[project @ 2000-11-30 15:46:01 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcClassDcl.lhs
index b960d18..abfaaca 100644 (file)
 %
-% (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1995
+% (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
 %
 \section[TcClassDcl]{Typechecking class declarations}
 
 \begin{code}
-#include "HsVersions.h"
-
-module TcClassDcl (
-       tcClassDecls1, tcClassDecls2,
-       ClassInfo   -- abstract
-    ) where
+module TcClassDcl ( tcClassDecl1, tcClassDecls2, 
+                   tcMethodBind, badMethodErr
+                 ) where
 
-IMPORT_Trace           -- ToDo: rm (debugging)
-import Pretty  -- add proper one below
-
-import TcMonad         -- typechecking monad machinery
-import TcMonadFns      ( newDicts, newClassOpLocals, copyTyVars )
-import AbsSyn          -- the stuff being typechecked
+#include "HsVersions.h"
 
-import AbsPrel         ( pAT_ERROR_ID )
-import AbsUniType      ( mkClass, getClassKey, getClassBigSig,
-                         getClassOpString, getClassOps, splitType,
-                         mkSuperDictSelType, InstTyEnv(..),
-                         instantiateTy, instantiateThetaTy, UniType
+import HsSyn           ( TyClDecl(..), Sig(..), MonoBinds(..),
+                         HsExpr(..), HsLit(..), HsType(..), HsPred(..), 
+                         mkSimpleMatch, andMonoBinds, andMonoBindList, 
+                         isClassOpSig, isPragSig,
+                         getClassDeclSysNames, 
                        )
-import BackSubst       ( applyTcSubstToBinds )
-import CE              -- ( nullCE, unitCE, plusCE, CE(..), UniqFM )
-import E               ( mkE, getE_TCE, getE_CE, tvOfE, nullGVE, plusGVE, E, TCE(..), UniqFM, GVE(..) )
-import Errors          ( confusedNameErr, Error(..) )
-import HsPragmas       -- ****** NEED TO SEE CONSTRUCTORS ******
-import Id              ( mkSuperDictSelId, mkInstId, getIdUniType,
-                         Id, DictFun(..)
+import BasicTypes      ( TopLevelFlag(..), RecFlag(..) )
+import RnHsSyn         ( RenamedTyClDecl, 
+                         RenamedClassOpSig, RenamedMonoBinds,
+                         RenamedContext, RenamedSig, 
+                         maybeGenericMatch
                        )
-import IdInfo
-import Inst            ( InstOrigin(..), Inst )
-import InstEnv
-import LIE             ( nullLIE, mkLIE, plusLIE, LIE )
-import Maybes          ( Maybe(..) )
-import Name            ( Name(..) )
-import PlainCore       ( escErrorMsg )
-import Spec            ( specTy )
-import TVE             ( mkTVE, TVE(..)
-                         IF_ATTACK_PRAGMAS(COMMA u2i)
+import TcHsSyn         ( TcMonoBinds )
+
+import Inst            ( InstOrigin(..), LIE, emptyLIE, plusLIE, plusLIEs, 
+                         newDicts, newMethod )
+import TcEnv           ( TcId, TcEnv, RecTcEnv, TyThingDetails(..), tcAddImportedIdInfo,
+                         tcLookupClass, tcExtendTyVarEnvForMeths, tcExtendGlobalTyVars,
+                         tcExtendLocalValEnv, tcExtendTyVarEnv
+                       )
+import TcBinds         ( tcBindWithSigs, tcSpecSigs )
+import TcMonoType      ( tcHsRecType, tcRecClassContext, checkSigTyVars, checkAmbiguity, sigCtxt, mkTcSig )
+import TcSimplify      ( tcSimplifyAndCheck, bindInstsOfLocalFuns )
+import TcType          ( TcType, TcTyVar, tcInstTyVars, zonkTcSigTyVars )
+import TcMonad
+import Generics                ( mkGenericRhs, validGenericMethodType )
+import PrelInfo                ( nO_METHOD_BINDING_ERROR_ID )
+import Class           ( classTyVars, classBigSig, classTyCon, 
+                         Class, ClassOpItem, DefMeth (..) )
+import MkId            ( mkDictSelId, mkDataConId, mkDataConWrapId, mkDefaultMethodId )
+import DataCon         ( mkDataCon, notMarkedStrict )
+import Id              ( Id, idType, idName )
+import Module          ( Module )
+import Name            ( Name, NamedThing(..) )
+import Name            ( NameEnv, lookupNameEnv, emptyNameEnv, unitNameEnv, plusNameEnv, nameEnvElts )
+import NameSet         ( emptyNameSet )
+import Outputable
+import Type            ( Type, ClassContext, mkTyVarTys, mkDictTys, mkClassPred,
+                         splitTyConApp_maybe, isTyVarTy
                        )
-import TcClassSig      ( tcClassSigs )
-import TcContext       ( tcContext )
-import TcInstDcls      ( processInstBinds )
-import TcPragmas       ( tcGenPragmas )
-import Util
+import Var             ( TyVar )
+import VarSet          ( mkVarSet, emptyVarSet )
+import CmdLineOpts
+import ErrUtils                ( dumpIfSet )
+import Util            ( count )
+import Maybes          ( seqMaybe, maybeToBool )
 \end{code}
 
-@ClassInfo@ communicates the essential information about
-locally-defined classes between passes 1 and 2.
 
-\begin{code}
-data ClassInfo
-  = ClassInfo  Class
-               RenamedMonoBinds
-\end{code}
+
+Dictionary handling
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Every class implicitly declares a new data type, corresponding to dictionaries
+of that class. So, for example:
+
+       class (D a) => C a where
+         op1 :: a -> a
+         op2 :: forall b. Ord b => a -> b -> b
+
+would implicitly declare
+
+       data CDict a = CDict (D a)      
+                            (a -> a)
+                            (forall b. Ord b => a -> b -> b)
+
+(We could use a record decl, but that means changing more of the existing apparatus.
+One step at at time!)
+
+For classes with just one superclass+method, we use a newtype decl instead:
+
+       class C a where
+         op :: forallb. a -> b -> b
+
+generates
+
+       newtype CDict a = CDict (forall b. a -> b -> b)
+
+Now DictTy in Type is just a form of type synomym: 
+       DictTy c t = TyConTy CDict `AppTy` t
+
+Death to "ExpandingDicts".
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection[TcClassDcl]{Does the real work (apart from default methods)}
+\subsection{Type checking}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcClassDecls1
-    :: E                       -- Consult the CE/TCE args only to build knots
-    -> InstanceMapper          -- Maps class name to its instances,
-                               -- ...and its ops to their instances,
-    -> [RenamedClassDecl]
-    -> TcM ([ClassInfo],       -- boiled-down info related to classes
-           CE,                 -- env so we can look up classes elsewhere
-           GVE)                -- env so we can look up class ops elsewhere
-
-tcClassDecls1 e rec_inst_mapper []
-  = returnTc ([], nullCE, nullGVE)
-
-tcClassDecls1 e rec_inst_mapper (cd:cds)
-  = tc_clas1                       cd  `thenTc` \ (cinfo1_maybe, ce1, gve1) ->
-    tcClassDecls1 e rec_inst_mapper cds `thenTc` \ (cinfo2, ce2, gve2) ->
+
+tcClassDecl1 :: RecFlag -> RecTcEnv -> RenamedTyClDecl -> TcM (Name, TyThingDetails)
+tcClassDecl1 is_rec rec_env
+            (ClassDecl {tcdCtxt = context, tcdName = class_name,
+                        tcdTyVars = tyvar_names, tcdFDs = fundeps,
+                        tcdSigs = class_sigs, tcdMeths = def_methods,
+                        tcdSysNames = sys_names, tcdLoc = src_loc})
+  =    -- CHECK ARITY 1 FOR HASKELL 1.4
+    doptsTc Opt_GlasgowExts                            `thenTc` \ gla_ext_opt ->
     let
-       glued_cinfos
-         = case cinfo1_maybe of
-             Nothing -> cinfo2
-             Just xx -> xx : cinfo2
+       gla_exts = gla_ext_opt || not (maybeToBool def_methods)
+               -- Accept extensions if gla_exts is on,
+               -- or if we're looking at an interface file decl
+    in         -- (in which case def_methods = Nothing
+
+    checkTc (gla_exts || length tyvar_names == 1)
+           (classArityErr class_name)                  `thenTc_`
+
+       -- LOOK THINGS UP IN THE ENVIRONMENT
+    tcLookupClass class_name                           `thenTc` \ clas ->
+    let
+       tyvars   = classTyVars clas
+       op_sigs  = filter isClassOpSig class_sigs
+       op_names = [n | ClassOpSig n _ _ _ <- op_sigs]
+       (_, datacon_name, datacon_wkr_name, sc_sel_names) = getClassDeclSysNames sys_names
     in
-    returnTc (glued_cinfos, ce1 `plusCE` ce2, gve1 `plusGVE` gve2)
-  where
-    rec_ce  = getE_CE  e
-    rec_tce = getE_TCE e
---FAKE:    fake_E  = mkE rec_tce rec_ce
-
-    tc_clas1 (ClassDecl context class_name
-                       tyvar_name class_sigs def_methods pragmas src_loc)
-
-      = addSrcLocTc src_loc    (
-
-           -- The knot is needed so that the signatures etc can point
-           -- back to the class itself
-       fixTc (\ ~(rec_clas, _) ->
-         let
-            (rec_clas_inst_env, rec_class_op_inst_fn) = rec_inst_mapper rec_clas
-         in
-           -- Get new (template) type variables for the class
-         let  (tve, [clas_tyvar], [alpha]) = mkTVE [tyvar_name]  in
-
-           -- Typecheck the class context; since there is only one type
-           -- variable in scope, we are assured that the it will be of
-           -- the form (C1 a, C2 a...)
-         babyTcMtoTcM (tcContext rec_ce rec_tce tve context) `thenTc` \ theta ->
-
-           -- Make the superclass selector ids; the "class" pragmas
-           -- may have info about the superclass dict selectors;
-           -- so it is only tcClassPragmas that gives back the
-           -- final Ids.
-         getUniquesTc (length theta)           `thenNF_Tc` \ uniqs ->
-         let
-             super_classes = [ supers | (supers, _) <- theta ]
-             super_tys
-               = [ mkSuperDictSelType rec_clas super | super <- super_classes ]
-             super_info = zip3 super_classes uniqs super_tys
-         in
-         (case pragmas of
-           NoClassPragmas ->
-             returnNF_Tc [ mk_super_id rec_clas info noIdInfo | info <- super_info ]
-
-           SuperDictPragmas prags ->
---           pprTrace "SuperDictPragmas:" (ppAboves (ppr PprDebug prags : map pp super_info)) (
-             mapNF_Tc (mk_super_id_w_info rec_clas) (super_info `zipEqual` prags)
---           )
---           where
---             pp (sc, u, ty) = ppCat [ppr PprDebug sc, ppr PprDebug ty]
-
-         ) `thenNF_Tc` \ super_class_sel_ids ->
-
-           -- Typecheck the class signatures, checking that each mentions
-           -- the class type variable somewhere, and manufacturing
-           -- suitable Ids for selectors and default methods.
-         babyTcMtoTcM
-           (tcClassSigs e tve rec_clas rec_class_op_inst_fn
-                              clas_tyvar class_sigs)
-                  `thenTc` \ (ops, ops_gve, op_sel_ids, defm_ids) ->
-
-            -- Make the class object itself, producing clas::Class
-         let
-            clas
-               = mkClass class_name clas_tyvar
-                         super_classes super_class_sel_ids
-                         ops op_sel_ids defm_ids
-                         rec_clas_inst_env
-         in
-         returnTc (clas, ops_gve)
-       )                               `thenTc` \ (clas, ops_gve) ->
-
-            -- Return the class decl for further work if it is
-            -- local, otherwise just return the CE
-       returnTc (if (isLocallyDefined class_name) then
-                    Just (ClassInfo clas def_methods)
-                 else
-                    Nothing,
-                 unitCE (getClassKey clas) clas,
-                 ops_gve
-       ))
-      where
-       -----------
-       mk_super_id clas (super_clas, uniq, ty) id_info
-         = mkSuperDictSelId uniq clas super_clas ty id_info
-
-       -----------
-       mk_super_id_w_info clas ((super_clas, uniq, ty), gen_prags)
-         = fixNF_Tc ( \ rec_super_id ->
-               babyTcMtoNF_TcM
-                   (tcGenPragmas e{-fake_E-} Nothing{-ty unknown-} rec_super_id gen_prags)
-                       `thenNF_Tc` \ id_info ->
-
-               returnNF_Tc(mkSuperDictSelId uniq clas super_clas ty id_info)
-           )
-
-{- SOMETHING LIKE THIS NEEDED? ToDo [WDP]
-    tc_clas1 (ClassDecl _ bad_name _ _ _ _ src_loc)
-      = failTc (confusedNameErr
-                   "Bad name for a class (a type constructor, or Prelude name?)"
-                   bad_name src_loc)
--}
+    tcExtendTyVarEnv tyvars                            $ 
+
+       -- SOURCE-CODE CONSISTENCY CHECKS
+    (case def_methods of
+       Nothing  -> returnTc Nothing    -- Not source
+       Just dms -> checkDefaultBinds clas op_names dms   `thenTc` \ dm_env ->
+                   checkGenericClassIsUnary clas dm_env  `thenTc_`
+                   returnTc (Just dm_env)
+    )                                                     `thenTc` \ mb_dm_env ->
+       
+       -- CHECK THE CONTEXT
+    tcSuperClasses is_rec gla_exts clas context sc_sel_names   `thenTc` \ (sc_theta, sc_sel_ids) ->
+
+       -- CHECK THE CLASS SIGNATURES,
+    mapTc (tcClassSig is_rec rec_env clas tyvars mb_dm_env) op_sigs    `thenTc` \ sig_stuff ->
+
+       -- MAKE THE CLASS DETAILS
+    let
+       (op_tys, op_items) = unzip sig_stuff
+        sc_tys            = mkDictTys sc_theta
+       dict_component_tys = sc_tys ++ op_tys
+
+        dict_con = mkDataCon datacon_name
+                            [notMarkedStrict | _ <- dict_component_tys]
+                            [{- No labelled fields -}]
+                            tyvars
+                            [{-No context-}]
+                            [{-No existential tyvars-}] [{-Or context-}]
+                            dict_component_tys
+                            (classTyCon clas)
+                            dict_con_id dict_wrap_id
+
+       dict_con_id  = mkDataConId datacon_wkr_name dict_con
+       dict_wrap_id = mkDataConWrapId dict_con
+    in
+    returnTc (class_name, ClassDetails sc_theta sc_sel_ids op_items dict_con)
 \end{code}
 
+\begin{code}
+checkDefaultBinds :: Class -> [Name] -> RenamedMonoBinds
+                 -> TcM (NameEnv Bool)
+       -- The returned environment says
+       --      x not in env => no default method
+       --      x -> True    => generic default method
+       --      x -> False   => polymorphic default method
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection[ClassDcl-pass2]{Class decls pass 2: default methods}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
+  -- Check default bindings
+  --   a) must be for a class op for this class
+  --   b) must be all generic or all non-generic
+  -- and return a mapping from class-op to DefMeth info
 
-The purpose of pass 2 is
-\begin{enumerate}
-\item
-to beat on the explicitly-provided default-method decls (if any),
-using them to produce a complete set of default-method decls.
-(Omitted ones elicit an error message.)
-\item
-to produce a definition for the selector function for each method
-\end{enumerate}
+  -- But do all this only for source binds
 
-Pass~2 only applies to locally-defined class declarations.
+checkDefaultBinds clas ops EmptyMonoBinds = returnTc emptyNameEnv
 
-The function @tcClassDecls2@ just arranges to apply
-@tcClassDecls2_help@ to each local class decl.
+checkDefaultBinds clas ops (AndMonoBinds b1 b2)
+  = checkDefaultBinds clas ops b1      `thenTc` \ dm_info1 ->
+    checkDefaultBinds clas ops b2      `thenTc` \ dm_info2 ->
+    returnTc (dm_info1 `plusNameEnv` dm_info2)
 
-\begin{code}
-tcClassDecls2 e class_info
-  = let
-       -- Get type variables free in environment. Sadly, there may be
-       -- some, because of the dreaded monomorphism restriction
-       free_tyvars = tvOfE e
-    in
-    tcClassDecls2_help e free_tyvars class_info
+checkDefaultBinds clas ops (FunMonoBind op _ matches loc)
+  = tcAddSrcLoc loc                                    $
 
-tcClassDecls2_help
-       :: E
-       -> [TyVar]
-       -> [ClassInfo]
-       -> NF_TcM (LIE, TypecheckedBinds)
+       -- Check that the op is from this class
+    checkTc (op `elem` ops) (badMethodErr clas op)             `thenTc_`
 
-tcClassDecls2_help e free_tyvars [] = returnNF_Tc (nullLIE, EmptyBinds)
+       -- Check that all the defns ar generic, or none are
+    checkTc (all_generic || none_generic) (mixedGenericErr op) `thenTc_`
 
-tcClassDecls2_help e free_tyvars ((ClassInfo clas default_binds) : rest)
-  = tcClassDecl2 e free_tyvars clas default_binds `thenNF_Tc` \ (lie1, binds1) ->
-    tcClassDecls2_help e free_tyvars rest        `thenNF_Tc` \ (lie2, binds2) ->
-    returnNF_Tc (lie1 `plusLIE` lie2, binds1 `ThenBinds` binds2)
+    returnTc (unitNameEnv op all_generic)
+  where
+    n_generic    = count (maybeToBool . maybeGenericMatch) matches
+    none_generic = n_generic == 0
+    all_generic  = n_generic == length matches
+
+checkGenericClassIsUnary clas dm_env
+  = -- Check that if the class has generic methods, then the
+    -- class has only one parameter.  We can't do generic
+    -- multi-parameter type classes!
+    checkTc (unary || no_generics) (genericMultiParamErr clas)
+  where
+    unary      = length (classTyVars clas) == 1
+    no_generics = not (or (nameEnvElts dm_env))
 \end{code}
 
-@tcClassDecl2@ is the business end of things.
 
 \begin{code}
-tcClassDecl2 :: E
-            -> [TyVar]                 -- Free in the envt
-            -> Class
-            -> RenamedMonoBinds        -- The default decls
-            -> NF_TcM (LIE, TypecheckedBinds)
-
-tcClassDecl2 e free_tyvars clas default_binds
-  = let 
-       src_loc = getSrcLoc clas
-       origin  = ClassDeclOrigin src_loc
-       (clas_tyvar_tmpl, scs, sc_sel_ids, ops, op_sel_ids, defm_ids)
-         = getClassBigSig clas
+tcSuperClasses :: RecFlag -> Bool -> Class
+              -> RenamedContext        -- class context
+              -> [Name]                -- Names for superclass selectors
+              -> TcM (ClassContext,    -- the superclass context
+                        [Id])          -- superclass selector Ids
+
+tcSuperClasses is_rec gla_exts clas context sc_sel_names
+  =    -- Check the context.
+       -- The renamer has already checked that the context mentions
+       -- only the type variable of the class decl.
+
+       -- For std Haskell check that the context constrains only tyvars
+    (if gla_exts then
+       returnTc ()
+     else
+       mapTc_ check_constraint context
+    )                                          `thenTc_`
+
+       -- Context is already kind-checked
+    tcRecClassContext is_rec context           `thenTc` \ sc_theta ->
+    let
+       sc_sel_ids = [mkDictSelId sc_name clas | sc_name <- sc_sel_names]
     in
-        -- Prune the substitution when we are finished, and arrange error recovery
-    recoverTc (nullLIE, EmptyBinds) (
-    addSrcLocTc src_loc                    (
-    pruneSubstTc free_tyvars       (
-
-        -- Generate bindings for the selector functions
-    buildSelectors origin clas clas_tyvar_tmpl scs sc_sel_ids ops op_sel_ids
-                                               `thenNF_Tc` \ sel_binds ->
-        -- Ditto for the methods
-    buildDefaultMethodBinds e free_tyvars origin clas clas_tyvar_tmpl
-               defm_ids default_binds          `thenTc` \ (const_insts, meth_binds) ->
-
-        -- Back-substitute through the definitions
-    applyTcSubstToInsts const_insts                       `thenNF_Tc` \ final_const_insts ->
-    applyTcSubstToBinds (sel_binds `ThenBinds` meth_binds) `thenNF_Tc` \ final_binds ->
-    returnTc (mkLIE final_const_insts, final_binds)
-    )))
-\end{code}
+       -- Done
+    returnTc (sc_theta, sc_sel_ids)
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection[ClassDcl-bld-sels]{Building the selector functions for methods and superclasses}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
+  where
+    check_constraint sc@(HsPClass c tys) 
+       = checkTc (all is_tyvar tys) (superClassErr clas sc)
 
-\begin{code}
-buildSelectors :: InstOrigin
-              -> Class                 -- The class object
-              -> TyVarTemplate         -- Class type variable
-              -> [Class] -> [Id]       -- Superclasses and selectors
-              -> [ClassOp] -> [Id]     -- Class ops and selectors
-              -> NF_TcM TypecheckedBinds
-
-buildSelectors origin clas clas_tyvar_tmpl
-       scs sc_sel_ids
-       ops op_sel_ids
-  =
-        -- Instantiate the class variable
-    copyTyVars [clas_tyvar_tmpl] `thenNF_Tc` \ (inst_env, [clas_tyvar], [clas_tyvar_ty]) ->
-        -- Make an Inst for each class op, and
-        -- dicts for the superclasses.  These are used to
-        -- construct the selector functions
-    newClassOpLocals inst_env ops                      `thenNF_Tc` \ method_ids ->
-    newDicts origin [ (super_clas, clas_tyvar_ty)
-                   | super_clas <- scs
-                   ]                                   `thenNF_Tc` \ dicts ->
-    let dict_ids = map mkInstId dicts  in
-
-        -- Make suitable bindings for the selectors
-    let mk_op_sel op sel_id method_id
-         = mkSelExpr origin clas_tyvar dict_ids method_ids method_id   `thenNF_Tc` \ rhs ->
-           returnNF_Tc (VarMonoBind sel_id rhs)
-       mk_sc_sel sc sel_id dict_id
-        = mkSelExpr origin clas_tyvar dict_ids method_ids dict_id      `thenNF_Tc` \ rhs ->
-          returnNF_Tc (VarMonoBind sel_id rhs)
-    in
-    listNF_Tc (zipWith3 mk_op_sel ops op_sel_ids method_ids)   `thenNF_Tc` \ op_sel_binds ->
-    listNF_Tc (zipWith3 mk_sc_sel scs sc_sel_ids dict_ids)     `thenNF_Tc` \ sc_sel_binds ->
+    is_tyvar (HsTyVar _) = True
+    is_tyvar other      = False
 
-    returnNF_Tc (SingleBind (
-                NonRecBind (
-                foldr AndMonoBinds EmptyMonoBinds (
-                op_sel_binds ++ sc_sel_binds))))
-\end{code}
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection[ClassDcl-misc]{Miscellaneous}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
+tcClassSig :: RecFlag -> RecTcEnv      -- Knot tying only!
+          -> Class                     -- ...ditto...
+          -> [TyVar]                   -- The class type variable, used for error check only
+          -> Maybe (NameEnv Bool)      -- Info about default methods
+          -> RenamedClassOpSig
+          -> TcM (Type,                -- Type of the method
+                    ClassOpItem)       -- Selector Id, default-method Id, True if explicit default binding
 
-Make a selector expression for @local@ from a dictionary consisting of
-@dicts@ and @op_locals@.
+-- This warrants an explanation: we need to separate generic
+-- default methods and default methods later on in the compiler
+-- so we distinguish them in checkDefaultBinds, and pass this knowledge in the
+-- Class.DefMeth data structure. 
 
-We have to do a bit of jiggery pokery to get the type variables right.
-Suppose we have the class decl:
-\begin{verbatim}
-       class Foo a where
-               op1 :: Ord b => a -> b -> a
-               op2 :: ...
-\end{verbatim}
-Then the method selector for \tr{op1} is like this:
-\begin{verbatim}
-       op1_sel = /\ab -> \dFoo -> case dFoo of
-                                       (op1_method,op2_method) -> op1_method b
-\end{verbatim}
-Note that the type variable for \tr{b} is lifted to the top big lambda, and
-\tr{op1_method} is applied to it.  This is preferable to the alternative:
-\begin{verbatim}
-       op1_sel' = /\a -> \dFoo -> case dFoo of
-                                       (op1_method,op2_method) -> op1_method
-\end{verbatim}
-because \tr{op1_sel'} then has the rather strange type
-\begin{verbatim}
-       op1_sel' :: forall a. Foo a -> forall b. Ord b -> a -> b -> a
-\end{verbatim}
-whereas \tr{op1_sel} (the one we use) has the decent type
-\begin{verbatim}
-       op1_sel :: forall a b. Foo a -> Ord b -> a -> b -> a
-\end{verbatim}
-
-{\em NOTE:}
-We could do the same thing for the dictionaries, giving
-\begin{verbatim}
-       op1_sel = /\ab -> \dFoo -> \dOrd -> case dFoo of
-                                               (m1,m2) -> m1 b dOrd
-\end{verbatim}
-but WE ASSUME THAT DICTIONARY APPLICATION IS CURRIED, so the two are
-precisely equivalent, and have the same type, namely
-\begin{verbatim}
-       op1_sel :: forall a b. Foo a -> Ord b -> a -> b -> a
-\end{verbatim}
+tcClassSig is_rec unf_env clas clas_tyvars maybe_dm_env
+          (ClassOpSig op_name sig_dm op_ty src_loc)
+  = tcAddSrcLoc src_loc $
 
-WDP 95/03: Quite false (``DICTIONARY APPLICATION IS CURRIED'').
-Specialisation now wants to see all type- and dictionary-applications
-absolutely explicitly.
+       -- Check the type signature.  NB that the envt *already has*
+       -- bindings for the type variables; see comments in TcTyAndClassDcls.
 
-\begin{code}
-mkSelExpr :: InstOrigin -> TyVar -> [Id] -> [Id] -> Id -> NF_TcM TypecheckedExpr
+    tcHsRecType is_rec op_ty                           `thenTc` \ local_ty ->
 
-mkSelExpr origin clas_tyvar dicts op_locals local
-  = let
-       (op_tyvar_tmpls,local_theta,_) = splitType (getIdUniType local)
-    in
-    copyTyVars op_tyvar_tmpls  `thenNF_Tc` \ (inst_env, op_tyvars, tys) ->
+       -- Check for ambiguous class op types
     let
-       inst_theta = instantiateThetaTy inst_env local_theta
+       theta = [mkClassPred clas (mkTyVarTys clas_tyvars)]
     in
-    newDicts origin inst_theta `thenNF_Tc` \ local_dict_insts ->
+    checkAmbiguity is_rec True clas_tyvars theta local_ty       `thenTc` \ global_ty ->
+          -- The default method's type should really come from the
+          -- iface file, since it could be usage-generalised, but this
+          -- requires altering the mess of knots in TcModule and I'm
+          -- too scared to do that.  Instead, I have disabled generalisation
+          -- of types of default methods (and dict funs) by annotating them
+          -- TyGenNever (in MkId).  Ugh!  KSW 1999-09.
+
     let
-       local_dicts = map mkInstId local_dict_insts
+       -- Build the selector id and default method id
+       sel_id = mkDictSelId op_name clas
+       dm_id  = mkDefaultMethodId dm_name clas global_ty
+       DefMeth dm_name = sig_dm
+
+       dm_info = case maybe_dm_env of
+                   Nothing      -> iface_dm_info
+                   Just dm_env -> mk_src_dm_info dm_env
+
+       iface_dm_info = case sig_dm of 
+                         NoDefMeth       -> NoDefMeth
+                         GenDefMeth      -> GenDefMeth
+                         DefMeth dm_name -> DefMeth (tcAddImportedIdInfo unf_env dm_id)
+
+       mk_src_dm_info dm_env = case lookupNameEnv dm_env op_name of
+                                  Nothing    -> NoDefMeth
+                                  Just True  -> GenDefMeth
+                                  Just False -> DefMeth dm_id
     in
-    returnNF_Tc (TyLam (clas_tyvar:op_tyvars)
-                  (ClassDictLam
-                     dicts
-                     op_locals
-                     (mkDictLam local_dicts
-                       (mkDictApp (mkTyApp (Var local) tys) local_dicts))))
+       -- Check that for a generic method, the type of 
+       -- the method is sufficiently simple
+    checkTc (dm_info /= GenDefMeth || validGenericMethodType local_ty)
+           (badGenericMethodType op_name op_ty)                `thenTc_`
+
+    returnTc (local_ty, (sel_id, dm_info))
 \end{code}
 
 
@@ -412,11 +332,10 @@ we get the default methods:
 defm.Foo.op1 :: forall a. Foo a => a -> Bool
 defm.Foo.op1 = /\a -> \dfoo -> \x -> True
 
-defm.Foo.op2 :: forall a, b. (Foo a, Ord b) => a -> b -> b -> b
-defm.Foo.op2 = /\ a b -> \ dfoo dord -> \x y z ->
+defm.Foo.op2 :: forall a. Foo a => forall b. Ord b => a -> b -> b -> b
+defm.Foo.op2 = /\ a -> \ dfoo -> /\ b -> \ dord -> \x y z ->
                  if (op1 a dfoo x) && (< b dord y z) then y else z
 \end{verbatim}
-Notice that, like all ids, the foralls of defm.Foo.op2 are at the top.
 
 When we come across an instance decl, we may need to use the default
 methods:
@@ -429,14 +348,15 @@ const.Foo.Int.op1 :: Int -> Bool
 const.Foo.Int.op1 = defm.Foo.op1 Int dfun.Foo.Int
 
 const.Foo.Int.op2 :: forall b. Ord b => Int -> b -> b -> b
-const.Foo.Int.op2 = /\b -> defm.Foo.op2 Int b dfun.Foo.Int
+const.Foo.Int.op2 = defm.Foo.op2 Int dfun.Foo.Int
 
 dfun.Foo.Int :: Foo Int
 dfun.Foo.Int = (const.Foo.Int.op1, const.Foo.Int.op2)
 \end{verbatim}
 Notice that, as with method selectors above, we assume that dictionary
 application is curried, so there's no need to mention the Ord dictionary
-in const.Foo.Int.op2
+in const.Foo.Int.op2 (or the type variable).
+
 \begin{verbatim}
 instance Foo a => Foo [a] where {}
 
@@ -445,66 +365,303 @@ dfun.Foo.List
   = /\ a -> \ dfoo_a ->
     let rec
        op1 = defm.Foo.op1 [a] dfoo_list
-       op2 = /\b -> defm.Foo.op2 [a] b dfoo_list
+       op2 = defm.Foo.op2 [a] dfoo_list
        dfoo_list = (op1, op2)
     in
        dfoo_list
 \end{verbatim}
 
+The function @tcClassDecls2@ just arranges to apply @tcClassDecl2@ to
+each local class decl.
+
 \begin{code}
-buildDefaultMethodBinds
-       :: E
-       -> [TyVar]
-       -> InstOrigin
-       -> Class
-       -> TyVarTemplate
-       -> [Id]
-       -> RenamedMonoBinds
-       -> TcM ([Inst], TypecheckedBinds)
-
-buildDefaultMethodBinds e free_tyvars origin clas clas_tyvar_tmpl
-                       default_method_ids default_binds
-  =    -- Deal with the method declarations themselves
-    processInstBinds e
-        free_tyvars
-        (makeClassDeclDefaultMethodRhs clas origin default_method_ids)
-        []     -- No tyvars in scope for "this inst decl"
-        []     -- No insts available
-        default_method_ids
-        default_binds          `thenTc` \ (dicts_needed, default_binds') ->
-
-    returnTc (dicts_needed, SingleBind (NonRecBind default_binds'))
+tcClassDecls2 :: Module -> [RenamedTyClDecl] -> NF_TcM (LIE, TcMonoBinds)
+
+tcClassDecls2 this_mod decls
+  = foldr combine
+         (returnNF_Tc (emptyLIE, EmptyMonoBinds))
+         [tcClassDecl2 cls_decl | cls_decl@(ClassDecl {tcdMeths = Just _}) <- decls] 
+               -- The 'Just' picks out source ClassDecls
+  where
+    combine tc1 tc2 = tc1 `thenNF_Tc` \ (lie1, binds1) ->
+                     tc2 `thenNF_Tc` \ (lie2, binds2) ->
+                     returnNF_Tc (lie1 `plusLIE` lie2,
+                                  binds1 `AndMonoBinds` binds2)
 \end{code}
 
-@makeClassDeclDefaultMethodRhs@ builds the default method for a
-class declaration when no explicit default method is given.
+@tcClassDecl2@ generates bindings for polymorphic default methods
+(generic default methods have by now turned into instance declarations)
 
 \begin{code}
-makeClassDeclDefaultMethodRhs
+tcClassDecl2 :: RenamedTyClDecl                -- The class declaration
+            -> NF_TcM (LIE, TcMonoBinds)
+
+tcClassDecl2 (ClassDecl {tcdName = class_name, tcdSigs = sigs, 
+                        tcdMeths = Just default_binds, tcdLoc = src_loc})
+  =    -- The 'Just' picks out source ClassDecls
+    recoverNF_Tc (returnNF_Tc (emptyLIE, EmptyMonoBinds)) $ 
+    tcAddSrcLoc src_loc                                          $
+    tcLookupClass class_name                             `thenNF_Tc` \ clas ->
+
+       -- We make a separate binding for each default method.
+       -- At one time I used a single AbsBinds for all of them, thus
+       -- AbsBind [d] [dm1, dm2, dm3] { dm1 = ...; dm2 = ...; dm3 = ... }
+       -- But that desugars into
+       --      ds = \d -> (..., ..., ...)
+       --      dm1 = \d -> case ds d of (a,b,c) -> a
+       -- And since ds is big, it doesn't get inlined, so we don't get good
+       -- default methods.  Better to make separate AbsBinds for each
+    let
+       (tyvars, _, _, op_items) = classBigSig clas
+       prags                    = filter isPragSig sigs
+       tc_dm                    = tcDefMeth clas tyvars default_binds prags
+    in
+    mapAndUnzipTc tc_dm op_items       `thenTc` \ (defm_binds, const_lies) ->
+
+    returnTc (plusLIEs const_lies, andMonoBindList defm_binds)
+    
+
+tcDefMeth clas tyvars binds_in prags (_, NoDefMeth)  = returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE)
+tcDefMeth clas tyvars binds_in prags (_, GenDefMeth) = returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE)
+       -- Generate code for polymorphic default methods only
+       -- (Generic default methods have turned into instance decls by now.)
+       -- This is incompatible with Hugs, which expects a polymorphic 
+       -- default method for every class op, regardless of whether or not 
+       -- the programmer supplied an explicit default decl for the class.  
+       -- (If necessary we can fix that, but we don't have a convenient Id to hand.)
+
+tcDefMeth clas tyvars binds_in prags op_item@(_, DefMeth dm_id)
+  = tcInstTyVars tyvars                        `thenNF_Tc` \ (clas_tyvars, inst_tys, _) ->
+    let
+        theta = [(mkClassPred clas inst_tys)]
+    in
+    newDicts origin theta              `thenNF_Tc` \ (this_dict, [this_dict_id]) ->
+
+    tcExtendTyVarEnvForMeths tyvars clas_tyvars (
+        tcMethodBind clas origin clas_tyvars inst_tys theta
+                    binds_in prags False op_item
+    )                                  `thenTc` \ (defm_bind, insts_needed, (_, local_dm_id)) ->
+    
+    tcAddErrCtxt (defltMethCtxt clas) $
+    
+        -- tcMethodBind has checked that the class_tyvars havn't
+        -- been unified with each other or another type, but we must
+        -- still zonk them before passing them to tcSimplifyAndCheck
+    zonkTcSigTyVars clas_tyvars                `thenNF_Tc` \ clas_tyvars' ->
+    
+        -- Check the context
+    tcSimplifyAndCheck
+        (ptext SLIT("class") <+> ppr clas)
+        (mkVarSet clas_tyvars')
+        this_dict
+        insts_needed                   `thenTc` \ (const_lie, dict_binds) ->
+    
+    let
+        full_bind = AbsBinds
+                   clas_tyvars'
+                   [this_dict_id]
+                   [(clas_tyvars', dm_id, local_dm_id)]
+                   emptyNameSet        -- No inlines (yet)
+                   (dict_binds `andMonoBinds` defm_bind)
+    in
+    returnTc (full_bind, const_lie)
+  where
+    origin = ClassDeclOrigin
+\end{code}
+
+    
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Typechecking a method}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+@tcMethodBind@ is used to type-check both default-method and
+instance-decl method declarations.  We must type-check methods one at a
+time, because their signatures may have different contexts and
+tyvar sets.
+
+\begin{code}
+tcMethodBind 
        :: Class
        -> InstOrigin
-       -> [Id]
-       -> Int
-       -> NF_TcM TypecheckedExpr
+       -> [TcTyVar]            -- Instantiated type variables for the
+                               --  enclosing class/instance decl. 
+                               --  They'll be signature tyvars, and we
+                               --  want to check that they don't get bound
+       -> [TcType]             -- Instance types
+       -> TcThetaType          -- Available theta; this could be used to check
+                               --  the method signature, but actually that's done by
+                               --  the caller;  here, it's just used for the error message
+       -> RenamedMonoBinds     -- Method binding (pick the right one from in here)
+       -> [RenamedSig]         -- Pramgas (just for this one)
+       -> Bool                 -- True <=> This method is from an instance declaration
+       -> ClassOpItem          -- The method selector and default-method Id
+       -> TcM (TcMonoBinds, LIE, (LIE, TcId))
+
+tcMethodBind clas origin inst_tyvars inst_tys inst_theta
+            meth_binds prags is_inst_decl (sel_id, dm_info)
+  = tcGetSrcLoc                        `thenNF_Tc` \ loc -> 
+    newMethod origin sel_id inst_tys   `thenNF_Tc` \ meth@(_, meth_id) ->
+    mkTcSig meth_id loc                        `thenNF_Tc` \ sig_info -> 
+    let
+       meth_name  = idName meth_id
+       sig_msg    = ptext SLIT("When checking the expected type for class method") <+> ppr sel_id
+       meth_prags = find_prags (idName sel_id) meth_name prags
+    in
+       -- Figure out what method binding to use
+       -- If the user suppplied one, use it, else construct a default one
+    (case find_bind (idName sel_id) meth_name meth_binds of
+       Just user_bind -> returnTc user_bind 
+       Nothing        -> mkDefMethRhs is_inst_decl clas inst_tys sel_id loc dm_info    `thenTc` \ rhs ->
+                         returnTc (FunMonoBind meth_name False -- Not infix decl
+                                               [mkSimpleMatch [] rhs Nothing loc] loc)
+    )                                                          `thenTc` \ meth_bind ->
+     -- Check the bindings; first add inst_tyvars to the envt
+     -- so that we don't quantify over them in nested places
+     -- The *caller* put the class/inst decl tyvars into the envt
+     tcExtendGlobalTyVars (mkVarSet inst_tyvars) 
+                   (tcAddErrCtxt (methodCtxt sel_id)           $
+                    tcBindWithSigs NotTopLevel meth_bind 
+                    [sig_info] meth_prags NonRecursive 
+                   )                                           `thenTc` \ (binds, insts, _) -> 
+
+     tcExtendLocalValEnv [(meth_name, meth_id)] 
+                        (tcSpecSigs meth_prags)                `thenTc` \ (prag_binds1, prag_lie) ->
+     
+     -- The prag_lie for a SPECIALISE pragma will mention the function
+     -- itself, so we have to simplify them away right now lest they float
+     -- outwards!
+     bindInstsOfLocalFuns prag_lie [meth_id]   `thenTc` \ (prag_lie', prag_binds2) ->
+
+     -- Now check that the instance type variables
+     -- (or, in the case of a class decl, the class tyvars)
+     -- have not been unified with anything in the environment
+     --        
+     -- We do this for each method independently to localise error messages
+     -- ...and this is why the call to tcExtendGlobalTyVars must be here
+     --    rather than in the caller
+     tcAddErrCtxtM (sigCtxt sig_msg inst_tyvars inst_theta (idType meth_id))   $
+     checkSigTyVars inst_tyvars emptyVarSet                                    `thenTc_` 
+
+     returnTc (binds `AndMonoBinds` prag_binds1 `AndMonoBinds` prag_binds2, 
+              insts `plusLIE` prag_lie',
+              meth)
+
+     -- The user didn't supply a method binding, 
+     -- so we have to make up a default binding
+     -- The RHS of a default method depends on the default-method info
+mkDefMethRhs is_inst_decl clas inst_tys sel_id loc (DefMeth dm_id)
+  =  -- An polymorphic default method
+    returnTc (HsVar (idName dm_id))
+
+mkDefMethRhs is_inst_decl clas inst_tys sel_id loc NoDefMeth
+  =    -- No default method
+       -- Warn only if -fwarn-missing-methods
+    doptsTc Opt_WarnMissingMethods  `thenNF_Tc` \ warn -> 
+    warnTc (is_inst_decl && warn)
+          (omittedMethodWarn sel_id clas)              `thenNF_Tc_`
+    returnTc error_rhs
+  where
+    error_rhs = HsApp (HsVar (getName nO_METHOD_BINDING_ERROR_ID)) 
+                         (HsLit (HsString (_PK_ error_msg)))
+    error_msg = showSDoc (hcat [ppr loc, text "|", ppr sel_id ])
+
+
+mkDefMethRhs is_inst_decl clas inst_tys sel_id loc GenDefMeth 
+  =    -- A generic default method
+       -- If the method is defined generically, we can only do the job if the
+       -- instance declaration is for a single-parameter type class with
+       -- a type constructor applied to type arguments in the instance decl
+       --      (checkTc, so False provokes the error)
+     checkTc (not is_inst_decl || simple_inst)
+            (badGenericInstance sel_id clas)                   `thenTc_`
+
+     ioToTc (dumpIfSet opt_PprStyle_Debug "Generic RHS" stuff) `thenNF_Tc_`
+     returnTc rhs
+  where
+    rhs = mkGenericRhs sel_id clas_tyvar tycon
+
+    stuff = vcat [ppr clas <+> ppr inst_tys,
+                 nest 4 (ppr sel_id <+> equals <+> ppr rhs)]
+
+         -- The tycon is only used in the generic case, and in that
+         -- case we require that the instance decl is for a single-parameter
+         -- type class with type variable arguments:
+         --    instance (...) => C (T a b)
+    simple_inst   = maybeToBool maybe_tycon
+    clas_tyvar    = head (classTyVars clas)
+    Just tycon   = maybe_tycon
+    maybe_tycon   = case inst_tys of 
+                       [ty] -> case splitTyConApp_maybe ty of
+                                 Just (tycon, arg_tys) | all isTyVarTy arg_tys -> Just tycon
+                                 other                                         -> Nothing
+                       other -> Nothing
+\end{code}
 
-makeClassDeclDefaultMethodRhs clas origin method_ids tag
-  = specTy origin (getIdUniType method_id) `thenNF_Tc` \ (tyvars, dicts, tau) ->
 
-    returnNF_Tc (mkTyLam tyvars (
-                mkDictLam (map mkInstId dicts) (
-                App (mkTyApp (Var pAT_ERROR_ID) [tau])
-                    (Lit (StringLit (_PK_ error_msg))))))
-  where
-    method_id = method_ids  !! (tag-1)
-    class_op = (getClassOps clas) !! (tag-1)
+\begin{code}
+-- The renamer just puts the selector ID as the binder in the method binding
+-- but we must use the method name; so we substitute it here.  Crude but simple.
+find_bind sel_name meth_name (FunMonoBind op_name fix matches loc)
+    | op_name == sel_name = Just (FunMonoBind meth_name fix matches loc)
+find_bind sel_name meth_name (AndMonoBinds b1 b2)
+    = find_bind sel_name meth_name b1 `seqMaybe` find_bind sel_name meth_name b2
+find_bind sel_name meth_name other  = Nothing  -- Default case
+
+ -- Find the prags for this method, and replace the
+ -- selector name with the method name
+find_prags sel_name meth_name [] = []
+find_prags sel_name meth_name (SpecSig name ty loc : prags) 
+     | name == sel_name = SpecSig meth_name ty loc : find_prags sel_name meth_name prags
+find_prags sel_name meth_name (InlineSig name phase loc : prags)
+   | name == sel_name = InlineSig meth_name phase loc : find_prags sel_name meth_name prags
+find_prags sel_name meth_name (NoInlineSig name phase loc : prags)
+   | name == sel_name = NoInlineSig meth_name phase loc : find_prags sel_name meth_name prags
+find_prags sel_name meth_name (prag:prags) = find_prags sel_name meth_name prags
+\end{code}
+
+
+Contexts and errors
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+\begin{code}
+classArityErr class_name
+  = ptext SLIT("Too many parameters for class") <+> quotes (ppr class_name)
+
+superClassErr clas sc
+  = ptext SLIT("Illegal superclass constraint") <+> quotes (ppr sc)
+    <+> ptext SLIT("in declaration for class") <+> quotes (ppr clas)
+
+defltMethCtxt clas
+  = ptext SLIT("When checking the default methods for class") <+> quotes (ppr clas)
+
+methodCtxt sel_id
+  = ptext SLIT("In the definition for method") <+> quotes (ppr sel_id)
+
+badMethodErr clas op
+  = hsep [ptext SLIT("Class"), quotes (ppr clas), 
+         ptext SLIT("does not have a method"), quotes (ppr op)]
+
+omittedMethodWarn sel_id clas
+  = sep [ptext SLIT("No explicit method nor default method for") <+> quotes (ppr sel_id), 
+        ptext SLIT("in an instance declaration for") <+> quotes (ppr clas)]
+
+badGenericMethodType op op_ty
+  = hang (ptext SLIT("Generic method type is too complex"))
+       4 (vcat [ppr op <+> dcolon <+> ppr op_ty,
+               ptext SLIT("You can only use type variables, arrows, and tuples")])
 
-    error_msg = "%D" -- => No default method for \"
-            ++ unencoded_part_of_msg
+badGenericInstance sel_id clas
+  = sep [ptext SLIT("Can't derive generic code for") <+> quotes (ppr sel_id),
+        ptext SLIT("because the instance declaration is not for a simple type (T a b c)"),
+        ptext SLIT("(where T is a derivable type constructor)"),
+        ptext SLIT("in an instance declaration for") <+> quotes (ppr clas)]
 
-    unencoded_part_of_msg = escErrorMsg (
-       _UNPK_ clas_mod ++ "." ++ _UNPK_ clas_name ++ "."
-            ++ (ppShow 80 (ppr PprForUser class_op))
-            ++ "\"" )
+mixedGenericErr op
+  = ptext SLIT("Can't mix generic and non-generic equations for class method") <+> quotes (ppr op)
 
-    (clas_mod, clas_name) = getOrigName clas
+genericMultiParamErr clas
+  = ptext SLIT("The multi-parameter class") <+> quotes (ppr clas) <+> 
+    ptext SLIT("cannot have generic methods")
 \end{code}