[project @ 2001-03-13 14:58:25 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcMonoType.lhs
index 621649c..445c519 100644 (file)
@@ -4,13 +4,14 @@
 \section[TcMonoType]{Typechecking user-specified @MonoTypes@}
 
 \begin{code}
-module TcMonoType ( tcHsType, tcHsSigType, tcHsBoxedSigType, 
-                   tcContext, tcClassContext,
+module TcMonoType ( tcHsType, tcHsRecType, tcIfaceType,
+                   tcHsSigType, tcHsLiftedSigType, 
+                   tcRecTheta, checkAmbiguity,
 
                        -- Kind checking
                    kcHsTyVar, kcHsTyVars, mkTyClTyVars,
-                   kcHsType, kcHsSigType, kcHsBoxedSigType, kcHsContext,
-                   kcTyVarScope, newSigTyVars, mkImmutTyVars,
+                   kcHsType, kcHsSigType, kcHsLiftedSigType, kcHsContext,
+                   tcTyVars, tcHsTyVars, mkImmutTyVars,
 
                    TcSigInfo(..), tcTySig, mkTcSig, maybeSig,
                    checkSigTyVars, sigCtxt, sigPatCtxt
@@ -18,52 +19,52 @@ module TcMonoType ( tcHsType, tcHsSigType, tcHsBoxedSigType,
 
 #include "HsVersions.h"
 
-import HsSyn           ( HsType(..), HsTyVarBndr(..), HsUsageAnn(..),
+import HsSyn           ( HsType(..), HsTyVarBndr(..),
                           Sig(..), HsPred(..), pprParendHsType, HsTupCon(..), hsTyVarNames )
 import RnHsSyn         ( RenamedHsType, RenamedHsPred, RenamedContext, RenamedSig )
 import TcHsSyn         ( TcId )
 
 import TcMonad
-import TcEnv           ( tcExtendTyVarEnv, tcLookupTy, tcGetValueEnv, tcGetInScopeTyVars,
-                          tcExtendUVarEnv, tcLookupUVar,
-                         tcGetGlobalTyVars, valueEnvIds, 
-                         TyThing(..), tcExtendKindEnv
+import TcEnv           ( tcExtendTyVarEnv, tcLookup, tcLookupGlobal,
+                         tcGetGlobalTyVars, tcEnvTcIds, tcEnvTyVars,
+                         TyThing(..), TcTyThing(..), tcExtendKindEnv
                        )
-import TcType          ( TcType, TcKind, TcTyVar, TcThetaType, TcTauType,
+import TcType          ( TcKind, TcTyVar, TcThetaType, TcTauType,
                          newKindVar, tcInstSigVar,
                          zonkKindEnv, zonkTcType, zonkTcTyVars, zonkTcTyVar
                        )
-import Inst            ( Inst, InstOrigin(..), newMethodWithGivenTy, instToIdBndr,
-                         instFunDeps, instFunDepsOfTheta )
-import FunDeps         ( tyVarFunDep, oclose )
+import Inst            ( Inst, InstOrigin(..), newMethodWithGivenTy, instToId )
+import FunDeps         ( grow )
 import TcUnify         ( unifyKind, unifyOpenTypeKind )
-import Type            ( Type, Kind, PredType(..), ThetaType, UsageAnn(..),
-                         mkTyVarTy, mkTyVarTys, mkFunTy, mkSynTy, mkUsgTy,
-                          mkUsForAllTy, zipFunTys, hoistForAllTys,
+import Unify           ( allDistinctTyVars )
+import Type            ( Type, Kind, PredType(..), ThetaType, SigmaType, TauType,
+                         mkTyVarTy, mkTyVarTys, mkFunTy, mkSynTy,
+                          zipFunTys, hoistForAllTys,
                          mkSigmaTy, mkPredTy, mkTyConApp,
                          mkAppTys, splitForAllTys, splitRhoTy, mkRhoTy,
-                         boxedTypeKind, unboxedTypeKind, mkArrowKind,
+                         liftedTypeKind, unliftedTypeKind, mkArrowKind,
                          mkArrowKinds, getTyVar_maybe, getTyVar, splitFunTy_maybe,
                          tidyOpenType, tidyOpenTypes, tidyTyVar, tidyTyVars,
                          tyVarsOfType, tyVarsOfPred, mkForAllTys,
-                         classesOfPreds
+                         isUnboxedTupleType, isForAllTy, isIPPred
                        )
 import PprType         ( pprType, pprPred )
 import Subst           ( mkTopTyVarSubst, substTy )
-import Id              ( mkVanillaId, idName, idType, idFreeTyVars )
-import Var             ( TyVar, mkTyVar, tyVarKind, mkNamedUVar )
+import CoreFVs         ( idFreeTyVars )
+import Id              ( mkLocalId, idName, idType )
+import Var             ( Id, Var, TyVar, mkTyVar, tyVarKind )
 import VarEnv
 import VarSet
 import ErrUtils                ( Message )
 import TyCon           ( TyCon, isSynTyCon, tyConArity, tyConKind )
-import Class           ( ClassContext, classArity, classTyCon )
-import Name            ( Name, isLocallyDefined )
-import TysWiredIn      ( mkListTy, mkTupleTy )
-import UniqFM          ( elemUFM )
-import BasicTypes      ( Boxity(..) )
+import Class           ( classArity, classTyCon )
+import Name            ( Name )
+import TysWiredIn      ( mkListTy, mkTupleTy, genUnitTyCon )
+import BasicTypes      ( Boxity(..), RecFlag(..), isRec )
 import SrcLoc          ( SrcLoc )
 import Util            ( mapAccumL, isSingleton )
 import Outputable
+
 \end{code}
 
 
@@ -90,7 +91,7 @@ To do step 1, we proceed thus:
 1b. Apply the kind checker
 1c. Zonk the resulting kinds
 
-The kind checker is passed to kcTyVarScope as an argument.  
+The kind checker is passed to tcHsTyVars as an argument.  
 
 For example, when we find
        (forall a m. m a -> m a)
@@ -98,7 +99,7 @@ we bind a,m to kind varibles and kind-check (m a -> m a).  This
 makes a get kind *, and m get kind *->*.  Now we typecheck (m a -> m a)
 in an environment that binds a and m suitably.
 
-The kind checker passed to kcTyVarScope needs to look at enough to
+The kind checker passed to tcHsTyVars needs to look at enough to
 establish the kind of the tyvar:
   * For a group of type and class decls, it's just the group, not
        the rest of the program
@@ -116,138 +117,155 @@ But equally valid would be
                                a::(*->*)-> *, b::*->*
 
 \begin{code}
-kcTyVarScope :: [HsTyVarBndr Name] 
-            -> TcM s a                         -- The kind checker
-            -> TcM s [(Name,Kind)]
-       -- Do a kind check to find out the kinds of the type variables
-       -- Then return a bunch of name-kind pairs, from which to 
-       -- construct the type variables.  We don't return the tyvars
-       -- themselves because sometimes we want mutable ones and 
-       -- sometimes we want immutable ones.
-
-kcTyVarScope [] kind_check = returnTc []
+tcHsTyVars :: [HsTyVarBndr Name] 
+          -> TcM a                             -- The kind checker
+          -> ([TyVar] -> TcM b)
+          -> TcM b
+
+tcHsTyVars [] kind_check thing_inside = thing_inside []
        -- A useful short cut for a common case!
   
-kcTyVarScope tv_names kind_check 
+tcHsTyVars tv_names kind_check thing_inside
   = kcHsTyVars tv_names                                `thenNF_Tc` \ tv_names_w_kinds ->
     tcExtendKindEnv tv_names_w_kinds kind_check                `thenTc_`
-    zonkKindEnv tv_names_w_kinds
+    zonkKindEnv tv_names_w_kinds                       `thenNF_Tc` \ tvs_w_kinds ->
+    let
+       tyvars = mkImmutTyVars tvs_w_kinds
+    in
+    tcExtendTyVarEnv tyvars (thing_inside tyvars)
+
+tcTyVars :: [Name] 
+            -> TcM a                           -- The kind checker
+            -> TcM [TyVar]
+tcTyVars [] kind_check = returnTc []
+
+tcTyVars tv_names kind_check
+  = mapNF_Tc newNamedKindVar tv_names          `thenTc` \ kind_env ->
+    tcExtendKindEnv kind_env kind_check                `thenTc_`
+    zonkKindEnv kind_env                       `thenNF_Tc` \ tvs_w_kinds ->
+    listNF_Tc [tcNewSigTyVar name kind | (name,kind) <- tvs_w_kinds]
 \end{code}
     
 
 \begin{code}
-kcHsTyVar  :: HsTyVarBndr name   -> NF_TcM s (name, TcKind)
-kcHsTyVars :: [HsTyVarBndr name] -> NF_TcM s [(name, TcKind)]
+kcHsTyVar  :: HsTyVarBndr name   -> NF_TcM (name, TcKind)
+kcHsTyVars :: [HsTyVarBndr name] -> NF_TcM [(name, TcKind)]
 
-kcHsTyVar (UserTyVar name)       = newKindVar  `thenNF_Tc` \ kind ->
-                                  returnNF_Tc (name, kind)
+kcHsTyVar (UserTyVar name)       = newNamedKindVar name
 kcHsTyVar (IfaceTyVar name kind) = returnNF_Tc (name, kind)
 
 kcHsTyVars tvs = mapNF_Tc kcHsTyVar tvs
 
+newNamedKindVar name = newKindVar      `thenNF_Tc` \ kind ->
+                      returnNF_Tc (name, kind)
+
 ---------------------------
-kcBoxedType :: RenamedHsType -> TcM s ()
-       -- The type ty must be a *boxed* *type*
-kcBoxedType ty
+kcLiftedType :: RenamedHsType -> TcM ()
+       -- The type ty must be a *lifted* *type*
+kcLiftedType ty
   = kcHsType ty                                `thenTc` \ kind ->
     tcAddErrCtxt (typeKindCtxt ty)     $
-    unifyKind boxedTypeKind kind
+    unifyKind liftedTypeKind kind
     
 ---------------------------
-kcTypeType :: RenamedHsType -> TcM s ()
-       -- The type ty must be a *type*, but it can be boxed or unboxed.
+kcTypeType :: RenamedHsType -> TcM ()
+       -- The type ty must be a *type*, but it can be lifted or unlifted.
 kcTypeType ty
   = kcHsType ty                                `thenTc` \ kind ->
     tcAddErrCtxt (typeKindCtxt ty)     $
     unifyOpenTypeKind kind
 
 ---------------------------
-kcHsSigType, kcHsBoxedSigType :: RenamedHsType -> TcM s ()
+kcHsSigType, kcHsLiftedSigType :: RenamedHsType -> TcM ()
        -- Used for type signatures
 kcHsSigType     = kcTypeType
-kcHsBoxedSigType = kcBoxedType
+kcHsLiftedSigType = kcLiftedType
 
 ---------------------------
-kcHsType :: RenamedHsType -> TcM s TcKind
-kcHsType (HsTyVar name)              
-  = tcLookupTy name    `thenTc` \ thing ->
-    case thing of
-       ATyVar tv -> returnTc (tyVarKind tv)
-       ATyCon tc -> returnTc (tyConKind tc)
-       AThing k  -> returnTc k
-       other     -> failWithTc (wrongThingErr "type" thing name)
-
-kcHsType (HsUsgTy _ ty)       = kcHsType ty
-kcHsType (HsUsgForAllTy _ ty) = kcHsType ty
+kcHsType :: RenamedHsType -> TcM TcKind
+kcHsType (HsTyVar name)              = kcTyVar name
 
 kcHsType (HsListTy ty)
-  = kcBoxedType ty             `thenTc` \ tau_ty ->
-    returnTc boxedTypeKind
-
-kcHsType (HsTupleTy (HsTupCon _ Boxed) tys)
-  = mapTc kcBoxedType tys      `thenTc_` 
-    returnTc boxedTypeKind
+  = kcLiftedType ty            `thenTc` \ tau_ty ->
+    returnTc liftedTypeKind
 
-kcHsType (HsTupleTy (HsTupCon _ Unboxed) tys)
-  = mapTc kcTypeType tys       `thenTc_` 
-    returnTc unboxedTypeKind
+kcHsType (HsTupleTy (HsTupCon _ boxity _) tys)
+  = mapTc kcTypeType tys       `thenTc_`
+    returnTc (case boxity of
+                 Boxed   -> liftedTypeKind
+                 Unboxed -> unliftedTypeKind)
 
 kcHsType (HsFunTy ty1 ty2)
   = kcTypeType ty1     `thenTc_`
     kcTypeType ty2     `thenTc_`
-    returnTc boxedTypeKind
+    returnTc liftedTypeKind
 
+kcHsType ty@(HsOpTy ty1 op ty2)
+  = kcTyVar op                         `thenTc` \ op_kind ->
+    kcHsType ty1                       `thenTc` \ ty1_kind ->
+    kcHsType ty2                       `thenTc` \ ty2_kind ->
+    tcAddErrCtxt (appKindCtxt (ppr ty))        $
+    kcAppKind op_kind  ty1_kind                `thenTc` \ op_kind' ->
+    kcAppKind op_kind' ty2_kind
+   
 kcHsType (HsPredTy pred)
   = kcHsPred pred              `thenTc_`
-    returnTc boxedTypeKind
+    returnTc liftedTypeKind
 
 kcHsType ty@(HsAppTy ty1 ty2)
-  = kcHsType ty1               `thenTc` \ tc_kind ->
-    kcHsType ty2               `thenTc` \ arg_kind ->
-
+  = kcHsType ty1                       `thenTc` \ tc_kind ->
+    kcHsType ty2                       `thenTc` \ arg_kind ->
     tcAddErrCtxt (appKindCtxt (ppr ty))        $
-    case splitFunTy_maybe tc_kind of 
+    kcAppKind tc_kind arg_kind
+
+kcHsType (HsForAllTy (Just tv_names) context ty)
+  = kcHsTyVars tv_names                `thenNF_Tc` \ kind_env ->
+    tcExtendKindEnv kind_env   $
+    kcHsContext context                `thenTc_`
+    kcHsType ty                        `thenTc_`
+    returnTc liftedTypeKind
+
+---------------------------
+kcAppKind fun_kind arg_kind
+  = case splitFunTy_maybe fun_kind of 
        Just (arg_kind', res_kind)
                -> unifyKind arg_kind arg_kind' `thenTc_`
                   returnTc res_kind
 
        Nothing -> newKindVar                                           `thenNF_Tc` \ res_kind ->
-                  unifyKind tc_kind (mkArrowKind arg_kind res_kind)    `thenTc_`
+                  unifyKind fun_kind (mkArrowKind arg_kind res_kind)   `thenTc_`
                   returnTc res_kind
 
-kcHsType (HsForAllTy (Just tv_names) context ty)
-  = kcHsTyVars tv_names                        `thenNF_Tc` \ kind_env ->
-    tcExtendKindEnv kind_env           $
-    kcHsContext context                `thenTc_`
-    kcHsType ty                        `thenTc` \ kind ->
-               -- Context behaves like a function type
-               -- This matters.  Return-unboxed-tuple analysis can
-               -- give overloaded functions like
-               --      f :: forall a. Num a => (# a->a, a->a #)
-               -- And we want these to get through the type checker
-    returnTc (if null context then
-                kind
-             else
-                 boxedTypeKind)
 
 ---------------------------
 kcHsContext ctxt = mapTc_ kcHsPred ctxt
 
-kcHsPred :: RenamedHsPred -> TcM s ()
-kcHsPred pred@(HsPIParam name ty)
+kcHsPred :: RenamedHsPred -> TcM ()
+kcHsPred pred@(HsIParam name ty)
   = tcAddErrCtxt (appKindCtxt (ppr pred))      $
-    kcBoxedType ty
+    kcLiftedType ty
 
-kcHsPred pred@(HsPClass cls tys)
+kcHsPred pred@(HsClassP cls tys)
   = tcAddErrCtxt (appKindCtxt (ppr pred))      $
-    tcLookupTy cls                             `thenNF_Tc` \ thing -> 
-    (case thing of
-       AClass cls  -> returnTc (tyConKind (classTyCon cls))
-       AThing kind -> returnTc kind
-       other -> failWithTc (wrongThingErr "class" thing cls))  `thenTc` \ kind ->
-    mapTc kcHsType tys                                         `thenTc` \ arg_kinds ->
-    unifyKind kind (mkArrowKinds arg_kinds boxedTypeKind)
+    kcClass cls                                        `thenTc` \ kind ->
+    mapTc kcHsType tys                         `thenTc` \ arg_kinds ->
+    unifyKind kind (mkArrowKinds arg_kinds liftedTypeKind)
+
+ ---------------------------
+kcTyVar name   -- Could be a tyvar or a tycon
+  = tcLookup name      `thenTc` \ thing ->
+    case thing of 
+       AThing kind         -> returnTc kind
+       ATyVar tv           -> returnTc (tyVarKind tv)
+       AGlobal (ATyCon tc) -> returnTc (tyConKind tc) 
+       other               -> failWithTc (wrongThingErr "type" thing name)
+
+kcClass cls    -- Must be a class
+  = tcLookup cls                               `thenNF_Tc` \ thing -> 
+    case thing of
+       AThing kind           -> returnTc kind
+       AGlobal (AClass cls)  -> returnTc (tyConKind (classTyCon cls))
+       other                 -> failWithTc (wrongThingErr "class" thing cls)
 \end{code}
 
 %************************************************************************
@@ -256,156 +274,188 @@ kcHsPred pred@(HsPClass cls tys)
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-tcHsSigType and tcHsBoxedSigType
+tcHsSigType and tcHsLiftedSigType
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
-tcHsSigType and tcHsBoxedSigType are used for type signatures written by the programmer
+tcHsSigType and tcHsLiftedSigType are used for type signatures written by the programmer
 
   * We hoist any inner for-alls to the top
 
   * Notice that we kind-check first, because the type-check assumes
        that the kinds are already checked.
+
   * They are only called when there are no kind vars in the environment
        so the kind returned is indeed a Kind not a TcKind
 
 \begin{code}
-tcHsSigType :: RenamedHsType -> TcM s TcType
-tcHsSigType ty
-  = kcTypeType ty      `thenTc_`
-    tcHsType ty                `thenTc` \ ty' ->
-    returnTc (hoistForAllTys ty')
-
-tcHsBoxedSigType :: RenamedHsType -> TcM s Type
-tcHsBoxedSigType ty
-  = kcBoxedType ty     `thenTc_`
-    tcHsType ty                `thenTc` \ ty' ->
-    returnTc (hoistForAllTys ty')
+tcHsSigType, tcHsLiftedSigType :: RenamedHsType -> TcM Type
+  -- Do kind checking, and hoist for-alls to the top
+tcHsSigType       ty = kcTypeType   ty `thenTc_` tcHsType ty   
+tcHsLiftedSigType ty = kcLiftedType ty `thenTc_` tcHsType ty
+
+tcHsType    ::            RenamedHsType -> TcM Type
+tcHsRecType :: RecFlag -> RenamedHsType -> TcM Type
+  -- Don't do kind checking, but do hoist for-alls to the top
+  -- These are used in type and class decls, where kinding is
+  -- done in advance
+tcHsType             ty = tc_type NonRecursive ty  `thenTc` \ ty' ->  returnTc (hoistForAllTys ty')
+tcHsRecType wimp_out ty = tc_type wimp_out     ty  `thenTc` \ ty' ->  returnTc (hoistForAllTys ty')
+
+-- In interface files the type is already kinded,
+-- and we definitely don't want to hoist for-alls.
+-- Otherwise we'll change
+--     dmfail :: forall m:(*->*) Monad m => forall a:* => String -> m a
+-- into 
+--     dmfail :: forall m:(*->*) a:* Monad m => String -> m a
+-- which definitely isn't right!
+tcIfaceType ty = tc_type NonRecursive ty
 \end{code}
 
 
-tcHsType, the main work horse
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{tc_type}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+tc_type, the main work horse
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
+       -------------------
+       *** BIG WARNING ***
+       -------------------
+
+tc_type is used to typecheck the types in the RHS of data
+constructors.  In the case of recursive data types, that means that
+the type constructors themselves are (partly) black holes.  e.g.
+
+       data T a = MkT a [T a]
+
+While typechecking the [T a] on the RHS, T itself is not yet fully
+defined.  That in turn places restrictions on what you can check in
+tcHsType; if you poke on too much you get a black hole.  I keep
+forgetting this, hence this warning!
+
+The wimp_out argument tells when we are in a mutually-recursive
+group of type declarations, so omit various checks else we
+get a black hole.  They'll be done again later, in TcTyClDecls.tcGroup.
+
+       --------------------------
+       *** END OF BIG WARNING ***
+       --------------------------
+
+
 \begin{code}
-tcHsType :: RenamedHsType -> TcM s Type
-tcHsType ty@(HsTyVar name)
-  = tc_app ty []
+tc_type :: RecFlag -> RenamedHsType -> TcM Type
 
-tcHsType (HsListTy ty)
-  = tcHsType ty                `thenTc` \ tau_ty ->
-    returnTc (mkListTy tau_ty)
+tc_type wimp_out ty@(HsTyVar name)
+  = tc_app wimp_out ty []
 
-tcHsType (HsTupleTy (HsTupCon _ boxity) tys)
-  = mapTc tcHsType tys `thenTc` \ tau_tys ->
-    returnTc (mkTupleTy boxity (length tys) tau_tys)
+tc_type wimp_out (HsListTy ty)
+  = tc_arg_type wimp_out ty    `thenTc` \ tau_ty ->
+    returnTc (mkListTy tau_ty)
 
-tcHsType (HsFunTy ty1 ty2)
-  = tcHsType ty1       `thenTc` \ tau_ty1 ->
-    tcHsType ty2       `thenTc` \ tau_ty2 ->
+tc_type wimp_out (HsTupleTy (HsTupCon _ boxity arity) tys)
+  = ASSERT( arity == length tys )
+    mapTc tc_tup_arg tys       `thenTc` \ tau_tys ->
+    returnTc (mkTupleTy boxity arity tau_tys)
+  where
+    tc_tup_arg = case boxity of
+                  Boxed   -> tc_arg_type wimp_out
+                  Unboxed -> tc_type     wimp_out 
+       -- Unboxed tuples can have polymorphic or unboxed args.
+       -- This happens in the workers for functions returning
+       -- product types with polymorphic components
+
+tc_type wimp_out (HsFunTy ty1 ty2)
+  = tc_type wimp_out ty1                       `thenTc` \ tau_ty1 ->
+       -- Function argument can be polymorphic, but
+       -- must not be an unboxed tuple
+    checkTc (not (isUnboxedTupleType tau_ty1))
+           (ubxArgTyErr ty1)                   `thenTc_`
+    tc_type wimp_out ty2                       `thenTc` \ tau_ty2 ->
     returnTc (mkFunTy tau_ty1 tau_ty2)
 
-tcHsType (HsAppTy ty1 ty2)
-  = tc_app ty1 [ty2]
+tc_type wimp_out (HsNumTy n)
+  = ASSERT(n== 1)
+    returnTc (mkTyConApp genUnitTyCon [])
 
-tcHsType (HsPredTy pred)
-  = tcClassAssertion True pred `thenTc` \ pred' ->
-    returnTc (mkPredTy pred')
+tc_type wimp_out (HsOpTy ty1 op ty2) =
+  tc_arg_type wimp_out ty1 `thenTc` \ tau_ty1 ->
+  tc_arg_type wimp_out ty2 `thenTc` \ tau_ty2 ->
+  tc_fun_type op [tau_ty1,tau_ty2]
 
-tcHsType (HsUsgTy usg ty)
-  = newUsg usg                 `thenTc` \ usg' ->
-    tcHsType ty                        `thenTc` \ tc_ty ->
-    returnTc (mkUsgTy usg' tc_ty)
-  where
-    newUsg usg = case usg of
-                   HsUsOnce        -> returnTc UsOnce
-                   HsUsMany        -> returnTc UsMany
-                   HsUsVar uv_name -> tcLookupUVar uv_name `thenTc` \ uv ->
-                                      returnTc (UsVar uv)
+tc_type wimp_out (HsAppTy ty1 ty2)
+  = tc_app wimp_out ty1 [ty2]
 
-tcHsType (HsUsgForAllTy uv_name ty)
+tc_type wimp_out (HsPredTy pred)
+  = tc_pred wimp_out pred      `thenTc` \ pred' ->
+    returnTc (mkPredTy pred')
+
+tc_type wimp_out full_ty@(HsForAllTy (Just tv_names) ctxt ty)
   = let
-        uv = mkNamedUVar uv_name
+       kind_check = kcHsContext ctxt `thenTc_` kcHsType ty
     in
-    tcExtendUVarEnv uv_name uv $
-    tcHsType ty                     `thenTc` \ tc_ty ->
-    returnTc (mkUsForAllTy uv tc_ty)
+    tcHsTyVars tv_names kind_check                     $ \ tyvars ->
+    tcRecTheta wimp_out ctxt                           `thenTc` \ theta ->
+
+       -- Context behaves like a function type
+       -- This matters.  Return-unboxed-tuple analysis can
+       -- give overloaded functions like
+       --      f :: forall a. Num a => (# a->a, a->a #)
+       -- And we want these to get through the type checker
+    (if null theta then
+       tc_arg_type wimp_out ty
+     else
+       tc_type wimp_out ty
+    )                                                  `thenTc` \ tau ->
 
-tcHsType full_ty@(HsForAllTy (Just tv_names) ctxt ty)
-  = kcTyVarScope tv_names 
-                (kcHsContext ctxt `thenTc_` kcHsType ty)  `thenTc` \ tv_kinds ->
-    let
-       forall_tyvars = mkImmutTyVars tv_kinds
-    in
-    tcExtendTyVarEnv forall_tyvars     $
-    tcContext ctxt                     `thenTc` \ theta ->
-    tcHsType ty                                `thenTc` \ tau ->
-    let
-       -- Check for ambiguity
-       --   forall V. P => tau
-       -- is ambiguous if P contains generic variables
-       -- (i.e. one of the Vs) that are not mentioned in tau
-       --
-       -- However, we need to take account of functional dependencies
-       -- when we speak of 'mentioned in tau'.  Example:
-       --      class C a b | a -> b where ...
-       -- Then the type
-       --      forall x y. (C x y) => x
-       -- is not ambiguous because x is mentioned and x determines y
-       --
-       -- NOTE: In addition, GHC insists that at least one type variable
-       -- in each constraint is in V.  So we disallow a type like
-       --      forall a. Eq b => b -> b
-       -- even in a scope where b is in scope.
-       -- This is the is_free test below.
-
-       tau_vars            = tyVarsOfType tau
-       fds                 = instFunDepsOfTheta theta
-       tvFundep            = tyVarFunDep fds
-       extended_tau_vars   = oclose tvFundep tau_vars
-       is_ambig ct_var     = (ct_var `elem` forall_tyvars) &&
-                             not (ct_var `elemUFM` extended_tau_vars)
-       is_free ct_var      = not (ct_var `elem` forall_tyvars)
-
-       check_pred pred = checkTc (not any_ambig) (ambigErr pred full_ty) `thenTc_`
-                         checkTc (not all_free)  (freeErr  pred full_ty)
-             where 
-               ct_vars   = varSetElems (tyVarsOfPred pred)
-               any_ambig = is_source_polytype && any is_ambig ct_vars
-               all_free  = all is_free  ct_vars
-
-       -- Check ambiguity only for source-program types, not
-       -- for types coming from inteface files.  The latter can
-       -- legitimately have ambiguous types. Example
-       --    class S a where s :: a -> (Int,Int)
-       --    instance S Char where s _ = (1,1)
-       --    f:: S a => [a] -> Int -> (Int,Int)
-       --    f (_::[a]) x = (a*x,b)
-       --      where (a,b) = s (undefined::a)
-       -- Here the worker for f gets the type
-       --      fw :: forall a. S a => Int -> (# Int, Int #)
-       --
-       -- If the list of tv_names is empty, we have a monotype,
-       -- and then we don't need to check for ambiguity either,
-       -- because the test can't fail (see is_ambig).
-       is_source_polytype = case tv_names of
-                               (UserTyVar _ : _) -> True
-                               other             -> False
-    in
-    mapTc check_pred theta             `thenTc_`
-    returnTc (mkSigmaTy forall_tyvars theta tau)
+    checkAmbiguity wimp_out is_source tyvars theta tau
+  where
+    is_source = case tv_names of
+                  (UserTyVar _ : _) -> True
+                  other             -> False
+
+
+  -- tc_arg_type checks that the argument of a 
+  -- type appplication isn't a for-all type or an unboxed tuple type
+  -- For example, we want to reject things like:
+  --
+  --   instance Ord a => Ord (forall s. T s a)
+  -- and
+  --   g :: T s (forall b.b)
+  --
+  -- Other unboxed types are very occasionally allowed as type
+  -- arguments depending on the kind of the type constructor
+
+tc_arg_type wimp_out arg_ty    
+  | isRec wimp_out
+  = tc_type wimp_out arg_ty
+
+  | otherwise
+  = tc_type wimp_out arg_ty                                            `thenTc` \ arg_ty' ->
+    checkTc (not (isForAllTy arg_ty'))        (polyArgTyErr arg_ty)    `thenTc_`
+    checkTc (not (isUnboxedTupleType arg_ty')) (ubxArgTyErr arg_ty)    `thenTc_`
+    returnTc arg_ty'
+
+tc_arg_types wimp_out arg_tys = mapTc (tc_arg_type wimp_out) arg_tys
 \end{code}
 
 Help functions for type applications
 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 
 \begin{code}
-tc_app (HsAppTy ty1 ty2) tys
-  = tc_app ty1 (ty2:tys)
+tc_app :: RecFlag -> RenamedHsType -> [RenamedHsType] -> TcM Type
+tc_app wimp_out (HsAppTy ty1 ty2) tys
+  = tc_app wimp_out ty1 (ty2:tys)
 
-tc_app ty tys
+tc_app wimp_out ty tys
   = tcAddErrCtxt (appKindCtxt pp_app)  $
-    mapTc tcHsType tys                 `thenTc` \ arg_tys ->
-    tc_fun_type ty arg_tys
+    tc_arg_types wimp_out tys          `thenTc` \ arg_tys ->
+    case ty of
+       HsTyVar fun -> tc_fun_type fun arg_tys
+       other       -> tc_type wimp_out ty              `thenTc` \ fun_ty ->
+                      returnNF_Tc (mkAppTys fun_ty arg_tys)
   where
     pp_app = ppr ty <+> sep (map pprParendHsType tys)
 
@@ -413,17 +463,18 @@ tc_app ty tys
 -- But not quite; for synonyms it checks the correct arity, and builds a SynTy
 --     hence the rather strange functionality.
 
-tc_fun_type (HsTyVar name) arg_tys
-  = tcLookupTy name                    `thenTc` \ thing ->
+tc_fun_type name arg_tys
+  = tcLookup name                      `thenTc` \ thing ->
     case thing of
        ATyVar tv -> returnTc (mkAppTys (mkTyVarTy tv) arg_tys)
 
-       ATyCon tc | isSynTyCon tc ->  checkTc arity_ok err_msg  `thenTc_`
-                                     returnTc (mkAppTys (mkSynTy tc (take arity arg_tys))
-                                                        (drop arity arg_tys))
+       AGlobal (ATyCon tc)
+               | isSynTyCon tc ->  checkTc arity_ok err_msg    `thenTc_`
+                                   returnTc (mkAppTys (mkSynTy tc (take arity arg_tys))
+                                                      (drop arity arg_tys))
 
-                 | otherwise     ->  returnTc (mkTyConApp tc arg_tys)
-                 where
+               | otherwise       ->  returnTc (mkTyConApp tc arg_tys)
+               where
 
                    arity_ok = arity <= n_args 
                    arity = tyConArity tc
@@ -435,46 +486,97 @@ tc_fun_type (HsTyVar name) arg_tys
                    n_args  = length arg_tys
 
        other -> failWithTc (wrongThingErr "type constructor" thing name)
-
-tc_fun_type ty arg_tys
-  = tcHsType ty                `thenTc` \ fun_ty ->
-    returnNF_Tc (mkAppTys fun_ty arg_tys)
 \end{code}
 
 
 Contexts
 ~~~~~~~~
 \begin{code}
-tcClassContext :: RenamedContext -> TcM s ClassContext
+tcRecTheta :: RecFlag -> RenamedContext -> TcM ThetaType
        -- Used when we are expecting a ClassContext (i.e. no implicit params)
-tcClassContext context
-  = tcContext context  `thenTc` \ theta ->
-    returnTc (classesOfPreds theta)
+tcRecTheta wimp_out context = mapTc (tc_pred wimp_out) context
 
-tcContext :: RenamedContext -> TcM s ThetaType
-tcContext context = mapTc (tcClassAssertion False) context
-
-tcClassAssertion ccall_ok assn@(HsPClass class_name tys)
+tc_pred wimp_out assn@(HsClassP class_name tys)
   = tcAddErrCtxt (appKindCtxt (ppr assn))      $
-    mapTc tcHsType tys                         `thenTc` \ arg_tys ->
-    tcLookupTy class_name                      `thenTc` \ thing ->
+    tc_arg_types wimp_out tys                  `thenTc` \ arg_tys ->
+    tcLookupGlobal class_name                  `thenTc` \ thing ->
     case thing of
-       AClass clas -> checkTc (arity == n_tys) err                             `thenTc_`
-                      returnTc (Class clas arg_tys)
+       AClass clas -> checkTc (arity == n_tys) err     `thenTc_`
+                      returnTc (ClassP clas arg_tys)
            where
                arity = classArity clas
                n_tys = length tys
                err   = arityErr "Class" class_name arity n_tys
 
-       other -> failWithTc (wrongThingErr "class" thing class_name)
+       other -> failWithTc (wrongThingErr "class" (AGlobal thing) class_name)
 
-tcClassAssertion ccall_ok assn@(HsPIParam name ty)
+tc_pred wimp_out assn@(HsIParam name ty)
   = tcAddErrCtxt (appKindCtxt (ppr assn))      $
-    tcHsType ty                                        `thenTc` \ arg_ty ->
+    tc_arg_type wimp_out ty                    `thenTc` \ arg_ty ->
     returnTc (IParam name arg_ty)
 \end{code}
 
 
+Check for ambiguity
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+         forall V. P => tau
+is ambiguous if P contains generic variables
+(i.e. one of the Vs) that are not mentioned in tau
+
+However, we need to take account of functional dependencies
+when we speak of 'mentioned in tau'.  Example:
+       class C a b | a -> b where ...
+Then the type
+       forall x y. (C x y) => x
+is not ambiguous because x is mentioned and x determines y
+
+NOTE: In addition, GHC insists that at least one type variable
+in each constraint is in V.  So we disallow a type like
+       forall a. Eq b => b -> b
+even in a scope where b is in scope.
+This is the is_free test below.
+
+Notes on the 'is_source_polytype' test above
+Check ambiguity only for source-program types, not
+for types coming from inteface files.  The latter can
+legitimately have ambiguous types. Example
+   class S a where s :: a -> (Int,Int)
+   instance S Char where s _ = (1,1)
+   f:: S a => [a] -> Int -> (Int,Int)
+   f (_::[a]) x = (a*x,b)
+       where (a,b) = s (undefined::a)
+Here the worker for f gets the type
+       fw :: forall a. S a => Int -> (# Int, Int #)
+
+If the list of tv_names is empty, we have a monotype,
+and then we don't need to check for ambiguity either,
+because the test can't fail (see is_ambig).
+
+\begin{code}
+checkAmbiguity :: RecFlag -> Bool
+              -> [TyVar] -> ThetaType -> TauType
+              -> TcM SigmaType
+checkAmbiguity wimp_out is_source_polytype forall_tyvars theta tau
+  | isRec wimp_out = returnTc sigma_ty
+  | otherwise      = mapTc_ check_pred theta   `thenTc_`
+                    returnTc sigma_ty
+  where
+    sigma_ty         = mkSigmaTy forall_tyvars theta tau
+    tau_vars         = tyVarsOfType tau
+    extended_tau_vars = grow theta tau_vars
+
+    is_ambig ct_var   = (ct_var `elem` forall_tyvars) &&
+                       not (ct_var `elemVarSet` extended_tau_vars)
+    is_free ct_var    = not (ct_var `elem` forall_tyvars)
+    
+    check_pred pred = checkTc (not any_ambig)                 (ambigErr pred sigma_ty) `thenTc_`
+                     checkTc (isIPPred pred || not all_free) (freeErr  pred sigma_ty)
+             where 
+               ct_vars   = varSetElems (tyVarsOfPred pred)
+               all_free  = all is_free ct_vars
+               any_ambig = is_source_polytype && any is_ambig ct_vars
+\end{code}
+
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
 \subsection{Type variables, with knot tying!}
@@ -483,10 +585,7 @@ tcClassAssertion ccall_ok assn@(HsPIParam name ty)
 
 \begin{code}
 mkImmutTyVars :: [(Name,Kind)] -> [TyVar]
-newSigTyVars  :: [(Name,Kind)] -> NF_TcM s [TcTyVar]
-
 mkImmutTyVars pairs = [mkTyVar name kind | (name, kind) <- pairs]
-newSigTyVars  pairs = listNF_Tc [tcNewSigTyVar name kind | (name,kind) <- pairs]
 
 mkTyClTyVars :: Kind                   -- Kind of the tycon or class
             -> [HsTyVarBndr Name]
@@ -548,16 +647,16 @@ maybeSig (sig@(TySigInfo sig_name _ _ _ _ _ _ _) : sigs) name
 
 
 \begin{code}
-tcTySig :: RenamedSig -> TcM s TcSigInfo
+tcTySig :: RenamedSig -> TcM TcSigInfo
 
 tcTySig (Sig v ty src_loc)
  = tcAddSrcLoc src_loc                         $ 
    tcAddErrCtxt (tcsigCtxt v)                  $
    tcHsSigType ty                              `thenTc` \ sigma_tc_ty ->
-   mkTcSig (mkVanillaId v sigma_tc_ty) src_loc `thenNF_Tc` \ sig -> 
+   mkTcSig (mkLocalId v sigma_tc_ty) src_loc   `thenNF_Tc` \ sig -> 
    returnTc sig
 
-mkTcSig :: TcId -> SrcLoc -> NF_TcM s TcSigInfo
+mkTcSig :: TcId -> SrcLoc -> NF_TcM TcSigInfo
 mkTcSig poly_id src_loc
   =    -- Instantiate this type
        -- It's important to do this even though in the error-free case
@@ -585,9 +684,8 @@ mkTcSig poly_id src_loc
                tyvar_tys'
                theta' tau'                     `thenNF_Tc` \ inst ->
        -- We make a Method even if it's not overloaded; no harm
-   instFunDeps SignatureOrigin theta'          `thenNF_Tc` \ fds ->
        
-   returnNF_Tc (TySigInfo name poly_id tyvars' theta' tau' (instToIdBndr inst) (inst : fds) src_loc)
+   returnNF_Tc (TySigInfo name poly_id tyvars' theta' tau' (instToId inst) [inst] src_loc)
   where
     name = idName poly_id
 \end{code}
@@ -659,35 +757,31 @@ give a helpful message in checkSigTyVars.
 \begin{code}
 checkSigTyVars :: [TcTyVar]            -- Universally-quantified type variables in the signature
               -> TcTyVarSet            -- Tyvars that are free in the type signature
-                                       -- These should *already* be in the global-var set, and are
-                                       -- used here only to improve the error message
-              -> TcM s [TcTyVar]       -- Zonked signature type variables
+                                       --      Not necessarily zonked
+                                       --      These should *already* be in the free-in-env set, 
+                                       --      and are used here only to improve the error message
+              -> TcM [TcTyVar]         -- Zonked signature type variables
 
 checkSigTyVars [] free = returnTc []
-
 checkSigTyVars sig_tyvars free_tyvars
   = zonkTcTyVars sig_tyvars            `thenNF_Tc` \ sig_tys ->
     tcGetGlobalTyVars                  `thenNF_Tc` \ globals ->
 
-    checkTcM (all_ok sig_tys globals)
+    checkTcM (allDistinctTyVars sig_tys globals)
             (complain sig_tys globals) `thenTc_`
 
     returnTc (map (getTyVar "checkSigTyVars") sig_tys)
 
   where
-    all_ok []       acc = True
-    all_ok (ty:tys) acc = case getTyVar_maybe ty of
-                           Nothing                       -> False      -- Point (a)
-                           Just tv | tv `elemVarSet` acc -> False      -- Point (b) or (c)
-                                   | otherwise           -> all_ok tys (acc `extendVarSet` tv)
-    
-
     complain sig_tys globals
       = -- For the in-scope ones, zonk them and construct a map
        -- from the zonked tyvar to the in-scope one
        -- If any of the in-scope tyvars zonk to a type, then ignore them;
        -- that'll be caught later when we back up to their type sig
-       tcGetInScopeTyVars                      `thenNF_Tc` \ in_scope_tvs ->
+       tcGetEnv                                `thenNF_Tc` \ env ->
+       let
+          in_scope_tvs = tcEnvTyVars env
+       in
        zonkTcTyVars in_scope_tvs               `thenNF_Tc` \ in_scope_tys ->
        let
            in_scope_assoc = [ (zonked_tv, in_scope_tv) 
@@ -709,44 +803,54 @@ checkSigTyVars sig_tyvars free_tyvars
 
        main_msg = ptext SLIT("Inferred type is less polymorphic than expected")
 
-       check (env, acc, msgs) (sig_tyvar,ty)
+       check (tidy_env, acc, msgs) (sig_tyvar,ty)
                -- sig_tyvar is from the signature;
                -- ty is what you get if you zonk sig_tyvar and then tidy it
                --
                -- acc maps a zonked type variable back to a signature type variable
          = case getTyVar_maybe ty of {
              Nothing ->                        -- Error (a)!
-                       returnNF_Tc (env, acc, unify_msg sig_tyvar (ppr ty) : msgs) ;
+                       returnNF_Tc (tidy_env, acc, unify_msg sig_tyvar (ppr ty) : msgs) ;
 
              Just tv ->
 
            case lookupVarEnv acc tv of {
                Just sig_tyvar' ->      -- Error (b) or (d)!
-                       returnNF_Tc (env, acc, unify_msg sig_tyvar (ppr sig_tyvar') : msgs) ;
+                       returnNF_Tc (tidy_env, acc, unify_msg sig_tyvar (ppr sig_tyvar') : msgs) ;
 
                Nothing ->
 
            if tv `elemVarSet` globals  -- Error (c)! Type variable escapes
                                        -- The least comprehensible, so put it last
-           then   tcGetValueEnv                                        `thenNF_Tc` \ ve ->
-                  find_globals tv env  [] (valueEnvIds ve)             `thenNF_Tc` \ (env1, globs) ->
-                  find_frees   tv env1 [] (varSetElems free_tyvars)    `thenNF_Tc` \ (env2, frees) ->
-                  returnNF_Tc (env2, acc, escape_msg sig_tyvar tv globs frees : msgs)
+                       -- Game plan: 
+                       --    a) get the local TcIds from the environment,
+                       --       and pass them to find_globals (they might have tv free)
+                       --    b) similarly, find any free_tyvars that mention tv
+           then   tcGetEnv                                                     `thenNF_Tc` \ ve ->
+                  find_globals tv tidy_env  [] (tcEnvTcIds ve)                 `thenNF_Tc` \ (tidy_env1, globs) ->
+                  find_frees   tv tidy_env1 [] (varSetElems free_tyvars)       `thenNF_Tc` \ (tidy_env2, frees) ->
+                  returnNF_Tc (tidy_env2, acc, escape_msg sig_tyvar tv globs frees : msgs)
 
            else        -- All OK
-           returnNF_Tc (env, extendVarEnv acc tv sig_tyvar, msgs)
+           returnNF_Tc (tidy_env, extendVarEnv acc tv sig_tyvar, msgs)
            }}
 
 -- find_globals looks at the value environment and finds values
 -- whose types mention the offending type variable.  It has to be 
 -- careful to zonk the Id's type first, so it has to be in the monad.
 -- We must be careful to pass it a zonked type variable, too.
+
+find_globals :: Var 
+             -> TidyEnv 
+             -> [(Name,Type)] 
+             -> [Id] 
+             -> NF_TcM (TidyEnv,[(Name,Type)])
+
 find_globals tv tidy_env acc []
   = returnNF_Tc (tidy_env, acc)
 
 find_globals tv tidy_env acc (id:ids) 
-  | not (isLocallyDefined id) ||
-    isEmptyVarSet (idFreeTyVars id)
+  | isEmptyVarSet (idFreeTyVars id)
   = find_globals tv tidy_env acc ids
 
   | otherwise
@@ -806,7 +910,7 @@ These two context are used with checkSigTyVars
     
 \begin{code}
 sigCtxt :: Message -> [TcTyVar] -> TcThetaType -> TcTauType
-       -> TidyEnv -> NF_TcM s (TidyEnv, Message)
+       -> TidyEnv -> NF_TcM (TidyEnv, Message)
 sigCtxt when sig_tyvars sig_theta sig_tau tidy_env
   = zonkTcType sig_tau         `thenNF_Tc` \ actual_tau ->
     let
@@ -851,22 +955,28 @@ typeKindCtxt ty = sep [ptext SLIT("When checking that"),
 appKindCtxt :: SDoc -> Message
 appKindCtxt pp = ptext SLIT("When checking kinds in") <+> quotes pp
 
-wrongThingErr expected actual name
-  = pp_actual actual <+> quotes (ppr name) <+> ptext SLIT("used as a") <+> text expected
+wrongThingErr expected thing name
+  = pp_thing thing <+> quotes (ppr name) <+> ptext SLIT("used as a") <+> text expected
   where
-    pp_actual (ATyCon _) = ptext SLIT("Type constructor")
-    pp_actual (AClass _) = ptext SLIT("Class")
-    pp_actual (ATyVar _) = ptext SLIT("Type variable")
-    pp_actual (AThing _) = ptext SLIT("Utterly bogus")
+    pp_thing (AGlobal (ATyCon _)) = ptext SLIT("Type constructor")
+    pp_thing (AGlobal (AClass _)) = ptext SLIT("Class")
+    pp_thing (AGlobal (AnId   _)) = ptext SLIT("Identifier")
+    pp_thing (ATyVar _)          = ptext SLIT("Type variable")
+    pp_thing (ATcId _)           = ptext SLIT("Local identifier")
+    pp_thing (AThing _)          = ptext SLIT("Utterly bogus")
 
 ambigErr pred ty
   = sep [ptext SLIT("Ambiguous constraint") <+> quotes (pprPred pred),
         nest 4 (ptext SLIT("for the type:") <+> ppr ty),
-        nest 4 (ptext SLIT("Each forall'd type variable mentioned by the constraint must appear after the =>"))]
+        nest 4 (ptext SLIT("At least one of the forall'd type variables mentioned by the constraint") $$
+                ptext SLIT("must be reachable from the type after the =>"))]
 
 freeErr pred ty
   = sep [ptext SLIT("The constraint") <+> quotes (pprPred pred) <+>
                   ptext SLIT("does not mention any of the universally quantified type variables"),
         nest 4 (ptext SLIT("in the type") <+> quotes (ppr ty))
     ]
+
+polyArgTyErr ty = ptext SLIT("Illegal polymorphic type as argument:")   <+> ppr ty
+ubxArgTyErr  ty = ptext SLIT("Illegal unboxed tuple type as argument:") <+> ppr ty
 \end{code}