[project @ 2003-04-08 11:27:30 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcDeriv.lhs
index 8ffabd0..1e178fa 100644 (file)
@@ -10,48 +10,50 @@ module TcDeriv ( tcDeriving ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import HsSyn           ( HsBinds(..), MonoBinds(..), collectMonoBinders )
+import HsSyn           ( HsBinds(..), MonoBinds(..), TyClDecl(..),
+                         collectMonoBinders )
 import RdrHsSyn                ( RdrNameMonoBinds )
-import RnHsSyn         ( RenamedHsBinds )
-import CmdLineOpts     ( opt_D_dump_deriv )
+import RnHsSyn         ( RenamedHsBinds, RenamedMonoBinds, RenamedTyClDecl, RenamedHsPred )
+import CmdLineOpts     ( DynFlag(..) )
 
-import TcMonad
-import TcEnv           ( InstEnv, getEnvTyCons, tcSetInstEnv, newDFunName )
+import TcRnMonad
+import TcEnv           ( tcExtendTempInstEnv, newDFunName, 
+                         InstInfo(..), pprInstInfo, InstBindings(..),
+                         pprInstInfoDetails, tcLookupTyCon, tcExtendTyVarEnv
+                       )
 import TcGenDeriv      -- Deriv stuff
-import TcInstUtil      ( InstInfo(..), buildInstanceEnv )
-import TcSimplify      ( tcSimplifyThetas )
+import InstEnv         ( simpleDFunClassTyCon )
+import TcMonoType      ( tcHsPred )
+import TcSimplify      ( tcSimplifyDeriv )
 
 import RnBinds         ( rnMethodBinds, rnTopMonoBinds )
-import RnEnv           ( bindLocatedLocalsRn )
-import RnMonad         ( RnNameSupply, 
-                         renameSourceCode, thenRn, mapRn, returnRn )
-
-import Bag             ( Bag, emptyBag, unionBags, listToBag )
-import Class           ( classKey, Class )
-import ErrUtils                ( dumpIfSet, Message )
+import RnEnv           ( bindLocalsFV )
+import TcRnMonad       ( thenM, returnM, mapAndUnzipM )
+import HscTypes                ( DFunId )
+
+import BasicTypes      ( NewOrData(..) )
+import Class           ( className, classArity, classKey, classTyVars, classSCTheta, Class )
+import Subst           ( mkTyVarSubst, substTheta )
+import ErrUtils                ( dumpIfSet_dyn )
 import MkId            ( mkDictFunId )
-import Id              ( mkVanillaId )
-import DataCon         ( dataConArgTys, isNullaryDataCon, isExistentialDataCon )
-import PrelInfo                ( needsDataDeclCtxtClassKeys )
+import DataCon         ( dataConOrigArgTys, isNullaryDataCon, isExistentialDataCon )
 import Maybes          ( maybeToBool, catMaybes )
-import Module          ( Module )
-import Name            ( isLocallyDefined, getSrcLoc, NamedThing(..) )
+import Name            ( Name, getSrcLoc, nameUnique )
+import NameSet
 import RdrName         ( RdrName )
-import RnMonad         ( FixityEnv )
 
-import TyCon           ( tyConTyVars, tyConDataCons, tyConDerivings,
+import TyCon           ( tyConTyVars, tyConDataCons, tyConArity, 
                          tyConTheta, maybeTyConSingleCon, isDataTyCon,
-                         isEnumerationTyCon, isAlgTyCon, TyCon
+                         isEnumerationTyCon, isRecursiveTyCon, TyCon
                        )
-import Type            ( TauType, mkTyVarTys, mkTyConApp,
-                         mkSigmaTy, mkDictTy, isUnboxedType,
-                         splitAlgTyConApp, classesToPreds
-                       )
-import TysWiredIn      ( voidTy )
-import Var             ( TyVar )
-import Unique          -- Keys stuff
-import Bag             ( bagToList )
-import Util            ( zipWithEqual, sortLt, removeDups,  assoc, thenCmp )
+import TcType          ( TcType, ThetaType, mkTyVarTys, mkTyConApp, getClassPredTys_maybe,
+                         isUnLiftedType, mkClassPred, tyVarsOfTypes, tcSplitFunTys, 
+                         tcEqTypes, tcSplitAppTys, mkAppTys )
+import Var             ( TyVar, tyVarKind )
+import VarSet          ( mkVarSet, subVarSet )
+import PrelNames
+import Util            ( zipWithEqual, sortLt, notNull )
+import ListSetOps      ( removeDups,  assoc )
 import Outputable
 \end{code}
 
@@ -140,19 +142,20 @@ this by simplifying the RHS to a form in which
 So, here are the synonyms for the ``equation'' structures:
 
 \begin{code}
-type DerivEqn = (Class, TyCon, [TyVar], DerivRhs)
-                        -- The tyvars bind all the variables in the RHS
-                        -- NEW: it's convenient to re-use InstInfo
-                        -- We'll "panic" out some fields...
+type DerivEqn = (Name, Class, TyCon, [TyVar], DerivRhs)
+               -- The Name is the name for the DFun we'll build
+               -- The tyvars bind all the variables in the RHS
 
-type DerivRhs = [(Class, [TauType])]   -- Same as a ThetaType!
+pprDerivEqn (n,c,tc,tvs,rhs)
+  = parens (hsep [ppr n, ppr c, ppr tc, ppr tvs] <+> equals <+> ppr rhs)
 
+type DerivRhs  = ThetaType
 type DerivSoln = DerivRhs
 \end{code}
 
 
-A note about contexts on data decls
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+[Data decl contexts] A note about contexts on data decls
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 Consider
 
        data (RealFloat a) => Complex a = !a :+ !a deriving( Read )
@@ -174,6 +177,12 @@ context to the instance decl.  The "offending classes" are
 
        Read, Enum?
 
+FURTHER NOTE ADDED March 2002.  In fact, Haskell98 now requires that
+pattern matching against a constructor from a data type with a context
+gives rise to the constraints for that context -- or at least the thinned
+version.  So now all classes are "offending".
+
+
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -182,82 +191,89 @@ context to the instance decl.  The "offending classes" are
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcDeriving  :: Module                  -- name of module under scrutiny
-           -> FixityEnv                -- for the deriving code (Show/Read.)
-           -> RnNameSupply             -- for "renaming" bits of generated code
-           -> Bag InstInfo             -- What we already know about instances
-           -> TcM s (Bag InstInfo,     -- The generated "instance decls".
-                     RenamedHsBinds)   -- Extra generated bindings
+tcDeriving  :: [RenamedTyClDecl]       -- All type constructors
+           -> TcM ([InstInfo],         -- The generated "instance decls".
+                   RenamedHsBinds,     -- Extra generated bindings
+                   FreeVars)           -- These are free in the generated bindings
 
-tcDeriving mod fixs rn_name_supply inst_decl_infos_in
-  = recoverTc (returnTc (emptyBag, EmptyBinds)) $
+tcDeriving tycl_decls
+  = recoverM (returnM ([], EmptyBinds, emptyFVs)) $
+    getDOpts                   `thenM` \ dflags ->
 
        -- Fish the "deriving"-related information out of the TcEnv
        -- and make the necessary "equations".
-    makeDerivEqns                              `thenTc` \ eqns ->
-    if null eqns then
-       returnTc (emptyBag, EmptyBinds)
-    else
+    makeDerivEqns tycl_decls                           `thenM` \ (ordinary_eqns, newtype_inst_info) ->
+    tcExtendTempInstEnv (map iDFunId newtype_inst_info)        $
+       -- Add the newtype-derived instances to the inst env
+       -- before tacking the "ordinary" ones
+
+    deriveOrdinaryStuff ordinary_eqns                  `thenM` \ (ordinary_inst_info, binds, fvs) ->
+    let
+       inst_info  = newtype_inst_info ++ ordinary_inst_info
+    in
+
+    ioToTcRn (dumpIfSet_dyn dflags Opt_D_dump_deriv "Derived instances" 
+            (ddump_deriving inst_info binds))          `thenM_`
+
+    returnM (inst_info, binds, fvs)
+
+  where
+    ddump_deriving :: [InstInfo] -> RenamedHsBinds -> SDoc
+    ddump_deriving inst_infos extra_binds
+      = vcat (map ppr_info inst_infos) $$ ppr extra_binds
+
+    ppr_info inst_info = pprInstInfo inst_info $$ 
+                        nest 4 (pprInstInfoDetails inst_info)
+       -- pprInstInfo doesn't print much: only the type
 
-       -- Take the equation list and solve it, to deliver a list of
+-----------------------------------------
+deriveOrdinaryStuff [] -- Short cut
+  = returnM ([], EmptyBinds, emptyFVs)
+
+deriveOrdinaryStuff eqns
+  =    -- Take the equation list and solve it, to deliver a list of
        -- solutions, a.k.a. the contexts for the instance decls
        -- required for the corresponding equations.
-    solveDerivEqns inst_decl_infos_in eqns     `thenTc` \ new_inst_infos ->
+    solveDerivEqns eqns                        `thenM` \ new_dfuns ->
 
        -- Now augment the InstInfos, adding in the rather boring
        -- actual-code-to-do-the-methods binds.  We may also need to
        -- generate extra not-one-inst-decl-specific binds, notably
        -- "con2tag" and/or "tag2con" functions.  We do these
        -- separately.
-
-    gen_taggery_Names new_inst_infos           `thenTc` \ nm_alist_etc ->
-
+    gen_taggery_Names new_dfuns                `thenM` \ nm_alist_etc ->
 
     let
        extra_mbind_list = map gen_tag_n_con_monobind nm_alist_etc
        extra_mbinds     = foldr AndMonoBinds EmptyMonoBinds extra_mbind_list
-       method_binds_s   = map (gen_bind fixs) new_inst_infos
-       mbinders         = bagToList (collectMonoBinders extra_mbinds)
+       mbinders         = collectMonoBinders extra_mbinds
+    in
+    mappM gen_bind new_dfuns           `thenM` \ method_binds_s ->
        
+    traceTc (text "tcDeriv" <+> ppr method_binds_s)    `thenM_`
+    getModule                                          `thenM` \ this_mod ->
+    initRn (InterfaceMode this_mod) (
        -- Rename to get RenamedBinds.
-       -- The only tricky bit is that the extra_binds must scope over the
-       -- method bindings for the instances.
-       (rn_method_binds_s, rn_extra_binds)
-               = renameSourceCode mod rn_name_supply (
-                       bindLocatedLocalsRn (ptext (SLIT("deriving"))) mbinders $ \ _ ->
-                       rnTopMonoBinds extra_mbinds []          `thenRn` \ (rn_extra_binds, _) ->
-                       mapRn rn_meths method_binds_s           `thenRn` \ rn_method_binds_s ->
-                       returnRn (rn_method_binds_s, rn_extra_binds)
-                 )
+       -- The only tricky bit is that the extra_binds must scope 
+       -- over the method bindings for the instances.
+       bindLocalsFV (ptext (SLIT("deriving"))) mbinders        $ \ _ ->
+       rnTopMonoBinds extra_mbinds []                  `thenM` \ (rn_extra_binds, dus) ->
+       mapAndUnzipM rn_meths method_binds_s            `thenM` \ (rn_method_binds_s, fvs_s) ->
+       returnM ((rn_method_binds_s, rn_extra_binds), 
+                 duUses dus `plusFV` plusFVs fvs_s)
+    )                          `thenM` \ ((rn_method_binds_s, rn_extra_binds), fvs) ->
+    let
+       new_inst_infos = zipWith gen_inst_info new_dfuns rn_method_binds_s
     in
-    mapNF_Tc gen_inst_info (new_inst_infos `zip` rn_method_binds_s)    `thenNF_Tc` \ really_new_inst_infos ->
-
-    ioToTc (dumpIfSet opt_D_dump_deriv "Derived instances" 
-                     (ddump_deriving really_new_inst_infos rn_extra_binds))    `thenTc_`
+    returnM (new_inst_infos, rn_extra_binds, fvs)
 
-    returnTc (listToBag really_new_inst_infos, rn_extra_binds)
   where
-    ddump_deriving :: [InstInfo] -> RenamedHsBinds -> SDoc
-    ddump_deriving inst_infos extra_binds
-      = vcat (map pp_info inst_infos) $$ ppr extra_binds
-      where
-       pp_info (InstInfo clas tvs [ty] inst_decl_theta _ mbinds _ _)
-         = ppr (mkSigmaTy tvs inst_decl_theta' (mkDictTy clas [ty]))
-           $$
-           ppr mbinds
-           where inst_decl_theta' = classesToPreds inst_decl_theta
-
-       -- Paste the dfun id and method binds into the InstInfo
-    gen_inst_info (InstInfo clas tyvars tys@(ty:_) inst_decl_theta _ _ locn _, meth_binds)
-      = newDFunName mod clas tys locn  `thenNF_Tc` \ dfun_name ->
-       let
-           dfun_id = mkDictFunId dfun_name clas tyvars tys inst_decl_theta
-       in
-       returnNF_Tc (InstInfo clas tyvars tys inst_decl_theta
-                             dfun_id meth_binds locn [])
-
-    rn_meths meths = rnMethodBinds meths `thenRn` \ (meths', _) -> returnRn meths'
-       -- Ignore the free vars returned
+       -- Make a Real dfun instead of the dummy one we have so far
+    gen_inst_info :: DFunId -> RenamedMonoBinds -> InstInfo
+    gen_inst_info dfun binds
+      = InstInfo { iDFunId = dfun, iBinds = VanillaInst binds [] }
+
+    rn_meths (cls, meths) = rnMethodBinds cls [] meths
 \end{code}
 
 
@@ -283,87 +299,241 @@ or} has just one data constructor (e.g., tuples).
 all those.
 
 \begin{code}
-makeDerivEqns :: TcM s [DerivEqn]
-
-makeDerivEqns
-  = tcGetEnv                       `thenNF_Tc` \ env ->
-    let
-       local_data_tycons = filter (\tc -> isLocallyDefined tc && isAlgTyCon tc)
-                                  (getEnvTyCons env)
+makeDerivEqns :: [RenamedTyClDecl] 
+             -> TcM ([DerivEqn],       -- Ordinary derivings
+                     [InstInfo])       -- Special newtype derivings
 
-       think_about_deriving = need_deriving local_data_tycons
-       (derive_these, _)    = removeDups cmp_deriv think_about_deriving
-    in
-    if null local_data_tycons then
-       returnTc []     -- Bale out now
-    else
-    mapTc mk_eqn derive_these `thenTc` \ maybe_eqns ->
-    returnTc (catMaybes maybe_eqns)
+makeDerivEqns tycl_decls
+  = mapAndUnzipM mk_eqn derive_these           `thenM` \ (maybe_ordinaries, maybe_newtypes) ->
+    returnM (catMaybes maybe_ordinaries, catMaybes maybe_newtypes)
   where
     ------------------------------------------------------------------
-    need_deriving :: [TyCon] -> [(Class, TyCon)]
-       -- find the tycons that have `deriving' clauses;
-
-    need_deriving tycons_to_consider
-      = foldr (\ tycon acc -> [(clas,tycon) | clas <- tyConDerivings tycon] ++ acc)
-             []
-             tycons_to_consider
+    derive_these :: [(NewOrData, Name, RenamedHsPred)]
+       -- Find the (nd, TyCon, Pred) pairs that must be `derived'
+       -- NB: only source-language decls have deriving, no imported ones do
+    derive_these = [ (nd, tycon, pred) 
+                  | TyData {tcdND = nd, tcdName = tycon, tcdDerivs = Just preds} <- tycl_decls,
+                    pred <- preds ]
 
     ------------------------------------------------------------------
-    cmp_deriv :: (Class, TyCon) -> (Class, TyCon) -> Ordering
-    cmp_deriv (c1, t1) (c2, t2)
-      = (c1 `compare` c2) `thenCmp` (t1 `compare` t2)
-
-    ------------------------------------------------------------------
-    mk_eqn :: (Class, TyCon) -> NF_TcM s (Maybe DerivEqn)
-       -- we swizzle the tyvars and datacons out of the tycon
+    mk_eqn :: (NewOrData, Name, RenamedHsPred) -> TcM (Maybe DerivEqn, Maybe InstInfo)
+       -- We swizzle the tyvars and datacons out of the tycon
        -- to make the rest of the equation
 
-    mk_eqn (clas, tycon)
-      = case chk_out clas tycon of
-          Just err ->  addErrTc err    `thenNF_Tc_` 
-                       returnNF_Tc Nothing
-          Nothing  ->  returnNF_Tc (Just (clas, tycon, tyvars, constraints))
+    mk_eqn (new_or_data, tycon_name, pred)
+      = tcLookupTyCon tycon_name               `thenM` \ tycon ->
+       addSrcLoc (getSrcLoc tycon)             $
+        addErrCtxt (derivCtxt Nothing tycon)   $
+       tcExtendTyVarEnv (tyConTyVars tycon)    $       -- Deriving preds may (now) mention
+                                                       -- the type variables for the type constructor
+        tcHsPred pred                          `thenM` \ pred' ->
+       case getClassPredTys_maybe pred' of
+          Nothing          -> bale_out (malformedPredErr tycon pred)
+          Just (clas, tys) -> mk_eqn_help new_or_data tycon clas tys
+
+    ------------------------------------------------------------------
+    mk_eqn_help DataType tycon clas tys
+      | Just err <- chk_out clas tycon tys
+      = bale_out (derivingThingErr clas tys tycon tyvars err)
+      | otherwise 
+      = new_dfun_name clas tycon        `thenM` \ dfun_name ->
+       returnM (Just (dfun_name, clas, tycon, tyvars, constraints), Nothing)
       where
-       clas_key  = classKey clas
-       tyvars    = tyConTyVars tycon   -- ToDo: Do we need new tyvars ???
-       tyvar_tys = mkTyVarTys tyvars
+       tyvars    = tyConTyVars tycon
        data_cons = tyConDataCons tycon
-
-       constraints = extra_constraints ++ concat (map mk_constraints data_cons)
-
-       -- "extra_constraints": see notes above about contexts on data decls
-       extra_constraints
-         | offensive_class = tyConTheta tycon
-         | otherwise       = []
-          where
-           offensive_class = clas_key `elem` needsDataDeclCtxtClassKeys
-
-       mk_constraints data_con
-          = [ (clas, [arg_ty])
-            | arg_ty <- instd_arg_tys,
-              not (isUnboxedType arg_ty)       -- No constraints for unboxed types?
-            ]
-          where
-            instd_arg_tys  = dataConArgTys data_con tyvar_tys
+       constraints = extra_constraints ++ 
+                     [ mkClassPred clas [arg_ty] 
+                     | data_con <- tyConDataCons tycon,
+                       arg_ty   <- dataConOrigArgTys data_con,
+                               -- Use the same type variables
+                               -- as the type constructor,
+                               -- hence no need to instantiate
+                       not (isUnLiftedType arg_ty)     -- No constraints for unlifted types?
+                     ]
+
+        -- "extra_constraints": see note [Data decl contexts] above
+       extra_constraints = tyConTheta tycon
+
+    mk_eqn_help NewType tycon clas tys
+      =        doptM Opt_GlasgowExts                   `thenM` \ gla_exts ->
+        if can_derive_via_isomorphism && (gla_exts || standard_instance) then
+               -- Go ahead and use the isomorphism
+          traceTc (text "newtype deriving:" <+> ppr tycon <+> ppr rep_tys)     `thenM_`
+                  new_dfun_name clas tycon             `thenM` \ dfun_name ->
+          returnM (Nothing, Just (InstInfo { iDFunId = mk_dfun dfun_name,
+                                             iBinds = NewTypeDerived rep_tys }))
+       else
+       if standard_instance then
+               mk_eqn_help DataType tycon clas []      -- Go via bale-out route
+       else
+       -- Non-standard instance
+       if gla_exts then
+               -- Too hard
+               bale_out cant_derive_err
+       else
+               -- Just complain about being a non-std instance
+               bale_out non_std_err
+      where
+       -- Here is the plan for newtype derivings.  We see
+       --        newtype T a1...an = T (t ak...an) deriving (.., C s1 .. sm, ...)
+       -- where aj...an do not occur free in t, and the (C s1 ... sm) is a 
+       -- *partial applications* of class C with the last parameter missing
+       --
+       -- We generate the instances
+       --       instance C s1 .. sm (t ak...aj) => C s1 .. sm (T a1...aj)
+       -- where T a1...aj is the partial application of the LHS of the correct kind
+       --
+       -- Running example: newtype T s a = MkT (ST s a) deriving( Monad )
+       --      instance Monad (ST s) => Monad (T s) where 
+       --        fail = coerce ... (fail @ ST s)
+
+       clas_tyvars = classTyVars clas
+       kind = tyVarKind (last clas_tyvars)
+               -- Kind of the thing we want to instance
+               --   e.g. argument kind of Monad, *->*
+
+       (arg_kinds, _) = tcSplitFunTys kind
+       n_args_to_drop = length arg_kinds       
+               -- Want to drop 1 arg from (T s a) and (ST s a)
+               -- to get       instance Monad (ST s) => Monad (T s)
+
+       -- Note [newtype representation]
+       -- We must not use newTyConRep to get the representation 
+       -- type, because that looks through all intermediate newtypes
+       -- To get the RHS of *this* newtype, just look at the data
+       -- constructor.  For example
+       --      newtype B = MkB Int
+       --      newtype A = MkA B deriving( Num )
+       -- We want the Num instance of B, *not* the Num instance of Int,
+       -- when making the Num instance of A!
+       tyvars                = tyConTyVars tycon
+        rep_ty                       = head (dataConOrigArgTys (head (tyConDataCons tycon)))
+       (rep_fn, rep_ty_args) = tcSplitAppTys rep_ty
+
+       n_tyvars_to_keep = tyConArity tycon  - n_args_to_drop
+       tyvars_to_drop   = drop n_tyvars_to_keep tyvars
+       tyvars_to_keep   = take n_tyvars_to_keep tyvars
+
+       n_args_to_keep = length rep_ty_args - n_args_to_drop
+       args_to_drop   = drop n_args_to_keep rep_ty_args
+       args_to_keep   = take n_args_to_keep rep_ty_args
+
+       rep_tys  = tys ++ [mkAppTys rep_fn args_to_keep]
+       rep_pred = mkClassPred clas rep_tys
+               -- rep_pred is the representation dictionary, from where
+               -- we are gong to get all the methods for the newtype dictionary
+
+       inst_tys = (tys ++ [mkTyConApp tycon (mkTyVarTys tyvars_to_keep)])
+               -- The 'tys' here come from the partial application
+               -- in the deriving clause. The last arg is the new
+               -- instance type.
+
+               -- We must pass the superclasses; the newtype might be an instance
+               -- of them in a different way than the representation type
+               -- E.g.         newtype Foo a = Foo a deriving( Show, Num, Eq )
+               -- Then the Show instance is not done via isomprphism; it shows
+               --      Foo 3 as "Foo 3"
+               -- The Num instance is derived via isomorphism, but the Show superclass
+               -- dictionary must the Show instance for Foo, *not* the Show dictionary
+               -- gotten from the Num dictionary. So we must build a whole new dictionary
+               -- not just use the Num one.  The instance we want is something like:
+               --      instance (Num a, Show (Foo a), Eq (Foo a)) => Num (Foo a) where
+               --              (+) = ((+)@a)
+               --              ...etc...
+               -- There's no 'corece' needed because after the type checker newtypes
+               -- are transparent.
+
+       sc_theta = substTheta (mkTyVarSubst clas_tyvars inst_tys)
+                             (classSCTheta clas)
+
+               -- If there are no tyvars, there's no need
+               -- to abstract over the dictionaries we need
+       dict_args | null tyvars = []
+                 | otherwise   = rep_pred : sc_theta
+
+               -- Finally! Here's where we build the dictionary Id
+       mk_dfun dfun_name = mkDictFunId dfun_name tyvars dict_args clas inst_tys
+
+       -------------------------------------------------------------------
+       --  Figuring out whether we can only do this newtype-deriving thing
+
+       standard_instance = null tys && classKey clas `elem` derivableClassKeys
+       right_arity = length tys + 1 == classArity clas
+
+       can_derive_via_isomorphism
+          =  not (clas `hasKey` readClassKey)  -- Never derive Read,Show this way
+          && not (clas `hasKey` showClassKey)
+          && right_arity                       -- Well kinded;
+                                               -- eg not: newtype T ... deriving( ST )
+                                               --      because ST needs *2* type params
+          && n_tyvars_to_keep >= 0             -- Well kinded; 
+                                               -- eg not: newtype T = T Int deriving( Monad )
+          && n_args_to_keep   >= 0             -- Well kinded: 
+                                               -- eg not: newtype T a = T Int deriving( Monad )
+          && eta_ok                            -- Eta reduction works
+          && not (isRecursiveTyCon tycon)      -- Does not work for recursive tycons:
+                                               --      newtype A = MkA [A]
+                                               -- Don't want
+                                               --      instance Eq [A] => Eq A !!
+
+       -- Check that eta reduction is OK
+       --      (a) the dropped-off args are identical
+       --      (b) the remaining type args mention 
+       --          only the remaining type variables
+       eta_ok = (args_to_drop `tcEqTypes` mkTyVarTys tyvars_to_drop)
+             && (tyVarsOfTypes args_to_keep `subVarSet` mkVarSet tyvars_to_keep) 
+
+       cant_derive_err = derivingThingErr clas tys tycon tyvars_to_keep
+                               (vcat [ptext SLIT("even with cunning newtype deriving:"),
+                                       if right_arity then empty else
+                                       quotes (ppr (mkClassPred clas tys)) <+> ptext SLIT("does not have arity 1"),
+                                       if n_tyvars_to_keep >= 0 && n_args_to_keep >= 0 then empty else
+                                         ptext SLIT("the type constructor has wrong kind"),
+                                       if n_args_to_keep >= 0 then empty else
+                                         ptext SLIT("representation type has wrong kind"),
+                                       if eta_ok then empty else 
+                                         ptext SLIT("the eta-reduction property does not hold"),
+                                       if not (isRecursiveTyCon tycon) then empty else
+                                         ptext SLIT("the newtype is recursive")
+                                     ])
+
+       non_std_err = derivingThingErr clas tys tycon tyvars_to_keep
+                               (vcat [non_std_why clas,
+                                      ptext SLIT("Try -fglasgow-exts for GHC's newtype-deriving extension")])
+
+    bale_out err = addErrTc err `thenM_` returnM (Nothing, Nothing) 
 
     ------------------------------------------------------------------
-    chk_out :: Class -> TyCon -> Maybe Message
-    chk_out clas tycon
-       | clas `hasKey` enumClassKey    && not is_enumeration         = bog_out nullary_why
-       | clas `hasKey` boundedClassKey && not is_enumeration_or_single = bog_out single_nullary_why
-       | clas `hasKey` ixClassKey      && not is_enumeration_or_single = bog_out single_nullary_why
-       | any isExistentialDataCon (tyConDataCons tycon)              = Just (existentialErr clas tycon)
-       | otherwise                                                   = Nothing
+    chk_out :: Class -> TyCon -> [TcType] -> Maybe SDoc
+    chk_out clas tycon tys
+       | notNull tys                                                   = Just ty_args_why
+       | not (getUnique clas `elem` derivableClassKeys)                = Just (non_std_why clas)
+       | clas `hasKey` enumClassKey    && not is_enumeration           = Just nullary_why
+       | clas `hasKey` boundedClassKey && not is_enumeration_or_single = Just single_nullary_why
+       | clas `hasKey` ixClassKey      && not is_enumeration_or_single = Just single_nullary_why
+       | null data_cons                                                = Just no_cons_why
+       | any isExistentialDataCon data_cons                            = Just existential_why     
+       | otherwise                                                     = Nothing
        where
+           data_cons = tyConDataCons tycon
            is_enumeration = isEnumerationTyCon tycon
            is_single_con  = maybeToBool (maybeTyConSingleCon tycon)
            is_enumeration_or_single = is_enumeration || is_single_con
 
-           single_nullary_why = SLIT("one constructor data type or type with all nullary constructors expected")
-           nullary_why        = SLIT("data type with all nullary constructors expected")
+           single_nullary_why = ptext SLIT("one constructor data type or type with all nullary constructors expected")
+           nullary_why        = quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has non-nullary constructors")
+           no_cons_why        = quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has no data constructors")
+           ty_args_why        = quotes (ppr pred) <+> ptext SLIT("is not a class")
+           existential_why    = quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has existentially-quantified constructor(s)")
+
+           pred = mkClassPred clas tys
+
+non_std_why clas = quotes (ppr clas) <+> ptext SLIT("is not a derivable class")
 
-           bog_out why = Just (derivingThingErr clas tycon why)
+new_dfun_name clas tycon       -- Just a simple wrapper
+  = newDFunName clas [mkTyConApp tycon []] (getSrcLoc tycon)
+       -- The type passed to newDFunName is only used to generate
+       -- a suitable string; hence the empty type arg list
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -387,13 +557,12 @@ ordered by sorting on type varible, tv, (major key) and then class, k,
 \end{itemize}
 
 \begin{code}
-solveDerivEqns :: Bag InstInfo
-              -> [DerivEqn]
-              -> TcM s [InstInfo]      -- Solns in same order as eqns.
-                                       -- This bunch is Absolutely minimal...
+solveDerivEqns :: [DerivEqn]
+              -> TcM [DFunId]  -- Solns in same order as eqns.
+                               -- This bunch is Absolutely minimal...
 
-solveDerivEqns inst_decl_infos_in orig_eqns
-  = iterateDeriv initial_solutions
+solveDerivEqns orig_eqns
+  = iterateDeriv 1 initial_solutions
   where
        -- The initial solutions for the equations claim that each
        -- instance has an empty context; this solution is certainly
@@ -406,83 +575,39 @@ solveDerivEqns inst_decl_infos_in orig_eqns
        -- compares it with the current one; finishes if they are the
        -- same, otherwise recurses with the new solutions.
        -- It fails if any iteration fails
-    iterateDeriv :: [DerivSoln] ->TcM s [InstInfo]
-    iterateDeriv current_solns
-      = checkNoErrsTc (iterateOnce current_solns)      `thenTc` \ (new_inst_infos, new_solns) ->
+    iterateDeriv :: Int -> [DerivSoln] ->TcM [DFunId]
+    iterateDeriv n current_solns
+      | n > 20         -- Looks as if we are in an infinite loop
+               -- This can happen if we have -fallow-undecidable-instances
+               -- (See TcSimplify.tcSimplifyDeriv.)
+      = pprPanic "solveDerivEqns: probable loop" 
+                (vcat (map pprDerivEqn orig_eqns) $$ ppr current_solns)
+      | otherwise
+      =        let 
+           dfuns = zipWithEqual "add_solns" mk_deriv_dfun orig_eqns current_solns
+        in
+        checkNoErrs (
+                 -- Extend the inst info from the explicit instance decls
+                 -- with the current set of solutions, and simplify each RHS
+           tcExtendTempInstEnv dfuns $
+           mappM gen_soln orig_eqns
+       )                               `thenM` \ new_solns ->
        if (current_solns == new_solns) then
-           returnTc new_inst_infos
+           returnM dfuns
        else
-           iterateDeriv new_solns
+           iterateDeriv (n+1) new_solns
 
     ------------------------------------------------------------------
-    iterateOnce current_solns
-      =            -- Extend the inst info from the explicit instance decls
-           -- with the current set of solutions, giving a
-
-       add_solns inst_decl_infos_in orig_eqns current_solns
-                               `thenNF_Tc` \ (new_inst_infos, inst_env) ->
-
-           -- Simplify each RHS
-
-       tcSetInstEnv inst_env (
-         listTc [ tcAddErrCtxt (derivCtxt tc) $
-                  tcSimplifyThetas deriv_rhs
-                | (_,tc,_,deriv_rhs) <- orig_eqns ]  
-       )                                               `thenTc` \ next_solns ->
-
-           -- Canonicalise the solutions, so they compare nicely
-       let canonicalised_next_solns
-             = [ sortLt (<) next_soln | next_soln <- next_solns ]
-       in
-       returnTc (new_inst_infos, canonicalised_next_solns)
-\end{code}
 
-\begin{code}
-add_solns :: Bag InstInfo                      -- The global, non-derived ones
-         -> [DerivEqn] -> [DerivSoln]
-         -> NF_TcM s ([InstInfo],              -- The new, derived ones
-                      InstEnv)
-    -- the eqns and solns move "in lockstep"; we have the eqns
-    -- because we need the LHS info for addClassInstance.
+    gen_soln (_, clas, tc,tyvars,deriv_rhs)
+      = addSrcLoc (getSrcLoc tc)               $
+       addErrCtxt (derivCtxt (Just clas) tc)   $
+       tcSimplifyDeriv tyvars deriv_rhs        `thenM` \ theta ->
+       returnM (sortLt (<) theta)      -- Canonicalise before returning the soluction
 
-add_solns inst_infos_in eqns solns
-
-  = discardErrsTc (buildInstanceEnv all_inst_infos)    `thenNF_Tc` \ inst_env ->
-       -- We do the discard-errs so that we don't get repeated error messages
-       -- about duplicate instances.
-       -- They'll appear later, when we do the top-level buildInstanceEnv.
-
-    returnNF_Tc (new_inst_infos, inst_env)
-  where
-    new_inst_infos = zipWithEqual "add_solns" mk_deriv_inst_info eqns solns
-
-    all_inst_infos = inst_infos_in `unionBags` listToBag new_inst_infos
-
-    mk_deriv_inst_info (clas, tycon, tyvars, _) theta
-      = InstInfo clas tyvars [mkTyConApp tycon (mkTyVarTys tyvars)]
-                theta
-                dummy_dfun_id
-                (my_panic "binds") (getSrcLoc tycon)
-                (my_panic "upragmas")
-      where
-       dummy_dfun_id
-         = mkVanillaId (getName tycon) dummy_dfun_ty
-               -- The name is getSrcLoc'd in an error message 
-
-       theta' = classesToPreds theta
-       dummy_dfun_ty = mkSigmaTy tyvars theta' voidTy
-               -- All we need from the dfun is its "theta" part, used during
-               -- equation simplification (tcSimplifyThetas).  The final
-               -- dfun_id will have the superclass dictionaries as arguments too,
-               -- but that'll be added after the equations are solved.  For now,
-               -- it's enough just to make a dummy dfun with the simple theta part.
-               -- 
-               -- The part after the theta is dummied here as voidTy; actually it's
-               --      (C (T a b)), but it doesn't seem worth constructing it.
-               -- We can't leave it as a panic because to get the theta part we
-               -- have to run down the type!
-
-       my_panic str = panic "add_soln" -- pprPanic ("add_soln:"++str) (hsep [char ':', ppr clas, ppr tycon])
+mk_deriv_dfun (dfun_name, clas, tycon, tyvars, _) theta
+  = mkDictFunId dfun_name tyvars theta
+               clas [mkTyConApp tycon (mkTyVarTys tyvars)] 
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -549,26 +674,28 @@ the renamer.  What a great hack!
 
 \begin{code}
 -- Generate the method bindings for the required instance
--- (paired with class name, as we need that when generating dict
---  names.)
-gen_bind :: FixityEnv -> InstInfo -> RdrNameMonoBinds
-gen_bind fixities (InstInfo clas _ [ty] _ _ _ _ _)
-  | not from_here              = EmptyMonoBinds
-  | clas `hasKey` showClassKey  = gen_Show_binds fixities tycon
-  | clas `hasKey` readClassKey  = gen_Read_binds fixities tycon
-  | otherwise
+-- (paired with class name, as we need that when renaming
+--  the method binds)
+gen_bind :: DFunId -> TcM (Name, RdrNameMonoBinds)
+gen_bind dfun
+  = getFixityEnv               `thenM` \ fix_env -> 
+    returnM (cls_nm, gen_binds_fn fix_env cls_nm tycon)
+  where
+    cls_nm       = className clas
+    (clas, tycon) = simpleDFunClassTyCon dfun
+
+gen_binds_fn fix_env cls_nm
   = assoc "gen_bind:bad derived class"
-          [(eqClassKey,      gen_Eq_binds)
-          ,(ordClassKey,     gen_Ord_binds)
-          ,(enumClassKey,    gen_Enum_binds)
-          ,(boundedClassKey, gen_Bounded_binds)
-          ,(ixClassKey,      gen_Ix_binds)
-          ]
-          (classKey clas)
-          tycon
+         gen_list (nameUnique cls_nm)
   where
-      from_here   = isLocallyDefined tycon
-      (tycon,_,_) = splitAlgTyConApp ty        
+    gen_list = [(eqClassKey,      gen_Eq_binds)
+              ,(ordClassKey,     gen_Ord_binds)
+              ,(enumClassKey,    gen_Enum_binds)
+              ,(boundedClassKey, gen_Bounded_binds)
+              ,(ixClassKey,      gen_Ix_binds)
+              ,(showClassKey,    gen_Show_binds fix_env)
+              ,(readClassKey,    gen_Read_binds fix_env)
+              ]
 \end{code}
 
 
@@ -583,7 +710,7 @@ data Foo ... = ...
 
 con2tag_Foo :: Foo ... -> Int#
 tag2con_Foo :: Int -> Foo ...  -- easier if Int, not Int#
-maxtag_Foo  :: Int             -- ditto (NB: not unboxed)
+maxtag_Foo  :: Int             -- ditto (NB: not unlifted)
 
 
 We have a @con2tag@ function for a tycon if:
@@ -605,21 +732,17 @@ We're deriving @Enum@, or @Ix@ (enum type only???)
 If we have a @tag2con@ function, we also generate a @maxtag@ constant.
 
 \begin{code}
-gen_taggery_Names :: [InstInfo]
-                 -> TcM s [(RdrName,   -- for an assoc list
-                            TyCon,     -- related tycon
-                            TagThingWanted)]
-
-gen_taggery_Names inst_infos
-  = --pprTrace "gen_taggery:\n" (vcat [hsep [ppr c, ppr t] | (c,t) <- all_CTs]) $
-    foldlTc do_con2tag []           tycons_of_interest `thenTc` \ names_so_far ->
-    foldlTc do_tag2con names_so_far tycons_of_interest
+gen_taggery_Names :: [DFunId]
+                 -> TcM [(RdrName,     -- for an assoc list
+                          TyCon,       -- related tycon
+                          TagThingWanted)]
+
+gen_taggery_Names dfuns
+  = foldlM do_con2tag []           tycons_of_interest `thenM` \ names_so_far ->
+    foldlM do_tag2con names_so_far tycons_of_interest
   where
-    all_CTs = [ (c, get_tycon ty) | (InstInfo c _ [ty] _ _ _ _ _) <- inst_infos ]
-                   
-    get_tycon ty = case splitAlgTyConApp ty of { (tc, _, _) -> tc }
-
-    all_tycons = map snd all_CTs
+    all_CTs = map simpleDFunClassTyCon dfuns
+    all_tycons             = map snd all_CTs
     (tycons_of_interest, _) = removeDups compare all_tycons
     
     do_con2tag acc_Names tycon
@@ -631,21 +754,21 @@ gen_taggery_Names inst_infos
         || (we_are_deriving enumClassKey tycon)
         || (we_are_deriving ixClassKey   tycon))
        
-      = returnTc ((con2tag_RDR tycon, tycon, GenCon2Tag)
+      = returnM ((con2tag_RDR tycon, tycon, GenCon2Tag)
                   : acc_Names)
       | otherwise
-      = returnTc acc_Names
+      = returnM acc_Names
 
     do_tag2con acc_Names tycon
       | isDataTyCon tycon &&
          (we_are_deriving enumClassKey tycon ||
          we_are_deriving ixClassKey   tycon
          && isEnumerationTyCon tycon)
-      = returnTc ( (tag2con_RDR tycon, tycon, GenTag2Con)
+      = returnM ( (tag2con_RDR tycon, tycon, GenTag2Con)
                 : (maxtag_RDR  tycon, tycon, GenMaxTag)
                 : acc_Names)
       | otherwise
-      = returnTc acc_Names
+      = returnM acc_Names
 
     we_are_deriving clas_key tycon
       = is_in_eqns clas_key tycon all_CTs
@@ -654,21 +777,23 @@ gen_taggery_Names inst_infos
        is_in_eqns clas_key tycon ((c,t):cts)
          =  (clas_key == classKey c && tycon == t)
          || is_in_eqns clas_key tycon cts
-
 \end{code}
 
 \begin{code}
-derivingThingErr :: Class -> TyCon -> FAST_STRING -> Message
-
-derivingThingErr clas tycon why
-  = sep [hsep [ptext SLIT("Can't make a derived instance of"), quotes (ppr clas)],
-        hsep [ptext SLIT("for the type"), quotes (ppr tycon)],
-        parens (ptext why)]
+derivingThingErr clas tys tycon tyvars why
+  = sep [hsep [ptext SLIT("Can't make a derived instance of"), quotes (ppr pred)],
+        parens why]
+  where
+    pred = mkClassPred clas (tys ++ [mkTyConApp tycon (mkTyVarTys tyvars)])
 
-existentialErr clas tycon
-  = sep [ptext SLIT("Can't derive any instances for type") <+> quotes (ppr tycon),
-        ptext SLIT("because it has existentially-quantified constructor(s)")]
+malformedPredErr tycon pred = ptext SLIT("Illegal deriving item") <+> ppr pred
 
-derivCtxt tycon
-  = ptext SLIT("When deriving classes for") <+> quotes (ppr tycon)
+derivCtxt :: Maybe Class -> TyCon -> SDoc
+derivCtxt maybe_cls tycon
+  = ptext SLIT("When deriving") <+> cls <+> ptext SLIT("for type") <+> quotes (ppr tycon)
+  where
+    cls = case maybe_cls of
+           Nothing -> ptext SLIT("instances")
+           Just c  -> ptext SLIT("the") <+> quotes (ppr c) <+> ptext SLIT("instance")
 \end{code}
+