[project @ 2002-11-11 10:58:40 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcClassDcl.lhs
index a890255..c39d8a0 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, 
+                   MethodSpec, tcMethodBind, mkMethodBind, 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(..), Pat(WildPat),
+                         mkSimpleMatch, andMonoBinds, andMonoBindList, 
+                         isClassOpSig, isPragSig, 
+                         placeHolderType
                        )
-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      ( RecFlag(..), StrictnessMark(..) )
+import RnHsSyn         ( RenamedTyClDecl, RenamedSig,
+                         RenamedClassOpSig, RenamedMonoBinds,
+                         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 RnEnv           ( lookupSysName )
+import TcHsSyn         ( TcMonoBinds )
+
+import Inst            ( Inst, InstOrigin(..), instToId, newDicts, newMethodAtLoc )
+import TcEnv           ( TyThingDetails(..), 
+                         tcLookupClass, tcExtendTyVarEnv2, 
+                         tcExtendTyVarEnv
+                       )
+import TcBinds         ( tcMonoBinds )
+import TcMonoType      ( TcSigInfo(..), tcHsType, tcHsTheta, mkTcSig )
+import TcSimplify      ( tcSimplifyCheck )
+import TcUnify         ( checkSigTyVars, sigCtxt )
+import TcMType         ( tcInstTyVars )
+import TcType          ( Type, TyVarDetails(..), TcType, TcThetaType, TcTyVar, 
+                         mkTyVarTys, mkPredTys, mkClassPred, tcSplitSigmaTy, tcSplitFunTys,
+                         tcIsTyVarTy, tcSplitTyConApp_maybe
                        )
-import TcClassSig      ( tcClassSigs )
-import TcContext       ( tcContext )
-import TcInstDcls      ( processInstBinds )
-import TcPragmas       ( tcGenPragmas )
-import Util
+import TcRnMonad
+import Generics                ( mkGenericRhs )
+import PrelInfo                ( nO_METHOD_BINDING_ERROR_ID )
+import Class           ( classTyVars, classBigSig, classTyCon, 
+                         Class, ClassOpItem, DefMeth (..) )
+import TyCon           ( tyConGenInfo )
+import MkId            ( mkDictSelId, mkDataConId, mkDataConWrapId, mkDefaultMethodId )
+import DataCon         ( mkDataCon )
+import Id              ( Id, idType, idName, setIdLocalExported, setInlinePragma )
+import Name            ( Name, NamedThing(..) )
+import NameEnv         ( NameEnv, lookupNameEnv, emptyNameEnv, unitNameEnv, plusNameEnv )
+import NameSet         ( emptyNameSet, unitNameSet )
+import OccName         ( mkClassTyConOcc, mkClassDataConOcc, mkWorkerOcc, mkSuperDictSelOcc )
+import Outputable
+import Var             ( TyVar )
+import CmdLineOpts
+import UnicodeUtil     ( stringToUtf8 )
+import ErrUtils                ( dumpIfSet )
+import Util            ( count, lengthIs )
+import Maybes          ( seqMaybe )
+import Maybe           ( isJust )
+import FastString
 \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}
 
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection[TcClassDcl]{Does the real work (apart from default methods)}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
+Dictionary handling
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Every class implicitly declares a new data type, corresponding to dictionaries
+of that class. So, for example:
 
-\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) ->
-    let
-       glued_cinfos
-         = case cinfo1_maybe of
-             Nothing -> cinfo2
-             Just xx -> xx : cinfo2
-    in
-    returnTc (glued_cinfos, ce1 `plusCE` ce2, gve1 `plusGVE` gve2)
-  where
-    rec_ce  = getE_CE  e
-    rec_tce = getE_TCE e
-
-    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 defm_names 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
-       defm_names = collectMonoBinders def_methods
-
-       -----------
-       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)
--}
-\end{code}
+       class (D a) => C a where
+         op1 :: a -> a
+         op2 :: forall b. Ord b => a -> b -> b
 
+would implicitly declare
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection[ClassDcl-pass2]{Class decls pass 2: default methods}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
+       data CDict a = CDict (D a)      
+                            (a -> a)
+                            (forall b. Ord b => a -> b -> b)
 
-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}
+(We could use a record decl, but that means changing more of the existing apparatus.
+One step at at time!)
 
-Pass~2 only applies to locally-defined class declarations.
+For classes with just one superclass+method, we use a newtype decl instead:
 
-The function @tcClassDecls2@ just arranges to apply
-@tcClassDecls2_help@ to each local class decl.
+       class C a where
+         op :: forallb. a -> b -> b
 
-\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
+generates
 
-tcClassDecls2_help
-       :: E
-       -> [TyVar]
-       -> [ClassInfo]
-       -> NF_TcM (LIE, TypecheckedBinds)
+       newtype CDict a = CDict (forall b. a -> b -> b)
 
-tcClassDecls2_help e free_tyvars [] = returnNF_Tc (nullLIE, EmptyBinds)
+Now DictTy in Type is just a form of type synomym: 
+       DictTy c t = TyConTy CDict `AppTy` t
 
-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)
-\end{code}
+Death to "ExpandingDicts".
 
-@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
-    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}
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection[ClassDcl-bld-sels]{Building the selector functions for methods and superclasses}
+\subsection{Type checking}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 \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 ->
 
-    returnNF_Tc (SingleBind (
-                NonRecBind (
-                foldr AndMonoBinds EmptyMonoBinds (
-                op_sel_binds ++ sc_sel_binds))))
+tcClassDecl1 :: RenamedTyClDecl -> TcM (Name, TyThingDetails)
+tcClassDecl1 (ClassDecl {tcdCtxt = context, tcdName = class_name,
+                        tcdTyVars = tyvar_names, tcdFDs = fundeps,
+                        tcdSigs = class_sigs, tcdMeths = def_methods,
+                        tcdLoc = src_loc})
+  =    -- LOOK THINGS UP IN THE ENVIRONMENT
+    tcLookupClass class_name                           `thenM` \ clas ->
+    let
+       tyvars     = classTyVars clas
+       op_sigs    = filter isClassOpSig class_sigs
+       op_names   = [n | ClassOpSig n _ _ _ <- op_sigs]
+    in
+    tcExtendTyVarEnv tyvars                            $ 
+
+    checkDefaultBinds clas op_names def_methods          `thenM` \ mb_dm_env ->
+       
+       -- CHECK THE CONTEXT
+       -- The renamer has already checked that the context mentions
+       -- only the type variable of the class decl.
+       -- Context is already kind-checked
+    tcHsTheta context                                  `thenM` \ sc_theta ->
+
+       -- CHECK THE CLASS SIGNATURES,
+    mappM (tcClassSig clas tyvars mb_dm_env) op_sigs   `thenM` \ sig_stuff ->
+
+       -- MAKE THE CLASS DETAILS
+    lookupSysName class_name   mkClassDataConOcc       `thenM` \ datacon_name ->
+    lookupSysName datacon_name mkWorkerOcc             `thenM` \ datacon_wkr_name ->
+    mapM (lookupSysName class_name . mkSuperDictSelOcc) 
+        [1..length context]                            `thenM` \ sc_sel_names ->
+      -- We number off the superclass selectors, 1, 2, 3 etc so that we 
+      -- can construct names for the selectors.  Thus
+      --      class (C a, C b) => D a b where ...
+      -- gives superclass selectors
+      --      D_sc1, D_sc2
+      -- (We used to call them D_C, but now we can have two different
+      --  superclasses both called C!)
+    lookupSysName class_name mkClassTyConOcc   `thenM` \ tycon_name ->
+    let
+       (op_tys, op_items) = unzip sig_stuff
+        sc_tys            = mkPredTys sc_theta
+       dict_component_tys = sc_tys ++ op_tys
+        sc_sel_ids        = [mkDictSelId sc_name clas | sc_name <- sc_sel_names]
+
+        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
+    returnM (class_name, ClassDetails sc_theta sc_sel_ids op_items dict_con tycon_name)
 \end{code}
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection[ClassDcl-misc]{Miscellaneous}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
+\begin{code}
+checkDefaultBinds :: Class -> [Name] -> Maybe RenamedMonoBinds
+                 -> TcM (Maybe (NameEnv Bool))
+       -- The returned environment says
+       --      x not in env => no default method
+       --      x -> True    => generic default method
+       --      x -> False   => polymorphic default method
+
+  -- 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
+
+  -- But do all this only for source binds
+
+checkDefaultBinds clas ops Nothing
+  = returnM Nothing
+
+checkDefaultBinds clas ops (Just mbs)
+  = go mbs     `thenM` \ dm_env ->
+    returnM (Just dm_env)
+  where
+    go EmptyMonoBinds = returnM emptyNameEnv
 
-Make a selector expression for @local@ from a dictionary consisting of
-@dicts@ and @op_locals@.
+    go (AndMonoBinds b1 b2)
+      = go b1  `thenM` \ dm_info1 ->
+        go b2  `thenM` \ dm_info2 ->
+        returnM (dm_info1 `plusNameEnv` dm_info2)
 
-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}
+    go (FunMonoBind op _ matches loc)
+      = addSrcLoc loc                                  $
 
-{\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}
+       -- Check that the op is from this class
+       checkTc (op `elem` ops) (badMethodErr clas op)          `thenM_`
+
+       -- Check that all the defns ar generic, or none are
+       checkTc (all_generic || none_generic) (mixedGenericErr op)      `thenM_`
+
+       returnM (unitNameEnv op all_generic)
+      where
+       n_generic    = count (isJust . maybeGenericMatch) matches
+       none_generic = n_generic == 0
+       all_generic  = matches `lengthIs` n_generic
+\end{code}
 
-WDP 95/03: Quite false (``DICTIONARY APPLICATION IS CURRIED'').
-Specialisation now wants to see all type- and dictionary-applications
-absolutely explicitly.
 
 \begin{code}
-mkSelExpr :: InstOrigin -> TyVar -> [Id] -> [Id] -> Id -> NF_TcM TypecheckedExpr
+tcClassSig :: Class                    -- ...ditto...
+          -> [TyVar]                   -- The class type variable, used for error check only
+          -> Maybe (NameEnv Bool)      -- Info about default methods; 
+                                       --      Nothing => imported class defn with no method binds
+          -> RenamedClassOpSig
+          -> TcM (Type,                -- Type of the method
+                    ClassOpItem)       -- Selector Id, default-method Id, True if explicit default binding
+
+-- 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. 
+
+tcClassSig clas clas_tyvars maybe_dm_env
+          (ClassOpSig op_name sig_dm op_ty src_loc)
+  = addSrcLoc src_loc $
+
+       -- Check the type signature.  NB that the envt *already has*
+       -- bindings for the type variables; see comments in TcTyAndClassDcls.
+    tcHsType op_ty                     `thenM` \ 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) ->
-    let
-       inst_theta = instantiateThetaTy inst_env local_theta
-    in
-    newDicts origin inst_theta `thenNF_Tc` \ local_dict_insts ->
     let
-       local_dicts = map mkInstId local_dict_insts
+       theta = [mkClassPred clas (mkTyVarTys clas_tyvars)]
+
+       -- Build the selector id and default method id
+       sel_id = mkDictSelId op_name clas
+       DefMeth dm_name = sig_dm
+
+       dm_info = case maybe_dm_env of
+                   Nothing     -> sig_dm
+                   Just dm_env -> mk_src_dm_info dm_env
+
+       mk_src_dm_info dm_env = case lookupNameEnv dm_env op_name of
+                                  Nothing    -> NoDefMeth
+                                  Just True  -> GenDefMeth
+                                  Just False -> DefMeth dm_name
     in
-    returnNF_Tc (TyLam (clas_tyvar:op_tyvars)
-                  (ClassDictLam
-                     dicts
-                     op_locals
-                     (mkDictLam local_dicts
-                       (mkDictApp (mkTyApp (Var local) tys) local_dicts))))
+    returnM (local_ty, (sel_id, dm_info))
 \end{code}
 
 
@@ -413,11 +275,10 @@ 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:
@@ -430,14 +291,15 @@ 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 {}
 
@@ -446,66 +308,365 @@ 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}
+tcClassDecls2 :: [RenamedTyClDecl] -> TcM (TcMonoBinds, [Id])
+
+tcClassDecls2 decls
+  = foldr combine
+         (returnM (EmptyMonoBinds, []))
+         [tcClassDecl2 cls_decl | cls_decl@(ClassDecl {tcdMeths = Just _}) <- decls] 
+               -- The 'Just' picks out source ClassDecls
+  where
+    combine tc1 tc2 = tc1 `thenM` \ (binds1, ids1) ->
+                     tc2 `thenM` \ (binds2, ids2) ->
+                     returnM (binds1 `AndMonoBinds` binds2,
+                              ids1 ++ ids2)
+\end{code}
+
+@tcClassDecl2@ generates bindings for polymorphic default methods
+(generic default methods have by now turned into instance declarations)
+
 \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'))
+tcClassDecl2 :: RenamedTyClDecl                -- The class declaration
+            -> TcM (TcMonoBinds, [Id])
+
+tcClassDecl2 (ClassDecl {tcdName = class_name, tcdSigs = sigs, 
+                        tcdMeths = Just default_binds, tcdLoc = src_loc})
+  =    -- The 'Just' picks out source ClassDecls
+    recoverM (returnM (EmptyMonoBinds, []))    $ 
+    addSrcLoc src_loc                                  $
+    tcLookupClass class_name                           `thenM` \ 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
+    mapAndUnzipM tc_dm op_items        `thenM` \ (defm_binds, dm_ids_s) ->
+
+    returnM (andMonoBindList defm_binds, concat dm_ids_s)
+    
+
+tcDefMeth clas tyvars binds_in prags (_, NoDefMeth)  = returnM (EmptyMonoBinds, [])
+tcDefMeth clas tyvars binds_in prags (_, GenDefMeth) = returnM (EmptyMonoBinds, [])
+       -- 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@(sel_id, DefMeth dm_name)
+  = tcInstTyVars ClsTv tyvars          `thenM` \ (clas_tyvars, inst_tys, _) ->
+    let
+       dm_ty = idType sel_id   -- Same as dict selector!
+          -- 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.
+
+        theta       = [mkClassPred clas inst_tys]
+       dm_id       = mkDefaultMethodId dm_name dm_ty
+       local_dm_id = setIdLocalExported dm_id
+               -- Reason for setIdLocalExported: see notes with MkId.mkDictFunId
+       xtve = tyvars `zip` clas_tyvars
+    in
+    newDicts origin theta                              `thenM` \ [this_dict] ->
+
+    mkMethodBind origin clas inst_tys binds_in op_item `thenM` \ (dm_inst, meth_info) ->
+    getLIE (tcMethodBind xtve clas_tyvars theta 
+                        [this_dict] prags meth_info)   `thenM` \ (defm_bind, insts_needed) ->
+    
+    addErrCtxt (defltMethCtxt clas) $
+    
+        -- Check the context
+    tcSimplifyCheck
+        (ptext SLIT("class") <+> ppr clas)
+       clas_tyvars
+        [this_dict]
+        insts_needed                   `thenM` \ dict_binds ->
+
+       -- Simplification can do unification
+    checkSigTyVars clas_tyvars         `thenM` \ clas_tyvars' ->
+    
+    let
+        full_bind = AbsBinds
+                   clas_tyvars'
+                   [instToId this_dict]
+                   [(clas_tyvars', local_dm_id, instToId dm_inst)]
+                   emptyNameSet        -- No inlines (yet)
+                   (dict_binds `andMonoBinds` defm_bind)
+    in
+    returnM (full_bind, [dm_id])
+  where
+    origin = ClassDeclOrigin
 \end{code}
 
-@makeClassDeclDefaultMethodRhs@ builds the default method for a
-class declaration when no explicit default method is given.
+    
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\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}
-makeClassDeclDefaultMethodRhs
-       :: Class
-       -> InstOrigin
-       -> [Id]
-       -> Int
-       -> NF_TcM TypecheckedExpr
-
-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))))))
+type MethodSpec = (Id,                         -- Global selector Id
+                  TcSigInfo,           -- Signature 
+                  RenamedMonoBinds)    -- Binding for the method
+
+tcMethodBind 
+       :: [(TyVar,TcTyVar)]    -- Bindings for type environment
+       -> [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
+                               -- Always equal the range of the type envt
+       -> TcThetaType          -- Available theta; it's just used for the error message
+       -> [Inst]               -- Available from context, used to simplify constraints 
+                               --      from the method body
+       -> [RenamedSig]         -- Pragmas (e.g. inline pragmas)
+       -> MethodSpec           -- Details of this method
+       -> TcM TcMonoBinds
+
+tcMethodBind xtve inst_tyvars inst_theta avail_insts prags
+            (sel_id, meth_sig, meth_bind)
+  =    -- Check the bindings; first adding inst_tyvars to the envt
+       -- so that we don't quantify over them in nested places
+     tcExtendTyVarEnv2 xtve (
+       addErrCtxt (methodCtxt sel_id)          $
+       getLIE (tcMonoBinds meth_bind [meth_sig] NonRecursive)
+     )                                         `thenM` \ ((meth_bind, _, _), meth_lie) ->
+
+       -- Now do context reduction.   We simplify wrt both the local tyvars
+       -- and the ones of the class/instance decl, so that there is
+       -- no problem with
+       --      class C a where
+       --        op :: Eq a => a -> b -> a
+       --
+       -- We do this for each method independently to localise error messages
+
+     let
+       TySigInfo meth_id meth_tvs meth_theta _ local_meth_id _ _ = meth_sig
+     in
+     addErrCtxtM (sigCtxt sel_id inst_tyvars inst_theta (idType meth_id))      $
+     newDicts SignatureOrigin meth_theta       `thenM` \ meth_dicts ->
+     let
+       all_tyvars = meth_tvs ++ inst_tyvars
+       all_insts  = avail_insts ++ meth_dicts
+     in
+     tcSimplifyCheck
+        (ptext SLIT("class or instance method") <+> quotes (ppr sel_id))
+        all_tyvars all_insts meth_lie          `thenM` \ lie_binds ->
+
+     checkSigTyVars all_tyvars                 `thenM` \ all_tyvars' ->
+
+     let
+               -- Attach inline pragmas as appropriate
+       (final_meth_id, inlines) 
+          | (InlineSig inl _ phase _ : _) <- filter is_inline prags
+          = (meth_id `setInlinePragma` phase,
+             if inl then unitNameSet (idName meth_id) else emptyNameSet)
+          | otherwise
+          = (meth_id, emptyNameSet)
+
+       is_inline (InlineSig _ name _ _) = name == idName sel_id
+       is_inline other                  = False
+
+       meth_tvs'      = take (length meth_tvs) all_tyvars'
+       poly_meth_bind = AbsBinds meth_tvs'
+                                 (map instToId meth_dicts)
+                                 [(meth_tvs', final_meth_id, local_meth_id)]
+                                 inlines
+                                 (lie_binds `andMonoBinds` meth_bind)
+     in
+     returnM poly_meth_bind
+
+
+mkMethodBind :: InstOrigin
+            -> Class -> [TcType]       -- Class and instance types
+            -> RenamedMonoBinds        -- Method binding (pick the right one from in here)
+            -> ClassOpItem
+            -> TcM (Inst,              -- Method inst
+                    MethodSpec)
+-- Find the binding for the specified method, or make
+-- up a suitable default method if it isn't there
+
+mkMethodBind origin clas inst_tys meth_binds (sel_id, dm_info)
+  = getInstLoc origin                          `thenM` \ inst_loc ->
+    newMethodAtLoc inst_loc sel_id inst_tys    `thenM` \ meth_inst ->
+       -- Do not dump anything into the LIE
+    let
+       meth_id    = instToId meth_inst
+       meth_name  = idName meth_id
+    in
+       -- Figure out what method binding to use
+       -- If the user suppplied one, use it, else construct a default one
+    getSrcLocM                                 `thenM` \ loc -> 
+    (case find_bind (idName sel_id) meth_name meth_binds of
+       Just user_bind -> returnM user_bind 
+       Nothing        -> mkDefMethRhs origin clas inst_tys sel_id loc dm_info  `thenM` \ rhs ->
+                         returnM (FunMonoBind meth_name False  -- Not infix decl
+                                               [mkSimpleMatch [] rhs placeHolderType loc] loc)
+    )                                                          `thenM` \ meth_bind ->
+
+    mkTcSig meth_id loc                        `thenM` \ meth_sig ->
+
+    returnM (meth_inst, (sel_id, meth_sig, meth_bind))
+    
+
+     -- 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 origin clas inst_tys sel_id loc (DefMeth dm_name)
+  =  -- An polymorphic default method
+    traceRn (text "mkDefMeth" <+> ppr dm_name)         `thenM_`
+    returnM (HsVar dm_name)
+
+mkDefMethRhs origin clas inst_tys sel_id loc NoDefMeth
+  =    -- No default method
+       -- Warn only if -fwarn-missing-methods
+    doptM Opt_WarnMissingMethods               `thenM` \ warn -> 
+    warnTc (isInstDecl origin && warn)
+          (omittedMethodWarn sel_id)           `thenM_`
+    returnM error_rhs
+  where
+    error_rhs  = HsLam (mkSimpleMatch wild_pats simple_rhs placeHolderType loc)
+    simple_rhs = HsApp (HsVar (getName nO_METHOD_BINDING_ERROR_ID)) 
+                      (HsLit (HsStringPrim (mkFastString (stringToUtf8 error_msg))))
+    error_msg = showSDoc (hcat [ppr loc, text "|", ppr sel_id ])
+
+       -- When the type is of form t1 -> t2 -> t3
+       -- make a default method like (\ _ _ -> noMethBind "blah")
+       -- rather than simply        (noMethBind "blah")
+       -- Reason: if t1 or t2 are higher-ranked types we get n
+       --         silly ambiguity messages.
+       -- Example:     f :: (forall a. Eq a => a -> a) -> Int
+       --              f = error "urk"
+       -- Here, tcSub tries to force (error "urk") to have the right type,
+       -- thus:        f = \(x::forall a. Eq a => a->a) -> error "urk" (x t)
+       -- where 't' is fresh ty var.  This leads directly to "ambiguous t".
+       -- 
+       -- NB: technically this changes the meaning of the default-default
+       --     method slightly, because `seq` can see the lambdas.  Oh well.
+    (_,_,tau1)    = tcSplitSigmaTy (idType sel_id)
+    (_,_,tau2)    = tcSplitSigmaTy tau1
+       -- Need two splits because the  selector can have a type like
+       --      forall a. Foo a => forall b. Eq b => ...
+    (arg_tys, _) = tcSplitFunTys tau2
+    wild_pats   = [WildPat placeHolderType | ty <- arg_tys]
+
+mkDefMethRhs origin 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)
+     ASSERT( isInstDecl origin )       -- We never get here from a class decl
+
+     checkTc (isJust maybe_tycon)
+            (badGenericInstance sel_id (notSimple inst_tys))           `thenM_`
+     checkTc (isJust (tyConGenInfo tycon))
+            (badGenericInstance sel_id (notGeneric tycon))             `thenM_`
+
+     ioToTcRn (dumpIfSet opt_PprStyle_Debug "Generic RHS" stuff)       `thenM_`
+     returnM rhs
   where
-    method_id = method_ids  !! (tag-1)
-    class_op = (getClassOps clas) !! (tag-1)
+    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)
+    clas_tyvar    = head (classTyVars clas)
+    Just tycon   = maybe_tycon
+    maybe_tycon   = case inst_tys of 
+                       [ty] -> case tcSplitTyConApp_maybe ty of
+                                 Just (tycon, arg_tys) | all tcIsTyVarTy arg_tys -> Just tycon
+                                 other                                           -> Nothing
+                       other -> Nothing
+
+isInstDecl InstanceDeclOrigin = True
+isInstDecl ClassDeclOrigin    = False
+\end{code}
+
+
+\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 sense name phase loc : prags)
+   | name == sel_name = InlineSig sense 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}
+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
+  = ptext SLIT("No explicit method nor default method for") <+> quotes (ppr sel_id)
+
+badGenericInstance sel_id because
+  = sep [ptext SLIT("Can't derive generic code for") <+> quotes (ppr sel_id),
+        because]
 
-    error_msg = "%D" -- => No default method for \"
-            ++ unencoded_part_of_msg
+notSimple inst_tys
+  = vcat [ptext SLIT("because the instance type(s)"), 
+         nest 2 (ppr inst_tys),
+         ptext SLIT("is not a simple type of form (T a b c)")]
 
-    unencoded_part_of_msg = escErrorMsg (
-       _UNPK_ clas_mod ++ "." ++ _UNPK_ clas_name ++ "."
-            ++ (ppShow 80 (ppr PprForUser class_op))
-            ++ "\"" )
+notGeneric tycon
+  = vcat [ptext SLIT("because the instance type constructor") <+> quotes (ppr tycon) <+> 
+         ptext SLIT("was not compiled with -fgenerics")]
 
-    (clas_mod, clas_name) = getOrigName clas
+mixedGenericErr op
+  = ptext SLIT("Can't mix generic and non-generic equations for class method") <+> quotes (ppr op)
 \end{code}