[project @ 2006-01-06 16:30:17 by simonmar]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcClassDcl.lhs
index e2e65d5..fbb450a 100644 (file)
@@ -1,74 +1,67 @@
 %
-% (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}
+module TcClassDcl ( tcClassSigs, tcClassDecl2, 
+                   getGenericInstances, 
+                   MethodSpec, tcMethodBind, mkMethodBind, 
+                   tcAddDeclCtxt, badMethodErr
+                 ) where
+
 #include "HsVersions.h"
 
-module TcClassDcl ( tcClassDecl1, tcClassDecls2, tcMethodBind ) where
-
-IMP_Ubiq()
-
-import HsSyn           ( HsDecl(..), ClassDecl(..), HsBinds(..), MonoBinds(..),
-                         Match(..), GRHSsAndBinds(..), GRHS(..), HsExpr(..), 
-                         DefaultDecl, TyDecl, InstDecl, IfaceSig, Fixity,
-                         HsLit(..), OutPat(..), Sig(..), HsType(..), HsTyVar, InPat(..),
-                         SYN_IE(RecFlag), nonRecursive, andMonoBinds, collectMonoBinders,
-                         Stmt, DoOrListComp, ArithSeqInfo, Fake )
-import HsTypes         ( getTyVarName )
-import HsPragmas       ( ClassPragmas(..) )
-import RnHsSyn         ( RenamedClassDecl(..), RenamedClassPragmas(..),
-                         RenamedClassOpSig(..), SYN_IE(RenamedMonoBinds),
-                         RenamedGenPragmas(..), RenamedContext(..), SYN_IE(RenamedHsDecl)
-                       )
-import TcHsSyn         ( SYN_IE(TcHsBinds), SYN_IE(TcMonoBinds), SYN_IE(TcExpr),
-                         mkHsTyApp, mkHsTyLam, mkHsDictApp, mkHsDictLam, tcIdType )
-
-import Inst            ( Inst, InstOrigin(..), SYN_IE(LIE), emptyLIE, plusLIE, newDicts, newMethod )
-import TcEnv           ( tcLookupClass, tcLookupTyVar, newLocalIds, tcAddImportedIdInfo,
-                         tcExtendGlobalTyVars )
-import TcBinds         ( tcBindWithSigs, TcSigInfo(..) )
-import TcKind          ( unifyKind, TcKind )
-import TcMonad
-import TcMonoType      ( tcHsType, tcContext )
-import TcSimplify      ( tcSimplifyAndCheck )
-import TcType          ( TcIdOcc(..), SYN_IE(TcType), SYN_IE(TcTyVar), tcInstType, tcInstSigTyVars, 
-                         tcInstSigType, tcInstSigTcType )
-import PragmaInfo      ( PragmaInfo(..) )
-
-import Bag             ( bagToList, unionManyBags )
-import Class           ( GenClass, mkClass, classBigSig, 
-                         classDefaultMethodId,
-                         classOpTagByOccName, SYN_IE(Class)
+import HsSyn
+import RnHsSyn         ( maybeGenericMatch, extractHsTyVars )
+import RnExpr          ( rnLExpr )
+import RnEnv           ( lookupTopBndrRn, lookupImportedName )
+import Inst            ( instToId, newDicts, newDictsAtLoc, newMethod, getOverlapFlag )
+import InstEnv         ( mkLocalInstance )
+import TcEnv           ( tcLookupLocatedClass, 
+                         tcExtendTyVarEnv, 
+                         InstInfo(..), pprInstInfoDetails,
+                         simpleInstInfoTyCon, simpleInstInfoTy,
+                         InstBindings(..), newDFunName
                        )
-import CmdLineOpts      ( opt_PprUserLength )
-import Id              ( GenId, mkSuperDictSelId, mkMethodSelId, 
-                         mkDefaultMethodId, getIdUnfolding,
-                         idType, SYN_IE(Id)
+import TcBinds         ( TcPragFun, tcMonoBinds, tcPrags, mkPragFun )
+import TcHsType                ( TcSigInfo(..), tcHsKindedType, tcHsSigType )
+import TcSimplify      ( tcSimplifyCheck )
+import TcUnify         ( checkSigTyVars, sigCtxt )
+import TcMType         ( tcSkolSigTyVars, UserTypeCtxt( GenPatCtxt ), tcSkolType )
+import TcType          ( Type, SkolemInfo(ClsSkol, InstSkol, SigSkol), 
+                         TcType, TcThetaType, TcTyVar, mkTyVarTys,
+                         mkClassPred, tcSplitSigmaTy, tcSplitFunTys,
+                         tcIsTyVarTy, tcSplitTyConApp_maybe, tcSplitForAllTys, tcSplitPhiTy,
+                         getClassPredTys_maybe, mkPhiTy, mkTyVarTy
                        )
-import CoreUnfold      ( getUnfoldingTemplate )
-import IdInfo
-import Name            ( Name, isLocallyDefined, moduleString, getSrcLoc, nameOccName,
-                         nameString, NamedThing(..) )
+import TcRnMonad
+import Generics                ( mkGenericRhs, validGenericInstanceType )
+import PrelInfo                ( nO_METHOD_BINDING_ERROR_ID )
+import Class           ( classTyVars, classBigSig, 
+                         Class, ClassOpItem, DefMeth (..) )
+import TyCon           ( TyCon, tyConName, tyConHasGenerics )
+import Type            ( substTyWith )
+import MkId            ( mkDefaultMethodId, mkDictFunId )
+import Id              ( Id, idType, idName, mkUserLocal )
+import Name            ( Name, NamedThing(..) )
+import NameEnv         ( NameEnv, lookupNameEnv, mkNameEnv )
+import NameSet         ( nameSetToList )
+import OccName         ( reportIfUnused, mkDefaultMethodOcc )
+import RdrName         ( RdrName, mkDerivedRdrName )
 import Outputable
-import Pretty
-import PprType         ( GenClass, GenType, GenTyVar )
-import SpecEnv         ( SpecEnv )
-import SrcLoc          ( mkGeneratedSrcLoc )
-import Type            ( mkFunTy, mkTyVarTy, mkTyVarTys, mkDictTy, splitRhoTy,
-                         mkForAllTy, mkSigmaTy, splitSigmaTy, SYN_IE(Type)
-                       )
-import TysWiredIn      ( stringTy )
-import TyVar           ( unitTyVarSet, GenTyVar, SYN_IE(TyVar) )
-import Unique          ( Unique, Uniquable(..) )
-import Util
-
-
--- import TcPragmas    ( tcGenPragmas, tcClassOpPragmas )
-tcGenPragmas ty id ps = returnNF_Tc noIdInfo
-tcClassOpPragmas ty sel def spec ps = returnNF_Tc (noIdInfo `addSpecInfo` spec, 
-                                                  noIdInfo)
+import PrelNames       ( genericTyConNames )
+import DynFlags
+import ErrUtils                ( dumpIfSet_dyn )
+import Util            ( count, lengthIs, isSingleton, lengthExceeds )
+import Unique          ( Uniquable(..) )
+import ListSetOps      ( equivClassesByUniq, minusList )
+import SrcLoc          ( Located(..), srcSpanStart, unLoc, noLoc )
+import Maybes          ( seqMaybe, isJust, mapCatMaybes )
+import List            ( partition )
+import BasicTypes      ( RecFlag(..) )
+import Bag
+import FastString
 \end{code}
 
 
@@ -106,214 +99,68 @@ Now DictTy in Type is just a form of type synomym:
 Death to "ExpandingDicts".
 
 
-\begin{code}
-tcClassDecl1 rec_env rec_inst_mapper
-            (ClassDecl context class_name
-                       tyvar_name class_sigs def_methods pragmas src_loc)
-  = tcAddSrcLoc src_loc        $
-    tcAddErrCtxt (classDeclCtxt class_name) $
-
-       -- LOOK THINGS UP IN THE ENVIRONMENT
-    tcLookupClass class_name                   `thenTc` \ (class_kind, rec_class) ->
-    tcLookupTyVar (getTyVarName tyvar_name)    `thenNF_Tc` \ (tyvar_kind, rec_tyvar) ->
-    let
-       rec_class_inst_env = rec_inst_mapper rec_class
-    in
-
-       -- FORCE THE CLASS AND ITS TYVAR TO HAVE SAME KIND
-    unifyKind class_kind tyvar_kind    `thenTc_`
-
-       -- CHECK THE CONTEXT
-    tcClassContext rec_class rec_tyvar context pragmas 
-                               `thenTc` \ (scs, sc_sel_ids) ->
-
-       -- CHECK THE CLASS SIGNATURES,
-    mapTc (tcClassSig rec_env rec_class rec_tyvar) class_sigs
-                               `thenTc` \ sig_stuff ->
-
-       -- MAKE THE CLASS OBJECT ITSELF
-    let
-       (op_sel_ids, defm_ids) = unzip sig_stuff
-       clas = mkClass (uniqueOf class_name) (getName class_name) rec_tyvar
-                      scs sc_sel_ids op_sel_ids defm_ids
-                      rec_class_inst_env
-    in
-    returnTc clas
-\end{code}
-
-
-    let
-       clas_ty = mkTyVarTy clas_tyvar
-       dict_component_tys = classDictArgTys clas_ty
-       new_or_data = case dict_component_tys of
-                       [_]   -> NewType
-                       other -> DataType
-
-        dict_con_id = mkDataCon class_name
-                          [NotMarkedStrict]
-                          [{- No labelled fields -}]
-                          [clas_tyvar]
-                          [{-No context-}]
-                          dict_component_tys
-                          tycon
-
-       tycon = mkDataTyCon class_name
-                           (tyVarKind rec_tyvar `mkArrowKind` mkBoxedTypeKind)
-                           [rec_tyvar]
-                           [{- Empty context -}]
-                           [dict_con_id]
-                           [{- No derived classes -}]
-                           new_or_data
-    in
-
-
-\begin{code}
-tcClassContext :: Class -> TyVar
-              -> RenamedContext        -- class context
-              -> RenamedClassPragmas   -- pragmas for superclasses  
-              -> TcM s ([Class],       -- the superclasses
-                        [Id])          -- superclass selector Ids
-
-tcClassContext rec_class rec_tyvar context pragmas
-  =    -- Check the context.
-       -- The renamer has already checked that the context mentions
-       -- only the type variable of the class decl.
-    tcContext context                  `thenTc` \ theta ->
-    let
-      super_classes = [ supers | (supers, _) <- theta ]
-    in
-
-       -- Make super-class selector ids
-    mapTc (mk_super_id rec_class) super_classes        `thenTc` \ sc_sel_ids ->
-
-       -- Done
-    returnTc (super_classes, sc_sel_ids)
-
-  where
-    rec_tyvar_ty = mkTyVarTy rec_tyvar
-
-    mk_super_id rec_class super_class
-        = tcGetUnique                  `thenNF_Tc` \ uniq ->
-         let
-               ty = mkForAllTy rec_tyvar $
-                    mkFunTy (mkDictTy rec_class   rec_tyvar_ty)
-                            (mkDictTy super_class rec_tyvar_ty)
-         in
-         returnTc (mkSuperDictSelId uniq rec_class super_class ty)
-
-
-tcClassSig :: TcEnv s                  -- Knot tying only!
-          -> Class                     -- ...ditto...
-          -> TyVar                     -- The class type variable, used for error check only
-          -> RenamedClassOpSig
-          -> TcM s (Id,                -- selector id
-                    Maybe Id)          -- default-method ids
-
-tcClassSig rec_env rec_clas rec_clas_tyvar
-          (ClassOpSig op_name maybe_dm_name
-                      op_ty
-                      src_loc)
-  = tcAddSrcLoc src_loc $
-
-       -- Check the type signature.  NB that the envt *already has*
-       -- bindings for the type variables; see comments in TcTyAndClassDcls.
-
-    -- NB: Renamer checks that the class type variable is mentioned in local_ty,
-    -- and that it is not constrained by theta
-    tcHsType op_ty                             `thenTc` \ local_ty ->
-    let
-       global_ty   = mkSigmaTy [rec_clas_tyvar] 
-                               [(rec_clas, mkTyVarTy rec_clas_tyvar)]
-                               local_ty
-    in
-
-       -- Build the selector id and default method id
-    let
-       sel_id      = mkMethodSelId op_name rec_clas global_ty
-       maybe_dm_id = case maybe_dm_name of
-                          Nothing      -> Nothing
-                          Just dm_name -> let 
-                                            dm_id = mkDefaultMethodId dm_name rec_clas global_ty
-                                          in
-                                          Just (tcAddImportedIdInfo rec_env dm_id)
-    in
-    returnTc (sel_id, maybe_dm_id)
-\end{code}
-
-
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection[ClassDcl-pass2]{Class decls pass 2: default methods}
+               Type-checking the class op signatures
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-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
-and superclass dictionary.
-\end{enumerate}
-
-Pass~2 only applies to locally-defined class declarations.
-
-The function @tcClassDecls2@ just arranges to apply @tcClassDecl2@ to
-each local class decl.
-
 \begin{code}
-tcClassDecls2 :: [RenamedHsDecl]
-             -> NF_TcM s (LIE s, TcMonoBinds s)
-
-tcClassDecls2 decls
-  = foldr combine
-         (returnNF_Tc (emptyLIE, EmptyMonoBinds))
-         [tcClassDecl2 cls_decl | ClD cls_decl <- decls]
+tcClassSigs :: Name                    -- Name of the class
+           -> [LSig Name]
+           -> LHsBinds Name
+           -> TcM [TcMethInfo]
+
+type TcMethInfo = (Name, DefMeth, Type)        -- A temporary intermediate, to communicate 
+                                       -- between tcClassSigs and buildClass
+tcClassSigs clas sigs def_methods
+  = do { dm_env <- checkDefaultBinds clas op_names def_methods
+       ; mappM (tcClassSig dm_env) op_sigs }
   where
-    combine tc1 tc2 = tc1 `thenNF_Tc` \ (lie1, binds1) ->
-                     tc2 `thenNF_Tc` \ (lie2, binds2) ->
-                     returnNF_Tc (lie1 `plusLIE` lie2,
-                                  binds1 `AndMonoBinds` binds2)
-\end{code}
+    op_sigs  = [sig | sig@(L _ (TypeSig _ _))       <- sigs]
+    op_names = [n   | sig@(L _ (TypeSig (L _ n) _)) <- op_sigs]
 
-@tcClassDecl2@ is the business end of things.
 
-\begin{code}
-tcClassDecl2 :: RenamedClassDecl       -- The class declaration
-            -> NF_TcM s (LIE s, TcMonoBinds s)
+checkDefaultBinds :: Name -> [Name] -> LHsBinds Name -> TcM (NameEnv Bool)
+  -- 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 Bool
+  --   where True <=> it's a generic default method
+checkDefaultBinds clas ops binds
+  = do dm_infos <- mapM (addLocM (checkDefaultBind clas ops)) (bagToList binds)
+       return (mkNameEnv dm_infos)
 
-tcClassDecl2 (ClassDecl context class_name
-                       tyvar_name class_sigs default_binds pragmas src_loc)
+checkDefaultBind clas ops (FunBind (L _ op) _ (MatchGroup matches _) _)
+  = do {       -- Check that the op is from this class
+       checkTc (op `elem` ops) (badMethodErr clas op)
 
-  | not (isLocallyDefined class_name)
-  = returnNF_Tc (emptyLIE, EmptyMonoBinds)
+       -- Check that all the defns ar generic, or none are
+    ;  checkTc (all_generic || none_generic) (mixedGenericErr op)
 
-  | otherwise  -- It is locally defined
-  = recoverNF_Tc (returnNF_Tc (emptyLIE, EmptyMonoBinds)) $ 
-    tcAddSrcLoc src_loc                                          $
-
-       -- Get the relevant class
-    tcLookupClass class_name           `thenTc` \ (_, clas) ->
-    let
-       (tyvar, scs, sc_sel_ids, op_sel_ids, defm_ids) = classBigSig clas
-
-       -- The selector binds are already in the selector Id's unfoldings
-       sel_binds = [ CoreMonoBind (RealId sel_id) (getUnfoldingTemplate (getIdUnfolding sel_id))
-                   | sel_id <- sc_sel_ids ++ op_sel_ids, 
-                     isLocallyDefined sel_id
-                   ]
-
-       final_sel_binds = andMonoBinds sel_binds
-    in
-       -- Generate bindings for the default methods
-    tcDefaultMethodBinds clas default_binds            `thenTc` \ (const_insts, meth_binds) ->
-
-    returnTc (const_insts, 
-             final_sel_binds `AndMonoBinds` meth_binds)
+    ;  returnM (op, all_generic)
+    }
+  where
+    n_generic    = count (isJust . maybeGenericMatch) matches
+    none_generic = n_generic == 0
+    all_generic  = matches `lengthIs` n_generic
+
+
+tcClassSig :: NameEnv Bool             -- Info about default methods; 
+          -> LSig Name
+          -> TcM TcMethInfo
+
+tcClassSig dm_env (L loc (TypeSig (L _ op_name) op_hs_ty))
+  = setSrcSpan loc $ do
+    { op_ty <- tcHsKindedType op_hs_ty -- Class tyvars already in scope
+    ; let dm = case lookupNameEnv dm_env op_name of
+               Nothing    -> NoDefMeth
+               Just False -> DefMeth
+               Just True  -> GenDefMeth
+    ; returnM (op_name, dm, op_ty) }
 \end{code}
 
+
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
 \subsection[Default methods]{Default methods}
@@ -336,23 +183,11 @@ we get the default methods:
 defm.Foo.op1 :: forall a. Foo a => a -> Bool
 defm.Foo.op1 = /\a -> \dfoo -> \x -> True
 
-====================== OLD ==================
-\begin{verbatim}
-defm.Foo.op2 :: forall a, b. (Foo a, Ord b) => a -> b -> b -> b
-defm.Foo.op2 = /\ a b -> \ dfoo 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.
-====================== END OF OLD ===================
-
-NEW:
-\begin{verbatim}
 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}
 
-
 When we come across an instance decl, we may need to use the default
 methods:
 \begin{verbatim}
@@ -387,101 +222,566 @@ dfun.Foo.List
        dfoo_list
 \end{verbatim}
 
+@tcClassDecls2@ generates bindings for polymorphic default methods
+(generic default methods have by now turned into instance declarations)
+
 \begin{code}
-tcDefaultMethodBinds
-       :: Class
-       -> RenamedMonoBinds
-       -> TcM s (LIE s, TcMonoBinds s)
+tcClassDecl2 :: LTyClDecl Name         -- The class declaration
+            -> TcM (LHsBinds Id, [Id])
+
+tcClassDecl2 (L loc (ClassDecl {tcdLName = class_name, tcdSigs = sigs, 
+                               tcdMeths = default_binds}))
+  = recoverM (returnM (emptyLHsBinds, []))     $ 
+    setSrcSpan loc                                     $
+    tcLookupLocatedClass 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
+       prag_fn                  = mkPragFun sigs
+       tc_dm                    = tcDefMeth clas tyvars default_binds prag_fn
+
+       dm_sel_ids               = [sel_id | (sel_id, DefMeth) <- op_items]
+       -- 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.)
+    in
+    mapAndUnzipM tc_dm dm_sel_ids      `thenM` \ (defm_binds, dm_ids_s) ->
+    returnM (listToBag defm_binds, concat dm_ids_s)
+    
+tcDefMeth clas tyvars binds_in prag_fn sel_id
+  = do { dm_name <- lookupTopBndrRn (mkDefMethRdrName sel_id)
+       ; let   rigid_info  = ClsSkol clas
+               clas_tyvars = tcSkolSigTyVars rigid_info tyvars
+               inst_tys    = mkTyVarTys clas_tyvars
+               dm_ty       = idType sel_id     -- Same as dict selector!
+               theta       = [mkClassPred clas inst_tys]
+               local_dm_id = mkDefaultMethodId dm_name dm_ty
+               origin      = SigOrigin rigid_info
+
+       ; (_, meth_info) <- mkMethodBind origin clas inst_tys binds_in (sel_id, DefMeth)
+       ; [this_dict] <- newDicts origin theta
+       ; (defm_bind, insts_needed) <- getLIE (tcMethodBind clas_tyvars theta 
+                                                           [this_dict] prag_fn meth_info)
+    
+       ; addErrCtxt (defltMethCtxt clas) $ do
+    
+        -- Check the context
+       { dict_binds <- tcSimplifyCheck
+                               (ptext SLIT("class") <+> ppr clas)
+                               clas_tyvars
+                               [this_dict]
+                               insts_needed
+
+       -- Simplification can do unification
+       ; checkSigTyVars clas_tyvars
+    
+       ; let
+               (_,dm_inst_id,_) = meth_info
+               full_bind = AbsBinds
+                                   clas_tyvars
+                                   [instToId this_dict]
+                                   [(clas_tyvars, local_dm_id, dm_inst_id, [])]
+                                           -- No inlines (yet)
+                                   (dict_binds `unionBags` defm_bind)
+       ; returnM (noLoc full_bind, [local_dm_id]) }}
+
+mkDefMethRdrName :: Id -> RdrName
+mkDefMethRdrName sel_id = mkDerivedRdrName (idName sel_id) mkDefaultMethodOcc
+\end{code}
 
-tcDefaultMethodBinds clas default_binds
-  =    -- Construct suitable signatures
-    tcInstSigTyVars [tyvar]            `thenNF_Tc` \ ([clas_tyvar], [inst_ty], inst_env) ->
 
-       -- Typecheck the default bindings
-    let
-       clas_tyvar_set = unitTyVarSet clas_tyvar
-
-       tc_dm meth_bind
-         = let
-               bndr_name  = case meth_bind of
-                               FunMonoBind name _ _ _          -> name
-                               PatMonoBind (VarPatIn name) _ _ -> name
-                               
-               idx        = classOpTagByOccName clas (nameOccName bndr_name) - 1
-               sel_id     = op_sel_ids !! idx
-               Just dm_id = defm_ids !! idx
-           in
-           tcMethodBind clas origin inst_ty sel_id meth_bind
-                                               `thenTc` \ (bind, insts, (_, local_dm_id)) ->
-           returnTc (bind, insts, ([clas_tyvar], RealId dm_id, local_dm_id))
-    in    
-    tcExtendGlobalTyVars clas_tyvar_set (
-       mapAndUnzip3Tc tc_dm (flatten default_binds [])
-    )                                          `thenTc` \ (defm_binds, insts_needed, abs_bind_stuff) ->
-
-       -- Check the context
-    newDicts origin [(clas,inst_ty)]           `thenNF_Tc` \ (this_dict, [this_dict_id]) ->
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\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}
+type MethodSpec = (Id,                         -- Global selector Id
+                  Id,                  -- Local Id (class tyvars instantiated)
+                  LHsBind Name)        -- Binding for the method
+
+tcMethodBind 
+       :: [TcTyVar]            -- Skolemised type variables for the
+                               --      enclosing class/instance decl. 
+                               --      They'll be signature tyvars, and we
+                               --      want to check that they don't get bound
+                               -- Also they are scoped, so we bring them into scope
+                               -- 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
+       -> TcPragFun            -- Pragmas (e.g. inline pragmas)
+       -> MethodSpec           -- Details of this method
+       -> TcM (LHsBinds Id)
+
+tcMethodBind inst_tyvars inst_theta avail_insts prag_fn
+            (sel_id, meth_id, meth_bind)
+  = recoverM (returnM emptyLHsBinds) $
+       -- If anything fails, recover returning no bindings.
+       -- This is particularly useful when checking the default-method binding of
+       -- a class decl. If we don't recover, we don't add the default method to
+       -- the type enviroment, and we get a tcLookup failure on $dmeth later.
+
+       -- Check the bindings; first adding inst_tyvars to the envt
+       -- so that we don't quantify over them in nested places
+
+       
+    let -- Fake up a TcSigInfo to pass to tcMonoBinds
+       rigid_info = SigSkol (idName meth_id)
+    in
+    tcSkolType rigid_info (idType meth_id)     `thenM` \ (tyvars', theta', tau') ->
+    getInstLoc (SigOrigin rigid_info)          `thenM` \ loc ->
+    let meth_sig = TcSigInfo { sig_id = meth_id, sig_tvs = tyvars', sig_scoped = [],
+                              sig_theta = theta', sig_tau = tau', sig_loc = loc }
+        lookup_sig name = ASSERT( name == idName meth_id ) 
+                         Just meth_sig
+    in
+    tcExtendTyVarEnv inst_tyvars (
+       addErrCtxt (methodCtxt sel_id)                  $
+       getLIE                                          $
+       tcMonoBinds [meth_bind] lookup_sig Recursive
+    )                                  `thenM` \ ((meth_bind, mono_bind_infos), 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
+
+    addErrCtxtM (sigCtxt sel_id inst_tyvars inst_theta (idType meth_id))       $
+    newDictsAtLoc (sig_loc meth_sig) (sig_theta meth_sig)      `thenM` \ meth_dicts ->
     let
-       avail_insts   = this_dict
+       meth_tvs   = sig_tvs meth_sig
+       all_tyvars = meth_tvs ++ inst_tyvars
+       all_insts  = avail_insts ++ meth_dicts
+       sel_name   = idName sel_id
     in
-    tcSimplifyAndCheck
-       clas_tyvar_set
-       avail_insts
-       (unionManyBags insts_needed)            `thenTc` \ (const_lie, dict_binds) ->
+    tcSimplifyCheck
+        (ptext SLIT("class or instance method") <+> quotes (ppr sel_id))
+        all_tyvars all_insts meth_lie          `thenM` \ lie_binds ->
+
+    checkSigTyVars all_tyvars                  `thenM_`
 
+    tcPrags meth_id (prag_fn sel_name)         `thenM` \ prags -> 
     let
-       full_binds = AbsBinds
-                       [clas_tyvar]
-                       [this_dict_id]
-                       abs_bind_stuff
-                       (dict_binds `AndMonoBinds` andMonoBinds defm_binds)
+       [(_,_,local_meth_id)] = mono_bind_infos
+       poly_meth_bind = noLoc $ AbsBinds meth_tvs
+                                 (map instToId meth_dicts)
+                                 [(meth_tvs, meth_id, local_meth_id, prags)]
+                                 (lie_binds `unionBags` meth_bind)
     in
-    returnTc (const_lie, full_binds)
+    returnM (unitBag poly_meth_bind)
+
+
+mkMethodBind :: InstOrigin
+            -> Class -> [TcType]       -- Class and instance types
+            -> LHsBinds Name   -- Method binding (pick the right one from in here)
+            -> ClassOpItem
+            -> TcM (Maybe 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)
+  = mkMethId origin clas sel_id inst_tys               `thenM` \ (mb_inst, meth_id) ->
+    let
+       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
+    getSrcSpanM                                        `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 ->
+               -- Not infix decl
+          returnM (noLoc $ FunBind (noLoc meth_name) False
+                                   (mkMatchGroup [mkSimpleMatch [] rhs]) 
+                                   placeHolderNames)
+    )                                          `thenM` \ meth_bind ->
+
+    returnM (mb_inst, (sel_id, meth_id, meth_bind))
+
+mkMethId :: InstOrigin -> Class 
+        -> Id -> [TcType]      -- Selector, and instance types
+        -> TcM (Maybe Inst, Id)
+            
+-- mkMethId instantiates the selector Id at the specified types
+mkMethId origin clas sel_id inst_tys
+  = let
+       (tyvars,rho) = tcSplitForAllTys (idType sel_id)
+       rho_ty       = ASSERT( length tyvars == length inst_tys )
+                      substTyWith tyvars inst_tys rho
+       (preds,tau)  = tcSplitPhiTy rho_ty
+        first_pred   = head preds
+    in
+       -- The first predicate should be of form (C a b)
+       -- where C is the class in question
+    ASSERT( not (null preds) && 
+           case getClassPredTys_maybe first_pred of
+               { Just (clas1,tys) -> clas == clas1 ; Nothing -> False }
+    )
+    if isSingleton preds then
+       -- If it's the only one, make a 'method'
+       getInstLoc origin                               `thenM` \ inst_loc ->
+       newMethod inst_loc sel_id inst_tys preds tau    `thenM` \ meth_inst ->
+       returnM (Just meth_inst, instToId meth_inst)
+    else
+       -- If it's not the only one we need to be careful
+       -- For example, given 'op' defined thus:
+       --      class Foo a where
+       --        op :: (?x :: String) => a -> a
+       -- (mkMethId op T) should return an Inst with type
+       --      (?x :: String) => T -> T
+       -- That is, the class-op's context is still there.  
+       -- BUT: it can't be a Method any more, because it breaks
+       --      INVARIANT 2 of methods.  (See the data decl for Inst.)
+       newUnique                       `thenM` \ uniq ->
+       getSrcSpanM                     `thenM` \ loc ->
+       let 
+           real_tau = mkPhiTy (tail preds) tau
+           meth_id  = mkUserLocal (getOccName sel_id) uniq real_tau 
+                       (srcSpanStart loc) --TODO
+       in
+       returnM (Nothing, meth_id)
+
+     -- 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
+  =  -- An polymorphic default method
+    lookupImportedName (mkDefMethRdrName sel_id)       `thenM` \ dm_name ->
+       -- Might not be imported, but will be an OrigName
+    traceRn (text "mkDefMeth" <+> ppr dm_name)         `thenM_`
+    returnM (nlHsVar 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
+          && reportIfUnused (getOccName sel_id))
+          (omittedMethodWarn sel_id)           `thenM_`
+    returnM error_rhs
+  where
+    error_rhs  = noLoc $ HsLam (mkMatchGroup [mkSimpleMatch wild_pats simple_rhs])
+    simple_rhs = nlHsApp (nlHsVar (getName nO_METHOD_BINDING_ERROR_ID)) 
+                      (nlHsLit (HsStringPrim (mkFastString 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   = [nlWildPat | 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
+    do { checkTc (isJust maybe_tycon)
+                 (badGenericInstance sel_id (notSimple inst_tys))
+       ; checkTc (tyConHasGenerics tycon)
+                 (badGenericInstance sel_id (notGeneric tycon))
+
+       ; dflags <- getDOpts
+       ; ioToTcRn (dumpIfSet_dyn dflags Opt_D_dump_deriv "Filling in method body" 
+                  (vcat [ppr clas <+> ppr inst_tys,
+                         nest 2 (ppr sel_id <+> equals <+> ppr rhs)]))
+
+               -- Rename it before returning it
+       ; (rn_rhs, _) <- rnLExpr rhs
+       ; returnM rn_rhs }
   where
-    (tyvar, scs, sc_sel_ids, op_sel_ids, defm_ids) = classBigSig clas
-    origin = ClassDeclOrigin
+    rhs = mkGenericRhs sel_id clas_tyvar tycon
+
+         -- 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 (SigOrigin (InstSkol _)) = True
+isInstDecl (SigOrigin (ClsSkol _))  = False
+\end{code}
+
 
-    flatten EmptyMonoBinds rest              = rest
-    flatten (AndMonoBinds b1 b2) rest = flatten b1 (flatten b2 rest)
-    flatten a_bind rest                      = a_bind : rest
+\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 binds
+  = foldlBag seqMaybe Nothing (mapBag f binds)
+  where 
+       f (L loc1 (FunBind (L loc2 op_name) fix matches fvs)) | op_name == sel_name
+               = Just (L loc1 (FunBind (L loc2 meth_name) fix matches fvs))
+       f _other = Nothing
 \end{code}
 
-@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.
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Extracting generic instance declaration from class declarations}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+@getGenericInstances@ extracts the generic instance declarations from a class
+declaration.  For exmaple
+
+       class C a where
+         op :: a -> a
+       
+         op{ x+y } (Inl v)   = ...
+         op{ x+y } (Inr v)   = ...
+         op{ x*y } (v :*: w) = ...
+         op{ 1   } Unit      = ...
+
+gives rise to the instance declarations
+
+       instance C (x+y) where
+         op (Inl v)   = ...
+         op (Inr v)   = ...
+       
+       instance C (x*y) where
+         op (v :*: w) = ...
+
+       instance C 1 where
+         op Unit      = ...
+
 
 \begin{code}
-tcMethodBind 
-       :: Class
-       -> InstOrigin s
-       -> TcType s                                     -- Instance type
-       -> Id                                           -- The method selector
-       -> RenamedMonoBinds                             -- Method binding (just one)
-       -> TcM s (TcMonoBinds s, LIE s, (LIE s, TcIdOcc s))
-
-tcMethodBind clas origin inst_ty sel_id meth_bind
- = tcAddSrcLoc src_loc                         $
-   newMethod origin (RealId sel_id) [inst_ty]  `thenNF_Tc` \ meth@(_, TcId local_meth_id) ->
-   tcInstSigTcType (idType local_meth_id)      `thenNF_Tc` \ (tyvars', rho_ty') ->
-   let
-       (theta', tau')  = splitRhoTy rho_ty'
-       sig_info        = TySigInfo bndr_name local_meth_id tyvars' theta' tau' src_loc
-   in
-   tcBindWithSigs [bndr_name] meth_bind [sig_info]
-                 nonRecursive (\_ -> NoPragmaInfo)     `thenTc` \ (binds, insts, _) ->
-
-   returnTc (binds, insts, meth)
+getGenericInstances :: [LTyClDecl Name] -> TcM [InstInfo] 
+getGenericInstances class_decls
+  = do { gen_inst_infos <- mappM (addLocM get_generics) class_decls
+       ; let { gen_inst_info = concat gen_inst_infos }
+
+       -- Return right away if there is no generic stuff
+       ; if null gen_inst_info then returnM []
+         else do 
+
+       -- Otherwise print it out
+       { dflags <- getDOpts
+       ; ioToTcRn (dumpIfSet_dyn dflags Opt_D_dump_deriv "Generic instances" 
+                  (vcat (map pprInstInfoDetails gen_inst_info)))       
+       ; returnM gen_inst_info }}
+
+get_generics decl@(ClassDecl {tcdLName = class_name, tcdMeths = def_methods})
+  | null generic_binds
+  = returnM [] -- The comon case: no generic default methods
+
+  | otherwise  -- A source class decl with generic default methods
+  = recoverM (returnM [])                              $
+    tcAddDeclCtxt decl                                 $
+    tcLookupLocatedClass class_name                    `thenM` \ clas ->
+
+       -- Group by type, and
+       -- make an InstInfo out of each group
+    let
+       groups = groupWith listToBag generic_binds
+    in
+    mappM (mkGenericInstance clas) groups              `thenM` \ inst_infos ->
+
+       -- Check that there is only one InstInfo for each type constructor
+       -- The main way this can fail is if you write
+       --      f {| a+b |} ... = ...
+       --      f {| x+y |} ... = ...
+       -- Then at this point we'll have an InstInfo for each
+    let
+       tc_inst_infos :: [(TyCon, InstInfo)]
+       tc_inst_infos = [(simpleInstInfoTyCon i, i) | i <- inst_infos]
+
+       bad_groups = [group | group <- equivClassesByUniq get_uniq tc_inst_infos,
+                             group `lengthExceeds` 1]
+       get_uniq (tc,_) = getUnique tc
+    in
+    mappM (addErrTc . dupGenericInsts) bad_groups      `thenM_`
+
+       -- Check that there is an InstInfo for each generic type constructor
+    let
+       missing = genericTyConNames `minusList` [tyConName tc | (tc,_) <- tc_inst_infos]
+    in
+    checkTc (null missing) (missingGenericInstances missing)   `thenM_`
+
+    returnM inst_infos
+  where
+    generic_binds :: [(HsType Name, LHsBind Name)]
+    generic_binds = getGenericBinds def_methods
+
+
+---------------------------------
+getGenericBinds :: LHsBinds Name -> [(HsType Name, LHsBind Name)]
+  -- Takes a group of method bindings, finds the generic ones, and returns
+  -- them in finite map indexed by the type parameter in the definition.
+getGenericBinds binds = concat (map getGenericBind (bagToList binds))
+
+getGenericBind (L loc (FunBind id infixop (MatchGroup matches ty) fvs))
+  = groupWith wrap (mapCatMaybes maybeGenericMatch matches)
   where
-   (bndr_name, src_loc) = case meth_bind of
-                               FunMonoBind name _ _ loc          -> (name, loc)
-                               PatMonoBind (VarPatIn name) _ loc -> (name, loc)
+    wrap ms = L loc (FunBind id infixop (MatchGroup ms ty) fvs)
+getGenericBind _
+  = []
+
+groupWith :: ([a] -> b) -> [(HsType Name, a)] -> [(HsType Name, b)]
+groupWith op []         = []
+groupWith op ((t,v):prs) = (t, op (v:vs)) : groupWith op rest
+    where
+      vs            = map snd this
+      (this,rest)   = partition same_t prs
+      same_t (t',v) = t `eqPatType` t'
+
+eqPatLType :: LHsType Name -> LHsType Name -> Bool
+eqPatLType t1 t2 = unLoc t1 `eqPatType` unLoc t2
+
+eqPatType :: HsType Name -> HsType Name -> Bool
+-- A very simple equality function, only for 
+-- type patterns in generic function definitions.
+eqPatType (HsTyVar v1)       (HsTyVar v2)      = v1==v2
+eqPatType (HsAppTy s1 t1)    (HsAppTy s2 t2)   = s1 `eqPatLType` s2 && t2 `eqPatLType` t2
+eqPatType (HsOpTy s1 op1 t1) (HsOpTy s2 op2 t2) = s1 `eqPatLType` s2 && t2 `eqPatLType` t2 && unLoc op1 == unLoc op2
+eqPatType (HsNumTy n1)      (HsNumTy n2)       = n1 == n2
+eqPatType (HsParTy t1)      t2                 = unLoc t1 `eqPatType` t2
+eqPatType t1                (HsParTy t2)       = t1 `eqPatType` unLoc t2
+eqPatType _ _ = False
+
+---------------------------------
+mkGenericInstance :: Class
+                 -> (HsType Name, LHsBinds Name)
+                 -> TcM InstInfo
+
+mkGenericInstance clas (hs_ty, binds)
+  -- Make a generic instance declaration
+  -- For example:      instance (C a, C b) => C (a+b) where { binds }
+
+  =    -- Extract the universally quantified type variables
+       -- and wrap them as forall'd tyvars, so that kind inference
+       -- works in the standard way
+    let
+       sig_tvs = map (noLoc.UserTyVar) (nameSetToList (extractHsTyVars (noLoc hs_ty)))
+       hs_forall_ty = noLoc $ mkExplicitHsForAllTy sig_tvs (noLoc []) (noLoc hs_ty)
+    in
+       -- Type-check the instance type, and check its form
+    tcHsSigType GenPatCtxt hs_forall_ty                `thenM` \ forall_inst_ty ->
+    let
+       (tyvars, inst_ty) = tcSplitForAllTys forall_inst_ty
+    in
+    checkTc (validGenericInstanceType inst_ty)
+           (badGenericInstanceType binds)      `thenM_`
+
+       -- Make the dictionary function.
+    getSrcSpanM                                                `thenM` \ span -> 
+    getOverlapFlag                                     `thenM` \ overlap_flag -> 
+    newDFunName clas [inst_ty] (srcSpanStart span)     `thenM` \ dfun_name ->
+    let
+       inst_theta = [mkClassPred clas [mkTyVarTy tv] | tv <- tyvars]
+       dfun_id    = mkDictFunId dfun_name tyvars inst_theta clas [inst_ty]
+       ispec      = mkLocalInstance dfun_id overlap_flag
+    in
+    returnM (InstInfo { iSpec = ispec, iBinds = VanillaInst binds [] })
 \end{code}
 
-Contexts
-~~~~~~~~
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+               Error messages
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
 \begin{code}
-classDeclCtxt class_name sty
-  = hsep [ptext SLIT("In the class declaration for"), ppr sty class_name]
+tcAddDeclCtxt decl thing_inside
+  = addErrCtxt ctxt thing_inside
+  where
+     thing = case decl of
+               ClassDecl {}              -> "class"
+               TySynonym {}              -> "type synonym"
+               TyData {tcdND = NewType}  -> "newtype"
+               TyData {tcdND = DataType} -> "data type"
+
+     ctxt = hsep [ptext SLIT("In the"), text thing, 
+                 ptext SLIT("declaration for"), quotes (ppr (tcdName decl))]
+
+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]
+
+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)")]
+
+notGeneric tycon
+  = vcat [ptext SLIT("because the instance type constructor") <+> quotes (ppr tycon) <+> 
+         ptext SLIT("was not compiled with -fgenerics")]
+
+badGenericInstanceType binds
+  = vcat [ptext SLIT("Illegal type pattern in the generic bindings"),
+         nest 4 (ppr binds)]
+
+missingGenericInstances missing
+  = ptext SLIT("Missing type patterns for") <+> pprQuotedList missing
+         
+dupGenericInsts tc_inst_infos
+  = vcat [ptext SLIT("More than one type pattern for a single generic type constructor:"),
+         nest 4 (vcat (map ppr_inst_ty tc_inst_infos)),
+         ptext SLIT("All the type patterns for a generic type constructor must be identical")
+    ]
+  where 
+    ppr_inst_ty (_,inst) = ppr (simpleInstInfoTy inst)
+
+mixedGenericErr op
+  = ptext SLIT("Can't mix generic and non-generic equations for class method") <+> quotes (ppr op)
 \end{code}