[project @ 2000-07-07 12:13:43 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcEnv.lhs
index fe0cac9..db0d64f 100644 (file)
@@ -5,13 +5,15 @@ module TcEnv(
 
        TcEnv, ValueEnv, TcTyThing(..),
 
-       initEnv, getEnvTyCons, getEnvClasses,
+       initEnv, getEnvTyCons, getEnvClasses, getEnvAllTyCons,
        
+        tcExtendUVarEnv, tcLookupUVar,
+
        tcExtendTyVarEnv, tcExtendTyVarEnvForMeths, tcExtendTypeEnv, tcGetInScopeTyVars,
 
        tcLookupTy,
-       tcLookupTyCon, tcLookupTyConByKey, 
-       tcLookupClass, tcLookupClassByKey,
+       tcLookupTyConByKey, 
+       tcLookupClassByKey, tcLookupClassByKey_maybe,
 
        tcExtendGlobalValEnv, tcExtendLocalValEnv,
        tcGetValueEnv,        tcSetValueEnv, 
@@ -20,20 +22,25 @@ module TcEnv(
        tcLookupValue,      tcLookupValueMaybe, 
        tcLookupValueByKey, tcLookupValueByKeyMaybe,
        explicitLookupValueByKey, explicitLookupValue,
+       valueEnvIds,
 
-       newLocalIds, newLocalId, newSpecPragmaId,
+       newLocalId, newSpecPragmaId,
        tcGetGlobalTyVars, tcExtendGlobalTyVars,
 
+       InstEnv, emptyInstEnv, addToInstEnv, 
+       lookupInstEnv, InstLookupResult(..),
+       tcGetInstEnv, tcSetInstEnv, classInstEnv,
+
        badCon, badPrimOp
   ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import HsTypes ( HsTyVar, getTyVarName )
-import Id      ( mkUserLocal, isDataConId_maybe )
+import HsTypes ( HsTyVarBndr, getTyVarName )
+import Id      ( mkUserLocal, isDataConWrapId_maybe )
 import MkId    ( mkSpecPragmaId )
 import Var     ( TyVar, Id, setVarName,
-                 idType, setIdInfo, idInfo, tyVarKind
+                 idType, lazySetIdInfo, idInfo, tyVarKind, UVar,
                )
 import TcType  ( TcType, TcTyVar, TcTyVarSet, TcThetaType,
                  tcInstTyVars, zonkTcTyVars,
@@ -41,32 +48,37 @@ import TcType       ( TcType, TcTyVar, TcTyVarSet, TcThetaType,
                )
 import VarEnv
 import VarSet
-import Type    ( Kind, superKind,
-                 tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, mkTyVarTy, substTy,
-                 splitForAllTys, splitRhoTy, splitFunTys, substTopTy,
+import Type    ( Kind, Type, superKind,
+                 tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, mkTyVarTy,
+                 splitForAllTys, splitRhoTy, splitFunTys,
                  splitAlgTyConApp_maybe, getTyVar
                )
+import Subst   ( substTy )
+import UsageSPUtils ( unannotTy )
 import DataCon ( DataCon )
 import TyCon   ( TyCon, tyConKind, tyConArity, isSynTyCon )
-import Class   ( Class )
+import Class   ( Class, classTyCon )
 
 import TcMonad
 
 import BasicTypes      ( Arity )
-import IdInfo          ( noIdInfo )
-import Name            ( Name, OccName, nameOccName, occNameString, mkLocalName,
+import IdInfo          ( vanillaIdInfo )
+import Name            ( Name, OccName, nameOccName, getSrcLoc,
                          maybeWiredInTyConName, maybeWiredInIdName, isLocallyDefined,
-                         isSysLocalName,
-                         NamedThing(..)
+                         NamedThing(..), 
+                         NameEnv, emptyNameEnv, addToNameEnv, 
+                                  extendNameEnv, lookupNameEnv, nameEnvElts
                        )
+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 )
+import SrcLoc          ( SrcLoc )
 import FastString      ( FastString )
+import Maybes
 import Outputable
 \end{code}
 
@@ -84,7 +96,7 @@ type TcIdSet = IdSet
 tcLookupDataCon :: Name -> TcM s (DataCon, [TcType], TcType)
 tcLookupDataCon con_name
   = tcLookupValue con_name             `thenNF_Tc` \ con_id ->
-    case isDataConId_maybe con_id of {
+    case isDataConWrapId_maybe con_id of {
        Nothing -> failWithTc (badCon con_id);
        Just data_con ->
 
@@ -106,16 +118,22 @@ tcInstId :: Id
                      TcType)           --
 tcInstId id
   = let
-      (tyvars, rho) = splitForAllTys (idType id)
+      (tyvars, rho) = splitForAllTys (unannotTy (idType id))
     in
     tcInstTyVars tyvars                `thenNF_Tc` \ (tyvars', arg_tys, tenv) ->
     let
-       rho'           = substTopTy tenv rho
+       rho'           = substTy tenv rho
        (theta', tau') = splitRhoTy rho' 
     in
     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.
+
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -128,46 +146,93 @@ Data type declarations
 
 \begin{code}
 data TcEnv = TcEnv
+                  UsageEnv
                  TypeEnv
                  ValueEnv 
+                 InstEnv
                  (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 NameEnv val = UniqFM val          -- Keyed by Names
-
-type TypeEnv   = NameEnv (TcKind, Maybe Arity, TcTyThing)
+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
-              | ATyCon TyCon
-              | AClass Class
+              | ADataTyCon TyCon
+              | ASynTyCon TyCon Arity
+              | AClass Class Arity
 
 
 initEnv :: TcRef TcTyVarSet -> TcEnv
-initEnv mut = TcEnv emptyUFM emptyUFM (emptyVarSet, mut)
+initEnv mut = TcEnv emptyNameEnv emptyNameEnv emptyNameEnv emptyInstEnv (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}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{The usage environment}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+Extending the usage environment
 
-getEnvTyCons  (TcEnv te _ _) = [tc | (_, _, ATyCon tc) <- eltsUFM te]
-getEnvClasses (TcEnv te _ _) = [cl | (_, _, AClass cl) <- eltsUFM te]
+\begin{code}
+tcExtendUVarEnv :: Name -> UVar -> TcM s r -> TcM s r
+tcExtendUVarEnv uv_name uv scope
+  = tcGetEnv                 `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
+    tcSetEnv (TcEnv (addToNameEnv ue uv_name uv) te ve ie gtvs) scope
 \end{code}
 
-The TypeEnv
-~~~~~~~~~~~~
+Looking up in the environments.
+
+\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}     
 
-Extending the type environment. 
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{The type environment}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
 \begin{code}
 tcExtendTyVarEnv :: [TyVar] -> TcM s r -> TcM s r
 tcExtendTyVarEnv tyvars scope
-  = tcGetEnv                                   `thenNF_Tc` \ (TcEnv te ve (in_scope_tvs, gtvs)) ->
+  = tcGetEnv                           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie (in_scope_tvs, gtvs)) ->
     let
-       extend_list = [ (getName tv, (kindToTcKind (tyVarKind tv), Nothing, ATyVar tv))
+       extend_list = [ (getName tv, (kindToTcKind (tyVarKind tv), ATyVar tv))
                      | tv <- tyvars
                      ]
-       te'           = addListToUFM te extend_list
+       te'           = extendNameEnv te extend_list
        new_tv_set    = mkVarSet tyvars
        in_scope_tvs' = in_scope_tvs `unionVarSet` new_tv_set
     in
@@ -178,7 +243,7 @@ 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 te' ve (in_scope_tvs', gtvs')) scope
+    tcSetEnv (TcEnv ue te' ve ie (in_scope_tvs', gtvs')) scope
 
 -- This variant, tcExtendTyVarEnvForMeths, takes *two* bunches of tyvars:
 --     the signature tyvars contain the original names
@@ -188,20 +253,20 @@ tcExtendTyVarEnv tyvars scope
 
 tcExtendTyVarEnvForMeths :: [TyVar] -> [TcTyVar] -> TcM s r -> TcM s r
 tcExtendTyVarEnvForMeths sig_tyvars inst_tyvars thing_inside
-  = tcGetEnv                                   `thenNF_Tc` \ (TcEnv te ve gtvs) ->
+  = tcGetEnv                                   `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
     let
-       te' = addListToUFM te stuff
+       te' = extendNameEnv te stuff
     in
-    tcSetEnv (TcEnv te' ve gtvs) thing_inside
+    tcSetEnv (TcEnv ue te' ve ie gtvs) thing_inside
   where
-    stuff = [ (getName sig_tv, (kindToTcKind (tyVarKind inst_tv), Nothing, ATyVar inst_tv))
+    stuff = [ (getName sig_tv, (kindToTcKind (tyVarKind inst_tv), ATyVar inst_tv))
            | (sig_tv, inst_tv) <- zipEqual "tcMeth" sig_tyvars inst_tyvars
            ]
 
 tcExtendGlobalTyVars extra_global_tvs scope
-  = tcGetEnv                                   `thenNF_Tc` \ (TcEnv te ve (in_scope,gtvs)) ->
+  = tcGetEnv                                   `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie (in_scope,gtvs)) ->
     tc_extend_gtvs gtvs        extra_global_tvs        `thenNF_Tc` \ gtvs' ->
-    tcSetEnv (TcEnv te ve (in_scope,gtvs')) scope
+    tcSetEnv (TcEnv ue te ve ie (in_scope,gtvs')) scope
 
 tc_extend_gtvs gtvs extra_global_tvs
   = tcReadMutVar gtvs                  `thenNF_Tc` \ global_tvs ->
@@ -218,7 +283,7 @@ the environment.
 \begin{code}
 tcGetGlobalTyVars :: NF_TcM s TcTyVarSet
 tcGetGlobalTyVars
-  = tcGetEnv                                           `thenNF_Tc` \ (TcEnv te ve (_,gtvs)) ->
+  = tcGetEnv                                           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie (_,gtvs)) ->
     tcReadMutVar gtvs                                  `thenNF_Tc` \ global_tvs ->
     zonkTcTyVars (varSetElems global_tvs)              `thenNF_Tc` \ global_tys' ->
     let
@@ -229,7 +294,7 @@ tcGetGlobalTyVars
 
 tcGetInScopeTyVars :: NF_TcM s [TcTyVar]
 tcGetInScopeTyVars
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv te ve (in_scope_tvs, gtvs)) ->
+  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie (in_scope_tvs, gtvs)) ->
     returnNF_Tc (varSetElems in_scope_tvs)
 \end{code}
 
@@ -237,60 +302,58 @@ tcGetInScopeTyVars
 Type constructors and classes
 
 \begin{code}
-tcExtendTypeEnv :: [(Name, (TcKind, Maybe Arity, TcTyThing))] -> TcM s r -> TcM s r
+tcExtendTypeEnv :: [(Name, (TcKind, TcTyThing))] -> TcM s r -> TcM s r
 tcExtendTypeEnv bindings scope
-  = ASSERT( null [tv | (_, (_,_,ATyVar tv)) <- bindings] )
+  = ASSERT( null [tv | (_, (_,ATyVar tv)) <- bindings] )
        -- Not for tyvars; use tcExtendTyVarEnv
-    tcGetEnv                                   `thenNF_Tc` \ (TcEnv te ve gtvs) ->
+    tcGetEnv                                   `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
     let
-       te' = addListToUFM te bindings
+       te' = extendNameEnv te bindings
     in
-    tcSetEnv (TcEnv te' ve gtvs) scope
+    tcSetEnv (TcEnv ue te' ve ie gtvs) scope
 \end{code}
 
 
 Looking up in the environments.
 
 \begin{code}
-tcLookupTy :: Name ->  NF_TcM s (TcKind, Maybe Arity, TcTyThing)
+tcLookupTy :: Name ->  NF_TcM s (TcKind, TcTyThing)
 tcLookupTy name
-  = tcGetEnv   `thenNF_Tc` \ (TcEnv te ve gtvs) ->
-    case lookupUFM te name of {
+  = tcGetEnv   `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
+    case lookupNameEnv te name of {
        Just thing -> returnNF_Tc thing ;
        Nothing    -> 
 
     case maybeWiredInTyConName name of
-       Just tc -> returnNF_Tc (kindToTcKind (tyConKind tc), maybe_arity, ATyCon tc)
-               where
-                  maybe_arity | isSynTyCon tc = Just (tyConArity tc)
-                              | otherwise     = Nothing 
+       Just tc | isSynTyCon tc -> returnNF_Tc (kindToTcKind (tyConKind tc), ASynTyCon tc (tyConArity tc))
+               | otherwise     -> returnNF_Tc (kindToTcKind (tyConKind tc), ADataTyCon tc)
 
-       Nothing -> pprPanic "tcLookupTy" (ppr name)
+       Nothing ->      -- This can happen if an interface-file
+                       -- unfolding is screwed up
+                  failWithTc (tyNameOutOfScope name)
     }
        
-tcLookupClass :: Name -> NF_TcM s Class
-tcLookupClass name
-  = tcLookupTy name    `thenNF_Tc` \ (_, _, AClass clas) ->
-    returnNF_Tc clas
-
-tcLookupTyCon :: Name -> NF_TcM s TyCon
-tcLookupTyCon name
-  = tcLookupTy name    `thenNF_Tc` \ (_, _, ATyCon tycon) ->
-    returnNF_Tc tycon
-
 tcLookupClassByKey :: Unique -> NF_TcM s Class
 tcLookupClassByKey key
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv te ve gtvs) ->
+  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie 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 ie gtvs) ->
     case lookupUFM_Directly te key of
-       Just (_, _, AClass cl) -> returnNF_Tc cl
-       other                  -> pprPanic "tcLookupClassByKey:" (pprUnique10 key)
+       Just (_, AClass cl _) -> returnNF_Tc (Just cl)
+       other                 -> returnNF_Tc Nothing
 
 tcLookupTyConByKey :: Unique -> NF_TcM s TyCon
 tcLookupTyConByKey key
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv te ve gtvs) ->
+  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
     case lookupUFM_Directly te key of
-       Just (_, _, ATyCon tc) -> returnNF_Tc tc
-       other                  -> pprPanic "tcLookupTyConByKey:" (pprUnique10 key)
+       Just (_, ADataTyCon tc)  -> returnNF_Tc tc
+       Just (_, ASynTyCon tc _) -> returnNF_Tc tc
+       other                    -> pprPanic "tcLookupTyConByKey:" (pprUnique10 key)
 \end{code}
 
 
@@ -305,22 +368,22 @@ tcLookupTyConByKey key
 \begin{code}
 tcExtendGlobalValEnv :: [Id] -> TcM s a -> TcM s a
 tcExtendGlobalValEnv ids scope
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv te ve gtvs) ->
+  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
     let
        ve' = addListToUFM_Directly ve [(getUnique id, id) | id <- ids]
     in
-    tcSetEnv (TcEnv te ve' gtvs) scope
+    tcSetEnv (TcEnv ue te ve' ie gtvs) scope
 
 tcExtendLocalValEnv :: [(Name,TcId)] -> TcM s a -> TcM s a
 tcExtendLocalValEnv names_w_ids scope
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv te ve (in_scope_tvs,gtvs)) ->
+  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie (in_scope_tvs,gtvs)) ->
     tcReadMutVar gtvs  `thenNF_Tc` \ global_tvs ->
     let
-       ve'                 = addListToUFM ve names_w_ids
+       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 te ve' (in_scope_tvs,gtvs')) scope
+    tcSetEnv (TcEnv ue te ve' ie (in_scope_tvs,gtvs')) scope
 \end{code}
 
 
@@ -329,7 +392,7 @@ 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 te ve gtvs) ->
+       Nothing -> tcGetEnv             `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
                   returnNF_Tc (lookupWithDefaultUFM ve def name)
   where
     def = pprPanic "tcLookupValue:" (ppr name)
@@ -338,28 +401,29 @@ tcLookupValueMaybe :: Name -> NF_TcM s (Maybe Id)
 tcLookupValueMaybe name
   = case maybeWiredInIdName name of
        Just id -> returnNF_Tc (Just id)
-       Nothing -> tcGetEnv             `thenNF_Tc` \ (TcEnv te ve gtvs) ->
-                  returnNF_Tc (lookupUFM ve name)
+       Nothing -> tcGetEnv             `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
+                  returnNF_Tc (lookupNameEnv ve name)
 
 tcLookupValueByKey :: Unique -> NF_TcM s Id    -- Panics if not found
 tcLookupValueByKey key
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv te ve gtvs) ->
+  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
     returnNF_Tc (explicitLookupValueByKey ve key)
 
 tcLookupValueByKeyMaybe :: Unique -> NF_TcM s (Maybe Id)
 tcLookupValueByKeyMaybe key
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv te ve gtvs) ->
+  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie gtvs) ->
     returnNF_Tc (lookupUFM_Directly ve key)
 
 tcGetValueEnv :: NF_TcM s ValueEnv
 tcGetValueEnv
-  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv 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 te _ gtvs) ->
-    tcSetEnv (TcEnv te ve gtvs) scope
+  = tcGetEnv           `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te _ ie gtvs) ->
+    tcSetEnv (TcEnv ue te ve ie gtvs) scope
 
 -- Non-monadic version, environment given explicitly
 explicitLookupValueByKey :: ValueEnv -> Unique -> Id
@@ -372,7 +436,7 @@ explicitLookupValue :: ValueEnv -> Name -> Maybe Id
 explicitLookupValue ve name
   = case maybeWiredInIdName name of
        Just id -> Just id
-       Nothing -> lookupUFM ve name
+       Nothing -> lookupNameEnv ve name
 
        -- Extract the IdInfo from an IfaceSig imported from an interface file
 tcAddImportedIdInfo :: ValueEnv -> Id -> Id
@@ -381,44 +445,298 @@ tcAddImportedIdInfo unf_env id
                                -- have explicit local definitions, so we get a black hole!
   = id
   | otherwise
-  = id `setIdInfo` new_info
+  = 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
-                    Nothing          -> noIdInfo
+                    Nothing          -> vanillaIdInfo
                     Just imported_id -> idInfo imported_id
                -- ToDo: could check that types are the same
 \end{code}
 
+Constructing new Ids
+
+\begin{code}
+newLocalId :: OccName -> TcType -> SrcLoc -> NF_TcM s 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 ty 
+  = tcGetUnique                `thenNF_Tc` \ uniq ->
+    returnNF_Tc (mkSpecPragmaId (nameOccName name) uniq ty (getSrcLoc name))
+\end{code}
+
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{Constructing new Ids}
+\subsection{The instance environment}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-newLocalId :: OccName -> TcType -> NF_TcM s TcId
-newLocalId name ty
-  = tcGetUnique                `thenNF_Tc` \ uniq ->
-    returnNF_Tc (mkUserLocal name uniq ty)
+tcGetInstEnv :: NF_TcM s InstEnv
+tcGetInstEnv = tcGetEnv        `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve ie (_,gtvs)) ->
+              returnNF_Tc ie
 
-newLocalIds :: [OccName] -> [TcType] -> NF_TcM s [TcId]
-newLocalIds names tys
-  = tcGetUniques (length names) `thenNF_Tc` \ uniqs ->
-    let
-       new_ids            = zipWith3Equal "newLocalIds" mk_id names uniqs tys
-       mk_id name uniq ty = mkUserLocal name uniq ty
-    in
-    returnNF_Tc new_ids
+tcSetInstEnv :: InstEnv -> TcM s a -> TcM s a
+tcSetInstEnv ie scope
+  = tcGetEnv   `thenNF_Tc` \ (TcEnv ue te ve _ gtvs) ->
+    tcSetEnv (TcEnv ue te ve ie gtvs) scope
+\end{code}    
 
-newSpecPragmaId :: Name -> TcType -> NF_TcM s TcId
-newSpecPragmaId name ty 
-  = tcGetUnique                `thenNF_Tc` \ uniq ->
-    returnNF_Tc (mkSpecPragmaId (nameOccName name) uniq ty)
+
+\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.
+
+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}
+
+
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -431,4 +749,10 @@ 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")
+
+uvNameOutOfScope name
+  = ptext SLIT("UVar") <+> quotes (ppr name) <+> ptext SLIT("is not in scope")
+
+tyNameOutOfScope name
+  = quotes (ppr name) <+> ptext SLIT("is not in scope")
 \end{code}