[project @ 2000-10-12 12:32:11 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcEnv.lhs
index 953d7ff..19b0ef9 100644 (file)
@@ -1,38 +1,43 @@
 \begin{code}
 module TcEnv(
        TcId, TcIdSet, tcInstId,
-       tcLookupDataCon,
 
-       TcEnv, ValueEnv, TcTyThing(..),
+       TcEnv, TyThing(..), TyThingDetails(..),
 
-       initEnv, getEnvTyCons, getEnvClasses, getEnvAllTyCons,
+       initEnv, 
+
+       -- Getting stuff from the environment
+       tcEnvTyCons, tcEnvClasses, tcEnvIds, tcEnvTcIds,
        
-        tcExtendUVarEnv, tcLookupUVar,
+       -- Global environment
+       tcLookupTy, tcLookupTyCon, tcLookupClass, tcLookupGlobalId, tcLookupDataCon,
 
-       tcExtendTyVarEnv, tcExtendTyVarEnvForMeths, tcExtendTypeEnv, tcGetInScopeTyVars,
+       -- Local environment
+       tcExtendKindEnv, tcExtendTyVarEnv, 
+       tcExtendTyVarEnvForMeths, tcExtendTypeEnv, tcGetInScopeTyVars,
 
-       tcLookupTy,
-       tcLookupTyConByKey, 
-       tcLookupClassByKey, tcLookupClassByKey_maybe,
+       -- Global type variables
+       tcGetGlobalTyVars, tcExtendGlobalTyVars,
 
        tcExtendGlobalValEnv, tcExtendLocalValEnv,
        tcGetValueEnv,        tcSetValueEnv, 
        tcAddImportedIdInfo,
 
        tcLookupValue,      tcLookupValueMaybe, 
-       tcLookupValueByKey, tcLookupValueByKeyMaybe,
-       explicitLookupValueByKey, explicitLookupValue,
-       valueEnvIds,
+       explicitLookupValue,
 
        newLocalId, newSpecPragmaId,
-       tcGetGlobalTyVars, tcExtendGlobalTyVars,
+       newDefaultMethodName, newDFunName,
+
+       InstEnv, emptyInstEnv, addToInstEnv, 
+       lookupInstEnv, InstLookupResult(..),
+       tcGetInstEnv, tcSetInstEnv, classInstEnv,
 
        badCon, badPrimOp
   ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import HsTypes ( HsTyVarBndr, getTyVarName )
 import Id      ( mkUserLocal, isDataConWrapId_maybe )
 import MkId    ( mkSpecPragmaId )
 import Var     ( TyVar, Id, setVarName,
@@ -40,45 +45,161 @@ import Var ( TyVar, Id, setVarName,
                )
 import TcType  ( TcType, TcTyVar, TcTyVarSet, TcThetaType,
                  tcInstTyVars, zonkTcTyVars,
-                 TcKind, kindToTcKind
+                 TcKind, 
                )
-import VarEnv
 import VarSet
-import Type    ( Kind, superKind,
-                 tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, mkTyVarTy,
+import Type    ( Kind, Type, superKind,
+                 tyVarsOfType, tyVarsOfTypes,
                  splitForAllTys, splitRhoTy, splitFunTys,
-                 splitAlgTyConApp_maybe, getTyVar
+                 splitAlgTyConApp_maybe, getTyVar, getDFunTyKey
                )
 import Subst   ( substTy )
 import UsageSPUtils ( unannotTy )
 import DataCon ( DataCon )
 import TyCon   ( TyCon, tyConKind, tyConArity, isSynTyCon )
-import Class   ( Class, classTyCon )
+import Class   ( Class, ClassOpItem, ClassContext, classTyCon )
 
 import TcMonad
 
-import BasicTypes      ( Arity )
 import IdInfo          ( vanillaIdInfo )
-import Name            ( Name, OccName, nameOccName, getSrcLoc,
+import Name            ( Name, OccName, Provenance(..), ExportFlag(..), NamedThing(..), 
+                         nameOccName, nameModule, getSrcLoc, mkGlobalName,
                          maybeWiredInTyConName, maybeWiredInIdName, isLocallyDefined,
-                         NamedThing(..), 
-                         NameEnv, emptyNameEnv, addToNameEnv, 
-                                  extendNameEnv, lookupNameEnv, nameEnvElts
+                         NameEnv, emptyNameEnv, lookupNameEnv, nameEnvElts, 
+                                  extendNameEnv, extendNameEnvList
                        )
+import OccName         ( mkDFunOcc, mkDefaultMethodOcc, occNameString )
+import Module          ( Module )
+import Unify           ( unifyTyListsX, matchTys )
 import Unique          ( pprUnique10, Unique, Uniquable(..) )
-import FiniteMap       ( lookupFM, addToFM )
 import UniqFM
 import Unique          ( Uniquable(..) )
 import Util            ( zipEqual, zipWith3Equal, mapAccumL )
-import Bag             ( bagToList )
-import Maybes          ( maybeToBool, catMaybes )
+import VarEnv          ( TyVarSubstEnv )
 import SrcLoc          ( SrcLoc )
 import FastString      ( FastString )
+import Maybes
 import Outputable
 \end{code}
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
+\subsection{TcEnv}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+data TcEnv
+  = TcEnv {
+       tcGST    :: GlobalSymbolTable,  -- The symbol table at the moment we began this compilation
+
+       tcInst   :: InstEnv,            -- All instances (both imported and in this module)
+
+       tcGEnv   :: NameEnv TyThing     -- The global type environment we've accumulated while
+                                       -- compiling this module:
+                                       --      types and classes (both imported and local)
+                                       --      imported Ids
+                                       -- (Ids defined in this module are in the local envt)
+
+       tcLEnv   :: NameEnv TcTyThing,  -- The local type environment: Ids and TyVars
+                                       -- defined in this module
+
+       tcTyVars :: TcRef TcTyVarSet    -- The "global tyvars"
+                                       -- Namely, the in-scope TyVars bound in tcLEnv, plus the tyvars
+                                       -- mentioned in the types of Ids bound in tcLEnv
+                                       -- Why mutable? see notes with tcGetGlobalTyVars
+    }
+
+\end{code}
+
+The Global-Env/Local-Env story
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+During type checking, we keep in the GlobalEnv
+       * All types and classes
+       * All Ids derived from types and classes (constructors, selectors)
+       * Imported Ids
+
+At the end of type checking, we zonk the local bindings,
+and as we do so we add to the GlobalEnv
+       * Locally defined top-level Ids
+
+Why?  Because they are now Ids not TcIds.  This final GlobalEnv is
+used thus:
+       a) fed back (via the knot) to typechecking the 
+          unfoldings of interface signatures
+
+       b) used to augment the GlobalSymbolTable
+
+
+\begin{code}
+data TcTyThing
+  = AGlobal TyThing    -- Used only in the return type of a lookup
+  | ATcId  TcId                -- Ids defined in this module
+  | ATyVar TyVar       -- Type variables
+  | AThing TcKind      -- Used temporarily, during kind checking
+-- Here's an example of how the AThing guy is used
+-- Suppose we are checking (forall a. T a Int):
+--     1. We first bind (a -> AThink kv), where kv is a kind variable. 
+--     2. Then we kind-check the (T a Int) part.
+--     3. Then we zonk the kind variable.
+--     4. Now we know the kind for 'a', and we add (a -> ATyVar a::K) to the environment
+
+initEnv :: GlobalSymbolTable -> InstEnv -> NF_TcM TcEnv
+initEnv gst inst_env
+  = tcNewMutVar emptyVarSet    `thenNF_Tc` \ gtv_var ->
+    returnTc (TcEnv { tcGST = gst,
+                     tcGEnv = emptyNameEnv, 
+                     tcInst = inst_env,
+                     tcLEnv = emptyNameEnv,
+                     tcTyVars = gtv_var
+            })
+
+tcEnvClasses env = [cl | AClass cl <- nameEnvElts (tcGEnv env)]
+tcEnvTyCons  env = [tc | ATyCon tc <- nameEnvElts (tcGEnv env)] 
+tcEnvIds     env = [id | AnId   id <- nameEnvElts (tcGEnv env)] 
+tcEnvTyVars  env = [tv | ATyVar tv <- nameEnvElts (tcLEnv env)]
+tcEnvTcIds   env = [id | ATcId  id <- nameEnvElts (tcLEnv env)]
+
+-- This data type is used to help tie the knot
+-- when type checking type and class declarations
+data TyThingDetails = SynTyDetails Type
+                   | DataTyDetails ClassContext [DataCon] [Class]
+                   | ClassDetails ClassContext [Id] [ClassOpItem] DataCon
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Basic lookups}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+lookup_global :: TcEnv -> Name -> Maybe TyThing
+lookup_global env name 
+  =    -- Try the global envt
+    case lookupNameEnv (tcGEnv env) name of {
+       Just thing -> Just thing ;
+       Nothing    ->
+
+       -- Try the global symbol table
+    case lookupModuleEnv (tcGST env) of {
+       Nothing   -> Nothing ;
+       Just genv -> lookupNameEnv genv name
+    }}
+
+lookup_local :: TcEnv -> Name -> Maybe TcTyThing
+lookup_local env name
+ = case lookupNameEnv (tcLEnv env) name of
+       Just thing -> Just thing ;
+       Nothing    -> case lookup_global env name of
+                       Just thing -> AGlobal thing
+                       Nothing    -> Nothing
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
 \subsection{TcId}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
@@ -88,32 +209,15 @@ import Outputable
 type TcId    = Id                      -- Type may be a TcType
 type TcIdSet = IdSet
 
-tcLookupDataCon :: Name -> TcM s (DataCon, [TcType], TcType)
-tcLookupDataCon con_name
-  = tcLookupValue con_name             `thenNF_Tc` \ con_id ->
-    case isDataConWrapId_maybe con_id of {
-       Nothing -> failWithTc (badCon con_id);
-       Just data_con ->
-
-    tcInstId con_id                    `thenNF_Tc` \ (_, _, con_tau) ->
-            -- Ignore the con_theta; overloaded constructors only
-            -- behave differently when called, not when used for
-            -- matching.
-    let
-       (arg_tys, result_ty) = splitFunTys con_tau
-    in
-    ASSERT( maybeToBool (splitAlgTyConApp_maybe result_ty) )
-    returnTc (data_con, arg_tys, result_ty) }
-
 -- A useful function that takes an occurrence of a global thing
 -- and instantiates its type with fresh type variables
 tcInstId :: Id
-        -> NF_TcM s ([TcTyVar],        -- It's instantiated type
+        -> NF_TcM ([TcTyVar],  -- It's instantiated type
                      TcThetaType,      --
                      TcType)           --
 tcInstId id
   = let
-      (tyvars, rho) = splitForAllTys (unannotTy (idType id))
+      (tyvars, rho) = splitForAllTys (idType id)
     in
     tcInstTyVars tyvars                `thenNF_Tc` \ (tyvars', arg_tys, tenv) ->
     let
@@ -123,107 +227,97 @@ tcInstId id
     returnNF_Tc (tyvars', theta', tau')
 \end{code}
 
-Between the renamer and the first invocation of the UsageSP inference,
-identifiers read from interface files will have usage information in
-their types, whereas other identifiers will not.  The unannotTy here
-in @tcInstId@ prevents this information from pointlessly propagating
-further prior to the first usage inference.
-
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{TcEnv}
+\subsection{The global environment}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-Data type declarations
-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-
 \begin{code}
-data TcEnv = TcEnv
-                  UsageEnv
-                 TypeEnv
-                 ValueEnv 
-                 (TcTyVarSet,          -- The in-scope TyVars
-                  TcRef TcTyVarSet)    -- Free type variables of the value env
-                                       -- ...why mutable? see notes with tcGetGlobalTyVars
-                                       -- Includes the in-scope tyvars
-
-type UsageEnv   = NameEnv UVar
-type TypeEnv   = NameEnv (TcKind, TcTyThing)
-type ValueEnv  = NameEnv Id    
-
-valueEnvIds :: ValueEnv -> [Id]
-valueEnvIds ve = nameEnvElts ve
-
-data TcTyThing = ATyVar TcTyVar                -- Mutable only so that the kind can be mutable
-                                       -- if the kind is mutable, the tyvar must be so that
-                                       -- zonking works
-              | ADataTyCon TyCon
-              | ASynTyCon TyCon Arity
-              | AClass Class Arity
-
-
-initEnv :: TcRef TcTyVarSet -> TcEnv
-initEnv mut = TcEnv emptyNameEnv emptyNameEnv emptyNameEnv (emptyVarSet, mut)
-
-getEnvClasses (TcEnv _ te _ _) = [cl | (_, AClass cl _) <- nameEnvElts te]
-
-getEnvTyCons  (TcEnv _ te _ _) = catMaybes (map get_tc (nameEnvElts te))
-    where
-      get_tc (_, ADataTyCon tc)  = Just tc
-      get_tc (_, ASynTyCon tc _) = Just tc
-      get_tc other              = Nothing
-
-getEnvAllTyCons te_list = catMaybes (map get_tc te_list)
-       -- The 'all' means 'including the tycons from class decls'
-    where                          
-      get_tc (_, ADataTyCon tc)  = Just tc
-      get_tc (_, ASynTyCon tc _) = Just tc
-      get_tc (_, AClass cl _)    = Just (classTyCon cl)
-      get_tc other               = Nothing
-\end{code}
+tcExtendGlobalEnv :: [(Name, TyThing)] -> TcM r -> TcM r
+tcExtendGlobalEnv bindings thing_inside
+  = tcGetEnv                           `thenNF_Tc` \ env ->
+    let
+       ge' = extendNameEnvList (tcGEnv env) bindings
+    in
+    tcSetEnv (env {tcGEnv = ge'}) thing_inside
 
-The UsageEnv
-~~~~~~~~~~~~
+tcExtendGlobalValEnv :: [Id] -> TcM a -> TcM a
+tcExtendGlobalValEnv ids thing_inside
+  = tcExtendGlobalEnv [(getName id, AnId id) | id <- ids] thing_inside
+\end{code}
 
-Extending the usage environment.
 
 \begin{code}
-tcExtendUVarEnv :: Name -> UVar -> TcM s r -> TcM s r
-tcExtendUVarEnv uv_name uv scope
-  = tcGetEnv                                                 `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve gtvs) ->
-    tcSetEnv (TcEnv (addToNameEnv ue uv_name uv) te ve gtvs) scope
+tcLookupGlobal_maybe :: Name -> NF_TcM (Maybe TyThing)
+tcLookupGlobal_maybe name
+  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ env ->
+    returnNF_Tc (lookup_global env name)
 \end{code}
 
-Looking up in the environments.
+A variety of global lookups, when we know what we are looking for.
 
 \begin{code}
-tcLookupUVar :: Name -> NF_TcM s UVar
-tcLookupUVar uv_name
-  = tcGetEnv   `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve gtvs) ->
-    case lookupNameEnv ue uv_name of
-      Just uv -> returnNF_Tc uv
-      Nothing -> failWithTc (uvNameOutOfScope uv_name)
-\end{code}     
+tcLookupGlobal :: Name -> NF_TcM TyThing
+  = tcLookupGlobal_maybe name  `thenNF_Tc` \ maybe_thing ->
+    case maybe_thing of
+       Just thing -> returnNF_Tc thing
+       other      -> notFound "tcLookupGlobal:" name
+
+tcLookupGlobalId :: Name -> NF_TcM Id
+tcLookupGlobalId name
+  = tcLookupGlobal_maybe name  `thenNF_Tc` \ maybe_id ->
+    case maybe_id of
+       Just (AnId clas) -> returnNF_Tc id
+       other            -> notFound "tcLookupGlobalId:" name
+       
+tcLookupDataCon :: Name -> TcM DataCon
+tcLookupDataCon con_name
+  = tcLookupGlobalId con_name          `thenNF_Tc` \ con_id ->
+    case isDataConWrapId_maybe con_id of {
+       Just data_con -> returnTc data_con
+       Nothing       -> failWithTc (badCon con_id);
 
 
-The TypeEnv
-~~~~~~~~~~~~
+tcLookupClass :: Name -> NF_TcM Class
+tcLookupClass name
+  = tcLookupGlobal_maybe name  `thenNF_Tc` \ maybe_clas ->
+    case maybe_clas of
+       Just (AClass clas) -> returnNF_Tc clas
+       other              -> notFound "tcLookupClass:" name
+       
+tcLookupTyCon :: Name -> NF_TcM TyCon
+tcLookupTyCon name
+  = tcLookupGlobal_maybe name  `thenNF_Tc` \ maybe_tc ->
+    case maybe_tc of
+       Just (ATyCon tc) -> returnNF_Tc tc
+       other            -> notFound "tcLookupTyCon:" name
+\end{code}
 
-Extending the type environment. 
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{The local environment}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcExtendTyVarEnv :: [TyVar] -> TcM s r -> TcM s r
-tcExtendTyVarEnv tyvars scope
-  = tcGetEnv                           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve (in_scope_tvs, gtvs)) ->
+tcExtendKindEnv :: [(Name,TcKind)] -> TcM r -> TcM r
+tcExtendKindEnv pairs thing_inside
+  = tcGetEnv                           `thenNF_Tc` \ env ->
+    let
+       le' = extendNameEnvList (tcLEnv env) [(n, AThing k) | (n,k) <- pairs]
+       -- No need to extend global tyvars for kind checking
+    in
+    tcSetEnv (env {tcLEnv = le'}) thing_inside
+    
+tcExtendTyVarEnv :: [TyVar] -> TcM r -> TcM r
+tcExtendTyVarEnv tyvars thing_inside
+  = tcGetEnv                   `thenNF_Tc` \ env@(TcEnv {tcLEnv = le, tcTyVars = (in_scope_tvs, gtvs)}) ->
     let
-       extend_list = [ (getName tv, (kindToTcKind (tyVarKind tv), ATyVar tv))
-                     | tv <- tyvars
-                     ]
-       te'           = extendNameEnv te extend_list
+       le'           = extendNameEnvList le [ (getName tv, ATyVar tv) | tv <- tyvars]
        new_tv_set    = mkVarSet tyvars
-       in_scope_tvs' = in_scope_tvs `unionVarSet` new_tv_set
     in
        -- It's important to add the in-scope tyvars to the global tyvar set
        -- as well.  Consider
@@ -232,7 +326,7 @@ tcExtendTyVarEnv tyvars scope
        -- class and instance decls, when we mustn't generalise the class tyvars
        -- when typechecking the methods.
     tc_extend_gtvs gtvs new_tv_set             `thenNF_Tc` \ gtvs' ->
-    tcSetEnv (TcEnv ue te' ve (in_scope_tvs', gtvs')) scope
+    tcSetEnv (env {tcLEnv = le', tcTyVars = gtvs'}) thing_inside
 
 -- This variant, tcExtendTyVarEnvForMeths, takes *two* bunches of tyvars:
 --     the signature tyvars contain the original names
@@ -240,29 +334,48 @@ tcExtendTyVarEnv tyvars scope
 -- It's needed when typechecking the method bindings of class and instance decls
 -- It does *not* extend the global tyvars; tcMethodBind does that for itself
 
-tcExtendTyVarEnvForMeths :: [TyVar] -> [TcTyVar] -> TcM s r -> TcM s r
+tcExtendTyVarEnvForMeths :: [TyVar] -> [TcTyVar] -> TcM r -> TcM r
 tcExtendTyVarEnvForMeths sig_tyvars inst_tyvars thing_inside
-  = tcGetEnv                                   `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve gtvs) ->
+  = tcGetEnv                                   `thenNF_Tc` \ env ->
     let
-       te' = extendNameEnv te stuff
+       le'   = extendNameEnvList (tcLEnv env) stuff
+       stuff = [ (getName sig_tv, ATyVar inst_tv)
+               | (sig_tv, inst_tv) <- zipEqual "tcMeth" sig_tyvars inst_tyvars
+               ]
     in
-    tcSetEnv (TcEnv ue te' ve gtvs) thing_inside
-  where
-    stuff = [ (getName sig_tv, (kindToTcKind (tyVarKind inst_tv), ATyVar inst_tv))
-           | (sig_tv, inst_tv) <- zipEqual "tcMeth" sig_tyvars inst_tyvars
-           ]
+    tcSetEnv (env {tcLEnv = le'}) thing_inside
+\end{code}
 
-tcExtendGlobalTyVars extra_global_tvs scope
-  = tcGetEnv                                   `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve (in_scope,gtvs)) ->
-    tc_extend_gtvs gtvs        extra_global_tvs        `thenNF_Tc` \ gtvs' ->
-    tcSetEnv (TcEnv ue te ve (in_scope,gtvs')) scope
 
-tc_extend_gtvs gtvs extra_global_tvs
-  = tcReadMutVar gtvs                  `thenNF_Tc` \ global_tvs ->
+\begin{code}
+tcExtendLocalValEnv :: [(Name,TcId)] -> TcM a -> TcM a
+tcExtendLocalValEnv names_w_ids thing_inside
+  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ env ->
     let
-       new_global_tyvars = global_tvs `unionVarSet` extra_global_tvs
+       extra_global_tyvars = tyVarsOfTypes [idType id | (name,id) <- names_w_ids]
+       extra_env           = [(name, ATcId id) | (name,id) <- names_w_ids]
+       le'                 = extendNameEnvList (tcLEnv env) extra_env
     in
-    tcNewMutVar new_global_tyvars
+    tc_extend_gtvs (tcTyVars env) extra_global_tyvars  `thenNF_Tc` \ gtvs' ->
+    tcSetEnv (env {tcLEnv = le', tcTyVars = gtvs'}) thing_inside
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{The global tyvars}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+tcExtendGlobalTyVars extra_global_tvs thing_inside
+  = tcGetEnv                                           `thenNF_Tc` \ env ->
+    tc_extend_gtvs (tcTyVars env) extra_global_tvs     `thenNF_Tc` \ gtvs' ->
+    tcSetEnv (env {tcTyVars = gtvs') thing_inside
+
+tc_extend_gtvs gtvs extra_global_tvs
+  = tcReadMutVar gtvs                  `thenNF_Tc` \ global_tvs ->
+    tcNewMutVar (global_tvs `unionVarSet` extra_global_tvs)
 \end{code}
 
 @tcGetGlobalTyVars@ returns a fully-zonked set of tyvars free in the environment.
@@ -270,155 +383,50 @@ To improve subsequent calls to the same function it writes the zonked set back i
 the environment.
 
 \begin{code}
-tcGetGlobalTyVars :: NF_TcM s TcTyVarSet
+tcGetGlobalTyVars :: NF_TcM TcTyVarSet
 tcGetGlobalTyVars
-  = tcGetEnv                                           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve (_,gtvs)) ->
-    tcReadMutVar gtvs                                  `thenNF_Tc` \ global_tvs ->
-    zonkTcTyVars (varSetElems global_tvs)              `thenNF_Tc` \ global_tys' ->
+  = tcGetEnv                                   `thenNF_Tc` \ (TcEnv {tcTyVars = gtv_var}) ->
+    tcReadMutVar gtv_var                       `thenNF_Tc` \ global_tvs ->
+    zonkTcTyVars (varSetElems global_tvs)      `thenNF_Tc` \ global_tys' ->
     let
        global_tvs' = (tyVarsOfTypes global_tys')
     in
-    tcWriteMutVar gtvs global_tvs'                     `thenNF_Tc_` 
+    tcWriteMutVar gtv_var global_tvs'          `thenNF_Tc_` 
     returnNF_Tc global_tvs'
-
-tcGetInScopeTyVars :: NF_TcM s [TcTyVar]
-tcGetInScopeTyVars
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve (in_scope_tvs, gtvs)) ->
-    returnNF_Tc (varSetElems in_scope_tvs)
 \end{code}
 
 
-Type constructors and classes
-
-\begin{code}
-tcExtendTypeEnv :: [(Name, (TcKind, TcTyThing))] -> TcM s r -> TcM s r
-tcExtendTypeEnv bindings scope
-  = ASSERT( null [tv | (_, (_,ATyVar tv)) <- bindings] )
-       -- Not for tyvars; use tcExtendTyVarEnv
-    tcGetEnv                                   `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve gtvs) ->
-    let
-       te' = extendNameEnv te bindings
-    in
-    tcSetEnv (TcEnv ue te' ve gtvs) scope
-\end{code}
-
-
-Looking up in the environments.
-
-\begin{code}
-tcLookupTy :: Name ->  NF_TcM s (TcKind, TcTyThing)
-tcLookupTy name
-  = tcGetEnv   `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve gtvs) ->
-    case lookupNameEnv te name of {
-       Just thing -> returnNF_Tc thing ;
-       Nothing    -> 
-
-    case maybeWiredInTyConName name of
-       Just tc | isSynTyCon tc -> returnNF_Tc (kindToTcKind (tyConKind tc), ASynTyCon tc (tyConArity tc))
-               | otherwise     -> returnNF_Tc (kindToTcKind (tyConKind tc), ADataTyCon tc)
-
-       Nothing ->      -- This can happen if an interface-file
-                       -- unfolding is screwed up
-                  failWithTc (tyNameOutOfScope name)
-    }
-       
-tcLookupClassByKey :: Unique -> NF_TcM s Class
-tcLookupClassByKey key
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve gtvs) ->
-    case lookupUFM_Directly te key of
-       Just (_, AClass cl _) -> returnNF_Tc cl
-       other                 -> pprPanic "tcLookupClassByKey:" (pprUnique10 key)
-
-tcLookupClassByKey_maybe :: Unique -> NF_TcM s (Maybe Class)
-tcLookupClassByKey_maybe key
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve gtvs) ->
-    case lookupUFM_Directly te key of
-       Just (_, AClass cl _) -> returnNF_Tc (Just cl)
-       other                 -> returnNF_Tc Nothing
-
-tcLookupTyConByKey :: Unique -> NF_TcM s TyCon
-tcLookupTyConByKey key
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve gtvs) ->
-    case lookupUFM_Directly te key of
-       Just (_, ADataTyCon tc)  -> returnNF_Tc tc
-       Just (_, ASynTyCon tc _) -> returnNF_Tc tc
-       other                    -> pprPanic "tcLookupTyConByKey:" (pprUnique10 key)
-\end{code}
-
-
-
-
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{The value environment}
+\subsection{The local environment}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcExtendGlobalValEnv :: [Id] -> TcM s a -> TcM s a
-tcExtendGlobalValEnv ids scope
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve gtvs) ->
-    let
-       ve' = addListToUFM_Directly ve [(getUnique id, id) | id <- ids]
-    in
-    tcSetEnv (TcEnv ue te ve' gtvs) scope
+tcLookup_maybe :: Name -> NF_TcM (Maybe TcTyThing)
+tcLookup_maybe name
+  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ env ->
+    returnNF_Tc (lookup_local env name)
 
-tcExtendLocalValEnv :: [(Name,TcId)] -> TcM s a -> TcM s a
-tcExtendLocalValEnv names_w_ids scope
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve (in_scope_tvs,gtvs)) ->
-    tcReadMutVar gtvs  `thenNF_Tc` \ global_tvs ->
-    let
-       ve'                 = extendNameEnv ve names_w_ids
-       extra_global_tyvars = tyVarsOfTypes (map (idType . snd) names_w_ids)
-    in
-    tc_extend_gtvs gtvs extra_global_tyvars    `thenNF_Tc` \ gtvs' ->
-    tcSetEnv (TcEnv ue te ve' (in_scope_tvs,gtvs')) scope
-\end{code}
+tcLookup :: Name -> NF_TcM TcTyThing
+tcLookup name
+  = tcLookup_maybe name                `thenNF_Tc` \ maybe_thing ->
+    case maybe_thing of
+       Just thing -> returnNF_Tc thing
+       other      -> notFound "tcLookup:" name
 
 
-\begin{code}
-tcLookupValue :: Name -> NF_TcM s Id   -- Panics if not found
-tcLookupValue name
-  = case maybeWiredInIdName name of
-       Just id -> returnNF_Tc id
-       Nothing -> tcGetEnv             `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve gtvs) ->
-                  returnNF_Tc (lookupWithDefaultUFM ve def name)
-  where
-    def = pprPanic "tcLookupValue:" (ppr name)
 
-tcLookupValueMaybe :: Name -> NF_TcM s (Maybe Id)
-tcLookupValueMaybe name
-  = case maybeWiredInIdName name of
-       Just id -> returnNF_Tc (Just id)
-       Nothing -> tcGetEnv             `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve gtvs) ->
-                  returnNF_Tc (lookupNameEnv ve name)
-
-tcLookupValueByKey :: Unique -> NF_TcM s Id    -- Panics if not found
-tcLookupValueByKey key
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve gtvs) ->
-    returnNF_Tc (explicitLookupValueByKey ve key)
-
-tcLookupValueByKeyMaybe :: Unique -> NF_TcM s (Maybe Id)
-tcLookupValueByKeyMaybe key
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve gtvs) ->
-    returnNF_Tc (lookupUFM_Directly ve key)
-
-tcGetValueEnv :: NF_TcM s ValueEnv
+tcGetValueEnv :: NF_TcM ValueEnv
 tcGetValueEnv
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve gtvs) ->
+  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
     returnNF_Tc ve
 
-tcSetValueEnv :: ValueEnv -> TcM s a -> TcM s a
-tcSetValueEnv ve scope
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te _ gtvs) ->
-    tcSetEnv (TcEnv ue te ve gtvs) scope
 
--- Non-monadic version, environment given explicitly
-explicitLookupValueByKey :: ValueEnv -> Unique -> Id
-explicitLookupValueByKey ve key
-  = lookupWithDefaultUFM_Directly ve def key
-  where
-    def = pprPanic "lookupValueByKey:" (pprUnique10 key)
+tcSetValueEnv :: ValueEnv -> TcM a -> TcM a
+tcSetValueEnv ve thing_inside
+  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te _ ie gtvs) ->
+    tcSetEnv (TcEnv ue te ve ie gtvs) thing_inside
 
 explicitLookupValue :: ValueEnv -> Name -> Maybe Id
 explicitLookupValue ve name
@@ -436,8 +444,7 @@ tcAddImportedIdInfo unf_env id
   = id `lazySetIdInfo` new_info
        -- The Id must be returned without a data dependency on maybe_id
   where
-    new_info = -- pprTrace "tcAdd" (ppr id) $
-              case explicitLookupValue unf_env (getName id) of
+    new_info = case explicitLookupValue unf_env (getName id) of
                     Nothing          -> vanillaIdInfo
                     Just imported_id -> idInfo imported_id
                -- ToDo: could check that types are the same
@@ -446,38 +453,324 @@ tcAddImportedIdInfo unf_env id
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{Constructing new Ids}
+\subsection{The instance environment}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
+Constructing new Ids
+
 \begin{code}
-newLocalId :: OccName -> TcType -> SrcLoc -> NF_TcM s TcId
+newLocalId :: OccName -> TcType -> SrcLoc -> NF_TcM TcId
 newLocalId name ty loc
   = tcGetUnique                `thenNF_Tc` \ uniq ->
     returnNF_Tc (mkUserLocal name uniq ty loc)
 
-newSpecPragmaId :: Name -> TcType -> NF_TcM s TcId
+newSpecPragmaId :: Name -> TcType -> NF_TcM TcId
 newSpecPragmaId name ty 
   = tcGetUnique                `thenNF_Tc` \ uniq ->
     returnNF_Tc (mkSpecPragmaId (nameOccName name) uniq ty (getSrcLoc name))
 \end{code}
 
+Make a name for the dict fun for an instance decl
+
+\begin{code}
+newDFunName :: Module -> Class -> [Type] -> SrcLoc -> NF_TcM Name
+newDFunName mod clas (ty:_) loc
+  = tcGetDFunUniq dfun_string  `thenNF_Tc` \ inst_uniq ->
+    tcGetUnique                        `thenNF_Tc` \ uniq ->
+    returnNF_Tc (mkGlobalName uniq mod
+                             (mkDFunOcc dfun_string inst_uniq) 
+                             (LocalDef loc Exported))
+  where
+       -- Any string that is somewhat unique will do
+    dfun_string = occNameString (getOccName clas) ++ occNameString (getDFunTyKey ty)
+
+newDefaultMethodName :: Name -> SrcLoc -> NF_TcM Name
+newDefaultMethodName op_name loc
+  = tcGetUnique                        `thenNF_Tc` \ uniq ->
+    returnNF_Tc (mkGlobalName uniq (nameModule op_name)
+                             (mkDefaultMethodOcc (getOccName op_name))
+                             (LocalDef loc Exported))
+\end{code}
+
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{Errors}
+\subsection{The instance environment}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-badCon con_id
-  = quotes (ppr con_id) <+> ptext SLIT("is not a data constructor")
-badPrimOp op
-  = quotes (ppr op) <+> ptext SLIT("is not a primop")
+tcGetInstEnv :: NF_TcM InstEnv
+tcGetInstEnv = tcGetEnv        `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie (_,gtvs)) ->
+              returnNF_Tc ie
+
+tcSetInstEnv :: InstEnv -> TcM a -> TcM a
+tcSetInstEnv ie thing_inside
+  = tcGetEnv   `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve _ gtvs) ->
+    tcSetEnv (TcEnv ue te ve ie gtvs) thing_inside
+\end{code}    
+
+
+\begin{code}
+type InstEnv    = UniqFM ClsInstEnv            -- Maps Class to instances for that class
+type ClsInstEnv = [(TyVarSet, [Type], Id)]     -- The instances for a particular class
+
+classInstEnv :: InstEnv -> Class -> ClsInstEnv
+classInstEnv env cls = lookupWithDefaultUFM env [] cls
+\end{code}
+
+A @ClsInstEnv@ lives inside a class, and identifies all the instances
+of that class.  The @Id@ inside a ClsInstEnv mapping is the dfun for
+that instance.  
+
+If class C maps to a list containing the item ([a,b], [t1,t2,t3], dfun), then
+
+       forall a b, C t1 t2 t3  can be constructed by dfun
+
+or, to put it another way, we have
+
+       instance (...) => C t1 t2 t3,  witnessed by dfun
+
+There is an important consistency constraint in the elements of a ClsInstEnv:
+
+  * [a,b] must be a superset of the free vars of [t1,t2,t3]
+
+  * The dfun must itself be quantified over [a,b]
+
+Thus, the @ClassInstEnv@ for @Eq@ might contain the following entry:
+       [a] ===> dfun_Eq_List :: forall a. Eq a => Eq [a]
+The "a" in the pattern must be one of the forall'd variables in
+the dfun type.
+
+
+
+Notes on overlapping instances
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+In some ClsInstEnvs, overlap is prohibited; that is, no pair of templates unify.
+
+In others, overlap is permitted, but only in such a way that one can make
+a unique choice when looking up.  That is, overlap is only permitted if
+one template matches the other, or vice versa.  So this is ok:
+
+  [a]  [Int]
+
+but this is not
+
+  (Int,a)  (b,Int)
+
+If overlap is permitted, the list is kept most specific first, so that
+the first lookup is the right choice.
+
+
+For now we just use association lists.
+
+\subsection{Avoiding a problem with overlapping}
+
+Consider this little program:
+
+\begin{pseudocode}
+     class C a        where c :: a
+     class C a => D a where d :: a
+
+     instance C Int where c = 17
+     instance D Int where d = 13
+
+     instance C a => C [a] where c = [c]
+     instance ({- C [a], -} D a) => D [a] where d = c
+
+     instance C [Int] where c = [37]
+
+     main = print (d :: [Int])
+\end{pseudocode}
+
+What do you think `main' prints  (assuming we have overlapping instances, and
+all that turned on)?  Well, the instance for `D' at type `[a]' is defined to
+be `c' at the same type, and we've got an instance of `C' at `[Int]', so the
+answer is `[37]', right? (the generic `C [a]' instance shouldn't apply because
+the `C [Int]' instance is more specific).
+
+Ghc-4.04 gives `[37]', while ghc-4.06 gives `[17]', so 4.06 is wrong.  That
+was easy ;-)  Let's just consult hugs for good measure.  Wait - if I use old
+hugs (pre-September99), I get `[17]', and stranger yet, if I use hugs98, it
+doesn't even compile!  What's going on!?
+
+What hugs complains about is the `D [a]' instance decl.
+
+\begin{pseudocode}
+     ERROR "mj.hs" (line 10): Cannot build superclass instance
+     *** Instance            : D [a]
+     *** Context supplied    : D a
+     *** Required superclass : C [a]
+\end{pseudocode}
+
+You might wonder what hugs is complaining about.  It's saying that you
+need to add `C [a]' to the context of the `D [a]' instance (as appears
+in comments).  But there's that `C [a]' instance decl one line above
+that says that I can reduce the need for a `C [a]' instance to the
+need for a `C a' instance, and in this case, I already have the
+necessary `C a' instance (since we have `D a' explicitly in the
+context, and `C' is a superclass of `D').
+
+Unfortunately, the above reasoning indicates a premature commitment to the
+generic `C [a]' instance.  I.e., it prematurely rules out the more specific
+instance `C [Int]'.  This is the mistake that ghc-4.06 makes.  The fix is to
+add the context that hugs suggests (uncomment the `C [a]'), effectively
+deferring the decision about which instance to use.
+
+Now, interestingly enough, 4.04 has this same bug, but it's covered up
+in this case by a little known `optimization' that was disabled in
+4.06.  Ghc-4.04 silently inserts any missing superclass context into
+an instance declaration.  In this case, it silently inserts the `C
+[a]', and everything happens to work out.
+
+(See `basicTypes/MkId:mkDictFunId' for the code in question.  Search for
+`Mark Jones', although Mark claims no credit for the `optimization' in
+question, and would rather it stopped being called the `Mark Jones
+optimization' ;-)
+
+So, what's the fix?  I think hugs has it right.  Here's why.  Let's try
+something else out with ghc-4.04.  Let's add the following line:
+
+    d' :: D a => [a]
+    d' = c
+
+Everyone raise their hand who thinks that `d :: [Int]' should give a
+different answer from `d' :: [Int]'.  Well, in ghc-4.04, it does.  The
+`optimization' only applies to instance decls, not to regular
+bindings, giving inconsistent behavior.
+
+Old hugs had this same bug.  Here's how we fixed it: like GHC, the
+list of instances for a given class is ordered, so that more specific
+instances come before more generic ones.  For example, the instance
+list for C might contain:
+    ..., C Int, ..., C a, ...  
+When we go to look for a `C Int' instance we'll get that one first.
+But what if we go looking for a `C b' (`b' is unconstrained)?  We'll
+pass the `C Int' instance, and keep going.  But if `b' is
+unconstrained, then we don't know yet if the more specific instance
+will eventually apply.  GHC keeps going, and matches on the generic `C
+a'.  The fix is to, at each step, check to see if there's a reverse
+match, and if so, abort the search.  This prevents hugs from
+prematurely chosing a generic instance when a more specific one
+exists.
+
+--Jeff
+
+\begin{code}
+emptyInstEnv :: InstEnv
+emptyInstEnv = emptyUFM
+\end{code}
+
+@lookupInstEnv@ looks up in a @InstEnv@, using a one-way match.  Since
+the env is kept ordered, the first match must be the only one.  The
+thing we are looking up can have an arbitrary "flexi" part.
+
+\begin{code}
+lookupInstEnv :: InstEnv                       -- The envt
+             -> Class -> [Type]        -- Key
+             -> InstLookupResult
+
+data InstLookupResult 
+  = FoundInst                  -- There is a (template,substitution) pair 
+                               -- that makes the template match the key, 
+                               -- and no template is an instance of the key
+       TyVarSubstEnv Id
+
+  | NoMatch Bool       -- Boolean is true iff there is at least one
+                       -- template that matches the key.
+                       -- (but there are other template(s) that are
+                       --  instances of the key, so we don't report 
+                       --  FoundInst)
+       -- The NoMatch True case happens when we look up
+       --      Foo [a]
+       -- in an InstEnv that has entries for
+       --      Foo [Int]
+       --      Foo [b]
+       -- Then which we choose would depend on the way in which 'a'
+       -- is instantiated.  So we say there is no match, but identify
+       -- it as ambiguous case in the hope of giving a better error msg.
+       -- See the notes above from Jeff Lewis
+
+lookupInstEnv env key_cls key_tys
+  = find (classInstEnv env key_cls)
+  where
+    key_vars = tyVarsOfTypes key_tys
+
+    find [] = NoMatch False
+    find ((tpl_tyvars, tpl, val) : rest)
+      = case matchTys tpl_tyvars tpl key_tys of
+         Nothing                 ->
+           case matchTys key_vars key_tys tpl of
+             Nothing             -> find rest
+             Just (_, _)         -> NoMatch (any_match rest)
+         Just (subst, leftovers) -> ASSERT( null leftovers )
+                                    FoundInst subst val
+
+    any_match rest = or [ maybeToBool (matchTys tvs tpl key_tys)
+                       | (tvs,tpl,_) <- rest
+                       ]
+\end{code}
+
+@addToClsInstEnv@ extends a @ClsInstEnv@, checking for overlaps.
+
+A boolean flag controls overlap reporting.
 
-uvNameOutOfScope name
-  = ptext SLIT("UVar") <+> quotes (ppr name) <+> ptext SLIT("is not in scope")
+True => overlap is permitted, but only if one template matches the other;
+        not if they unify but neither is 
+
+\begin{code}
+addToInstEnv :: Bool                                           -- True <=> overlap permitted
+             -> InstEnv                                        -- Envt
+            -> Class -> [TyVar] -> [Type] -> Id        -- New item
+            -> MaybeErr InstEnv                        -- Success...
+                        ([Type], Id)                   -- Failure: Offending overlap
+
+addToInstEnv overlap_ok inst_env clas ins_tvs ins_tys value
+  = case insert_into (classInstEnv inst_env clas) of
+       Failed stuff      -> Failed stuff
+       Succeeded new_env -> Succeeded (addToUFM inst_env clas new_env)
+       
+  where
+    ins_tv_set = mkVarSet ins_tvs
+    ins_item = (ins_tv_set, ins_tys, value)
+
+    insert_into [] = returnMaB [ins_item]
+    insert_into env@(cur_item@(tpl_tvs, tpl_tys, val) : rest)
+
+       -- FAIL if:
+       -- (a) they are the same, or
+       -- (b) they unify, and any sort of overlap is prohibited,
+       -- (c) they unify but neither is more specific than t'other
+      |  identical 
+      || (unifiable && not overlap_ok)
+      || (unifiable && not (ins_item_more_specific || cur_item_more_specific))
+      =  failMaB (tpl_tys, val)
+
+       -- New item is an instance of current item, so drop it here
+      | ins_item_more_specific = returnMaB (ins_item : env)
+
+       -- Otherwise carry on
+      | otherwise  = insert_into rest     `thenMaB` \ rest' ->
+                     returnMaB (cur_item : rest')
+      where
+        unifiable = maybeToBool (unifyTyListsX (ins_tv_set `unionVarSet` tpl_tvs) tpl_tys ins_tys)
+        ins_item_more_specific = maybeToBool (matchTys tpl_tvs    tpl_tys ins_tys)
+        cur_item_more_specific = maybeToBool (matchTys ins_tv_set ins_tys tpl_tys)
+       identical = ins_item_more_specific && cur_item_more_specific
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Errors}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+badCon con_id = quotes (ppr con_id) <+> ptext SLIT("is not a data constructor")
+badPrimOp op  = quotes (ppr op) <+> ptext SLIT("is not a primop")
 
-tyNameOutOfScope name
-  = quotes (ppr name) <+> ptext SLIT("is not in scope")
+notFound where name
+  = failWithTc (text where <> colon <+> quotes (ppr name) <+> ptext SLIT("is not in scope"))
 \end{code}