[project @ 2001-06-29 12:58:20 by rrt]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcMonoType.lhs
index 93d86c4..7a7086b 100644 (file)
@@ -4,13 +4,15 @@
 \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,
-                   tcTyVars, tcHsTyVars, mkImmutTyVars,
+                   kcHsType, kcHsSigType, kcHsSigTypes, 
+                   kcHsLiftedSigType, kcHsContext,
+                   tcScopedTyVars, tcHsTyVars, mkImmutTyVars,
 
                    TcSigInfo(..), tcTySig, mkTcSig, maybeSig,
                    checkSigTyVars, sigCtxt, sigPatCtxt
@@ -24,48 +26,46 @@ import RnHsSyn              ( RenamedHsType, RenamedHsPred, RenamedContext, RenamedSig )
 import TcHsSyn         ( TcId )
 
 import TcMonad
-import TcEnv           ( tcExtendTyVarEnv, tcExtendKindEnv, 
-                         tcLookupGlobal, tcLookup,
-                         tcEnvTcIds, tcEnvTyVars,
-                         tcGetGlobalTyVars, 
-                         TyThing(..), TcTyThing(..)
+import TcEnv           ( tcExtendTyVarEnv, tcLookup, tcLookupGlobal,
+                         tcGetGlobalTyVars, tcEnvTcIds, tcEnvTyVars,
+                         TyThing(..), TcTyThing(..), tcExtendKindEnv
                        )
-import TcType          ( TcType, TcKind, TcTyVar, TcThetaType, TcTauType,
-                         newKindVar, tcInstSigVar,
-                         zonkKindEnv, zonkTcType, zonkTcTyVars, zonkTcTyVar
+import TcMType         ( newKindVar, tcInstSigVars, 
+                         zonkKindEnv, zonkTcType, zonkTcTyVars, zonkTcTyVar,
+                         unifyKind, unifyOpenTypeKind
                        )
-import Inst            ( Inst, InstOrigin(..), newMethodWithGivenTy, instToIdBndr,
-                         instFunDeps, instFunDepsOfTheta )
-import FunDeps         ( tyVarFunDep, oclose )
-import TcUnify         ( unifyKind, unifyOpenTypeKind )
-import Type            ( Type, Kind, PredType(..), ThetaType,
+import TcType          ( Type, Kind, SourceType(..), ThetaType, SigmaType, TauType,
                          mkTyVarTy, mkTyVarTys, mkFunTy, mkSynTy,
-                          zipFunTys, hoistForAllTys,
+                         tcSplitForAllTys, tcSplitRhoTy,
+                         hoistForAllTys, allDistinctTyVars,
+                          zipFunTys, 
                          mkSigmaTy, mkPredTy, mkTyConApp,
-                         mkAppTys, splitForAllTys, splitRhoTy, mkRhoTy,
-                         boxedTypeKind, unboxedTypeKind, mkArrowKind,
-                         mkArrowKinds, getTyVar_maybe, getTyVar, splitFunTy_maybe,
+                         mkAppTys, mkRhoTy,
+                         liftedTypeKind, unliftedTypeKind, mkArrowKind,
+                         mkArrowKinds, tcGetTyVar_maybe, tcGetTyVar, tcSplitFunTy_maybe,
                          tidyOpenType, tidyOpenTypes, tidyTyVar, tidyTyVars,
                          tyVarsOfType, tyVarsOfPred, mkForAllTys,
-                         classesOfPreds,
+                         isUnboxedTupleType, tcIsForAllTy, isIPPred
                        )
-import PprType         ( pprType, pprPred )
+import Inst            ( Inst, InstOrigin(..), newMethodWithGivenTy, instToId )
+import FunDeps         ( grow )
+import PprType         ( pprType, pprTheta, pprPred )
 import Subst           ( mkTopTyVarSubst, substTy )
-import Id              ( Id, mkVanillaId, idName, idType, idFreeTyVars )
-import Var             ( Var, TyVar, mkTyVar, tyVarKind )
+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 Class           ( classArity, classTyCon )
 import Name            ( Name )
 import TysWiredIn      ( mkListTy, mkTupleTy, genUnitTyCon )
-import UniqFM          ( elemUFM )
-import BasicTypes      ( Boxity(..) )
+import BasicTypes      ( Boxity(..), RecFlag(..), isRec )
 import SrcLoc          ( SrcLoc )
 import Util            ( mapAccumL, isSingleton )
 import Outputable
-import HscTypes                ( TyThing(..) )
+
 \end{code}
 
 
@@ -118,6 +118,10 @@ But equally valid would be
                                a::(*->*)-> *, b::*->*
 
 \begin{code}
+-- tcHsTyVars is used for type variables in type signatures
+--     e.g. forall a. a->a
+-- They are immutable, because they scope only over the signature
+-- They may or may not be explicitly-kinded
 tcHsTyVars :: [HsTyVarBndr Name] 
           -> TcM a                             -- The kind checker
           -> ([TyVar] -> TcM b)
@@ -135,16 +139,22 @@ tcHsTyVars tv_names kind_check thing_inside
     in
     tcExtendTyVarEnv tyvars (thing_inside tyvars)
 
-tcTyVars :: [Name] 
-            -> TcM a                           -- The kind checker
-            -> TcM [TyVar]
-tcTyVars [] kind_check = returnTc []
-
-tcTyVars tv_names kind_check
+-- tcScopedTyVars is used for scoped type variables
+--     e.g.  \ (x::a) (y::a) -> x+y
+-- They never have explicit kinds (because this is source-code only)
+-- They are mutable (because they can get bound to a more specific type)
+tcScopedTyVars :: [Name] 
+              -> TcM a                         -- The kind checker
+              -> TcM b
+              -> TcM b
+tcScopedTyVars [] kind_check thing_inside = thing_inside
+
+tcScopedTyVars tv_names kind_check thing_inside
   = 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]
+    listTc [tcNewMutTyVar name kind | (name, kind) <- tvs_w_kinds]     `thenNF_Tc` \ tyvars ->
+    tcExtendTyVarEnv tyvars thing_inside
 \end{code}
     
 
@@ -161,50 +171,49 @@ newNamedKindVar name = newKindVar `thenNF_Tc` \ kind ->
                       returnNF_Tc (name, kind)
 
 ---------------------------
-kcBoxedType :: RenamedHsType -> TcM ()
-       -- 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 ()
-       -- The type ty must be a *type*, but it can be boxed or unboxed.
+       -- 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 ()
+kcHsSigType, kcHsLiftedSigType :: RenamedHsType -> TcM ()
        -- Used for type signatures
-kcHsSigType     = kcTypeType
-kcHsBoxedSigType = kcBoxedType
+kcHsSigType      = kcTypeType
+kcHsSigTypes tys  = mapTc_ kcHsSigType tys
+kcHsLiftedSigType = kcLiftedType
 
 ---------------------------
 kcHsType :: RenamedHsType -> TcM TcKind
 kcHsType (HsTyVar name)              = kcTyVar name
-kcHsType (HsUsgTy _ ty)       = kcHsType ty
-kcHsType (HsUsgForAllTy _ ty) = kcHsType ty
 
 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 ty@(HsTupleTy (HsTupCon _ Unboxed) tys)
-  = failWithTc (unboxedTupleErr ty)
-       -- Unboxed tuples are illegal everywhere except
-       -- just after a function arrow (see kcFunResType)
+kcHsType (HsTupleTy (HsTupCon _ boxity _) tys)
+  = mapTc kcTypeType tys       `thenTc_`
+    returnTc (case boxity of
+                 Boxed   -> liftedTypeKind
+                 Unboxed -> unliftedTypeKind)
 
 kcHsType (HsFunTy ty1 ty2)
   = kcTypeType ty1     `thenTc_`
-    kcFunResType ty2   `thenTc_`
-    returnTc boxedTypeKind
+    kcTypeType ty2     `thenTc_`
+    returnTc liftedTypeKind
+
+kcHsType (HsNumTy _)           -- The unit type for generics
+  = returnTc liftedTypeKind
 
 kcHsType ty@(HsOpTy ty1 op ty2)
   = kcTyVar op                         `thenTc` \ op_kind ->
@@ -216,7 +225,7 @@ kcHsType ty@(HsOpTy ty1 op ty2)
    
 kcHsType (HsPredTy pred)
   = kcHsPred pred              `thenTc_`
-    returnTc boxedTypeKind
+    returnTc liftedTypeKind
 
 kcHsType ty@(HsAppTy ty1 ty2)
   = kcHsType ty1                       `thenTc` \ tc_kind ->
@@ -228,31 +237,12 @@ kcHsType (HsForAllTy (Just tv_names) context ty)
   = kcHsTyVars tv_names                `thenNF_Tc` \ kind_env ->
     tcExtendKindEnv kind_env   $
     kcHsContext context                `thenTc_`
-       -- 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 context then
-       kcHsType ty
-    else
-       kcFunResType ty         `thenTc_`
-       returnTc boxedTypeKind
-
----------------------------
-kcFunResType :: RenamedHsType -> TcM TcKind
--- The only place an unboxed tuple type is allowed
--- is at the right hand end of an arrow
-kcFunResType (HsTupleTy (HsTupCon _ Unboxed) tys)
-  = mapTc kcTypeType tys       `thenTc_` 
-    returnTc unboxedTypeKind
-
-kcFunResType ty = kcHsType ty
+    kcHsType ty                        `thenTc_`
+    returnTc liftedTypeKind
 
 ---------------------------
 kcAppKind fun_kind arg_kind
-  = case splitFunTy_maybe fun_kind of 
+  = case tcSplitFunTy_maybe fun_kind of 
        Just (arg_kind', res_kind)
                -> unifyKind arg_kind arg_kind' `thenTc_`
                   returnTc res_kind
@@ -266,17 +256,17 @@ kcAppKind fun_kind arg_kind
 kcHsContext ctxt = mapTc_ kcHsPred ctxt
 
 kcHsPred :: RenamedHsPred -> TcM ()
-kcHsPred pred@(HsPIParam name ty)
+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))      $
     kcClass cls                                        `thenTc` \ kind ->
     mapTc kcHsType tys                         `thenTc` \ arg_kinds ->
-    unifyKind kind (mkArrowKinds arg_kinds boxedTypeKind)
+    unifyKind kind (mkArrowKinds arg_kinds liftedTypeKind)
 
----------------------------
+ ---------------------------
 kcTyVar name   -- Could be a tyvar or a tycon
   = tcLookup name      `thenTc` \ thing ->
     case thing of 
@@ -299,10 +289,10 @@ kcClass cls       -- Must be a class
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-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
 
@@ -313,139 +303,181 @@ tcHsSigType and tcHsBoxedSigType are used for type signatures written by the pro
        so the kind returned is indeed a Kind not a TcKind
 
 \begin{code}
-tcHsSigType :: RenamedHsType -> TcM TcType
-tcHsSigType ty
-  = kcTypeType ty      `thenTc_`
-    tcHsType ty                `thenTc` \ ty' ->
-    returnTc (hoistForAllTys ty')
-
-tcHsBoxedSigType :: RenamedHsType -> TcM 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 = traceTc (text "tcHsSig1:" <+> ppr ty) `thenTc_`
+                       kcTypeType   ty `thenTc_` 
+                       traceTc (text "tcHsSig2:" <+> ppr ty) `thenTc_`
+                       tcHsType ty                     `thenTc` \ sig_ty -> 
+                       traceTc (text "tcHsSig3:" <+> ppr sig_ty) `thenTc_`
+                       returnTc sig_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 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
+       --
+       -- In a recursive loop we can't ask whether the thing is
+       -- unboxed -- might be a synonym inside a synonym inside a group
+    checkTc (isRec wimp_out || not (isUnboxedTupleType tau_ty1))
+           (ubxArgTyErr ty1)                   `thenTc_`
+    tc_type wimp_out ty2                       `thenTc` \ tau_ty2 ->
     returnTc (mkFunTy tau_ty1 tau_ty2)
 
-tcHsType (HsNumTy n)
+tc_type wimp_out (HsNumTy n)
   = ASSERT(n== 1)
     returnTc (mkTyConApp genUnitTyCon [])
 
-tcHsType (HsOpTy ty1 op ty2) =
-  tcHsType ty1 `thenTc` \ tau_ty1 ->
-  tcHsType ty2 `thenTc` \ tau_ty2 ->
+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 (HsAppTy ty1 ty2)
-  = tc_app ty1 [ty2]
+tc_type wimp_out (HsAppTy ty1 ty2)
+  = tc_app wimp_out ty1 [ty2]
 
-tcHsType (HsPredTy pred)
-  = tcClassAssertion True pred `thenTc` \ pred' ->
+tc_type wimp_out (HsPredTy pred)
+  = tc_pred wimp_out pred      `thenTc` \ pred' ->
     returnTc (mkPredTy pred')
 
-tcHsType full_ty@(HsForAllTy (Just tv_names) ctxt ty)
+tc_type wimp_out full_ty@(HsForAllTy (Just tv_names) ctxt ty)
   = let
-       kind_check = kcHsContext ctxt `thenTc_` kcFunResType ty
+       kind_check = kcHsContext ctxt `thenTc_` kcHsType ty
     in
-    tcHsTyVars tv_names kind_check             $ \ tyvars ->
-    tcContext ctxt                             `thenTc` \ theta ->
-    tcHsType ty                                        `thenTc` \ tau ->
-    checkAmbiguity full_ty tyvars theta tau    `thenTc_`
-    returnTc (mkSigmaTy tyvars theta tau)
-
-  -- 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
+    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 ->
+
+    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:
   --
-  -- 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
+  --   instance Ord a => Ord (forall s. T s a)
+  -- and
+  --   g :: T s (forall b.b)
   --
-  -- 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.
-
-checkAmbiguity full_ty forall_tyvars theta tau
-  = mapTc check_pred theta
-  where
-    tau_vars         = tyVarsOfType tau
-    fds                      = instFunDepsOfTheta theta
-    tvFundep         = tyVarFunDep fds
-    extended_tau_vars = oclose tvFundep tau_vars
+  -- Other unboxed types are very occasionally allowed as type
+  -- arguments depending on the kind of the type constructor
 
-    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)
-               all_free  = all is_free ct_vars
-               any_ambig = is_source_polytype && any is_ambig ct_vars
-    
-    -- 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).
-    is_source_polytype 
-       = case full_ty of
-           HsForAllTy (Just (UserTyVar _ : _)) _ _ -> True
-           other                                   -> False
+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 (isRec wimp_out || not (tcIsForAllTy arg_ty'))      (polyArgTyErr arg_ty)  `thenTc_`
+    checkTc (isRec wimp_out || 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 :: RenamedHsType -> [RenamedHsType] -> TcM Type
-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_arg_types wimp_out tys          `thenTc` \ arg_tys ->
     case ty of
        HsTyVar fun -> tc_fun_type fun arg_tys
-       other       -> tcHsType ty              `thenTc` \ fun_ty ->
+       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)
@@ -462,9 +494,9 @@ tc_fun_type name 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))
+                                                      (drop arity arg_tys))
 
-               | otherwise     ->  returnTc (mkTyConApp tc arg_tys)
+               | otherwise       ->  returnTc (mkTyConApp tc arg_tys)
                where
 
                    arity_ok = arity <= n_args 
@@ -483,22 +515,17 @@ tc_fun_type name arg_tys
 Contexts
 ~~~~~~~~
 \begin{code}
-tcClassContext :: RenamedContext -> TcM 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 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 ->
+    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
@@ -506,13 +533,84 @@ tcClassAssertion ccall_ok assn@(HsPClass class_name tys)
 
        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
+
+       -- Hack alert.  If there are no tyvars, (ppr sigma_ty) will print
+       -- something strange like {Eq k} -> k -> k, because there is no
+       -- ForAll at the top of the type.  Since this is going to the user
+       -- we want it to look like a proper Haskell type even then; hence the hack
+       -- 
+       -- This shows up in the complaint about
+       --      case C a where
+       --        op :: Eq a => a -> a
+    ppr_sigma        | null forall_tyvars = pprTheta theta <+> ptext SLIT("=>") <+> ppr tau
+                     | otherwise          = ppr sigma_ty 
+
+    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 ppr_sigma) `thenTc_`
+                     checkTc (isIPPred pred || not all_free) (freeErr  pred ppr_sigma)
+             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!}
@@ -589,7 +687,7 @@ 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 TcSigInfo
@@ -602,16 +700,17 @@ mkTcSig poly_id src_loc
        -- typechecking the rest of the program with the function bound
        -- to a pristine type, namely sigma_tc_ty
    let
-       (tyvars, rho) = splitForAllTys (idType poly_id)
+       (tyvars, rho) = tcSplitForAllTys (idType poly_id)
    in
-   mapNF_Tc tcInstSigVar tyvars                `thenNF_Tc` \ tyvars' ->
+   tcInstSigVars tyvars                        `thenNF_Tc` \ tyvars' ->
        -- Make *signature* type variables
 
    let
      tyvar_tys' = mkTyVarTys tyvars'
      rho' = substTy (mkTopTyVarSubst tyvars tyvar_tys') rho
        -- mkTopTyVarSubst because the tyvars' are fresh
-     (theta', tau') = splitRhoTy rho'
+
+     (theta', tau') = tcSplitRhoTy rho'
        -- This splitRhoTy tries hard to make sure that tau' is a type synonym
        -- wherever possible, which can improve interface files.
    in
@@ -620,9 +719,8 @@ 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}
@@ -694,43 +792,36 @@ 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 [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)
+    returnTc (map (tcGetTyVar "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
-       tcGetEnv                                `thenNF_Tc` \ env ->
-       let
-          in_scope_tvs = tcEnvTyVars env
-       in
+       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) 
                             | (z_ty, in_scope_tv) <- in_scope_tys `zip` in_scope_tvs,
-                              Just zonked_tv <- [getTyVar_maybe z_ty]
+                              Just zonked_tv <- [tcGetTyVar_maybe z_ty]
                             ]
            in_scope_env = mkVarEnv in_scope_assoc
        in
@@ -752,17 +843,19 @@ checkSigTyVars sig_tyvars free_tyvars
                -- 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 {
+         = case tcGetTyVar_maybe ty of {
              Nothing ->                        -- Error (a)!
-                       returnNF_Tc (tidy_env, acc, unify_msg sig_tyvar (ppr ty) : msgs) ;
+                       returnNF_Tc (tidy_env, acc, unify_msg sig_tyvar (quotes (ppr ty)) : msgs) ;
 
              Just tv ->
 
            case lookupVarEnv acc tv of {
                Just sig_tyvar' ->      -- Error (b) or (d)!
-                       returnNF_Tc (tidy_env, acc, unify_msg sig_tyvar (ppr sig_tyvar') : msgs) ;
+                       returnNF_Tc (tidy_env, acc, unify_msg sig_tyvar thing : msgs)
+                   where
+                       thing = ptext SLIT("another quantified type variable") <+> quotes (ppr sig_tyvar')
 
-               Nothing ->
+             ; Nothing ->
 
            if tv `elemVarSet` globals  -- Error (c)! Type variable escapes
                                        -- The least comprehensible, so put it last
@@ -770,8 +863,8 @@ checkSigTyVars sig_tyvars free_tyvars
                        --    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` \ tc_env ->
-                  find_globals tv tidy_env  [] (tcEnvTcIds tc_env)             `thenNF_Tc` \ (tidy_env1, globs) ->
+           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)
 
@@ -846,7 +939,7 @@ escape_msg sig_tv tv globs frees
     vcat_first 0 (x:xs) = text "...others omitted..."
     vcat_first n (x:xs) = x $$ vcat_first (n-1) xs
 
-unify_msg tv thing = mk_msg tv <+> ptext SLIT("is unified with") <+> quotes thing
+unify_msg tv thing = mk_msg tv <+> ptext SLIT("is unified with") <+> thing
 mk_msg tv          = ptext SLIT("Quantified type variable") <+> quotes (ppr tv)
 \end{code}
 
@@ -909,17 +1002,19 @@ wrongThingErr expected thing name
     pp_thing (ATcId _)           = ptext SLIT("Local identifier")
     pp_thing (AThing _)          = ptext SLIT("Utterly bogus")
 
-ambigErr pred ty
+ambigErr pred ppr_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 =>"))]
-
-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))
+        nest 4 (ptext SLIT("for the type:") <+> ppr_ty),
+        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 ppr_ty
+  = sep [ptext SLIT("All of the type variables in the constraint") <+> quotes (pprPred pred) <+>
+                  ptext SLIT("are already in scope"),
+        nest 4 (ptext SLIT("At least one must be universally quantified here")),
+        ptext SLIT("In the type") <+> quotes ppr_ty
     ]
 
-unboxedTupleErr ty
-  = sep [ptext (SLIT("Illegal unboxed tuple as a function or contructor argument:")), nest 4 (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}