[project @ 2004-10-11 16:16:20 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcMatches.lhs
index 7fa3790..6f7c695 100644 (file)
@@ -4,40 +4,51 @@
 \section[TcMatches]{Typecheck some @Matches@}
 
 \begin{code}
-module TcMatches ( tcMatchesFun, tcMatchesCase, tcMatchLambda, tcStmts, tcGRHSs ) where
+module TcMatches ( tcMatchesFun, tcGRHSsPat, tcMatchesCase, tcMatchLambda,
+                  matchCtxt,
+                  tcDoStmts, tcStmtsAndThen, tcStmts, tcThingWithSig,
+                  tcMatchPats,
+                  TcStmtCtxt(..), TcMatchCtxt(..)
+       ) where
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import {-# SOURCE #-}  TcExpr( tcExpr )
+import {-# SOURCE #-}  TcExpr( tcCheckRho, tcInferRho, tcMonoExpr )
 
-import HsSyn           ( HsBinds(..), Match(..), GRHSs(..), GRHS(..),
-                         MonoBinds(..), StmtCtxt(..), Stmt(..),
-                         pprMatch, getMatchLoc, consLetStmt,
-                         mkMonoBind, collectSigTysFromPats
+import HsSyn           ( HsExpr(..), LHsExpr, MatchGroup(..),
+                         Match(..), LMatch, GRHSs(..), GRHS(..), 
+                         Stmt(..), LStmt, HsMatchContext(..), HsStmtContext(..),
+                         ReboundNames, LPat,
+                         pprMatch, isDoExpr,
+                         pprMatchContext, pprStmtContext, pprStmtResultContext,
+                         collectPatsBinders, glueBindsOnGRHSs
                        )
-import RnHsSyn         ( RenamedMatch, RenamedGRHSs, RenamedStmt )
-import TcHsSyn         ( TcMatch, TcGRHSs, TcStmt )
-
-import TcMonad
-import TcMonoType      ( kcHsSigType, tcTyVars, checkSigTyVars, tcHsSigType, sigPatCtxt )
-import Inst            ( LIE, plusLIE, emptyLIE, plusLIEs )
-import TcEnv           ( TcId, tcExtendTyVarEnv, tcExtendLocalValEnv, tcExtendGlobalTyVars )
-import TcPat           ( tcPat, tcPatBndr_NoSigs, polyPatSig )
-import TcType          ( TcType, newTyVarTy )
+import TcHsSyn         ( ExprCoFn, isIdCoercion, (<$>), (<.>) )
+
+import TcRnMonad
+import TcHsType                ( tcHsPatSigType, UserTypeCtxt(..) )
+import Inst            ( tcSyntaxName, tcInstCall )
+import TcEnv           ( TcId, tcLookupLocalIds, tcLookupId, tcExtendIdEnv, 
+                         tcExtendTyVarEnv )
+import TcPat           ( PatCtxt(..), tcPats )
+import TcMType         ( newTyFlexiVarTy, newTyFlexiVarTys, zonkTcType, isRigidType ) 
+import TcType          ( TcType, TcTyVar, TcSigmaType, TcRhoType, mkFunTys,
+                         tyVarsOfTypes, tidyOpenTypes, isSigmaTy, mkTyConApp,
+                         liftedTypeKind, openTypeKind, mkArrowKind, mkAppTy )
 import TcBinds         ( tcBindsAndThen )
-import TcSimplify      ( tcSimplifyAndCheck, bindInstsOfLocalFuns )
-import TcUnify         ( unifyFunTy, unifyTauTy, unifyListTy )
+import TcUnify         ( Expected(..), zapExpectedType, readExpectedType,
+                         unifyTauTy, subFunTys, unifyListTy, unifyTyConApp,
+                         checkSigTyVarsWrt, zapExpectedBranches, tcSubExp, tcGen,
+                         unifyAppTy )
 import Name            ( Name )
-import TysWiredIn      ( boolTy )
-
-import BasicTypes      ( RecFlag(..) )
-import Type            ( tyVarsOfType, isTauTy, mkArrowKind, mkAppTy, mkFunTy,
-                         boxedTypeKind, openTypeKind )
-import SrcLoc          ( SrcLoc )
+import TysWiredIn      ( boolTy, parrTyCon, listTyCon )
+import Id              ( idType, mkLocalId )
+import CoreFVs         ( idFreeTyVars )
 import VarSet
-import Var             ( Id )
-import Bag
+import Util            ( isSingleton, notNull )
 import Outputable
+import SrcLoc          ( Located(..), noLoc )
+
 import List            ( nub )
 \end{code}
 
@@ -53,64 +64,69 @@ is used in error messages.  It checks that all the equations have the
 same number of arguments before using @tcMatches@ to do the work.
 
 \begin{code}
-tcMatchesFun :: [(Name,Id)]    -- Bindings for the variables bound in this group
-            -> Name
-            -> TcType          -- Expected type
-            -> [RenamedMatch]
-            -> TcM ([TcMatch], LIE)
-
-tcMatchesFun xve fun_name expected_ty matches@(first_match:_)
-  =     -- Check that they all have the same no of arguments
-        -- Set the location to that of the first equation, so that
-        -- any inter-equation error messages get some vaguely
-        -- sensible location.  Note: we have to do this odd
-        -- ann-grabbing, because we don't always have annotations in
-        -- hand when we call tcMatchesFun...
-    tcAddSrcLoc (getMatchLoc first_match)       (
-           checkTc (sameNoOfArgs matches)
-                   (varyingArgsErr fun_name matches)
-    )                                           `thenTc_`
+tcMatchesFun :: Name
+            -> MatchGroup Name
+            -> Expected TcRhoType      -- Expected type of function
+            -> TcM (MatchGroup TcId)   -- Returns type of body
+
+tcMatchesFun fun_name matches exp_ty
+  = do {  -- Check that they all have the same no of arguments
+          -- Location is in the monad, set the caller so that 
+          -- any inter-equation error messages get some vaguely
+          -- sensible location.        Note: we have to do this odd
+          -- ann-grabbing, because we don't always have annotations in
+          -- hand when we call tcMatchesFun...
+         checkTc (sameNoOfArgs matches) (varyingArgsErr fun_name matches)
 
        -- ToDo: Don't use "expected" stuff if there ain't a type signature
        -- because inconsistency between branches
        -- may show up as something wrong with the (non-existent) type signature
 
-       -- No need to zonk expected_ty, because unifyFunTy does that on the fly
-    tcMatches xve matches expected_ty (FunRhs fun_name)
+               -- This is one of two places places we call subFunTys
+               -- The point is that if expected_y is a "hole", we want 
+               -- to make pat_tys and rhs_ty as "holes" too.
+       ; exp_ty' <- zapExpectedBranches matches exp_ty
+       ; subFunTys matches exp_ty'     $ \ pat_tys rhs_ty -> 
+         tcMatches match_ctxt pat_tys rhs_ty matches
+       }
+  where
+    match_ctxt = MC { mc_what = FunRhs fun_name,
+                     mc_body = tcMonoExpr }
 \end{code}
 
 @tcMatchesCase@ doesn't do the argument-count check because the
 parser guarantees that each equation has exactly one argument.
 
 \begin{code}
-tcMatchesCase :: [RenamedMatch]                -- The case alternatives
-             -> TcType                 -- Type of whole case expressions
-             -> TcM (TcType,           -- Inferred type of the scrutinee
-                       [TcMatch],      -- Translated alternatives
-                       LIE)
-
-tcMatchesCase matches expr_ty
-  = newTyVarTy openTypeKind                                    `thenNF_Tc` \ scrut_ty ->
-    tcMatches [] matches (mkFunTy scrut_ty expr_ty) CaseAlt    `thenTc` \ (matches', lie) ->
-    returnTc (scrut_ty, matches', lie)
-
-tcMatchLambda :: RenamedMatch -> TcType -> TcM (TcMatch, LIE)
-tcMatchLambda match res_ty = tcMatch [] match res_ty LambdaBody
+tcMatchesCase :: TcMatchCtxt           -- Case context
+             -> TcRhoType              -- Type of scrutinee
+             -> MatchGroup Name        -- The case alternatives
+             -> Expected TcRhoType     -- Type of whole case expressions
+             -> TcM (MatchGroup TcId)  -- Translated alternatives
+
+tcMatchesCase ctxt scrut_ty matches exp_ty
+  = do { exp_ty' <- zapExpectedBranches matches exp_ty
+       ; tcMatches ctxt [Check scrut_ty] exp_ty' matches }
+
+tcMatchLambda :: MatchGroup Name -> Expected TcRhoType -> TcM (MatchGroup TcId)
+tcMatchLambda match exp_ty     -- One branch so no unifyBranches needed
+  = subFunTys match exp_ty     $ \ pat_tys rhs_ty ->
+    tcMatches match_ctxt pat_tys rhs_ty match
+  where
+    match_ctxt = MC { mc_what = LambdaExpr,
+                     mc_body = tcMonoExpr }
 \end{code}
 
+@tcGRHSsPat@ typechecks @[GRHSs]@ that occur in a @PatMonoBind@.
 
 \begin{code}
-tcMatches :: [(Name,Id)]
-         -> [RenamedMatch]
-         -> TcType
-         -> StmtCtxt
-         -> TcM ([TcMatch], LIE)
-
-tcMatches xve matches expected_ty fun_or_case
-  = mapAndUnzipTc tc_match matches     `thenTc` \ (matches, lies) ->
-    returnTc (matches, plusLIEs lies)
+tcGRHSsPat :: GRHSs Name
+          -> Expected TcRhoType
+          -> TcM (GRHSs TcId)
+tcGRHSsPat grhss exp_ty = tcGRHSs match_ctxt grhss exp_ty
   where
-    tc_match match = tcMatch xve match expected_ty fun_or_case
+    match_ctxt = MC { mc_what = PatBindRhs,
+                     mc_body = tcMonoExpr }
 \end{code}
 
 
@@ -121,118 +137,127 @@ tcMatches xve matches expected_ty fun_or_case
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-tcMatch :: [(Name,Id)]
-       -> RenamedMatch
-       -> TcType               -- Expected result-type of the Match.
-                               -- Early unification with this guy gives better error messages
-       -> StmtCtxt
-       -> TcM (TcMatch, LIE)
-
-tcMatch xve1 match@(Match sig_tvs pats maybe_rhs_sig grhss) expected_ty ctxt
-  = tcAddSrcLoc (getMatchLoc match)            $
-    tcAddErrCtxt (matchCtxt ctxt match)                $
-
-    if null sig_tvs then       -- The common case
-       tc_match expected_ty    `thenTc` \ (_, match_and_lie) ->
-       returnTc match_and_lie
-
-    else
-       -- If there are sig tvs we must be careful *not* to use
-       -- expected_ty right away, else we'll unify with tyvars free
-       -- in the envt.  So invent a fresh tyvar and use that instead
-       newTyVarTy openTypeKind                                 `thenNF_Tc` \ tyvar_ty ->
-
-       -- Extend the tyvar env and check the match itself
-       tcTyVars sig_tvs (mapTc_ kcHsSigType sig_tys)           `thenTc` \ sig_tyvars ->
-       tcExtendTyVarEnv sig_tyvars (tc_match tyvar_ty)         `thenTc` \ (pat_ids, match_and_lie) ->
-
-       -- Check that the scoped type variables from the patterns
-       -- have not been constrained
-        tcAddErrCtxtM (sigPatCtxt sig_tyvars pat_ids)          (
-               checkSigTyVars sig_tyvars emptyVarSet
-       )                                                       `thenTc_`
-
-       -- *Now* we're free to unify with expected_ty
-       unifyTauTy expected_ty tyvar_ty `thenTc_`
-
-       returnTc match_and_lie
-
+tcMatches :: TcMatchCtxt
+         -> [Expected TcRhoType]       -- Expected pattern types
+         -> Expected TcRhoType         -- Expected result-type of the Match.
+         -> MatchGroup Name
+         -> TcM (MatchGroup TcId)
+
+data TcMatchCtxt       -- c.f. TcStmtCtxt, also in this module
+  = MC { mc_what :: HsMatchContext Name,       -- What kind of thing this is
+        mc_body :: LHsExpr Name                -- Type checker for a body of an alternative
+                -> Expected TcRhoType 
+                -> TcM (LHsExpr TcId) }        
+
+tcMatches ctxt pat_tys rhs_ty (MatchGroup matches _)
+  = do { matches' <- mapM (tcMatch ctxt pat_tys rhs_ty) matches
+       ; pat_tys' <- mapM readExpectedType pat_tys
+       ; rhs_ty'  <- readExpectedType rhs_ty
+       ; return (MatchGroup matches' (mkFunTys pat_tys' rhs_ty')) }
+
+-------------
+tcMatch :: TcMatchCtxt
+       -> [Expected TcRhoType]         -- Expected pattern types
+       -> Expected TcRhoType           -- Expected result-type of the Match.
+       -> LMatch Name
+       -> TcM (LMatch TcId)
+
+tcMatch ctxt pat_tys rhs_ty match 
+  = wrapLocM (tc_match ctxt pat_tys rhs_ty) match
+
+tc_match ctxt pat_tys rhs_ty match@(Match pats maybe_rhs_sig grhss)
+  = addErrCtxt (matchCtxt (mc_what ctxt) match)        $       
+    do { (pats', grhss') <- tcMatchPats pats pat_tys rhs_ty $
+                            tc_grhss ctxt maybe_rhs_sig grhss rhs_ty
+       ; returnM (Match pats' Nothing grhss') }
+
+
+-------------
+tc_grhss ctxt Nothing grhss rhs_ty 
+  = tcGRHSs ctxt grhss rhs_ty  -- No result signature
+
+tc_grhss ctxt (Just res_sig) grhss rhs_ty 
+  = do { (sig_tvs, sig_ty) <- tcHsPatSigType ResSigCtxt res_sig
+       ; traceTc (text "tc_grhss" <+> ppr sig_tvs)
+       ; (co_fn, grhss') <- tcExtendTyVarEnv sig_tvs $
+                            tcThingWithSig sig_ty (tcGRHSs ctxt grhss . Check) rhs_ty
+
+               -- Push the coercion down to the right hand sides,
+               -- because there is no convenient place to hang it otherwise.
+       ; if isIdCoercion co_fn then
+               return grhss'
+         else
+               return (lift_grhss co_fn grhss') }
+
+-------------
+lift_grhss co_fn (GRHSs grhss binds)
+  = GRHSs (map (fmap lift_grhs) grhss) binds
   where
-    sig_tys = case maybe_rhs_sig of { Just t -> [t]; Nothing -> [] }
-             ++ collectSigTysFromPats pats
+    lift_grhs (GRHS stmts) = GRHS (map lift_stmt stmts)
              
-    tc_match expected_ty       -- Any sig tyvars are in scope by now
-      = -- STEP 1: Typecheck the patterns
-       tcMatchPats pats expected_ty    `thenTc` \ (rhs_ty, pats', lie_req1, ex_tvs, pat_bndrs, lie_avail) ->
-        let
-         xve2       = bagToList pat_bndrs
-         pat_ids    = map snd xve2
-         ex_tv_list = bagToList ex_tvs
-        in
-
-       -- STEP 2: Check that the remaining "expected type" is not a rank-2 type
-       -- If it is it'll mess up the unifier when checking the RHS
-       checkTc (isTauTy rhs_ty) lurkingRank2SigErr             `thenTc_`
-
-       -- STEP 3: Unify with the rhs type signature if any
-       (case maybe_rhs_sig of
-           Nothing  -> returnTc ()
-           Just sig -> tcHsSigType sig         `thenTc` \ sig_ty ->
-
-                       -- Check that the signature isn't a polymorphic one, which
-                       -- we don't permit (at present, anyway)
-                       checkTc (isTauTy sig_ty) (polyPatSig sig_ty)    `thenTc_`
-                       unifyTauTy rhs_ty sig_ty
-       )                                               `thenTc_`
-
-       -- STEP 4: Typecheck the guarded RHSs and the associated where clause
-       tcExtendLocalValEnv xve1 (tcExtendLocalValEnv xve2 (
-           tcGRHSs grhss rhs_ty ctxt
-       ))                                      `thenTc` \ (grhss', lie_req2) ->
-
-       -- STEP 5: Check for existentially bound type variables
-       tcExtendGlobalTyVars (tyVarsOfType rhs_ty)      (
-           tcAddErrCtxtM (sigPatCtxt ex_tv_list pat_ids)       $
-           checkSigTyVars ex_tv_list emptyVarSet               `thenTc` \ zonked_ex_tvs ->
-           tcSimplifyAndCheck 
-               (text ("the existential context of a data constructor"))
-               (mkVarSet zonked_ex_tvs)
-               lie_avail (lie_req1 `plusLIE` lie_req2)
-       )                                                       `thenTc` \ (lie_req', ex_binds) ->
-
-       -- STEP 6 In case there are any polymorpic, overloaded binders in the pattern
-       -- (which can happen in the case of rank-2 type signatures, or data constructors
-       -- with polymorphic arguments), we must do a bindInstsOfLocalFns here
-       bindInstsOfLocalFuns lie_req' pat_ids           `thenTc` \ (lie_req'', inst_binds) ->
-
-       -- Phew!  All done.
-       let
-            grhss'' = glue_on Recursive ex_binds $
-                     glue_on Recursive inst_binds grhss'
-       in
-       returnTc (pat_ids, (Match [] pats' Nothing grhss'', lie_req''))
-
-       -- glue_on just avoids stupid dross
-glue_on _ EmptyMonoBinds grhss = grhss         -- The common case
-glue_on is_rec mbinds (GRHSs grhss binds ty)
-  = GRHSs grhss (mkMonoBind mbinds [] is_rec `ThenBinds` binds) ty
-
-tcGRHSs :: RenamedGRHSs
-       -> TcType -> StmtCtxt
-       -> TcM (TcGRHSs, LIE)
-
-tcGRHSs (GRHSs grhss binds _) expected_ty ctxt
-  = tcBindsAndThen glue_on binds (tc_grhss grhss)
-  where
-    tc_grhss grhss
-       = mapAndUnzipTc tc_grhs grhss       `thenTc` \ (grhss', lies) ->
-         returnTc (GRHSs grhss' EmptyBinds (Just expected_ty), plusLIEs lies)
-
-    tc_grhs (GRHS guarded locn)
-       = tcAddSrcLoc locn                              $
-         tcStmts ctxt (\ty -> ty) expected_ty locn guarded
-                                           `thenTc` \ ((guarded', _), lie) ->
-         returnTc (GRHS guarded' locn, lie)
+    lift_stmt (L loc (ResultStmt e)) = L loc (ResultStmt (fmap (co_fn <$>) e))
+    lift_stmt stmt                  = stmt
+
+-------------
+tcGRHSs :: TcMatchCtxt -> GRHSs Name
+       -> Expected TcRhoType
+       -> TcM (GRHSs TcId)
+
+  -- Special case when there is just one equation with a degenerate 
+  -- guard; then we pass in the full Expected type, so that we get
+  -- good inference from simple things like
+  --   f = \(x::forall a.a->a) -> <stuff>
+  -- This is a consequence of the fact that tcStmts takes a TcType,
+  -- not a Expected TcType, a decision we could revisit if necessary
+tcGRHSs ctxt (GRHSs [L loc1 (GRHS [L loc2 (ResultStmt rhs)])] binds) exp_ty
+  = tcBindsAndThen glueBindsOnGRHSs binds      $
+    mc_body ctxt rhs exp_ty                    `thenM` \ rhs' ->
+    returnM (GRHSs [L loc1 (GRHS [L loc2 (ResultStmt rhs')])] [])
+
+tcGRHSs ctxt (GRHSs grhss binds) exp_ty
+  = tcBindsAndThen glueBindsOnGRHSs binds      $
+    zapExpectedType exp_ty openTypeKind                `thenM` \ exp_ty' ->
+       -- Even if there is only one guard, we zap the RHS type to
+       -- a monotype.  Reason: it makes tcStmts much easier,
+       -- and even a one-armed guard has a notional second arm
+    let
+      stmt_ctxt = SC { sc_what = PatGuard (mc_what ctxt), 
+                      sc_rhs  = tcInferRho, 
+                      sc_body = sc_body,
+                      sc_ty   = exp_ty' }
+      sc_body body = mc_body ctxt body (Check exp_ty')
+
+      tc_grhs (GRHS guarded)
+       = tcStmts stmt_ctxt  guarded    `thenM` \ guarded' ->
+         returnM (GRHS guarded')
+    in
+    mappM (wrapLocM tc_grhs) grhss     `thenM` \ grhss' ->
+    returnM (GRHSs grhss' [])
+\end{code}
+
+
+\begin{code}
+tcThingWithSig :: TcSigmaType          -- Type signature
+              -> (TcRhoType -> TcM r)  -- How to type check the thing inside
+              -> Expected TcRhoType    -- Overall expected result type
+              -> TcM (ExprCoFn, r)
+-- Used for expressions with a type signature, and for result type signatures
+
+tcThingWithSig sig_ty thing_inside res_ty
+  | not (isSigmaTy sig_ty)
+  = thing_inside sig_ty                `thenM` \ result ->
+    tcSubExp res_ty sig_ty     `thenM` \ co_fn ->
+    returnM (co_fn, result)
+
+  | otherwise  -- The signature has some outer foralls
+  =    -- Must instantiate the outer for-alls of sig_tc_ty
+       -- else we risk instantiating a ? res_ty to a forall-type
+       -- which breaks the invariant that tcMonoExpr only returns phi-types
+    tcGen sig_ty emptyVarSet thing_inside      `thenM` \ (gen_fn, result) ->
+    tcInstCall InstSigOrigin sig_ty            `thenM` \ (inst_fn, _, inst_sig_ty) ->
+    tcSubExp res_ty inst_sig_ty                        `thenM` \ co_fn ->
+    returnM (co_fn <.> inst_fn <.> gen_fn,  result)
+       -- Note that we generalise, then instantiate. Ah well.
 \end{code}
 
 
@@ -242,150 +267,264 @@ tcGRHSs (GRHSs grhss binds _) expected_ty ctxt
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-\begin{code}
-tcMatchPats [] expected_ty
-  = returnTc (expected_ty, [], emptyLIE, emptyBag, emptyBag, emptyLIE)
-
-tcMatchPats (pat:pats) expected_ty
-  = unifyFunTy expected_ty             `thenTc` \ (arg_ty, rest_ty) ->
-    tcPat tcPatBndr_NoSigs pat arg_ty  `thenTc` \ (pat', lie_req, pat_tvs, pat_ids, lie_avail) ->
-    tcMatchPats pats rest_ty           `thenTc` \ (rhs_ty, pats', lie_reqs, pats_tvs, pats_ids, lie_avails) ->
-    returnTc ( rhs_ty, 
-               pat':pats',
-               lie_req `plusLIE` lie_reqs,
-               pat_tvs `unionBags` pats_tvs,
-               pat_ids `unionBags` pats_ids,
-               lie_avail `plusLIE` lie_avails
-    )
+\begin{code}     
+tcMatchPats :: [LPat Name] 
+           -> [Expected TcSigmaType]   -- Pattern types
+           -> Expected TcRhoType       -- Result type;
+                                       -- used only to check existential escape
+           -> TcM a
+           -> TcM ([LPat TcId], a)
+-- Typecheck the patterns, extend the environment to bind the variables,
+-- do the thing inside, use any existentially-bound dictionaries to 
+-- discharge parts of the returning LIE, and deal with pattern type
+-- signatures
+
+tcMatchPats pats tys body_ty thing_inside
+  = do { do_refinement <- can_refine body_ty
+       ; (pats', ex_tvs, res) <- tcPats (LamPat do_refinement) pats tys thing_inside 
+       ; tcCheckExistentialPat pats' ex_tvs tys body_ty
+       ; returnM (pats', res) }
+  where
+       -- Do GADT refinement if we are doing checking (not inference)
+       -- and the body_ty is completely rigid
+       -- ToDo: explain why
+    can_refine (Infer _)  = return False
+    can_refine (Check ty) = isRigidType ty
+
+tcCheckExistentialPat :: [LPat TcId]           -- Patterns (just for error message)
+                     -> [TcTyVar]              -- Existentially quantified tyvars bound by pattern
+                     -> [Expected TcSigmaType] -- Types of the patterns
+                     -> Expected TcRhoType     -- Type of the body of the match
+                                               -- Tyvars in either of these must not escape
+                     -> TcM ()
+       -- NB: we *must* pass "pats_tys" not just "body_ty" to tcCheckExistentialPat
+       -- For example, we must reject this program:
+       --      data C = forall a. C (a -> Int) 
+       --      f (C g) x = g x
+       -- Here, result_ty will be simply Int, but expected_ty is (C -> a -> Int).
+
+tcCheckExistentialPat pats [] pat_tys body_ty
+  = return ()  -- Short cut for case when there are no existentials
+
+tcCheckExistentialPat pats ex_tvs pat_tys body_ty
+  = do { tys <- mapM readExpectedType (body_ty : pat_tys)
+       ; addErrCtxtM (sigPatCtxt (collectPatsBinders pats) ex_tvs tys) $
+         checkSigTyVarsWrt (tyVarsOfTypes tys) ex_tvs }
 \end{code}
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{tcStmts}
+\subsection{@tcDoStmts@ typechecks a {\em list} of do statements}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-
 \begin{code}
-tcParStep src_loc stmts
-  = newTyVarTy (mkArrowKind boxedTypeKind boxedTypeKind) `thenTc` \ m ->
-    newTyVarTy boxedTypeKind                            `thenTc` \ elt_ty ->
-    unifyListTy (mkAppTy m elt_ty)                      `thenTc_`
-
-    tcStmts ListComp (mkAppTy m) elt_ty src_loc stmts   `thenTc` \ ((stmts', val_env), stmts_lie) ->
-    returnTc (stmts', val_env, stmts_lie)
-
-tcStmts :: StmtCtxt
-        -> (TcType -> TcType)          -- m, the relationship type of pat and rhs in pat <- rhs
-       -> TcType                       -- elt_ty, where type of the comprehension is (m elt_ty)
-       -> SrcLoc
-        -> [RenamedStmt]
-        -> TcM (([TcStmt], [(Name, TcId)]), LIE)
-
-tcStmts do_or_lc m elt_ty loc (ParStmtOut bndrstmtss : stmts)
-  = let stmtss = map snd bndrstmtss in
-    mapAndUnzip3Tc (tcParStep loc) stmtss      `thenTc` \ (stmtss', val_envs, lies) ->
-    let outstmts = zip (map (map snd) val_envs) stmtss'
-       lie = plusLIEs lies
-       new_val_env = concat val_envs
-    in
-    tcExtendLocalValEnv new_val_env (
-       tcStmts do_or_lc m elt_ty loc stmts)    `thenTc` \ ((stmts', rest_val_env), stmts_lie) ->
-    returnTc ((ParStmtOut outstmts : stmts', rest_val_env ++ new_val_env), lie `plusLIE` stmts_lie)
-
-tcStmts do_or_lc m elt_ty loc (stmt@(ReturnStmt exp) : stmts)
-  = ASSERT( null stmts )
-    tcSetErrCtxt (stmtCtxt do_or_lc stmt)      $
-    tcExpr exp elt_ty                          `thenTc`    \ (exp', exp_lie) ->
-    returnTc (([ReturnStmt exp'], []), exp_lie)
-
-       -- ExprStmt at the end
-tcStmts do_or_lc m elt_ty loc [stmt@(ExprStmt exp src_loc)]
-  = tcSetErrCtxt (stmtCtxt do_or_lc stmt)      $
-    tcExpr exp (m elt_ty)                      `thenTc`    \ (exp', exp_lie) ->
-    returnTc (([ExprStmt exp' src_loc], []), exp_lie)
-
-       -- ExprStmt not at the end
-tcStmts do_or_lc m elt_ty loc (stmt@(ExprStmt exp src_loc) : stmts)
-  = ASSERT( isDoStmt do_or_lc )
-    tcAddSrcLoc src_loc                (
-       tcSetErrCtxt (stmtCtxt do_or_lc stmt)   $
-           -- exp has type (m tau) for some tau (doesn't matter what)
-       newTyVarTy openTypeKind         `thenNF_Tc` \ any_ty ->
-       tcExpr exp (m any_ty)
-    )                                  `thenTc` \ (exp', exp_lie) ->
-    tcStmts do_or_lc m elt_ty loc stmts        `thenTc` \ ((stmts', rest_val_env), stmts_lie) ->
-    returnTc ((ExprStmt exp' src_loc : stmts', rest_val_env),
-             exp_lie `plusLIE` stmts_lie)
-
-tcStmts do_or_lc m elt_ty loc (stmt@(GuardStmt exp src_loc) : stmts)
-  = ASSERT( not (isDoStmt do_or_lc) )
-    tcSetErrCtxt (stmtCtxt do_or_lc stmt) (
-       tcAddSrcLoc src_loc             $
-       tcExpr exp boolTy
-    )                                  `thenTc` \ (exp', exp_lie) ->
-    tcStmts do_or_lc m elt_ty loc stmts        `thenTc` \ ((stmts', rest_val_env), stmts_lie) ->
-    -- ZZ is this right?
-    returnTc ((GuardStmt exp' src_loc : stmts', rest_val_env),
-             exp_lie `plusLIE` stmts_lie)
-
-tcStmts do_or_lc m elt_ty loc (stmt@(BindStmt pat exp src_loc) : stmts)
-  = tcAddSrcLoc src_loc                (
-       tcSetErrCtxt (stmtCtxt do_or_lc stmt)   $
-       newTyVarTy boxedTypeKind                `thenNF_Tc` \ pat_ty ->
-       tcPat tcPatBndr_NoSigs pat pat_ty       `thenTc` \ (pat', pat_lie, pat_tvs, pat_ids, avail) ->  
-       tcExpr exp (m pat_ty)                   `thenTc` \ (exp', exp_lie) ->
-       returnTc (pat', exp',
-                 pat_lie `plusLIE` exp_lie,
-                 pat_tvs, pat_ids, avail)
-    )                                  `thenTc` \ (pat', exp', lie_req, pat_tvs, pat_bndrs, lie_avail) ->
+tcDoStmts :: HsStmtContext Name 
+         -> [LStmt Name] -> ReboundNames Name
+         -> TcRhoType          -- To keep it simple, we don't have an "expected" type here
+         -> TcM ([LStmt TcId], ReboundNames TcId)
+tcDoStmts PArrComp stmts method_names res_ty
+  = do         { [elt_ty] <- unifyTyConApp parrTyCon res_ty
+       ; stmts' <- tcComprehension PArrComp parrTyCon elt_ty stmts
+       ; return (stmts', [{- unused -}]) }
+
+tcDoStmts ListComp stmts method_names res_ty
+  = unifyListTy res_ty                         `       thenM` \ elt_ty ->
+    tcComprehension ListComp listTyCon elt_ty stmts    `thenM` \ stmts' ->
+    returnM (stmts', [{- unused -}])
+
+tcDoStmts do_or_mdo stmts method_names res_ty
+  = newTyFlexiVarTy (mkArrowKind liftedTypeKind liftedTypeKind)        `thenM` \ m_ty ->
+    newTyFlexiVarTy liftedTypeKind                             `thenM` \ elt_ty ->
+    unifyTauTy res_ty (mkAppTy m_ty elt_ty)                    `thenM_`
     let
-       new_val_env = bagToList pat_bndrs
-       pat_ids     = map snd new_val_env
-       pat_tv_list = bagToList pat_tvs
-    in
+       ctxt = SC { sc_what = do_or_mdo,
+                   sc_rhs  = \ rhs -> do { (rhs', rhs_ty) <- tcInferRho rhs
+                                         ; rhs_elt_ty <- unifyAppTy m_ty rhs_ty
+                                         ; return (rhs', rhs_elt_ty) },
+                   sc_body = \ body -> tcCheckRho body res_ty,
+                   sc_ty   = res_ty }
+    in 
+    tcStmts ctxt stmts                                         `thenM` \ stmts' ->
+
+       -- Build the then and zero methods in case we need them
+       -- It's important that "then" and "return" appear just once in the final LIE,
+       -- not only for typechecker efficiency, but also because otherwise during
+       -- simplification we end up with silly stuff like
+       --      then = case d of (t,r) -> t
+       --      then = then
+       -- where the second "then" sees that it already exists in the "available" stuff.
+    mapM (tcSyntaxName DoOrigin m_ty) method_names               `thenM` \ methods ->
+
+    returnM (stmts', methods)
+
+tcComprehension do_or_lc m_tycon elt_ty stmts
+  = tcStmts ctxt stmts
+  where
+    ctxt = SC { sc_what = do_or_lc,
+               sc_rhs  = \ rhs -> do { (rhs', rhs_ty) <- tcInferRho rhs
+                                     ; [rhs_elt_ty] <- unifyTyConApp m_tycon rhs_ty
+                                     ; return (rhs', rhs_elt_ty) },
+               sc_body = \ body -> tcCheckRho body elt_ty,     -- Note: no m_tycon here!
+               sc_ty   = mkTyConApp m_tycon [elt_ty] }
+\end{code}
 
-       -- Do the rest; we don't need to add the pat_tvs to the envt
-       -- because they all appear in the pat_ids's types
-    tcExtendLocalValEnv new_val_env (
-       tcStmts do_or_lc m elt_ty loc stmts
-    )                                          `thenTc` \ ((stmts', rest_val_env), stmts_lie) ->
 
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{tcStmts}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
-       -- Reinstate context for existential checks
-    tcSetErrCtxt (stmtCtxt do_or_lc stmt)              $
-    tcExtendGlobalTyVars (tyVarsOfType (m elt_ty))     $
-    tcAddErrCtxtM (sigPatCtxt pat_tv_list pat_ids)     $
+Typechecking statements is rendered a bit tricky by parallel list comprehensions:
 
-    checkSigTyVars pat_tv_list emptyVarSet             `thenTc` \ zonked_pat_tvs ->
+       [ (g x, h x) | ... ; let g v = ...
+                    | ... ; let h v = ... ]
 
-    tcSimplifyAndCheck 
-       (text ("the existential context of a data constructor"))
-       (mkVarSet zonked_pat_tvs)
-       lie_avail stmts_lie                     `thenTc` \ (final_lie, dict_binds) ->
+It's possible that g,h are overloaded, so we need to feed the LIE from the
+(g x, h x) up through both lots of bindings (so we get the bindInstsOfLocalFuns).
+Similarly if we had an existential pattern match:
 
-    -- ZZ we have to be sure that concating the val_env lists preserves
-    -- shadowing properly...
-    returnTc ((BindStmt pat' exp' src_loc : 
-                consLetStmt (mkMonoBind dict_binds [] Recursive) stmts',
-              rest_val_env ++ new_val_env),
-             lie_req `plusLIE` final_lie)
+       data T = forall a. Show a => C a
 
-tcStmts do_or_lc m elt_ty loc (LetStmt binds : stmts)
-     = tcBindsAndThen          -- No error context, but a binding group is
-       combine                 -- rather a large thing for an error context anyway
-       binds
-       (tcStmts do_or_lc m elt_ty loc stmts) `thenTc` \ ((stmts', rest_val_env), lie) ->
-       -- ZZ fix val_env
-       returnTc ((stmts', rest_val_env), lie)
-     where
-       combine is_rec binds' (stmts', val_env) = (consLetStmt (mkMonoBind binds' [] is_rec) stmts', undefined)
+       [ (show x, show y) | ... ; C x <- ...
+                          | ... ; C y <- ... ]
+
+Then we need the LIE from (show x, show y) to be simplified against
+the bindings for x and y.  
 
-tcStmts do_or_lc m elt_ty loc [] = returnTc (([], []), emptyLIE)
+It's difficult to do this in parallel, so we rely on the renamer to 
+ensure that g,h and x,y don't duplicate, and simply grow the environment.
+So the binders of the first parallel group will be in scope in the second
+group.  But that's fine; there's no shadowing to worry about.
 
-isDoStmt DoStmt = True
-isDoStmt other  = False
+\begin{code}
+tcStmts ctxt stmts
+  = ASSERT( notNull stmts )
+    tcStmtsAndThen (:) ctxt stmts (returnM [])
+
+data TcStmtCtxt 
+  = SC { sc_what :: HsStmtContext Name,                                -- What kind of thing this is
+        sc_rhs  :: LHsExpr Name -> TcM (LHsExpr TcId, TcType), -- Type inference for RHS computations
+        sc_body :: LHsExpr Name -> TcM (LHsExpr TcId),         -- Type checker for return computation
+        sc_ty   :: TcType }                                    -- Return type; used *only* to check
+                                                               -- for escape in existential patterns
+       -- We use type *inference* for the RHS computations, becuase of GADTs. 
+       --      do { pat <- rhs; <rest> }
+       -- is rather like
+       --      case rhs of { pat -> <rest> }
+       -- We do inference on rhs, so that information about its type can be refined
+       -- when type-checking the pattern. 
+
+tcStmtsAndThen
+       :: (LStmt TcId -> thing -> thing)       -- Combiner
+       -> TcStmtCtxt
+        -> [LStmt Name]
+       -> TcM thing
+        -> TcM thing
+
+       -- Base case
+tcStmtsAndThen combine ctxt [] thing_inside
+  = thing_inside
+
+tcStmtsAndThen combine ctxt (stmt:stmts) thing_inside
+  = tcStmtAndThen  combine ctxt stmt  $
+    tcStmtsAndThen combine ctxt stmts $
+    thing_inside
+
+       -- LetStmt
+tcStmtAndThen combine ctxt (L _ (LetStmt binds)) thing_inside
+  = tcBindsAndThen             -- No error context, but a binding group is
+       (glue_binds combine)    -- rather a large thing for an error context anyway
+       binds
+       thing_inside
+
+       -- BindStmt
+tcStmtAndThen combine ctxt (L src_loc stmt@(BindStmt pat exp)) thing_inside
+  = setSrcSpan src_loc                                 $
+    addErrCtxt (stmtCtxt ctxt stmt)                    $
+    do { (exp', pat_ty)  <- sc_rhs ctxt exp
+       ; ([pat'], thing) <- tcMatchPats [pat] [Check pat_ty] (Check (sc_ty ctxt)) $
+                            popErrCtxt thing_inside
+       ; return (combine (L src_loc (BindStmt pat' exp')) thing) }
+
+       -- ExprStmt
+tcStmtAndThen combine ctxt (L src_loc stmt@(ExprStmt exp _)) thing_inside
+  = setSrcSpan src_loc         (
+       addErrCtxt (stmtCtxt ctxt stmt) $
+       if isDoExpr (sc_what ctxt)
+       then    -- do or mdo; the expression is a computation
+               sc_rhs ctxt exp                 `thenM` \ (exp', exp_ty) ->
+               returnM (L src_loc (ExprStmt exp' exp_ty))
+       else    -- List comprehensions, pattern guards; expression is a boolean
+               tcCheckRho exp boolTy           `thenM` \ exp' ->
+               returnM (L src_loc (ExprStmt exp' boolTy))
+    )                                          `thenM` \ stmt' ->
+
+    thing_inside                               `thenM` \ thing ->
+    returnM (combine stmt' thing)
+
+
+       -- ParStmt
+tcStmtAndThen combine ctxt (L src_loc (ParStmt bndr_stmts_s)) thing_inside
+  = loop bndr_stmts_s          `thenM` \ (pairs', thing) ->
+    returnM (combine (L src_loc (ParStmt pairs')) thing)
+  where
+    loop [] = thing_inside             `thenM` \ thing ->
+             returnM ([], thing)
+
+    loop ((stmts, bndrs) : pairs)
+      = tcStmtsAndThen combine_par ctxt stmts $
+                       -- Notice we pass on ctxt; the result type is used only
+                       -- to get escaping type variables for checkExistentialPat
+       tcLookupLocalIds bndrs          `thenM` \ bndrs' ->
+       loop pairs                      `thenM` \ (pairs', thing) ->
+       returnM (([], bndrs') : pairs', thing)
+
+    combine_par stmt ((stmts, bndrs) : pairs , thing) = ((stmt:stmts, bndrs) : pairs, thing)
+
+       -- RecStmt
+tcStmtAndThen combine ctxt (L src_loc (RecStmt stmts laterNames recNames _)) thing_inside
+-- gaw 2004
+  = newTyFlexiVarTys (length recNames) liftedTypeKind          `thenM` \ recTys ->
+    let
+       rec_ids = zipWith mkLocalId recNames recTys
+    in
+    tcExtendIdEnv rec_ids                      $
+    tcStmtsAndThen combine_rec ctxt stmts (
+       zipWithM tc_ret recNames recTys         `thenM` \ rec_rets ->
+       tcLookupLocalIds laterNames             `thenM` \ later_ids ->
+       returnM ([], (later_ids, rec_rets))
+    )                                          `thenM` \ (stmts', (later_ids, rec_rets)) ->
+
+    tcExtendIdEnv later_ids            $
+       -- NB:  The rec_ids for the recursive things 
+       --      already scope over this part
+    thing_inside                               `thenM` \ thing ->
+  
+    returnM (combine (L src_loc (RecStmt stmts' later_ids rec_ids rec_rets)) thing)
+  where 
+    combine_rec stmt (stmts, thing) = (stmt:stmts, thing)
+
+    -- Unify the types of the "final" Ids with those of "knot-tied" Ids
+    tc_ret rec_name mono_ty
+       = tcLookupId rec_name                           `thenM` \ poly_id ->
+               -- poly_id may have a polymorphic type
+               -- but mono_ty is just a monomorphic type variable
+         tcSubExp (Check mono_ty) (idType poly_id)     `thenM` \ co_fn ->
+         returnM (L src_loc (co_fn <$> HsVar poly_id))
+
+       -- Result statements
+tcStmtAndThen combine ctxt (L src_loc stmt@(ResultStmt exp)) thing_inside
+  = addErrCtxt (stmtCtxt ctxt stmt) (sc_body ctxt exp) `thenM` \ exp' ->
+    thing_inside                                       `thenM` \ thing ->
+    returnM (combine (L src_loc (ResultStmt exp')) thing)
+
+
+------------------------------
+glue_binds combine binds thing = combine (noLoc (LetStmt [binds])) thing
+       -- ToDo: fix the noLoc
 \end{code}
 
 
@@ -399,47 +538,44 @@ isDoStmt other  = False
 number of args are used in each equation.
 
 \begin{code}
-sameNoOfArgs :: [RenamedMatch] -> Bool
-sameNoOfArgs matches = length (nub (map args_in_match matches)) == 1
+sameNoOfArgs :: MatchGroup Name -> Bool
+sameNoOfArgs (MatchGroup matches _)
+   = isSingleton (nub (map args_in_match matches))
   where
-    args_in_match :: RenamedMatch -> Int
-    args_in_match (Match _ pats _ _) = length pats
+    args_in_match :: LMatch Name -> Int
+    args_in_match (L _ (Match pats _ _)) = length pats
 \end{code}
 
 \begin{code}
-matchCtxt CaseAlt match
-  = hang (ptext SLIT("In a case alternative:"))
-        4 (pprMatch (True,empty) {-is_case-} match)
-
-matchCtxt (FunRhs fun) match
-  = hang (hcat [ptext SLIT("In an equation for function "), quotes (ppr_fun), char ':'])
-        4 (pprMatch (False, ppr_fun) {-not case-} match)
-  where
-    ppr_fun = ppr fun
-
-matchCtxt LambdaBody match
-  = hang (ptext SLIT("In the lambda expression"))
-        4 (pprMatch (True, empty) match)
-
 varyingArgsErr name matches
   = sep [ptext SLIT("Varying number of arguments for function"), quotes (ppr name)]
 
-lurkingRank2SigErr
-  = ptext SLIT("Too few explicit arguments when defining a function with a rank-2 type")
-
-stmtCtxt do_or_lc stmt
-  = hang (ptext SLIT("In") <+> what <> colon)
-         4 (ppr stmt)
+matchCtxt ctxt  match  = hang (ptext SLIT("In") <+> pprMatchContext ctxt <> colon) 
+                             4 (pprMatch ctxt match)
+
+stmtCtxt ctxt stmt = hang (ptext SLIT("In") <+> pp_ctxt (sc_what ctxt) <> colon) 4 (ppr stmt)
+       where
+         pp_ctxt  = case stmt of
+                       ResultStmt _ -> pprStmtResultContext
+                       other        -> pprStmtContext
+                       
+sigPatCtxt bound_ids bound_tvs tys tidy_env 
+  =    -- tys is (body_ty : pat_tys)  
+    mapM zonkTcType tys                `thenM` \ tys' ->
+    let
+       (env1,  tidy_tys) = tidyOpenTypes tidy_env (map idType show_ids)
+       (_env2, tidy_body_ty : tidy_pat_tys) = tidyOpenTypes env1 tys'
+    in
+    returnM (env1,
+                sep [ptext SLIT("When checking an existential match that binds"),
+                     nest 4 (vcat (zipWith ppr_id show_ids tidy_tys)),
+                     ptext SLIT("The pattern(s) have type(s):") <+> vcat (map ppr tidy_pat_tys),
+                     ptext SLIT("The body has type:") <+> ppr tidy_body_ty
+               ])
   where
-    what = case do_or_lc of
-               ListComp -> ptext SLIT("a list-comprehension qualifier")
-               DoStmt   -> ptext SLIT("a do statement")
-               PatBindRhs -> thing <+> ptext SLIT("a pattern binding")
-               FunRhs f   -> thing <+> ptext SLIT("an equation for") <+> quotes (ppr f)
-               CaseAlt    -> thing <+> ptext SLIT("a case alternative")
-               LambdaBody -> thing <+> ptext SLIT("a lambda abstraction")
-    thing = case stmt of
-               BindStmt _ _ _ -> ptext SLIT("a pattern guard for")
-               GuardStmt _ _  -> ptext SLIT("a guard for")
-               ExprStmt _ _   -> ptext SLIT("the right-hand side of")
+    show_ids = filter is_interesting bound_ids
+    is_interesting id = any (`elemVarSet` idFreeTyVars id) bound_tvs
+
+    ppr_id id ty = ppr id <+> dcolon <+> ppr ty
+       -- Don't zonk the types so we get the separate, un-unified versions
 \end{code}