[project @ 2002-10-18 13:41:50 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcInstDcls.lhs
index 5db09d1..b9cf1eb 100644 (file)
@@ -4,58 +4,73 @@
 \section[TcInstDecls]{Typechecking instance declarations}
 
 \begin{code}
-module TcInstDcls ( tcInstDecls1, tcInstDecls2 ) where
+module TcInstDcls ( tcInstDecls1, tcIfaceInstDecls, 
+                   tcInstDecls2, tcAddDeclCtxt ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import HsSyn           ( HsDecl(..), InstDecl(..),
-                         MonoBinds(..), HsExpr(..),  HsLit(..), Sig(..),
-                         andMonoBindList
+
+import CmdLineOpts     ( DynFlag(..) )
+
+import HsSyn           ( InstDecl(..), TyClDecl(..), HsType(..),
+                         MonoBinds(..), HsExpr(..),  HsLit(..), Sig(..), HsTyVarBndr(..),
+                         andMonoBindList, collectMonoBinders, 
+                         isClassDecl, isSourceInstDecl, toHsType
+                       )
+import RnHsSyn         ( RenamedHsBinds, RenamedInstDecl, 
+                         RenamedMonoBinds, RenamedTyClDecl, RenamedHsType, 
+                         extractHsTyVars, maybeGenericMatch
                        )
-import RnHsSyn         ( RenamedHsBinds, RenamedInstDecl, RenamedHsDecl )
 import TcHsSyn         ( TcMonoBinds, mkHsConApp )
-
 import TcBinds         ( tcSpecSigs )
-import TcClassDcl      ( tcMethodBind, checkFromThisClass )
-import TcMonad
-import RnMonad         ( RnNameSupply, FixityEnv )
-import Inst            ( InstOrigin(..),
-                         newDicts, newClassDicts,
-                         LIE, emptyLIE, plusLIE, plusLIEs )
-import TcDeriv         ( tcDeriving )
-import TcEnv           ( ValueEnv, tcExtendGlobalValEnv, tcExtendTyVarEnvForMeths,
-                         tcAddImportedIdInfo, tcInstId, newDFunName
+import TcClassDcl      ( tcMethodBind, mkMethodBind, badMethodErr )
+import TcRnMonad       
+import TcMType         ( tcInstType, checkValidTheta, checkValidInstHead, instTypeErr, 
+                         checkAmbiguity, UserTypeCtxt(..), SourceTyCtxt(..) )
+import TcType          ( mkClassPred, mkTyVarTy, tcSplitForAllTys, tyVarsOfType,
+                         tcSplitSigmaTy, getClassPredTys, tcSplitPredTy_maybe, mkTyVarTys,
+                         TyVarDetails(..)
                        )
-import TcInstUtil      ( InstInfo(..), classDataCon )
-import TcMonoType      ( tcHsSigType )
-import TcSimplify      ( tcSimplifyAndCheck )
-import TcType          ( zonkTcSigTyVars )
-
-import Bag             ( emptyBag, unitBag, unionBags, unionManyBags,
-                         foldBag, Bag
+import Inst            ( InstOrigin(..), newMethod, newMethodAtLoc, 
+                         newDicts, instToId, showLIE )
+import TcDeriv         ( tcDeriving )
+import TcEnv           ( tcExtendGlobalValEnv, 
+                         tcLookupClass, tcExtendTyVarEnv2,
+                         tcExtendInstEnv, tcExtendLocalInstEnv, tcLookupGlobalId,
+                         InstInfo(..), InstBindings(..), pprInstInfo, simpleInstInfoTyCon, 
+                         simpleInstInfoTy, newDFunName
                        )
-import CmdLineOpts     ( opt_GlasgowExts, opt_AllowUndecidableInstances )
-import Class           ( classBigSig )
+import PprType         ( pprClassPred )
+import TcMonoType      ( tcHsTyVars, kcHsSigType, tcHsType, tcHsSigType )
+import TcUnify         ( checkSigTyVars )
+import TcSimplify      ( tcSimplifyCheck, tcSimplifyTop )
+import HscTypes                ( DFunId )
+import Subst           ( mkTyVarSubst, substTheta, substTy )
+import DataCon         ( classDataCon )
+import Class           ( Class, classBigSig )
 import Var             ( idName, idType )
-import Maybes          ( maybeToBool, expectJust )
-import MkId            ( mkDictFunId )
-import Module          ( Module )
-import Name            ( isLocallyDefined )
-import NameSet         ( emptyNameSet )
-import PrelInfo                ( eRROR_ID )
-import PprType         ( pprConstraint )
-import TyCon           ( isSynTyCon, tyConDerivings )
-import Type            ( mkTyVarTys, splitSigmaTy, isTyVarTy,
-                         splitTyConApp_maybe, splitDictTy_maybe,
-                         splitAlgTyConApp_maybe,
-                         classesToPreds, classesOfPreds,
-                         unUsgTy, tyVarsOfTypes
+import NameSet         
+import Id              ( setIdLocalExported )
+import MkId            ( mkDictFunId, rUNTIME_ERROR_ID )
+import FunDeps         ( checkInstFDs )
+import Generics                ( validGenericInstanceType )
+import Name            ( getSrcLoc )
+import NameSet         ( unitNameSet, emptyNameSet, nameSetToList )
+import TyCon           ( TyCon )
+import TysWiredIn      ( genericTyCons )
+import SrcLoc           ( SrcLoc )
+import Unique          ( Uniquable(..) )
+import Util             ( lengthExceeds )
+import BasicTypes      ( NewOrData(..) )
+import UnicodeUtil     ( stringToUtf8 )
+import ErrUtils                ( dumpIfSet_dyn )
+import ListSetOps      ( Assoc, emptyAssoc, plusAssoc_C, mapAssoc, 
+                         assocElts, extendAssoc_C, equivClassesByUniq, minusList
                        )
-import Subst           ( mkTopTyVarSubst, substClasses )
-import VarSet          ( mkVarSet, varSetElems )
-import TysWiredIn      ( isFFIArgumentTy, isFFIResultTy )
-import PrelNames       ( cCallableClassKey, cReturnableClassKey, hasKey )
+import Maybe           ( catMaybes )
+import List            ( partition )
 import Outputable
+import FastString
 \end{code}
 
 Typechecking instance declarations is done in two passes. The first
@@ -131,75 +146,259 @@ Here, Bop1 \ldots Bopn bind the methods op1 \ldots opn,
 and $dbinds_super$ bind the superclass dictionaries sd1 \ldots sdm.
 \end{enumerate}
 
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Extracting instance decls}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+Gather up the instance declarations from their various sources
+
 \begin{code}
-tcInstDecls1 :: ValueEnv               -- Contains IdInfo for dfun ids
-            -> [RenamedHsDecl]
-            -> Module                  -- Module for deriving
-            -> FixityEnv               -- For derivings
-            -> RnNameSupply            -- For renaming derivings
-            -> TcM s (Bag InstInfo,
-                      RenamedHsBinds)
-
-tcInstDecls1 unf_env decls mod fixs rn_name_supply
-  =    -- Do the ordinary instance declarations
-    mapNF_Tc (tcInstDecl1 mod unf_env) 
-            [inst_decl | InstD inst_decl <- decls]     `thenNF_Tc` \ inst_info_bags ->
+tcInstDecls1   -- Deal with both source-code and imported instance decls
+   :: [RenamedTyClDecl]                -- For deriving stuff
+   -> [RenamedInstDecl]                -- Source code instance decls
+   -> TcM (TcGblEnv,           -- The full inst env
+          [InstInfo],          -- Source-code instance decls to process; 
+                               -- contains all dfuns for this module
+          RenamedHsBinds,      -- Supporting bindings for derived instances
+          FreeVars)            -- And the free vars of the derived code
+
+tcInstDecls1 tycl_decls inst_decls
+  = checkNoErrs $
+       -- Stop if addInstInfos etc discovers any errors
+       -- (they recover, so that we get more than one error each round)
+    let
+      (src_inst_decls, iface_inst_decls) = partition isSourceInstDecl inst_decls
+    in
+
+       -- (0) Deal with the imported instance decls
+    tcIfaceInstDecls iface_inst_decls  `thenM` \ imp_dfuns ->
+    tcExtendInstEnv imp_dfuns          $
+
+       -- (1) Do the ordinary instance declarations
+    mappM tcLocalInstDecl1 src_inst_decls    `thenM` \ local_inst_infos ->
+
     let
-       decl_inst_info = unionManyBags inst_info_bags
+       local_inst_info = catMaybes local_inst_infos
+       clas_decls      = filter isClassDecl tycl_decls
     in
-       -- Handle "derived" instances; note that we only do derivings
-       -- for things in this module; we ignore deriving decls from
-       -- interfaces!
-    tcDeriving mod fixs rn_name_supply decl_inst_info
-                       `thenTc` \ (deriv_inst_info, deriv_binds) ->
+       -- (2) Instances from generic class declarations
+    getGenericInstances clas_decls             `thenM` \ generic_inst_info -> 
+
+       -- Next, construct the instance environment so far, consisting of
+       --      a) imported instance decls (from this module)
+       --      b) local instance decls
+       --      c) generic instances
+    tcExtendLocalInstEnv local_inst_info       $
+    tcExtendLocalInstEnv generic_inst_info     $
+
+       -- (3) Compute instances from "deriving" clauses; 
+       --     note that we only do derivings for things in this module; 
+       --     we ignore deriving decls from interfaces!
+       -- This stuff computes a context for the derived instance decl, so it
+       -- needs to know about all the instances possible; hence inst_env4
+    tcDeriving tycl_decls                      `thenM` \ (deriv_inst_info, deriv_binds, fvs) ->
+    tcExtendLocalInstEnv deriv_inst_info       $
+
+    getGblEnv                                  `thenM` \ gbl_env ->
+    returnM (gbl_env, 
+            generic_inst_info ++ deriv_inst_info ++ local_inst_info,
+            deriv_binds, fvs)
+\end{code} 
 
+\begin{code}
+tcLocalInstDecl1 :: RenamedInstDecl 
+                -> TcM (Maybe InstInfo)        -- Nothing if there was an error
+       -- A source-file instance declaration
+       -- Type-check all the stuff before the "where"
+       --
+       -- We check for respectable instance type, and context
+       -- but only do this for non-imported instance decls.
+       -- Imported ones should have been checked already, and may indeed
+       -- contain something illegal in normal Haskell, notably
+       --      instance CCallable [Char] 
+tcLocalInstDecl1 decl@(InstDecl poly_ty binds uprags Nothing src_loc)
+  =    -- Prime error recovery, set source location
+    recoverM (returnM Nothing)         $
+    addSrcLoc src_loc                  $
+    addErrCtxt (instDeclCtxt poly_ty)  $
+
+       -- Typecheck the instance type itself.  We can't use 
+       -- tcHsSigType, because it's not a valid user type.
+    kcHsSigType poly_ty                        `thenM_`
+    tcHsType poly_ty                   `thenM` \ poly_ty' ->
     let
-       full_inst_info = deriv_inst_info `unionBags` decl_inst_info
+       (tyvars, theta, tau) = tcSplitSigmaTy poly_ty'
     in
-    returnTc (full_inst_info, deriv_binds)
+    checkValidTheta InstThetaCtxt theta                        `thenM_`
+    checkAmbiguity tyvars theta (tyVarsOfType tau)     `thenM_`
+    checkValidInstHead tau                     `thenM` \ (clas,inst_tys) ->
+    checkTc (checkInstFDs theta clas inst_tys)
+           (instTypeErr (pprClassPred clas inst_tys) msg)      `thenM_`
+    newDFunName clas inst_tys src_loc                          `thenM` \ dfun_name ->
+    returnM (Just (InstInfo { iDFunId = mkDictFunId dfun_name tyvars theta clas inst_tys,
+                             iBinds = VanillaInst binds uprags }))
+  where
+    msg  = parens (ptext SLIT("the instance types do not agree with the functional dependencies of the class"))
+\end{code}
 
+Imported instance declarations
 
-tcInstDecl1 :: Module -> ValueEnv -> RenamedInstDecl -> NF_TcM s (Bag InstInfo)
+\begin{code}
+tcIfaceInstDecls :: [RenamedInstDecl] -> TcM [DFunId]
+-- Deal with the instance decls, 
+tcIfaceInstDecls decls = mappM tcIfaceInstDecl decls
+
+tcIfaceInstDecl :: RenamedInstDecl -> TcM DFunId
+       -- An interface-file instance declaration
+       -- Should be in scope by now, because we should
+       -- have sucked in its interface-file definition
+       -- So it will be replete with its unfolding etc
+tcIfaceInstDecl decl@(InstDecl poly_ty binds uprags (Just dfun_name) src_loc)
+  = tcLookupGlobalId dfun_name
+\end{code}
 
-tcInstDecl1 mod unf_env (InstDecl poly_ty binds uprags maybe_dfun_name src_loc)
-  =    -- Prime error recovery, set source location
-    recoverNF_Tc (returnNF_Tc emptyBag)        $
-    tcAddSrcLoc src_loc                        $
 
-       -- Type-check all the stuff before the "where"
-    tcHsSigType poly_ty                        `thenTc` \ poly_ty' ->
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Extracting generic instance declaration from class declarations}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+@getGenericInstances@ extracts the generic instance declarations from a class
+declaration.  For exmaple
+
+       class C a where
+         op :: a -> a
+       
+         op{ x+y } (Inl v)   = ...
+         op{ x+y } (Inr v)   = ...
+         op{ x*y } (v :*: w) = ...
+         op{ 1   } Unit      = ...
+
+gives rise to the instance declarations
+
+       instance C (x+y) where
+         op (Inl v)   = ...
+         op (Inr v)   = ...
+       
+       instance C (x*y) where
+         op (v :*: w) = ...
+
+       instance C 1 where
+         op Unit      = ...
+
+
+\begin{code}
+getGenericInstances :: [RenamedTyClDecl] -> TcM [InstInfo] 
+getGenericInstances class_decls
+  = mappM get_generics class_decls             `thenM` \ gen_inst_infos ->
     let
-       (tyvars, theta, dict_ty) = splitSigmaTy poly_ty'
-       constr                   = classesOfPreds theta
-       (clas, inst_tys)         = case splitDictTy_maybe dict_ty of
-                                    Just ct -> ct
-                                    Nothing -> pprPanic "tcInstDecl1" (ppr poly_ty)
+       gen_inst_info = concat gen_inst_infos
     in
+    if null gen_inst_info then
+       returnM []
+    else
+    getDOpts                                           `thenM`  \ dflags ->
+    ioToTcRn (dumpIfSet_dyn dflags Opt_D_dump_deriv "Generic instances" 
+                   (vcat (map pprInstInfo gen_inst_info)))     
+                                                       `thenM_`
+    returnM gen_inst_info
+
+get_generics decl@(ClassDecl {tcdMeths = Nothing})
+  = returnM [] -- Imported class decls
+
+get_generics decl@(ClassDecl {tcdName = class_name, tcdMeths = Just def_methods, tcdLoc = loc})
+  | null groups                
+  = returnM [] -- The comon case: no generic default methods
+
+  | otherwise  -- A source class decl with generic default methods
+  = recoverM (returnM [])                              $
+    tcAddDeclCtxt decl                                 $
+    tcLookupClass class_name                           `thenM` \ clas ->
+
+       -- Make an InstInfo out of each group
+    mappM (mkGenericInstance clas loc) groups          `thenM` \ inst_infos ->
+
+       -- Check that there is only one InstInfo for each type constructor
+       -- The main way this can fail is if you write
+       --      f {| a+b |} ... = ...
+       --      f {| x+y |} ... = ...
+       -- Then at this point we'll have an InstInfo for each
+    let
+       tc_inst_infos :: [(TyCon, InstInfo)]
+       tc_inst_infos = [(simpleInstInfoTyCon i, i) | i <- inst_infos]
+
+       bad_groups = [group | group <- equivClassesByUniq get_uniq tc_inst_infos,
+                             group `lengthExceeds` 1]
+       get_uniq (tc,_) = getUnique tc
+    in
+    mappM (addErrTc . dupGenericInsts) bad_groups      `thenM_`
+
+       -- Check that there is an InstInfo for each generic type constructor
+    let
+       missing = genericTyCons `minusList` [tc | (tc,_) <- tc_inst_infos]
+    in
+    checkTc (null missing) (missingGenericInstances missing)   `thenM_`
+
+    returnM inst_infos
+
+  where
+       -- Group the declarations by type pattern
+       groups :: [(RenamedHsType, RenamedMonoBinds)]
+       groups = assocElts (getGenericBinds def_methods)
+
 
-    (case maybe_dfun_name of
-       Nothing ->      -- A source-file instance declaration
-
-               -- Check for respectable instance type, and context
-               -- but only do this for non-imported instance decls.
-               -- Imported ones should have been checked already, and may indeed
-               -- contain something illegal in normal Haskell, notably
-               --      instance CCallable [Char] 
-           scrutiniseInstanceHead clas inst_tys                `thenNF_Tc_`
-           mapNF_Tc scrutiniseInstanceConstraint constr        `thenNF_Tc_`
-
-               -- Make the dfun id and return it
-           newDFunName mod clas inst_tys src_loc               `thenNF_Tc` \ dfun_name ->
-           returnNF_Tc (mkDictFunId dfun_name clas tyvars inst_tys constr)
-
-       Just dfun_name ->       -- An interface-file instance declaration
-               -- Make the dfun id and add info from interface file
-           let
-               dfun_id = mkDictFunId dfun_name clas tyvars inst_tys constr
-           in
-           returnNF_Tc (tcAddImportedIdInfo unf_env dfun_id)
-    )                                          `thenNF_Tc` \ dfun_id ->
-
-    returnTc (unitBag (InstInfo clas tyvars inst_tys constr dfun_id binds src_loc uprags))
+---------------------------------
+getGenericBinds :: RenamedMonoBinds -> Assoc RenamedHsType RenamedMonoBinds
+  -- Takes a group of method bindings, finds the generic ones, and returns
+  -- them in finite map indexed by the type parameter in the definition.
+
+getGenericBinds EmptyMonoBinds    = emptyAssoc
+getGenericBinds (AndMonoBinds m1 m2) 
+  = plusAssoc_C AndMonoBinds (getGenericBinds m1) (getGenericBinds m2)
+
+getGenericBinds (FunMonoBind id infixop matches loc)
+  = mapAssoc wrap (foldl add emptyAssoc matches)
+       -- Using foldl not foldr is vital, else
+       -- we reverse the order of the bindings!
+  where
+    add env match = case maybeGenericMatch match of
+                     Nothing           -> env
+                     Just (ty, match') -> extendAssoc_C (++) env (ty, [match'])
+
+    wrap ms = FunMonoBind id infixop ms loc
+
+---------------------------------
+mkGenericInstance :: Class -> SrcLoc
+                 -> (RenamedHsType, RenamedMonoBinds)
+                 -> TcM InstInfo
+
+mkGenericInstance clas loc (hs_ty, binds)
+  -- Make a generic instance declaration
+  -- For example:      instance (C a, C b) => C (a+b) where { binds }
+
+  =    -- Extract the universally quantified type variables
+    let
+       sig_tvs = map UserTyVar (nameSetToList (extractHsTyVars hs_ty))
+    in
+    tcHsTyVars sig_tvs (kcHsSigType hs_ty)     $ \ tyvars ->
+
+       -- Type-check the instance type, and check its form
+    tcHsSigType GenPatCtxt hs_ty               `thenM` \ inst_ty ->
+    checkTc (validGenericInstanceType inst_ty)
+           (badGenericInstanceType binds)      `thenM_`
+
+       -- Make the dictionary function.
+    newDFunName clas [inst_ty] loc             `thenM` \ dfun_name ->
+    let
+       inst_theta = [mkClassPred clas [mkTyVarTy tv] | tv <- tyvars]
+       dfun_id    = mkDictFunId dfun_name tyvars inst_theta clas [inst_ty]
+    in
+
+    returnM (InstInfo { iDFunId = dfun_id, iBinds = VanillaInst binds [] })
 \end{code}
 
 
@@ -210,19 +409,12 @@ tcInstDecl1 mod unf_env (InstDecl poly_ty binds uprags maybe_dfun_name src_loc)
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcInstDecls2 :: Bag InstInfo
-            -> NF_TcM s (LIE, TcMonoBinds)
-
+tcInstDecls2 :: [InstInfo] -> TcM TcMonoBinds
 tcInstDecls2 inst_decls
-  = foldBag combine tcInstDecl2 (returnNF_Tc (emptyLIE, EmptyMonoBinds)) inst_decls
-  where
-    combine tc1 tc2 = tc1      `thenNF_Tc` \ (lie1, binds1) ->
-                     tc2       `thenNF_Tc` \ (lie2, binds2) ->
-                     returnNF_Tc (lie1 `plusLIE` lie2,
-                                  binds1 `AndMonoBinds` binds2)
+  = mappM tcInstDecl2 inst_decls       `thenM` \ binds_s ->
+    returnM (andMonoBindList binds_s)
 \end{code}
 
-
 ======= New documentation starts here (Sept 92)         ==============
 
 The main purpose of @tcInstDecl2@ is to return a @HsBinds@ which defines
@@ -289,127 +481,89 @@ is the @dfun_theta@ below.
 
 First comes the easy case of a non-local instance decl.
 
-\begin{code}
-tcInstDecl2 :: InstInfo -> NF_TcM s (LIE, TcMonoBinds)
 
-tcInstDecl2 (InstInfo clas inst_tyvars inst_tys
-                     inst_decl_theta
-                     dfun_id monobinds
-                     locn uprags)
-  | not (isLocallyDefined dfun_id)
-  = returnNF_Tc (emptyLIE, EmptyMonoBinds)
+\begin{code}
+tcInstDecl2 :: InstInfo -> TcM TcMonoBinds
 
-  | otherwise
+tcInstDecl2 (InstInfo { iDFunId = dfun_id, iBinds = binds })
   =     -- Prime error recovery
-    recoverNF_Tc (returnNF_Tc (emptyLIE, EmptyMonoBinds))  $
-    tcAddSrcLoc locn                                      $
-
-        -- Check that all the method bindings come from this class
-    checkFromThisClass clas monobinds                  `thenNF_Tc_`
+    recoverM (returnM EmptyMonoBinds)  $
+    addSrcLoc (getSrcLoc dfun_id)                              $
+    addErrCtxt (instDeclCtxt (toHsType (idType dfun_id)))      $
+    let
+       inst_ty = idType dfun_id
+       (inst_tyvars, _) = tcSplitForAllTys inst_ty
+               -- The tyvars of the instance decl scope over the 'where' part
+               -- Those tyvars are inside the dfun_id's type, which is a bit
+               -- bizarre, but OK so long as you realise it!
+    in
 
        -- Instantiate the instance decl with tc-style type variables
-    tcInstId dfun_id           `thenNF_Tc` \ (inst_tyvars', dfun_theta', dict_ty') ->
+    tcInstType InstTv inst_ty          `thenM` \ (inst_tyvars', dfun_theta', inst_head') ->
     let
-       (clas, inst_tys')       = expectJust "tcInstDecl2" (splitDictTy_maybe dict_ty')
-
-       origin                  = InstanceDeclOrigin
-
+       Just pred         = tcSplitPredTy_maybe inst_head'
+       (clas, inst_tys') = getClassPredTys pred
         (class_tyvars, sc_theta, _, op_items) = classBigSig clas
 
-       dm_ids = [dm_id | (_, dm_id, _) <- op_items]
-
-       -- Instantiate the theta found in the original instance decl
-       inst_decl_theta' = substClasses (mkTopTyVarSubst inst_tyvars (mkTyVarTys inst_tyvars'))
-                                       inst_decl_theta
-
-         -- Instantiate the super-class context with inst_tys
-       sc_theta' = substClasses (mkTopTyVarSubst class_tyvars inst_tys') sc_theta
+        -- Instantiate the super-class context with inst_tys
+       sc_theta' = substTheta (mkTyVarSubst class_tyvars inst_tys') sc_theta
+       origin    = InstanceDeclOrigin
     in
         -- Create dictionary Ids from the specified instance contexts.
-    newClassDicts origin sc_theta'     `thenNF_Tc` \ (sc_dicts,        sc_dict_ids) ->
-    newDicts origin dfun_theta'                `thenNF_Tc` \ (dfun_arg_dicts,  dfun_arg_dicts_ids)  ->
-    newClassDicts origin inst_decl_theta' `thenNF_Tc` \ (inst_decl_dicts, _) ->
-    newClassDicts origin [(clas,inst_tys')] `thenNF_Tc` \ (this_dict,       [this_dict_id]) ->
-
-    tcExtendTyVarEnvForMeths inst_tyvars inst_tyvars' (
-       tcExtendGlobalValEnv dm_ids (
-               -- Default-method Ids may be mentioned in synthesised RHSs 
-
-       mapAndUnzip3Tc (tcMethodBind clas origin inst_tyvars' inst_tys'
-                                    (classesToPreds inst_decl_theta')
-                                    monobinds uprags True)
-                      op_items
-    ))                 `thenTc` \ (method_binds_s, insts_needed_s, meth_lies_w_ids) ->
-
-       -- Deal with SPECIALISE instance pragmas by making them
-       -- look like SPECIALISE pragmas for the dfun
-    let
-       dfun_prags = [SpecSig (idName dfun_id) ty loc | SpecInstSig ty loc <- uprags]
+    newDicts origin sc_theta'          `thenM` \ sc_dicts ->
+    newDicts origin dfun_theta'                `thenM` \ dfun_arg_dicts ->
+    newDicts origin [pred]             `thenM` \ [this_dict] ->
+               -- Default-method Ids may be mentioned in synthesised RHSs,
+               -- but they'll already be in the environment.
+
+       ------------------
+       -- Typecheck the methods
+    let                -- These insts are in scope; quite a few, eh?
+       avail_insts = [this_dict] ++ dfun_arg_dicts ++ sc_dicts
     in
-    tcExtendGlobalValEnv [dfun_id] (
-       tcSpecSigs dfun_prags
-    )                                  `thenTc` \ (prag_binds, prag_lie) ->
+    tcMethods clas inst_tyvars inst_tyvars' 
+             dfun_theta' inst_tys' avail_insts 
+             op_items binds            `thenM` \ (meth_ids, meth_binds) ->
 
-       -- Check the overloading constraints of the methods and superclasses
+       -- Figure out bindings for the superclass context
+    tcSuperClasses inst_tyvars' dfun_arg_dicts sc_dicts        
+               `thenM` \ (zonked_inst_tyvars, sc_binds_inner, sc_binds_outer) ->
 
-       -- tcMethodBind has checked that the class_tyvars havn't
-       -- been unified with each other or another type, but we must
-       -- still zonk them before passing them to tcSimplifyAndCheck
-    zonkTcSigTyVars inst_tyvars'       `thenNF_Tc` \ zonked_inst_tyvars ->
+       -- Deal with 'SPECIALISE instance' pragmas by making them
+       -- look like SPECIALISE pragmas for the dfun
     let
-        inst_tyvars_set = mkVarSet zonked_inst_tyvars
-
-       (meth_lies, meth_ids) = unzip meth_lies_w_ids
-
-                -- These insts are in scope; quite a few, eh?
-       avail_insts = this_dict                 `plusLIE` 
-                     dfun_arg_dicts            `plusLIE`
-                     sc_dicts                  `plusLIE`
-                     unionManyBags meth_lies
-
-        methods_lie = plusLIEs insts_needed_s
+       uprags = case binds of
+                      VanillaInst _ uprags -> uprags
+                      other                -> []
+       spec_prags = [ SpecSig (idName dfun_id) ty loc
+                    | SpecInstSig ty loc <- uprags ]
+       xtve = inst_tyvars `zip` inst_tyvars'
     in
-
-       -- Ditto method bindings
-    tcAddErrCtxt methodCtxt (
-      tcSimplifyAndCheck
-                (ptext SLIT("instance declaration context"))
-                inst_tyvars_set                        -- Local tyvars
-                avail_insts
-                methods_lie
-    )                                           `thenTc` \ (const_lie1, lie_binds1) ->
-    
-       -- Check that we *could* construct the superclass dictionaries,
-       -- even though we are *actually* going to pass the superclass dicts in;
-       -- the check ensures that the caller will never have 
-       --a problem building them.
-    tcAddErrCtxt superClassCtxt (
-      tcSimplifyAndCheck
-                (ptext SLIT("instance declaration context"))
-                inst_tyvars_set                -- Local tyvars
-                inst_decl_dicts                -- The instance dictionaries available
-                sc_dicts                       -- The superclass dicationaries reqd
-    )                                  `thenTc` \ _ -> 
-                                               -- Ignore the result; we're only doing
-                                               -- this to make sure it can be done.
-
-       -- Now do the simplification again, this time to get the
-       -- bindings; this time we use an enhanced "avails"
-       -- Ignore errors because they come from the *previous* tcSimplify
-    discardErrsTc (
-       tcSimplifyAndCheck
-                (ptext SLIT("instance declaration context"))
-                inst_tyvars_set
-                dfun_arg_dicts         -- NB! Don't include this_dict here, else the sc_dicts
-                                       -- get bound by just selecting from this_dict!!
-                sc_dicts
-    )                                           `thenTc` \ (const_lie2, lie_binds2) ->
-       
+    tcExtendGlobalValEnv [dfun_id] (
+       tcExtendTyVarEnv2 xtve          $
+       tcSpecSigs spec_prags
+    )                                  `thenM` \ prag_binds ->
 
        -- Create the result bindings
     let
+       local_dfun_id = setIdLocalExported dfun_id
+               -- Reason for setIdLocalExported: see notes with MkId.mkDictFunId
+
         dict_constr   = classDataCon clas
-       scs_and_meths = sc_dict_ids ++ meth_ids
+       scs_and_meths = map instToId sc_dicts ++ meth_ids
+       this_dict_id  = instToId this_dict
+       inlines       | null dfun_arg_dicts = emptyNameSet
+                     | otherwise           = unitNameSet (idName dfun_id)
+               -- Always inline the dfun; this is an experimental decision
+               -- because it makes a big performance difference sometimes.
+               -- Often it means we can do the method selection, and then
+               -- inline the method as well.  Marcin's idea; see comments below.
+               --
+               -- BUT: don't inline it if it's a constant dictionary;
+               -- we'll get all the benefit without inlining, and we get
+               -- a **lot** of code duplication if we inline it
+               --
+               --      See Note [Inline dfuns] below
 
        dict_rhs
          | null scs_and_meths
@@ -419,11 +573,11 @@ tcInstDecl2 (InstInfo clas inst_tyvars inst_tys
                -- emit an error message.  This in turn means that we don't
                -- mention the constructor, which doesn't exist for CCallable, CReturnable
                -- Hardly beautiful, but only three extra lines.
-           HsApp (TyApp (HsVar eRROR_ID) [(unUsgTy . idType) this_dict_id])
-                 (HsLit (HsString msg))
+           HsApp (TyApp (HsVar rUNTIME_ERROR_ID) [idType this_dict_id])
+                 (HsLit (HsStringPrim (mkFastString (stringToUtf8 msg))))
 
          | otherwise   -- The common case
-         = mkHsConApp dict_constr inst_tys' (map HsVar (sc_dict_ids ++ meth_ids))
+         = mkHsConApp dict_constr inst_tys' (map HsVar scs_and_meths)
                -- We don't produce a binding for the dict_constr; instead we
                -- rely on the simplifier to unfold this saturated application
                -- We do this rather than generate an HsCon directly, because
@@ -432,129 +586,274 @@ tcInstDecl2 (InstInfo clas inst_tyvars inst_tys
                -- than needing to be repeated here.
 
          where
-           msg = _PK_ ("Compiler error: bad dictionary " ++ showSDoc (ppr clas))
-
-       dict_bind    = VarMonoBind this_dict_id dict_rhs
-       method_binds = andMonoBindList method_binds_s
-
-       main_bind
-         = AbsBinds
-                zonked_inst_tyvars
-                dfun_arg_dicts_ids
-                [(inst_tyvars', dfun_id, this_dict_id)] 
-                emptyNameSet           -- No inlines (yet)
-                (lie_binds1    `AndMonoBinds` 
-                 lie_binds2    `AndMonoBinds`
-                 method_binds  `AndMonoBinds`
-                 dict_bind)
+           msg = "Compiler error: bad dictionary " ++ showSDoc (ppr clas)
+
+       dict_bind  = VarMonoBind this_dict_id dict_rhs
+       all_binds  = sc_binds_inner `AndMonoBinds` meth_binds `AndMonoBinds` dict_bind
+
+       main_bind = AbsBinds
+                        zonked_inst_tyvars
+                        (map instToId dfun_arg_dicts)
+                        [(inst_tyvars', local_dfun_id, this_dict_id)] 
+                        inlines all_binds
+    in
+    showLIE "instance"                 `thenM_`
+    returnM (main_bind `AndMonoBinds` prag_binds `AndMonoBinds` sc_binds_outer)
+
+
+tcMethods clas inst_tyvars inst_tyvars' dfun_theta' inst_tys' 
+         avail_insts op_items (VanillaInst monobinds uprags)
+  =    -- Check that all the method bindings come from this class
+    let
+       sel_names = [idName sel_id | (sel_id, _) <- op_items]
+       bad_bndrs = collectMonoBinders monobinds `minusList` sel_names
     in
-    returnTc (const_lie1 `plusLIE` const_lie2 `plusLIE` prag_lie,
-             main_bind `AndMonoBinds` prag_binds)
+    mappM (addErrTc . badMethodErr clas) bad_bndrs     `thenM_`
+
+       -- Make the method bindings
+    mapAndUnzipM do_one op_items                       `thenM` \ (meth_ids, meth_binds_s) ->
+   
+    returnM (meth_ids, andMonoBindList meth_binds_s)
+
+  where
+    xtve = inst_tyvars `zip` inst_tyvars'
+    do_one op_item 
+       = mkMethodBind InstanceDeclOrigin clas 
+                      inst_tys' monobinds op_item      `thenM` \ (meth_inst, meth_info) ->
+         tcMethodBind xtve inst_tyvars' dfun_theta' 
+                      avail_insts uprags meth_info     `thenM` \ meth_bind ->
+               -- Could add meth_insts to avail_insts, but not worth the bother
+         returnM (instToId meth_inst, meth_bind)
+
+-- Derived newtype instances
+tcMethods clas inst_tyvars inst_tyvars' dfun_theta' inst_tys' 
+         avail_insts op_items (NewTypeDerived rep_tys)
+  = getInstLoc InstanceDeclOrigin                      `thenM` \ inst_loc ->
+    getLIE (mapAndUnzipM (do_one inst_loc) op_items)   `thenM` \ ((meth_ids, meth_binds), lie) ->
+    
+    tcSimplifyCheck
+        (ptext SLIT("newtype derived instance"))
+        inst_tyvars' avail_insts lie                   `thenM` \ lie_binds ->
+
+       -- I don't think we have to do the checkSigTyVars thing
+
+    returnM (meth_ids, lie_binds `AndMonoBinds` andMonoBindList meth_binds)
+
+  where
+    do_one inst_loc (sel_id, _)
+       = newMethodAtLoc inst_loc sel_id inst_tys'      `thenM` \ meth_inst ->
+               -- Like in mkMethodBind
+         newMethod InstanceDeclOrigin sel_id rep_tys'  `thenM` \ rhs_id ->
+               -- The binding is like "op @ NewTy = op @ RepTy"
+         let
+            meth_id = instToId meth_inst
+         in
+         return (meth_id, VarMonoBind meth_id (HsVar rhs_id))
+
+       -- Instantiate rep_tys with the relevant type variables
+    rep_tys' = map (substTy subst) rep_tys
+    subst    = mkTyVarSubst inst_tyvars (mkTyVarTys inst_tyvars')
 \end{code}
 
+Note: [Superclass loops]
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+We have to be very, very careful when generating superclasses, lest we
+accidentally build a loop. Here's an example:
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection{Checking for a decent instance type}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
+  class S a
+
+  class S a => C a where { opc :: a -> a }
+  class S b => D b where { opd :: b -> b }
+  
+  instance C Int where
+     opc = opd
+  
+  instance D Int where
+     opd = opc
+
+From (instance C Int) we get the constraint set {ds1:S Int, dd:D Int}
+Simplifying, we may well get:
+       $dfCInt = :C ds1 (opd dd)
+       dd  = $dfDInt
+       ds1 = $p1 dd
+Notice that we spot that we can extract ds1 from dd.  
 
-@scrutiniseInstanceHead@ checks the type {\em and} its syntactic constraints:
-it must normally look like: @instance Foo (Tycon a b c ...) ...@
+Alas!  Alack! We can do the same for (instance D Int):
 
-The exceptions to this syntactic checking: (1)~if the @GlasgowExts@
-flag is on, or (2)~the instance is imported (they must have been
-compiled elsewhere). In these cases, we let them go through anyway.
+       $dfDInt = :D ds2 (opc dc)
+       dc  = $dfCInt
+       ds2 = $p1 dc
 
-We can also have instances for functions: @instance Foo (a -> b) ...@.
+And now we've defined the superclass in terms of itself.
+
+
+Solution: treat the superclass context separately, and simplify it
+all the way down to nothing on its own.  Don't toss any 'free' parts
+out to be simplified together with other bits of context.
+Hence the tcSimplifyTop below.
+
+At a more basic level, don't include this_dict in the context wrt
+which we simplify sc_dicts, else sc_dicts get bound by just selecting
+from this_dict!!
 
 \begin{code}
-scrutiniseInstanceConstraint (clas, tys)
-  |  all isTyVarTy tys 
-  || opt_AllowUndecidableInstances = returnNF_Tc ()
-  | otherwise                     = addErrTc (instConstraintErr clas tys)
-
-scrutiniseInstanceHead clas inst_taus
-  |    -- CCALL CHECK
-       -- A user declaration of a CCallable/CReturnable instance
-       -- must be for a "boxed primitive" type.
-    (clas `hasKey` cCallableClassKey   && not (ccallable_type   first_inst_tau)) ||
-    (clas `hasKey` cReturnableClassKey && not (creturnable_type first_inst_tau))
-  = addErrTc (nonBoxedPrimCCallErr clas first_inst_tau)
-
-       -- DERIVING CHECK
-       -- It is obviously illegal to have an explicit instance
-       -- for something that we are also planning to `derive'
-  | maybeToBool alg_tycon_app_maybe && clas `elem` (tyConDerivings alg_tycon)
-  = addErrTc (derivingWhenInstanceExistsErr clas first_inst_tau)
-          -- Kind check will have ensured inst_taus is of length 1
-
-       -- Allow anything for AllowUndecidableInstances
-  | opt_AllowUndecidableInstances
-  = returnNF_Tc ()
-
-       -- If GlasgowExts then check at least one isn't a type variable
-  | opt_GlasgowExts 
-  = if all isTyVarTy inst_taus then
-       addErrTc (instTypeErr clas inst_taus (text "There must be at least one non-type-variable in the instance head"))
-    else
-       returnNF_Tc ()
-
-       -- WITH HASKELL 1.4, MUST HAVE C (T a b c)
-  |  not (length inst_taus == 1 &&
-         maybeToBool maybe_tycon_app &&        -- Yes, there's a type constuctor
-          not (isSynTyCon tycon) &&            -- ...but not a synonym
-          all isTyVarTy arg_tys &&             -- Applied to type variables
-         length (varSetElems (tyVarsOfTypes arg_tys)) == length arg_tys
-                -- This last condition checks that all the type variables are distinct
-     )
-  = addErrTc (instTypeErr clas inst_taus
-                       (text "the instance type must be of form (T a b c)" $$
-                        text "where T is not a synonym, and a,b,c are distinct type variables")
-    )
-
-  | otherwise
-  = returnNF_Tc ()
+tcSuperClasses inst_tyvars' dfun_arg_dicts sc_dicts
+  = addErrCtxt superClassCtxt  $
+    getLIE (tcSimplifyCheck doc inst_tyvars'
+                           dfun_arg_dicts
+                           sc_dicts)           `thenM` \ (sc_binds1, sc_lie) ->
+
+       -- It's possible that the superclass stuff might have done unification
+    checkSigTyVars inst_tyvars'        `thenM` \ zonked_inst_tyvars ->
+
+       -- We must simplify this all the way down 
+       -- lest we build superclass loops
+       -- See Note [Superclass loops] above
+    tcSimplifyTop sc_lie               `thenM` \ sc_binds2 ->
+
+    returnM (zonked_inst_tyvars, sc_binds1, sc_binds2)
 
   where
-    (first_inst_tau : _)       = inst_taus
-
-       -- Stuff for algebraic or -> type
-    maybe_tycon_app      = splitTyConApp_maybe first_inst_tau
-    Just (tycon, arg_tys) = maybe_tycon_app
-
-       -- Stuff for an *algebraic* data type
-    alg_tycon_app_maybe           = splitAlgTyConApp_maybe first_inst_tau
-                               -- The "Alg" part looks through synonyms
-    Just (alg_tycon, _, _) = alg_tycon_app_maybe
-ccallable_type   ty = isFFIArgumentTy False {- Not safe call -} ty
-creturnable_type ty = isFFIResultTy ty
+    doc = ptext SLIT("instance declaration superclass context")
 \end{code}
 
-\begin{code}
-instConstraintErr clas tys
-  = hang (ptext SLIT("Illegal constraint") <+> 
-         quotes (pprConstraint clas tys) <+> 
-         ptext SLIT("in instance context"))
-        4 (ptext SLIT("(Instance contexts must constrain only type variables)"))
-       
-instTypeErr clas tys msg
-  = sep [ptext SLIT("Illegal instance declaration for") <+> quotes (pprConstraint clas tys),
-        nest 4 (parens msg)
-    ]
 
-derivingWhenInstanceExistsErr clas tycon
-  = hang (hsep [ptext SLIT("Deriving class"), 
-                      quotes (ppr clas), 
-                      ptext SLIT("type"), quotes (ppr tycon)])
-         4 (ptext SLIT("when an explicit instance exists"))
+               ------------------------------
+       [Inline dfuns] Inlining dfuns unconditionally
+               ------------------------------
+
+The code above unconditionally inlines dict funs.  Here's why.
+Consider this program:
+
+    test :: Int -> Int -> Bool
+    test x y = (x,y) == (y,x) || test y x
+    -- Recursive to avoid making it inline.
+
+This needs the (Eq (Int,Int)) instance.  If we inline that dfun
+the code we end up with is good:
+
+    Test.$wtest =
+       \r -> case ==# [ww ww1] of wild {
+               PrelBase.False -> Test.$wtest ww1 ww;
+               PrelBase.True ->
+                 case ==# [ww1 ww] of wild1 {
+                   PrelBase.False -> Test.$wtest ww1 ww;
+                   PrelBase.True -> PrelBase.True [];
+                 };
+           };
+    Test.test = \r [w w1]
+           case w of w2 {
+             PrelBase.I# ww ->
+                 case w1 of w3 { PrelBase.I# ww1 -> Test.$wtest ww ww1; };
+           };
+
+If we don't inline the dfun, the code is not nearly as good:
+
+    (==) = case PrelTup.$fEq(,) PrelBase.$fEqInt PrelBase.$fEqInt of tpl {
+             PrelBase.:DEq tpl1 tpl2 -> tpl2;
+           };
+    
+    Test.$wtest =
+       \r [ww ww1]
+           let { y = PrelBase.I#! [ww1]; } in
+           let { x = PrelBase.I#! [ww]; } in
+           let { sat_slx = PrelTup.(,)! [y x]; } in
+           let { sat_sly = PrelTup.(,)! [x y];
+           } in
+             case == sat_sly sat_slx of wild {
+               PrelBase.False -> Test.$wtest ww1 ww;
+               PrelBase.True -> PrelBase.True [];
+             };
+    
+    Test.test =
+       \r [w w1]
+           case w of w2 {
+             PrelBase.I# ww ->
+                 case w1 of w3 { PrelBase.I# ww1 -> Test.$wtest ww ww1; };
+           };
+
+Why doesn't GHC inline $fEq?  Because it looks big:
+
+    PrelTup.zdfEqZ1T{-rcX-}
+       = \ @ a{-reT-} :: * @ b{-reS-} :: *
+            zddEq{-rf6-} _Ks :: {PrelBase.Eq{-23-} a{-reT-}}
+            zddEq1{-rf7-} _Ks :: {PrelBase.Eq{-23-} b{-reS-}} ->
+            let {
+              zeze{-rf0-} _Kl :: (b{-reS-} -> b{-reS-} -> PrelBase.Bool{-3c-})
+              zeze{-rf0-} = PrelBase.zeze{-01L-}@ b{-reS-} zddEq1{-rf7-} } in
+            let {
+              zeze1{-rf3-} _Kl :: (a{-reT-} -> a{-reT-} -> PrelBase.Bool{-3c-})
+              zeze1{-rf3-} = PrelBase.zeze{-01L-} @ a{-reT-} zddEq{-rf6-} } in
+            let {
+              zeze2{-reN-} :: ((a{-reT-}, b{-reS-}) -> (a{-reT-}, b{-reS-})-> PrelBase.Bool{-3c-})
+              zeze2{-reN-} = \ ds{-rf5-} _Ks :: (a{-reT-}, b{-reS-})
+                              ds1{-rf4-} _Ks :: (a{-reT-}, b{-reS-}) ->
+                            case ds{-rf5-}
+                            of wild{-reW-} _Kd { (a1{-rf2-} _Ks, a2{-reZ-} _Ks) ->
+                            case ds1{-rf4-}
+                            of wild1{-reX-} _Kd { (b1{-rf1-} _Ks, b2{-reY-} _Ks) ->
+                            PrelBase.zaza{-r4e-}
+                              (zeze1{-rf3-} a1{-rf2-} b1{-rf1-})
+                              (zeze{-rf0-} a2{-reZ-} b2{-reY-})
+                            }
+                            } } in     
+            let {
+              a1{-reR-} :: ((a{-reT-}, b{-reS-})-> (a{-reT-}, b{-reS-})-> PrelBase.Bool{-3c-})
+              a1{-reR-} = \ a2{-reV-} _Ks :: (a{-reT-}, b{-reS-})
+                           b1{-reU-} _Ks :: (a{-reT-}, b{-reS-}) ->
+                         PrelBase.not{-r6I-} (zeze2{-reN-} a2{-reV-} b1{-reU-})
+            } in
+              PrelBase.zdwZCDEq{-r8J-} @ (a{-reT-}, b{-reS-}) a1{-reR-} zeze2{-reN-})
+
+and it's not as bad as it seems, because it's further dramatically
+simplified: only zeze2 is extracted and its body is simplified.
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Error messages}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+tcAddDeclCtxt decl thing_inside
+  = addSrcLoc (tcdLoc decl)    $
+    addErrCtxt ctxt    $
+    thing_inside
+  where
+     thing = case decl of
+               ClassDecl {}              -> "class"
+               TySynonym {}              -> "type synonym"
+               TyData {tcdND = NewType}  -> "newtype"
+               TyData {tcdND = DataType} -> "data type"
+
+     ctxt = hsep [ptext SLIT("In the"), text thing, 
+                 ptext SLIT("declaration for"), quotes (ppr (tcdName decl))]
+
+instDeclCtxt inst_ty = ptext SLIT("In the instance declaration for") <+> quotes doc
+                    where
+                       doc = case inst_ty of
+                               HsForAllTy _ _ (HsPredTy pred) -> ppr pred
+                               HsPredTy pred                  -> ppr pred
+                               other                          -> ppr inst_ty   -- Don't expect this
+\end{code}
 
-nonBoxedPrimCCallErr clas inst_ty
-  = hang (ptext SLIT("Unacceptable instance type for ccall-ish class"))
-        4 (hsep [ ptext SLIT("class"), ppr clas, ptext SLIT("type"),
-                       ppr inst_ty])
+\begin{code}
+badGenericInstanceType binds
+  = vcat [ptext SLIT("Illegal type pattern in the generic bindings"),
+         nest 4 (ppr binds)]
+
+missingGenericInstances missing
+  = ptext SLIT("Missing type patterns for") <+> pprQuotedList missing
+         
+dupGenericInsts tc_inst_infos
+  = vcat [ptext SLIT("More than one type pattern for a single generic type constructor:"),
+         nest 4 (vcat (map ppr_inst_ty tc_inst_infos)),
+         ptext SLIT("All the type patterns for a generic type constructor must be identical")
+    ]
+  where 
+    ppr_inst_ty (tc,inst) = ppr (simpleInstInfoTy inst)
 
 methodCtxt     = ptext SLIT("When checking the methods of an instance declaration")
-superClassCtxt = ptext SLIT("When checking the superclasses of an instance declaration")
+superClassCtxt = ptext SLIT("When checking the super-classes of an instance declaration")
 \end{code}