sig_theta is zonked, because
+               -- dict_id is later used to form the type of the polymorphic thing,
+               -- and forall-types must be zonked so far as their bound variables
+               -- are concerned
+
+               -- Check that the needed dicts can be expressed in
+               -- terms of the signature ones
+           tcAddErrCtxt (sigsCtxt tysig_names) $
+           tcSimplifyAndCheck real_tyvars_to_gen dicts_sig lie `thenTc` \ (lie_free, dict_binds) ->
+           returnTc (lie_free, dict_binds, dict_ids)
+
+    )                                          `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, dicts_bound) ->
+
+    ASSERT( not (any (isUnboxedTypeKind . tyVarKind) real_tyvars_to_gen_list) )
+               -- The instCantBeGeneralised stuff in tcSimplify should have
+               -- already raised an error if we're trying to generalise an unboxed tyvar
+               -- (NB: unboxed tyvars are always introduced along with a class constraint)
+               -- and it's better done there because we have more precise origin information.
+               -- That's why we just use an ASSERT here.
+
+        -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
+    mapNF_Tc zonkTcType mono_id_tys                    `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_types ->
+    let
+       exports  = zipWith3 mk_export binder_names mono_ids zonked_mono_id_types
+       dict_tys = map tcIdType dicts_bound
+
+       mk_export binder_name mono_id zonked_mono_id_ty
+         | maybeToBool maybe_sig = (sig_tyvars,              TcId sig_poly_id, TcId mono_id)
+         | otherwise             = (real_tyvars_to_gen_list, TcId poly_id,     TcId mono_id)
+         where
+           maybe_sig = maybeSig tc_ty_sigs binder_name
+           Just (TySigInfo _ sig_poly_id sig_tyvars _ _ _) = maybe_sig
+           poly_id = mkUserId binder_name poly_ty (prag_info_fn binder_name)
+           poly_ty = mkForAllTys real_tyvars_to_gen_list $ mkFunTys dict_tys $ zonked_mono_id_ty
+                               -- It's important to build a fully-zonked poly_ty, because
+                               -- we'll slurp out its free type variables when extending the
+                               -- local environment (tcExtendLocalValEnv); if it's not zonked
+                               -- it appears to have free tyvars that aren't actually free at all.
+    in
+
+        -- BUILD RESULTS
+    returnTc (
+        AbsBinds real_tyvars_to_gen_list
+                 dicts_bound
+                 exports
+                 (dict_binds `AndMonoBinds` mbind'),
+        lie_free,
+        [poly_id | (_, TcId poly_id, _) <- exports]
+    )
   where
-    kind = case bind of
-               NonRecBind _ -> mkBoxedTypeKind -- Recursive, so no unboxed types
-               RecBind _    -> mkTypeKind      -- Non-recursive, so we permit unboxed types
-\end{code}
+    no_of_binders = length binder_names
 
-\begin{code}
-tc_bind :: RenamedBind -> TcM s (TcBind s, LIE s)
+    mk_mono_id_ty binder_name = case maybeSig tc_ty_sigs binder_name of
+                                 Just (TySigInfo name _ _ _ tau_ty _) -> returnNF_Tc tau_ty -- There's a signature
+                                 otherwise                            -> newTyVarTy kind    -- No signature
+
+    tysig_names     = [name | (TySigInfo name _ _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
+    is_unrestricted = isUnRestrictedGroup tysig_names mbind
 
-tc_bind (NonRecBind mono_binds)
-  = tcMonoBinds mono_binds     `thenTc` \ (mono_binds2, lie) ->
-    returnTc  (NonRecBind mono_binds2, lie)
+    kind | is_rec    = mkBoxedTypeKind -- Recursive, so no unboxed types
+        | otherwise = mkTypeKind               -- Non-recursive, so we permit unboxed types
 
-tc_bind (RecBind mono_binds)
-  = tcMonoBinds mono_binds     `thenTc` \ (mono_binds2, lie) ->
-    returnTc  (RecBind mono_binds2, lie)
+zonk_theta theta = mapNF_Tc zonk theta
+       where
+         zonk (c,t) = zonkTcType t     `thenNF_Tc` \ t' ->
+                      returnNF_Tc (c,t')
 \end{code}
 
+@getImplicitStuffToGen@ decides what type variables generalise over.
+
+For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
+for a definition -- we bind no dictionaries, and
+remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
+
+*Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
+to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
+we may well know more.  For example (this actually came up)
+       f :: Array Int Int
+       f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
+We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
+stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
+we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
+Int literals!
+
+Find all the type variables involved in overloading, the
+"constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
+generalise.  We must be careful about doing this:
+
+ (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
+       constrained, then it will never, ever get bound, and lands
+       up printed out in interface files!  Notorious example:
+               instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
+       Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
+       Another, more common, example is when there's a Method inst in
+       the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
+       type variables.
+
+ (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
+       because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
+       tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
+
+So we are careful, and do a complete simplification just to find the
+constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
+find which tyvars are constrained.
+
 \begin{code}
-tcMonoBinds :: RenamedMonoBinds -> TcM s (TcMonoBinds s, LIE s)
+getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie
+  = tcGetGlobalTyVars                          `thenNF_Tc` \ free_tyvars ->
+    mapNF_Tc zonkTcType mono_id_tys            `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_tys ->
+    let
+       tyvars_to_gen = tyVarsOfTypes zonked_mono_id_tys `minusTyVarSet` free_tyvars
+    in
+    if is_unrestricted
+    then
+       returnTc (emptyTyVarSet, tyvars_to_gen)
+    else
+       tcSimplify tyvars_to_gen lie        `thenTc` \ (_, _, constrained_dicts) ->
+       let
+         -- ASSERT: dicts_sig is already zonked!
+           constrained_tyvars    = foldrBag (unionTyVarSets . tyVarsOfInst) emptyTyVarSet constrained_dicts
+           reduced_tyvars_to_gen = tyvars_to_gen `minusTyVarSet` constrained_tyvars
+        in
+        returnTc (constrained_tyvars, reduced_tyvars_to_gen)
+\end{code}
 
-tcMonoBinds EmptyMonoBinds = returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE)
 
-tcMonoBinds (AndMonoBinds mb1 mb2)
-  = tcMonoBinds mb1            `thenTc` \ (mb1a, lie1) ->
-    tcMonoBinds mb2            `thenTc` \ (mb2a, lie2) ->
-    returnTc (AndMonoBinds mb1a mb2a, lie1 `plusLIE` lie2)
+\begin{code}
+isUnRestrictedGroup :: [Name]          -- Signatures given for these
+                   -> RenamedMonoBinds
+                   -> Bool
+
+is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
+
+isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind (VarPatIn v) _ _) = v `is_elem` sigs
+isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind other      _ _)  = False
+isUnRestrictedGroup sigs (VarMonoBind v _)             = v `is_elem` sigs
+isUnRestrictedGroup sigs (FunMonoBind _ _ _ _)         = True
+isUnRestrictedGroup sigs (AndMonoBinds mb1 mb2)                = isUnRestrictedGroup sigs mb1 &&
+                                                         isUnRestrictedGroup sigs mb2
+isUnRestrictedGroup sigs EmptyMonoBinds                        = True
+\end{code}
 
-tcMonoBinds bind@(PatMonoBind pat grhss_and_binds locn)
-  = tcAddSrcLoc locn            $
+@defaultUncommittedTyVar@ checks for generalisation over unboxed
+types, and defaults any TypeKind TyVars to BoxedTypeKind.
 
-       -- LEFT HAND SIDE
-    tcPat pat                          `thenTc` \ (pat2, lie_pat, pat_ty) ->
+\begin{code}
+defaultUncommittedTyVar tyvar
+  | isTypeKind (tyVarKind tyvar)
+  = newTcTyVar mkBoxedTypeKind                                 `thenNF_Tc` \ boxed_tyvar ->
+    unifyTauTy (mkTyVarTy boxed_tyvar) (mkTyVarTy tyvar)       `thenTc_`
+    returnTc boxed_tyvar
+
+  | otherwise
+  = returnTc tyvar
+\end{code}
 
-       -- BINDINGS AND GRHSS
-    tcGRHSsAndBinds grhss_and_binds    `thenTc` \ (grhss_and_binds2, lie, grhss_ty) ->
 
-       -- Unify the two sides
-    tcAddErrCtxt (patMonoBindsCtxt bind) $
-       unifyTauTy pat_ty grhss_ty                      `thenTc_`
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{tcMonoBind}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-       -- RETURN
-    returnTc (PatMonoBind pat2 grhss_and_binds2 locn,
-             plusLIE lie_pat lie)
+@tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
+The signatures have been dealt with already.
 
-tcMonoBinds (FunMonoBind name matches locn)
-  = tcAddSrcLoc locn                           $
-    tcLookupLocalValueOK "tcMonoBinds" name    `thenNF_Tc` \ id ->
-    tcMatchesFun name (idType id) matches      `thenTc` \ (matches', lie) ->
-    returnTc (FunMonoBind (TcId id) matches' locn, lie)
+\begin{code}
+tcMonoBinds :: RenamedMonoBinds 
+           -> [Name] -> [TcIdBndr s]
+           -> [TcSigInfo s]
+           -> TcM s (TcMonoBinds s, LIE s)
+
+tcMonoBinds mbind binder_names mono_ids tc_ty_sigs
+  = tcExtendLocalValEnv binder_names mono_ids (
+       tc_mono_binds mbind
+    )
+  where
+    sig_names = [name | (TySigInfo name _ _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
+    sig_ids   = [id   | (TySigInfo _   id _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
+
+    tc_mono_binds EmptyMonoBinds = returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE)
+
+    tc_mono_binds (AndMonoBinds mb1 mb2)
+      = tc_mono_binds mb1              `thenTc` \ (mb1a, lie1) ->
+        tc_mono_binds mb2              `thenTc` \ (mb2a, lie2) ->
+        returnTc (AndMonoBinds mb1a mb2a, lie1 `plusLIE` lie2)
+
+    tc_mono_binds (FunMonoBind name inf matches locn)
+      = tcAddSrcLoc locn                               $
+       tcLookupLocalValueOK "tc_mono_binds" name       `thenNF_Tc` \ id ->
+
+               -- Before checking the RHS, extend the envt with
+               -- bindings for the *polymorphic* Ids from any type signatures
+       tcExtendLocalValEnv sig_names sig_ids           $
+       tcMatchesFun name (idType id) matches           `thenTc` \ (matches', lie) ->
+
+       returnTc (FunMonoBind (TcId id) inf matches' locn, lie)
+
+    tc_mono_binds bind@(PatMonoBind pat grhss_and_binds locn)
+      = tcAddSrcLoc locn                       $
+       tcAddErrCtxt (patMonoBindsCtxt bind)    $
+       tcPat pat                               `thenTc` \ (pat2, lie_pat, pat_ty) ->
+
+               -- Before checking the RHS, but after the pattern, extend the envt with
+               -- bindings for the *polymorphic* Ids from any type signatures
+       tcExtendLocalValEnv sig_names sig_ids   $
+       tcGRHSsAndBinds pat_ty grhss_and_binds  `thenTc` \ (grhss_and_binds2, lie) ->
+       returnTc (PatMonoBind pat2 grhss_and_binds2 locn,
+                 plusLIE lie_pat lie)
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -264,26 +496,157 @@ tcMonoBinds (FunMonoBind name matches locn)
 split up, and have fresh type variables installed.  All non-type-signature
 "RenamedSigs" are ignored.
 
+The @TcSigInfo@ contains @TcTypes@ because they are unified with
+the variable's type, and after that checked to see whether they've
+been instantiated.
+
 \begin{code}
-tcTySigs :: [RenamedSig] -> TcM s [TcSigInfo s]
+data TcSigInfo s
+  = TySigInfo      
+       Name                    -- N, the Name in corresponding binding
+       (TcIdBndr s)            -- *Polymorphic* binder for this value...
+                               -- Usually has name = N, but doesn't have to.
+       [TcTyVar s]
+       (TcThetaType s)
+       (TcTauType s)
+       SrcLoc
+
+
+maybeSig :: [TcSigInfo s] -> Name -> Maybe (TcSigInfo s)
+       -- Search for a particular signature
+maybeSig [] name = Nothing
+maybeSig (sig@(TySigInfo sig_name _ _ _ _ _) : sigs) name
+  | name == sig_name = Just sig
+  | otherwise       = maybeSig sigs name
+\end{code}
 
-tcTySigs (Sig v ty _ src_loc : other_sigs)
- = tcAddSrcLoc src_loc (
-       tcPolyType ty                   `thenTc` \ sigma_ty ->
-       tcInstType [] sigma_ty          `thenNF_Tc` \ tc_sigma_ty ->
-       let
-           (tyvars, theta, tau_ty) = splitSigmaTy tc_sigma_ty
-       in
-       tcLookupLocalValueOK "tcSig1" v `thenNF_Tc` \ val ->
-       unifyTauTy (idType val) tau_ty  `thenTc_`
-       returnTc (TySigInfo val tyvars theta tau_ty src_loc)
-   )           `thenTc` \ sig_info1 ->
 
-   tcTySigs other_sigs `thenTc` \ sig_infos ->
-   returnTc (sig_info1 : sig_infos)
+\begin{code}
+tcTySig :: (Name -> PragmaInfo)
+       -> RenamedSig
+       -> TcM s (TcSigInfo s)
+
+tcTySig prag_info_fn (Sig v ty src_loc)
+ = tcAddSrcLoc src_loc $
+   tcHsType ty                 `thenTc` \ sigma_ty ->
+   tcInstSigType sigma_ty      `thenNF_Tc` \ sigma_ty' ->
+   let
+     poly_id = mkUserId v sigma_ty' (prag_info_fn v)
+     (tyvars', theta', tau') = splitSigmaTy sigma_ty'
+       -- This splitSigmaTy tries hard to make sure that tau' is a type synonym
+       -- wherever possible, which can improve interface files.
+   in
+   returnTc (TySigInfo v poly_id tyvars' theta' tau' src_loc)
+\end{code}
+
+@checkSigMatch@ does the next step in checking signature matching.
+The tau-type part has already been unified.  What we do here is to
+check that this unification has not over-constrained the (polymorphic)
+type variables of the original signature type.
+
+The error message here is somewhat unsatisfactory, but it'll do for
+now (ToDo).
+
+\begin{code}
+checkSigMatch []
+  = returnTc (error "checkSigMatch")
+
+checkSigMatch tc_ty_sigs@( sig1@(TySigInfo _ id1 _ theta1 _ _) : all_sigs_but_first )
+  =    -- CHECK THAT THE SIGNATURE TYVARS AND TAU_TYPES ARE OK
+       -- Doesn't affect substitution
+    mapTc check_one_sig tc_ty_sigs     `thenTc_`
+
+       -- CHECK THAT ALL THE SIGNATURE CONTEXTS ARE UNIFIABLE
+       -- The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
+       -- must all have the same context (or none).
+       --
+       -- We unify them because, with polymorphic recursion, their types
+       -- might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
+       -- ToDo: amplify
+    mapTc check_one_cxt all_sigs_but_first             `thenTc_`
+
+    returnTc theta1
+  where
+    sig1_dict_tys      = mk_dict_tys theta1
+    n_sig1_dict_tys    = length sig1_dict_tys
+
+    check_one_cxt sig@(TySigInfo _ id _  theta _ src_loc)
+       = tcAddSrcLoc src_loc   $
+        tcAddErrCtxt (sigContextsCtxt id1 id) $
+        checkTc (length this_sig_dict_tys == n_sig1_dict_tys)
+                               sigContextsErr          `thenTc_`
+        unifyTauTyLists sig1_dict_tys this_sig_dict_tys
+      where
+        this_sig_dict_tys = mk_dict_tys theta
+
+    check_one_sig (TySigInfo name id sig_tyvars _ sig_tau src_loc)
+      = tcAddSrcLoc src_loc    $
+       tcAddErrCtxt (sigCtxt id) $
+       checkSigTyVars sig_tyvars sig_tau
+
+    mk_dict_tys theta = [mkDictTy c t | (c,t) <- theta]
+\end{code}
+
+
+@checkSigTyVars@ is used after the type in a type signature has been unified with
+the actual type found.  It then checks that the type variables of the type signature
+are
+       (a) still all type variables
+               eg matching signature [a] against inferred type [(p,q)]
+               [then a will be unified to a non-type variable]
+
+       (b) still all distinct
+               eg matching signature [(a,b)] against inferred type [(p,p)]
+               [then a and b will be unified together]
+
+BUT ACTUALLY THESE FIRST TWO ARE FORCED BY USING DontBind TYVARS
+
+       (c) not mentioned in the environment
+               eg the signature for f in this:
+
+                       g x = ... where
+                                       f :: a->[a]
+                                       f y = [x,y]
 
-tcTySigs (other : sigs) = tcTySigs sigs
-tcTySigs []            = returnTc []
+               Here, f is forced to be monorphic by the free occurence of x.
+
+Before doing this, the substitution is applied to the signature type variable.
+
+\begin{code}
+checkSigTyVars :: [TcTyVar s]          -- The original signature type variables
+              -> TcType s              -- signature type (for err msg)
+              -> TcM s ()
+
+checkSigTyVars sig_tyvars sig_tau
+  =    -- Several type signatures in the same bindings group can 
+       -- cause the signature type variable from the different
+       -- signatures to be unified.  So we need to zonk them.
+    mapNF_Tc zonkSigTyVar sig_tyvars   `thenNF_Tc` \ sig_tyvars' ->
+
+       -- Point (a) is forced by the fact that they are signature type
+       -- variables, so the unifer won't bind them to a type.
+
+       -- Check point (b)
+    checkTcM (hasNoDups sig_tyvars')
+            (zonkTcType sig_tau        `thenNF_Tc` \ sig_tau' ->
+             failTc (badMatchErr sig_tau sig_tau')
+            )                          `thenTc_`
+
+       -- Check point (c)
+       -- We want to report errors in terms of the original signature tyvars,
+       -- ie sig_tyvars, NOT sig_tyvars'.  sig_tyvars' correspond
+       -- 1-1 with sig_tyvars, so we can just map back.
+    tcGetGlobalTyVars                  `thenNF_Tc` \ globals ->
+    let
+--     mono_tyvars = [sig_tv | (sig_tv, sig_tv') <- sig_tyvars `zip` sig_tyvars',
+--                              sig_tv' `elementOfTyVarSet` globals
+--                   ]
+       mono_tyvars' = [sig_tv' | sig_tv' <- sig_tyvars', 
+                                 sig_tv' `elementOfTyVarSet` globals]
+    in
+    checkTcM (null mono_tyvars')
+            (zonkTcType sig_tau        `thenNF_Tc` \ sig_tau' ->
+             failTc (notAsPolyAsSigErr sig_tau' mono_tyvars'))
 \end{code}
 
 
@@ -302,10 +665,18 @@ moving them into place as is done for type signatures.
 \begin{code}
 tcPragmaSigs :: [RenamedSig]                   -- The pragma signatures
             -> TcM s (Name -> PragmaInfo,      -- Maps name to the appropriate PragmaInfo
-                      TcHsBinds s,
+                      TcMonoBinds s,
                       LIE s)
 
-tcPragmaSigs sigs = returnTc ( \name -> NoPragmaInfo, EmptyBinds, emptyLIE )
+-- For now we just deal with INLINE pragmas
+tcPragmaSigs sigs = returnTc (prag_fn, EmptyMonoBinds, emptyLIE )
+  where
+    prag_fn name | any has_inline sigs = IWantToBeINLINEd
+                | otherwise           = NoPragmaInfo
+                where
+                   has_inline (InlineSig n _) = (n == name)
+                   has_inline other           = False
+               
 
 {- 
 tcPragmaSigs sigs
@@ -323,11 +694,11 @@ Here are the easy cases for tcPragmaSigs
 
 \begin{code}
 tcPragmaSig (DeforestSig name loc)
-  = returnTc ((name, addInfo DoDeforest),EmptyBinds,emptyLIE)
+  = returnTc ((name, addDeforestInfo DoDeforest),EmptyBinds,emptyLIE)
 tcPragmaSig (InlineSig name loc)
-  = returnTc ((name, addInfo_UF (iWantToBeINLINEd UnfoldAlways)), EmptyBinds, emptyLIE)
+  = returnTc ((name, addUnfoldInfo (iWantToBeINLINEd UnfoldAlways)), EmptyBinds, emptyLIE)
 tcPragmaSig (MagicUnfoldingSig name string loc)
-  = returnTc ((name, addInfo_UF (mkMagicUnfolding string)), EmptyBinds, emptyLIE)
+  = returnTc ((name, addUnfoldInfo (mkMagicUnfolding string)), EmptyBinds, emptyLIE)
 \end{code}
 
 The interesting case is for SPECIALISE pragmas.  There are two forms.
@@ -384,8 +755,8 @@ tcPragmaSig (SpecSig name poly_ty maybe_spec_name src_loc)
     tcAddErrCtxt (valSpecSigCtxt name spec_ty) $
 
        -- Get and instantiate its alleged specialised type
-    tcPolyType poly_ty                         `thenTc` \ sig_sigma ->
-    tcInstType [] (idType sig_sigma)           `thenNF_Tc` \ sig_ty ->
+    tcHsType poly_ty                           `thenTc` \ sig_sigma ->
+    tcInstSigType  sig_sigma                   `thenNF_Tc` \ sig_ty ->
     let
        (sig_tyvars, sig_theta, sig_tau) = splitSigmaTy sig_ty
        origin = ValSpecOrigin name
@@ -397,17 +768,17 @@ tcPragmaSig (SpecSig name poly_ty maybe_spec_name src_loc)
 
        -- Get and instantiate the type of the id mentioned
     tcLookupLocalValueOK "tcPragmaSig" name    `thenNF_Tc` \ main_id ->
-    tcInstType [] (idType main_id)             `thenNF_Tc` \ main_ty ->
+    tcInstSigType [] (idType main_id)          `thenNF_Tc` \ main_ty ->
     let
        (main_tyvars, main_rho) = splitForAllTy main_ty
        (main_theta,main_tau)   = splitRhoTy main_rho
-       main_arg_tys            = map mkTyVarTy main_tyvars
+       main_arg_tys            = mkTyVarTys main_tyvars
     in
 
        -- Check that the specialised type is indeed an instance of
        -- the type of the main function.
-    unifyTauTy sig_tau main_tau                        `thenTc_`
-    checkSigTyVars sig_tyvars sig_tau main_tau `thenTc_`
+    unifyTauTy sig_tau main_tau                `thenTc_`
+    checkSigTyVars sig_tyvars sig_tau  `thenTc_`
 
        -- Check that the type variables of the polymorphic function are
        -- either left polymorphic, or instantiate to ground type.
@@ -446,8 +817,8 @@ tcPragmaSig (SpecSig name poly_ty maybe_spec_name src_loc)
 
                -- Check that it has the correct type, and doesn't constrain the
                -- signature variables at all
-       unifyTauTy sig_tau spec_tau                     `thenTc_`
-       checkSigTyVars sig_tyvars sig_tau spec_tau      `thenTc_`
+       unifyTauTy sig_tau spec_tau             `thenTc_`
+       checkSigTyVars sig_tyvars sig_tau       `thenTc_`
 
            -- Make a local SpecId to bind to applied spec_id
        newSpecId main_id main_arg_tys sig_ty   `thenNF_Tc` \ local_spec_id ->
@@ -459,46 +830,84 @@ tcPragmaSig (SpecSig name poly_ty maybe_spec_name src_loc)
                         VarMonoBind spec_pragma_id (HsVar (TcId local_spec_id))
            spec_info  = SpecInfo spec_tys (length main_theta) local_spec_id
        in
-       returnTc ((name, addInfo spec_info), spec_binds, spec_lie)
+       returnTc ((name, addSpecInfo spec_info), spec_binds, spec_lie)
 -}
 \end{code}
 
 
-Error contexts and messages
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+
 \begin{code}
 patMonoBindsCtxt bind sty
-  = ppHang (ppPStr SLIT("In a pattern binding:")) 4 (ppr sty bind)
+  = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (ppr sty bind)
+
+-----------------------------------------------
+valSpecSigCtxt v ty sty
+  = hang (ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"))
+        4 (sep [(<>) (ppr sty v) (ptext SLIT(" ::")),
+                 ppr sty ty])
+
+
+
+-----------------------------------------------
+notAsPolyAsSigErr sig_tau mono_tyvars sty
+  = hang (ptext SLIT("A type signature is more polymorphic than the inferred type"))
+       4  (vcat [text "Can't for-all the type variable(s)" <+> interpp'SP sty mono_tyvars,
+                 text "in the inferred type" <+> ppr sty sig_tau
+          ])
+
+-----------------------------------------------
+badMatchErr sig_ty inferred_ty sty
+  = hang (ptext SLIT("Type signature doesn't match inferred type"))
+        4 (vcat [hang (ptext SLIT("Signature:")) 4 (ppr sty sig_ty),
+                     hang (ptext SLIT("Inferred :")) 4 (ppr sty inferred_ty)
+          ])
+
+-----------------------------------------------
+sigCtxt id sty 
+  = sep [ptext SLIT("When checking signature for"), ppr sty id]
+sigsCtxt ids sty 
+  = sep [ptext SLIT("When checking signature(s) for:"), interpp'SP sty ids]
+
+-----------------------------------------------
+sigContextsErr sty
+  = ptext SLIT("Mismatched contexts")
+sigContextsCtxt s1 s2 sty
+  = hang (hsep [ptext SLIT("When matching the contexts of the signatures for"), 
+               ppr sty s1, ptext SLIT("and"), ppr sty s2])
+        4 (ptext SLIT("(the signature contexts in a mutually recursive group should all be identical)"))
+
+-----------------------------------------------
+specGroundnessCtxt
+  = panic "specGroundnessCtxt"
 
 --------------------------------------------
 specContextGroundnessCtxt -- err_ctxt dicts sty
   = panic "specContextGroundnessCtxt"
 {-
-  = ppHang (
-       ppSep [ppBesides [ppStr "In the SPECIALIZE pragma for `", ppr sty name, ppStr "'"],
-              ppBesides [ppStr " specialised to the type `", ppr sty spec_ty,  ppStr "'"],
-              pp_spec_id sty,
-              ppStr "... not all overloaded type variables were instantiated",
-              ppStr "to ground types:"])
-      4 (ppAboves [ppCat [ppr sty c, ppr sty t]
+  = hang (
+       sep [hsep [ptext SLIT("In the SPECIALIZE pragma for"), ppr sty name],
+            hcat [ptext SLIT(" specialised to the type"), ppr sty spec_ty],
+            pp_spec_id sty,
+            ptext SLIT("... not all overloaded type variables were instantiated"),
+            ptext SLIT("to ground types:")])
+      4 (vcat [hsep [ppr sty c, ppr sty t]
                  | (c,t) <- map getDictClassAndType dicts])
   where
     (name, spec_ty, locn, pp_spec_id)
       = case err_ctxt of
-         ValSpecSigCtxt    n ty loc      -> (n, ty, loc, \ x -> ppNil)
+         ValSpecSigCtxt    n ty loc      -> (n, ty, loc, \ x -> empty)
          ValSpecSpecIdCtxt n ty spec loc ->
            (n, ty, loc,
-            \ sty -> ppBesides [ppStr "... type of explicit id `", ppr sty spec, ppStr "'"])
+            \ sty -> hsep [ptext SLIT("... type of explicit id"), ppr sty spec])
 -}
+\end{code}
 
------------------------------------------------
-specGroundnessCtxt
-  = panic "specGroundnessCtxt"
 
 
-valSpecSigCtxt v ty sty
-  = ppHang (ppPStr SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"))
-        4 (ppSep [ppBeside (pprNonOp sty v) (ppPStr SLIT(" ::")),
-                 ppr sty ty])
-\end{code}