[project @ 2003-02-14 14:19:15 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcUnify.lhs
index e9d36c4..e4116e2 100644 (file)
@@ -6,13 +6,13 @@
 \begin{code}
 module TcUnify (
        -- Full-blown subsumption
-  tcSub, tcGen, subFunTy,
-  checkSigTyVars, sigCtxt, sigPatCtxt,
+  tcSubOff, tcSubExp, tcGen, subFunTy, TcHoleType,
+  checkSigTyVars, checkSigTyVarsWrt, sigCtxt, findGlobals,
 
        -- Various unifications
   unifyTauTy, unifyTauTyList, unifyTauTyLists, 
-  unifyFunTy, unifyListTy, unifyTupleTy,
-  unifyKind, unifyKinds, unifyOpenTypeKind,
+  unifyFunTy, unifyListTy, unifyPArrTy, unifyTupleTy,
+  unifyKind, unifyKinds, unifyOpenTypeKind, unifyFunKind,
 
        -- Coercions
   Coercion, ExprCoFn, PatCoFn, 
@@ -25,49 +25,47 @@ module TcUnify (
 
 
 import HsSyn           ( HsExpr(..) )
-import TcHsSyn         ( TypecheckedHsExpr, TcPat, 
-                         mkHsDictApp, mkHsTyApp, mkHsLet )
-import TypeRep         ( Type(..), SourceType(..),
-                         openKindCon, typeCon )
-
-import TcMonad          -- TcType, amongst others
-import TcType          ( TcKind, TcType, TcSigmaType, TcPhiType, TcTyVar, TcTauType,
-                         TcTyVarSet, TcThetaType,
+import TcHsSyn         ( TypecheckedHsExpr, TcPat, mkHsLet )
+import TypeRep         ( Type(..), SourceType(..), TyNote(..), openKindCon )
+
+import TcRnMonad         -- TcType, amongst others
+import TcType          ( TcKind, TcType, TcSigmaType, TcRhoType, TcTyVar, TcTauType,
+                         TcTyVarSet, TcThetaType, TyVarDetails(SigTv),
                          isTauTy, isSigmaTy, 
                          tcSplitAppTy_maybe, tcSplitTyConApp_maybe, 
                          tcGetTyVar_maybe, tcGetTyVar, 
-                         mkTyConApp, mkTyVarTys, mkFunTy, tyVarsOfType, mkRhoTy,
+                         mkTyConApp, mkFunTy, tyVarsOfType, mkPhiTy,
                          typeKind, tcSplitFunTy_maybe, mkForAllTys,
-                         isHoleTyVar, isSkolemTyVar, isUserTyVar, allDistinctTyVars, 
+                         isHoleTyVar, isSkolemTyVar, isUserTyVar, 
                          tidyOpenType, tidyOpenTypes, tidyOpenTyVar, tidyOpenTyVars,
-                         eqKind, openTypeKind, liftedTypeKind, unliftedTypeKind, isTypeKind,
-                         hasMoreBoxityInfo, tyVarBindingInfo
+                         eqKind, openTypeKind, liftedTypeKind, isTypeKind, mkArrowKind,
+                         hasMoreBoxityInfo, allDistinctTyVars
                        )
 import qualified Type  ( getTyVar_maybe )
-import Inst            ( LIE, emptyLIE, plusLIE, mkLIE, 
-                         newDicts, instToId
-                       )
-import TcMType         ( getTcTyVar, putTcTyVar, tcInstType, 
-                         newTyVarTy, newTyVarTys, newBoxityVar, newHoleTyVarTy,
-                         zonkTcType, zonkTcTyVars, zonkTcTyVar )
+import Inst            ( newDicts, instToId, tcInstCall )
+import TcMType         ( getTcTyVar, putTcTyVar, tcInstType, readHoleResult, newKindVar,
+                         newTyVarTy, newTyVarTys, newOpenTypeKind, newHoleTyVarTy, 
+                         zonkTcType, zonkTcTyVars, zonkTcTyVarsAndFV, zonkTcTyVar )
 import TcSimplify      ( tcSimplifyCheck )
-import TysWiredIn      ( listTyCon, mkListTy, mkTupleTy )
-import TcEnv           ( TcTyThing(..), tcExtendGlobalTyVars, tcGetGlobalTyVars, tcLEnvElts )
+import TysWiredIn      ( listTyCon, parrTyCon, mkListTy, mkPArrTy, mkTupleTy )
+import TcEnv           ( TcTyThing(..), tcGetGlobalTyVars, findGlobals )
 import TyCon           ( tyConArity, isTupleTyCon, tupleTyConBoxity )
 import PprType         ( pprType )
-import CoreFVs         ( idFreeTyVars )
-import Id              ( mkSysLocal, idType )
+import Id              ( Id, mkSysLocal, idType )
 import Var             ( Var, varName, tyVarKind )
-import VarSet          ( elemVarSet, varSetElems )
+import VarSet          ( emptyVarSet, unitVarSet, unionVarSet, elemVarSet, varSetElems )
 import VarEnv
 import Name            ( isSystemName, getSrcLoc )
 import ErrUtils                ( Message )
 import BasicTypes      ( Boxity, Arity, isBoxed )
-import Util            ( isSingleton, equalLength )
+import Util            ( equalLength, notNull )
 import Maybe           ( isNothing )
 import Outputable
 \end{code}
 
+Notes on holes
+~~~~~~~~~~~~~~
+* A hole is always filled in with an ordinary type, not another hole.
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -75,28 +73,65 @@ import Outputable
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-\begin{code}
-tcSub :: TcSigmaType           -- expected_ty; can be a type scheme;
-                               --              can be a "hole" type variable
-      -> TcSigmaType           -- actual_ty; can be a type scheme
-      -> TcM (ExprCoFn, LIE)
-\end{code}
+All the tcSub calls have the form
+       
+               tcSub expected_ty offered_ty
+which checks
+               offered_ty <= expected_ty
 
-(tcSub expected_ty actual_ty) checks that 
-       actual_ty <= expected_ty
-That is, that a value of type actual_ty is acceptable in
+That is, that a value of type offered_ty is acceptable in
 a place expecting a value of type expected_ty.
 
 It returns a coercion function 
-       co_fn :: actual_ty -> expected_ty
-which takes an HsExpr of type actual_ty into one of type
+       co_fn :: offered_ty -> expected_ty
+which takes an HsExpr of type offered_ty into one of type
 expected_ty.
 
 \begin{code}
+type TcHoleType = TcSigmaType  -- Either a TcSigmaType, 
+                               -- or else a hole
+
+tcSubExp :: TcHoleType  -> TcSigmaType -> TcM ExprCoFn
+tcSubOff :: TcSigmaType -> TcHoleType  -> TcM ExprCoFn
+tcSub    :: TcSigmaType -> TcSigmaType -> TcM ExprCoFn
+\end{code}
+
+These two check for holes
+
+\begin{code}
+tcSubExp expected_ty offered_ty
+  = traceTc (text "tcSubExp" <+> (ppr expected_ty $$ ppr offered_ty))  `thenM_`
+    checkHole expected_ty offered_ty tcSub
+
+tcSubOff expected_ty offered_ty
+  = checkHole offered_ty expected_ty (\ off exp -> tcSub exp off)
+
+-- checkHole looks for a hole in its first arg; 
+-- If so, and it is uninstantiated, it fills in the hole 
+--       with its second arg
+-- Otherwise it calls thing_inside, passing the two args, looking
+-- through any instantiated hole
+
+checkHole (TyVarTy tv) other_ty thing_inside
+  | isHoleTyVar tv
+  = getTcTyVar tv      `thenM` \ maybe_ty ->
+    case maybe_ty of
+       Just ty -> thing_inside ty other_ty
+       Nothing -> traceTc (text "checkHole" <+> ppr tv)        `thenM_`
+                  putTcTyVar tv other_ty       `thenM_`
+                  returnM idCoercion
+
+checkHole ty other_ty thing_inside 
+  = thing_inside ty other_ty
+\end{code}
+
+No holes expected now.  Add some error-check context info.
+
+\begin{code}
 tcSub expected_ty actual_ty
-  = traceTc (text "tcSub" <+> details)         `thenNF_Tc_`
-    tcAddErrCtxtM (unifyCtxt "type" expected_ty actual_ty)
-                 (tc_sub expected_ty expected_ty actual_ty actual_ty)
+  = traceTc (text "tcSub" <+> details)         `thenM_`
+    addErrCtxtM (unifyCtxt "type" expected_ty actual_ty)
+               (tc_sub expected_ty expected_ty actual_ty actual_ty)
   where
     details = vcat [text "Expected:" <+> ppr expected_ty,
                    text "Actual:  " <+> ppr actual_ty]
@@ -109,7 +144,7 @@ tc_sub :: TcSigmaType               -- expected_ty, before expanding synonyms
        -> TcSigmaType          --              ..and after
        -> TcSigmaType          -- actual_ty, before
        -> TcSigmaType          --              ..and after
-       -> TcM (ExprCoFn, LIE)
+       -> TcM ExprCoFn
 
 -----------------------------------
 -- Expand synonyms
@@ -117,24 +152,6 @@ tc_sub exp_sty (NoteTy _ exp_ty) act_sty act_ty = tc_sub exp_sty exp_ty act_sty
 tc_sub exp_sty exp_ty act_sty (NoteTy _ act_ty) = tc_sub exp_sty exp_ty act_sty act_ty
 
 -----------------------------------
--- "Hole type variable" case
--- Do this case before unwrapping for-alls in the actual_ty
-
-tc_sub _ (TyVarTy tv) act_sty act_ty
-  | isHoleTyVar tv
-  =    -- It's a "hole" type variable
-    getTcTyVar tv      `thenNF_Tc` \ maybe_ty ->
-    case maybe_ty of
-
-       Just ty ->      -- Already been assigned
-                   tc_sub ty ty act_sty act_ty ;
-
-       Nothing ->      -- Assign it
-                   putTcTyVar tv act_sty               `thenNF_Tc_`
-                   returnTc (idCoercion, emptyLIE)
-
-
------------------------------------
 -- Generalisation case
 --     actual_ty:   d:Eq b => b->b
 --     expected_ty: forall a. Ord a => a->a
@@ -147,10 +164,12 @@ tc_sub _ (TyVarTy tv) act_sty act_ty
 
 tc_sub exp_sty expected_ty act_sty actual_ty
   | isSigmaTy expected_ty
-  = tcGen expected_ty (
+  = tcGen expected_ty (tyVarsOfType actual_ty) (
+       -- It's really important to check for escape wrt the free vars of
+       -- both expected_ty *and* actual_ty
        \ body_exp_ty -> tc_sub body_exp_ty body_exp_ty act_sty actual_ty
-    )                          `thenTc` \ (gen_fn, co_fn, lie) ->
-    returnTc (gen_fn <.> co_fn, lie)
+    )                          `thenM` \ (gen_fn, co_fn) ->
+    returnM (gen_fn <.> co_fn)
 
 -----------------------------------
 -- Specialisation case:
@@ -160,16 +179,9 @@ tc_sub exp_sty expected_ty act_sty actual_ty
 
 tc_sub exp_sty expected_ty act_sty actual_ty
   | isSigmaTy actual_ty
-  = tcInstType actual_ty       `thenNF_Tc` \ (tvs, theta, body_ty) ->
-    newDicts orig theta                `thenNF_Tc` \ dicts ->
-    let
-       inst_fn e = mkHsDictApp (mkHsTyApp e (mkTyVarTys tvs))
-                               (map instToId dicts)
-    in
-    tc_sub exp_sty expected_ty body_ty body_ty `thenTc` \ (co_fn, lie) ->
-    returnTc (co_fn <.> mkCoercion inst_fn, lie `plusLIE` mkLIE dicts)
-  where
-    orig = Rank2Origin
+  = tcInstCall Rank2Origin actual_ty           `thenM` \ (inst_fn, body_ty) ->
+    tc_sub exp_sty expected_ty body_ty body_ty `thenM` \ co_fn ->
+    returnM (co_fn <.> mkCoercion inst_fn)
 
 -----------------------------------
 -- Function case
@@ -189,28 +201,42 @@ tc_sub _ (FunTy exp_arg exp_res) _ (FunTy act_arg act_res)
 --      when the arg/res is not a tau-type?
 -- NO!  e.g.   f :: ((forall a. a->a) -> Int) -> Int
 --     then   x = (f,f)
---     is perfectly fine!
+--     is perfectly fine, because we can instantiat f's type to a monotype
+--
+-- However, we get can get jolly unhelpful error messages.  
+--     e.g.    foo = id runST
+--
+--    Inferred type is less polymorphic than expected
+--     Quantified type variable `s' escapes
+--     Expected type: ST s a -> t
+--     Inferred type: (forall s1. ST s1 a) -> a
+--    In the first argument of `id', namely `runST'
+--    In a right-hand side of function `foo': id runST
+--
+-- I'm not quite sure what to do about this!
 
 tc_sub exp_sty exp_ty@(FunTy exp_arg exp_res) _ (TyVarTy tv)
-  = getTcTyVar tv      `thenNF_Tc` \ maybe_ty ->
+  = ASSERT( not (isHoleTyVar tv) )
+    getTcTyVar tv      `thenM` \ maybe_ty ->
     case maybe_ty of
        Just ty -> tc_sub exp_sty exp_ty ty ty
-       Nothing -> imitateFun tv exp_sty        `thenNF_Tc` \ (act_arg, act_res) ->
+       Nothing -> imitateFun tv exp_sty        `thenM` \ (act_arg, act_res) ->
                   tcSub_fun exp_arg exp_res act_arg act_res
 
 tc_sub _ (TyVarTy tv) act_sty act_ty@(FunTy act_arg act_res)
-  = getTcTyVar tv      `thenNF_Tc` \ maybe_ty ->
+  = ASSERT( not (isHoleTyVar tv) )
+    getTcTyVar tv      `thenM` \ maybe_ty ->
     case maybe_ty of
        Just ty -> tc_sub ty ty act_sty act_ty
-       Nothing -> imitateFun tv act_sty        `thenNF_Tc` \ (exp_arg, exp_res) ->
+       Nothing -> imitateFun tv act_sty        `thenM` \ (exp_arg, exp_res) ->
                   tcSub_fun exp_arg exp_res act_arg act_res
 
 -----------------------------------
 -- Unification case
 -- If none of the above match, we revert to the plain unifier
 tc_sub exp_sty expected_ty act_sty actual_ty
-  = uTys exp_sty expected_ty act_sty actual_ty `thenTc_`
-    returnTc (idCoercion, emptyLIE)
+  = uTys exp_sty expected_ty act_sty actual_ty `thenM_`
+    returnM idCoercion
 \end{code}    
     
 %************************************************************************
@@ -221,14 +247,14 @@ tc_sub exp_sty expected_ty act_sty actual_ty
 
 \begin{code}
 tcSub_fun exp_arg exp_res act_arg act_res
-  = tcSub act_arg exp_arg      `thenTc` \ (co_fn_arg, lie1) ->
-    tcSub exp_res act_res      `thenTc` \ (co_fn_res, lie2) ->
-    tcGetUnique                        `thenNF_Tc` \ uniq ->
+  = tc_sub act_arg act_arg exp_arg exp_arg     `thenM` \ co_fn_arg ->
+    tc_sub exp_res exp_res act_res act_res     `thenM` \ co_fn_res ->
+    newUnique                                  `thenM` \ uniq ->
     let
        -- co_fn_arg :: HsExpr exp_arg -> HsExpr act_arg
        -- co_fn_res :: HsExpr act_res -> HsExpr exp_res
        -- co_fn     :: HsExpr (act_arg -> act_res) -> HsExpr (exp_arg -> exp_res)
-       arg_id = mkSysLocal SLIT("sub") uniq exp_arg
+       arg_id = mkSysLocal FSLIT("sub") uniq exp_arg
        coercion | isIdCoercion co_fn_arg,
                   isIdCoercion co_fn_res = idCoercion
                 | otherwise              = mkCoercion co_fn
@@ -241,9 +267,9 @@ tcSub_fun exp_arg exp_res act_arg act_res
                --      HsApp e $it   :: HsExpr act_res
                --      co_fn_res $it :: HsExpr exp_res
     in
-    returnTc (coercion, lie1 `plusLIE` lie2)
+    returnM coercion
 
-imitateFun :: TcTyVar -> TcType -> NF_TcM (TcType, TcType)
+imitateFun :: TcTyVar -> TcType -> TcM (TcType, TcType)
 imitateFun tv ty
   = ASSERT( not (isHoleTyVar tv) )
        -- NB: tv is an *ordinary* tyvar and so are the new ones
@@ -251,13 +277,13 @@ imitateFun tv ty
        -- Check that tv isn't a type-signature type variable
        -- (This would be found later in checkSigTyVars, but
        --  we get a better error message if we do it here.)
-    checkTcM (not (isSkolemTyVar tv))
-            (failWithTcM (unifyWithSigErr tv ty))      `thenTc_`
+    checkM (not (isSkolemTyVar tv))
+          (failWithTcM (unifyWithSigErr tv ty))        `thenM_`
 
-    newTyVarTy openTypeKind            `thenNF_Tc` \ arg ->
-    newTyVarTy openTypeKind            `thenNF_Tc` \ res ->
-    putTcTyVar tv (mkFunTy arg res)    `thenNF_Tc_`
-    returnNF_Tc (arg,res)
+    newTyVarTy openTypeKind            `thenM` \ arg ->
+    newTyVarTy openTypeKind            `thenM` \ res ->
+    putTcTyVar tv (mkFunTy arg res)    `thenM_`
+    returnM (arg,res)
 \end{code}
 
 
@@ -269,16 +295,19 @@ imitateFun tv ty
 
 \begin{code}
 tcGen :: TcSigmaType                           -- expected_ty
-      -> (TcPhiType -> TcM (result, LIE))      -- spec_ty
-      -> TcM (ExprCoFn, result, LIE)
+      -> TcTyVarSet                            -- Extra tyvars that the universally
+                                               --      quantified tyvars of expected_ty
+                                               --      must not be unified
+      -> (TcRhoType -> TcM result)             -- spec_ty
+      -> TcM (ExprCoFn, result)
        -- The expression has type: spec_ty -> expected_ty
 
-tcGen expected_ty thing_inside -- We expect expected_ty to be a forall-type
-                               -- If not, the call is a no-op
-  = tcInstType expected_ty             `thenNF_Tc` \ (forall_tvs, theta, phi_ty) ->
+tcGen expected_ty extra_tvs thing_inside       -- We expect expected_ty to be a forall-type
+                                               -- If not, the call is a no-op
+  = tcInstType SigTv expected_ty       `thenM` \ (forall_tvs, theta, phi_ty) ->
 
        -- Type-check the arg and unify with poly type
-    thing_inside phi_ty                `thenTc` \ (result, lie) ->
+    getLIE (thing_inside phi_ty)       `thenM` \ (result, lie) ->
 
        -- Check that the "forall_tvs" havn't been constrained
        -- The interesting bit here is that we must include the free variables
@@ -291,12 +320,21 @@ tcGen expected_ty thing_inside    -- We expect expected_ty to be a forall-type
        -- Conclusion: include the free vars of the expected_ty in the
        -- list of "free vars" for the signature check.
 
-    tcExtendGlobalTyVars free_tvs                              $
-    tcAddErrCtxtM (sigCtxt forall_tvs theta phi_ty)    $
+    newDicts SignatureOrigin theta                     `thenM` \ dicts ->
+    tcSimplifyCheck sig_msg forall_tvs dicts lie       `thenM` \ inst_binds ->
+
+#ifdef DEBUG
+    zonkTcTyVars forall_tvs `thenM` \ forall_tys ->
+    traceTc (text "tcGen" <+> vcat [text "extra_tvs" <+> ppr extra_tvs,
+                                   text "expected_ty" <+> ppr expected_ty,
+                                   text "inst ty" <+> ppr forall_tvs <+> ppr theta <+> ppr phi_ty,
+                                   text "free_tvs" <+> ppr free_tvs,
+                                   text "forall_tys" <+> ppr forall_tys])      `thenM_`
+#endif
+
+    checkSigTyVarsWrt free_tvs forall_tvs              `thenM` \ zonked_tvs ->
 
-    newDicts SignatureOrigin theta                     `thenNF_Tc` \ dicts ->
-    tcSimplifyCheck sig_msg forall_tvs dicts lie       `thenTc` \ (free_lie, inst_binds) ->
-    checkSigTyVars forall_tvs free_tvs                 `thenTc` \ zonked_tvs ->
+    traceTc (text "tcGen:done") `thenM_`
 
     let
            -- This HsLet binds any Insts which came out of the simplification.
@@ -305,10 +343,10 @@ tcGen expected_ty thing_inside    -- We expect expected_ty to be a forall-type
        dict_ids = map instToId dicts
        co_fn e  = TyLam zonked_tvs (DictLam dict_ids (mkHsLet inst_binds e))
     in
-    returnTc (mkCoercion co_fn, result, free_lie)
+    returnM (mkCoercion co_fn, result)
   where
-    free_tvs = tyVarsOfType expected_ty
-    sig_msg  = ptext SLIT("When generalising the type of an expression")
+    free_tvs = tyVarsOfType expected_ty `unionVarSet` extra_tvs
+    sig_msg  = ptext SLIT("expected type of an expression")
 \end{code}    
 
     
@@ -364,7 +402,7 @@ unifyTauTy ty1 ty2  -- ty1 expected, ty2 inferred
        -- (no quantification whatsoever)
     ASSERT2( isTauTy ty1, ppr ty1 )
     ASSERT2( isTauTy ty2, ppr ty2 )
-    tcAddErrCtxtM (unifyCtxt "type" ty1 ty2) $
+    addErrCtxtM (unifyCtxt "type" ty1 ty2) $
     uTys ty1 ty1 ty2 ty2
 \end{code}
 
@@ -375,8 +413,8 @@ complain if their lengths differ.
 
 \begin{code}
 unifyTauTyLists :: [TcTauType] -> [TcTauType] ->  TcM ()
-unifyTauTyLists []          []         = returnTc ()
-unifyTauTyLists (ty1:tys1) (ty2:tys2) = uTys ty1 ty1 ty2 ty2   `thenTc_`
+unifyTauTyLists []          []         = returnM ()
+unifyTauTyLists (ty1:tys1) (ty2:tys2) = uTys ty1 ty1 ty2 ty2   `thenM_`
                                        unifyTauTyLists tys1 tys2
 unifyTauTyLists ty1s ty2s = panic "Unify.unifyTauTyLists: mismatched type lists!"
 \end{code}
@@ -387,9 +425,9 @@ lists, when all the elts should be of the same type.
 
 \begin{code}
 unifyTauTyList :: [TcTauType] -> TcM ()
-unifyTauTyList []               = returnTc ()
-unifyTauTyList [ty]             = returnTc ()
-unifyTauTyList (ty1:tys@(ty2:_)) = unifyTauTy ty1 ty2  `thenTc_`
+unifyTauTyList []               = returnM ()
+unifyTauTyList [ty]             = returnM ()
+unifyTauTyList (ty1:tys@(ty2:_)) = unifyTauTy ty1 ty2  `thenM_`
                                   unifyTauTyList tys
 \end{code}
 
@@ -420,10 +458,6 @@ uTys :: TcTauType -> TcTauType     -- Error reporting ty1 and real ty1
 uTys ps_ty1 (NoteTy n1 ty1) ps_ty2 ty2 = uTys ps_ty1 ty1 ps_ty2 ty2
 uTys ps_ty1 ty1 ps_ty2 (NoteTy n2 ty2) = uTys ps_ty1 ty1 ps_ty2 ty2
 
-       -- Ignore usage annotations inside typechecker
-uTys ps_ty1 (UsageTy _ ty1) ps_ty2 ty2 = uTys ps_ty1 ty1 ps_ty2 ty2
-uTys ps_ty1 ty1 ps_ty2 (UsageTy _ ty2) = uTys ps_ty1 ty1 ps_ty2 ty2
-
        -- Variables; go for uVar
 uTys ps_ty1 (TyVarTy tyvar1) ps_ty2 ty2 = uVar False tyvar1 ps_ty2 ty2
 uTys ps_ty1 ty1 ps_ty2 (TyVarTy tyvar2) = uVar True  tyvar2 ps_ty1 ty1
@@ -439,7 +473,7 @@ uTys _ (SourceTy (NType tc1 tys1)) _ (SourceTy (NType tc2 tys2))
 
        -- Functions; just check the two parts
 uTys _ (FunTy fun1 arg1) _ (FunTy fun2 arg2)
-  = uTys fun1 fun1 fun2 fun2   `thenTc_`    uTys arg1 arg1 arg2 arg2
+  = uTys fun1 fun1 fun2 fun2   `thenM_`    uTys arg1 arg1 arg2 arg2
 
        -- Type constructors must match
 uTys ps_ty1 (TyConApp con1 tys1) ps_ty2 (TyConApp con2 tys2)
@@ -458,14 +492,14 @@ uTys ps_ty1 (TyConApp con1 tys1) ps_ty2 (TyConApp con2 tys2)
        -- so if one type is an App the other one jolly well better be too
 uTys ps_ty1 (AppTy s1 t1) ps_ty2 ty2
   = case tcSplitAppTy_maybe ty2 of
-       Just (s2,t2) -> uTys s1 s1 s2 s2        `thenTc_`    uTys t1 t1 t2 t2
+       Just (s2,t2) -> uTys s1 s1 s2 s2        `thenM_`    uTys t1 t1 t2 t2
        Nothing      -> unifyMisMatch ps_ty1 ps_ty2
 
        -- Now the same, but the other way round
        -- Don't swap the types, because the error messages get worse
 uTys ps_ty1 ty1 ps_ty2 (AppTy s2 t2)
   = case tcSplitAppTy_maybe ty1 of
-       Just (s1,t1) -> uTys s1 s1 s2 s2        `thenTc_`    uTys t1 t1 t2 t2
+       Just (s1,t1) -> uTys s1 s1 s2 s2        `thenM_`    uTys t1 t1 t2 t2
        Nothing      -> unifyMisMatch ps_ty1 ps_ty2
 
        -- Not expecting for-alls in unification
@@ -548,8 +582,8 @@ uVar :: Bool                -- False => tyvar is the "expected"
      -> TcM ()
 
 uVar swapped tv1 ps_ty2 ty2
-  = traceTc (text "uVar" <+> ppr swapped <+> ppr tv1 <+> (ppr ps_ty2 $$ ppr ty2))      `thenNF_Tc_`
-    getTcTyVar tv1     `thenNF_Tc` \ maybe_ty1 ->
+  = traceTc (text "uVar" <+> ppr swapped <+> ppr tv1 <+> (ppr ps_ty2 $$ ppr ty2))      `thenM_`
+    getTcTyVar tv1     `thenM` \ maybe_ty1 ->
     case maybe_ty1 of
        Just ty1 | swapped   -> uTys ps_ty2 ty2 ty1 ty1 -- Swap back
                 | otherwise -> uTys ty1 ty1 ps_ty2 ty2 -- Same order
@@ -565,25 +599,25 @@ uUnboundVar swapped tv1 maybe_ty1 ps_ty2 ty2@(TyVarTy tv2)
 
        -- Same type variable => no-op
   | tv1 == tv2
-  = returnTc ()
+  = returnM ()
 
        -- Distinct type variables
        -- ASSERT maybe_ty1 /= Just
   | otherwise
-  = getTcTyVar tv2     `thenNF_Tc` \ maybe_ty2 ->
+  = getTcTyVar tv2     `thenM` \ maybe_ty2 ->
     case maybe_ty2 of
        Just ty2' -> uUnboundVar swapped tv1 maybe_ty1 ty2' ty2'
 
        Nothing | update_tv2
 
                -> WARN( not (k1 `hasMoreBoxityInfo` k2), (ppr tv1 <+> ppr k1) $$ (ppr tv2 <+> ppr k2) )
-                  putTcTyVar tv2 (TyVarTy tv1)         `thenNF_Tc_`
-                  returnTc ()
+                  putTcTyVar tv2 (TyVarTy tv1)         `thenM_`
+                  returnM ()
                |  otherwise
 
                -> WARN( not (k2 `hasMoreBoxityInfo` k1), (ppr tv2 <+> ppr k2) $$ (ppr tv1 <+> ppr k1) )
-                   putTcTyVar tv1 ps_ty2               `thenNF_Tc_`
-                  returnTc ()
+                   putTcTyVar tv1 ps_ty2               `thenM_`
+                  returnM ()
   where
     k1 = tyVarKind tv1
     k2 = tyVarKind tv2
@@ -598,62 +632,37 @@ uUnboundVar swapped tv1 maybe_ty1 ps_ty2 ty2@(TyVarTy tv2)
        -- Second one isn't a type variable
 uUnboundVar swapped tv1 maybe_ty1 ps_ty2 non_var_ty2
   =    -- Check that tv1 isn't a type-signature type variable
-    checkTcM (not (isSkolemTyVar tv1))
-            (failWithTcM (unifyWithSigErr tv1 ps_ty2)) `thenTc_`
+    checkM (not (isSkolemTyVar tv1))
+          (failWithTcM (unifyWithSigErr tv1 ps_ty2))   `thenM_`
+
+       -- Do the occurs check, and check that we are not
+       -- unifying a type variable with a polytype
+       -- Returns a zonked type ready for the update
+    checkValue tv1 ps_ty2 non_var_ty2  `thenM` \ ty2 ->
 
        -- Check that the kinds match
-    zonkTcType ps_ty2                          `thenNF_Tc` \ ps_ty2' ->
-    checkKinds swapped tv1 ps_ty2'             `thenTc_`
-
-       -- Occurs check
-       -- Basically we want to update     tv1 := ps_ty2
-       -- because ps_ty2 has type-synonym info, which improves later error messages
-       -- 
-       -- But consider 
-       --      type A a = ()
-       --
-       --      f :: (A a -> a -> ()) -> ()
-       --      f = \ _ -> ()
-       --
-       --      x :: ()
-       --      x = f (\ x p -> p x)
-       --
-       -- In the application (p x), we try to match "t" with "A t".  If we go
-       -- ahead and bind t to A t (= ps_ty2), we'll lead the type checker into 
-       -- an infinite loop later.
-       -- But we should not reject the program, because A t = ().
-       -- Rather, we should bind t to () (= non_var_ty2).
-       -- 
-       -- That's why we have this two-state occurs-check
-    if not (tv1 `elemVarSet` tyVarsOfType ps_ty2') then
-       putTcTyVar tv1 ps_ty2'                          `thenNF_Tc_`
-       returnTc ()
-    else
-    zonkTcType non_var_ty2                             `thenNF_Tc` \ non_var_ty2' ->
-    if not (tv1 `elemVarSet` tyVarsOfType non_var_ty2') then
-       -- This branch rarely succeeds, except in strange cases
-       -- like that in the example above
-       putTcTyVar tv1 non_var_ty2'                     `thenNF_Tc_`
-       returnTc ()
-    else
-    failWithTcM (unifyOccurCheck tv1 ps_ty2')
+    checkKinds swapped tv1 ty2         `thenM_`
 
+       -- Perform the update
+    putTcTyVar tv1 ty2                 `thenM_`
+    returnM ()
+\end{code}
 
+\begin{code}
 checkKinds swapped tv1 ty2
 -- We're about to unify a type variable tv1 with a non-tyvar-type ty2.
--- ty2 has been zonked at this stage
+-- ty2 has been zonked at this stage, which ensures that
+-- its kind has as much boxity information visible as possible.
+  | tk2 `hasMoreBoxityInfo` tk1 = returnM ()
 
-  | tk1 `eqKind` liftedTypeKind && tk2 `eqKind` unliftedTypeKind
-       -- Check that we don't unify a lifted type variable with an
-       -- unlifted type: e.g.  (id 3#) is illegal
-  = tcAddErrCtxtM (unifyKindCtxt swapped tv1 ty2)      $
+  | otherwise
+       -- Either the kinds aren't compatible
+       --      (can happen if we unify (a b) with (c d))
+       -- or we are unifying a lifted type variable with an
+       --      unlifted type: e.g.  (id 3#) is illegal
+  = addErrCtxtM (unifyKindCtxt swapped tv1 ty2)        $
     unifyMisMatch k1 k2
 
-  | otherwise
-  =    -- Check that we aren't losing boxity info (shouldn't happen)
-    WARN (not (tk2 `hasMoreBoxityInfo` tk1),
-         (ppr tv1 <+> ppr tk1) $$ (ppr ty2 <+> ppr tk2))
-    returnTc ()
   where
     (k1,k2) | swapped   = (tk2,tk1)
            | otherwise = (tk1,tk2)
@@ -661,6 +670,77 @@ checkKinds swapped tv1 ty2
     tk2 = typeKind ty2
 \end{code}
 
+\begin{code}
+checkValue tv1 ps_ty2 non_var_ty2
+-- Do the occurs check, and check that we are not
+-- unifying a type variable with a polytype
+-- Return the type to update the type variable with, or fail
+
+-- Basically we want to update     tv1 := ps_ty2
+-- because ps_ty2 has type-synonym info, which improves later error messages
+-- 
+-- But consider 
+--     type A a = ()
+--
+--     f :: (A a -> a -> ()) -> ()
+--     f = \ _ -> ()
+--
+--     x :: ()
+--     x = f (\ x p -> p x)
+--
+-- In the application (p x), we try to match "t" with "A t".  If we go
+-- ahead and bind t to A t (= ps_ty2), we'll lead the type checker into 
+-- an infinite loop later.
+-- But we should not reject the program, because A t = ().
+-- Rather, we should bind t to () (= non_var_ty2).
+-- 
+-- That's why we have this two-state occurs-check
+  = zonkTcType ps_ty2                  `thenM` \ ps_ty2' ->
+    case okToUnifyWith tv1 ps_ty2' of {
+       Nothing -> returnM ps_ty2' ;    -- Success
+       other ->
+
+    zonkTcType non_var_ty2             `thenM` \ non_var_ty2' ->
+    case okToUnifyWith tv1 non_var_ty2' of
+       Nothing ->      -- This branch rarely succeeds, except in strange cases
+                       -- like that in the example above
+                   returnM non_var_ty2'
+
+       Just problem -> failWithTcM (unifyCheck problem tv1 ps_ty2')
+    }
+
+data Problem = OccurCheck | NotMonoType
+
+okToUnifyWith :: TcTyVar -> TcType -> Maybe Problem
+-- (okToUnifyWith tv ty) checks whether it's ok to unify
+--     tv :=: ty
+-- Nothing => ok
+-- Just p  => not ok, problem p
+
+okToUnifyWith tv ty
+  = ok ty
+  where
+    ok (TyVarTy tv') | tv == tv' = Just OccurCheck
+                    | otherwise = Nothing
+    ok (AppTy t1 t2)                   = ok t1 `and` ok t2
+    ok (FunTy t1 t2)                   = ok t1 `and` ok t2
+    ok (TyConApp _ ts)                 = oks ts
+    ok (ForAllTy _ _)                  = Just NotMonoType
+    ok (SourceTy st)                   = ok_st st
+    ok (NoteTy (FTVNote _) t)   = ok t
+    ok (NoteTy (SynNote t1) t2) = ok t1 `and` ok t2
+               -- Type variables may be free in t1 but not t2
+               -- A forall may be in t2 but not t1
+
+    oks ts = foldr (and . ok) Nothing ts
+
+    ok_st (ClassP _ ts) = oks ts
+    ok_st (IParam _ t)  = ok t
+    ok_st (NType _ ts)  = oks ts
+
+    Nothing `and` m = m
+    Just p  `and` m = Just p
+\end{code}
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -678,46 +758,60 @@ creation of type variables.
   type variables, so we should create new ordinary type variables
 
 \begin{code}
-subFunTy :: TcSigmaType                        -- Fail if ty isn't a function type
-        -> TcM (TcType, TcType)        -- otherwise return arg and result types
-subFunTy ty@(TyVarTy tyvar)
-  
-  = getTcTyVar tyvar   `thenNF_Tc` \ maybe_ty ->
-    case maybe_ty of
-       Just ty -> subFunTy ty
-       Nothing | isHoleTyVar tyvar
-               -> newHoleTyVarTy       `thenNF_Tc` \ arg ->
-                  newHoleTyVarTy       `thenNF_Tc` \ res ->
-                  putTcTyVar tyvar (mkFunTy arg res)   `thenNF_Tc_` 
-                  returnTc (arg,res)
-               | otherwise 
-               -> unify_fun_ty_help ty
-
-subFunTy ty
-  = case tcSplitFunTy_maybe ty of
-       Just arg_and_res -> returnTc arg_and_res
-       Nothing          -> unify_fun_ty_help ty
+subFunTy :: TcHoleType -- Fail if ty isn't a function type
+                       -- If it's a hole, make two holes, feed them to...
+        -> (TcHoleType -> TcHoleType -> TcM a) -- the thing inside
+        -> TcM a       -- and bind the function type to the hole
+
+subFunTy ty@(TyVarTy tyvar) thing_inside
+  | isHoleTyVar tyvar
+  =    -- This is the interesting case
+    getTcTyVar tyvar   `thenM` \ maybe_ty ->
+    case maybe_ty of {
+       Just ty' -> subFunTy ty' thing_inside ;
+       Nothing  -> 
+
+    newHoleTyVarTy             `thenM` \ arg_ty ->
+    newHoleTyVarTy             `thenM` \ res_ty ->
+
+       -- Do the business
+    thing_inside arg_ty res_ty `thenM` \ answer ->
+
+       -- Extract the answers
+    readHoleResult arg_ty      `thenM` \ arg_ty' ->
+    readHoleResult res_ty      `thenM` \ res_ty' ->
+
+       -- Write the answer into the incoming hole
+    putTcTyVar tyvar (mkFunTy arg_ty' res_ty') `thenM_` 
+
+       -- And return the answer
+    returnM answer }
+
+subFunTy ty thing_inside
+  = unifyFunTy ty      `thenM` \ (arg,res) ->
+    thing_inside arg res
 
                 
-unifyFunTy :: TcPhiType                        -- Fail if ty isn't a function type
+unifyFunTy :: TcRhoType                        -- Fail if ty isn't a function type
           -> TcM (TcType, TcType)      -- otherwise return arg and result types
 
 unifyFunTy ty@(TyVarTy tyvar)
-  = getTcTyVar tyvar   `thenNF_Tc` \ maybe_ty ->
+  = ASSERT( not (isHoleTyVar tyvar) )
+    getTcTyVar tyvar   `thenM` \ maybe_ty ->
     case maybe_ty of
        Just ty' -> unifyFunTy ty'
        Nothing  -> unify_fun_ty_help ty
 
 unifyFunTy ty
   = case tcSplitFunTy_maybe ty of
-       Just arg_and_res -> returnTc arg_and_res
+       Just arg_and_res -> returnM arg_and_res
        Nothing          -> unify_fun_ty_help ty
 
 unify_fun_ty_help ty   -- Special cases failed, so revert to ordinary unification
-  = newTyVarTy openTypeKind    `thenNF_Tc` \ arg ->
-    newTyVarTy openTypeKind    `thenNF_Tc` \ res ->
-    unifyTauTy ty (mkFunTy arg res)    `thenTc_`
-    returnTc (arg,res)
+  = newTyVarTy openTypeKind    `thenM` \ arg ->
+    newTyVarTy openTypeKind    `thenM` \ res ->
+    unifyTauTy ty (mkFunTy arg res)    `thenM_`
+    returnM (arg,res)
 \end{code}
 
 \begin{code}
@@ -725,26 +819,46 @@ unifyListTy :: TcType              -- expected list type
            -> TcM TcType      -- list element type
 
 unifyListTy ty@(TyVarTy tyvar)
-  = getTcTyVar tyvar   `thenNF_Tc` \ maybe_ty ->
+  = getTcTyVar tyvar   `thenM` \ maybe_ty ->
     case maybe_ty of
        Just ty' -> unifyListTy ty'
        other    -> unify_list_ty_help ty
 
 unifyListTy ty
   = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
-       Just (tycon, [arg_ty]) | tycon == listTyCon -> returnTc arg_ty
+       Just (tycon, [arg_ty]) | tycon == listTyCon -> returnM arg_ty
        other                                       -> unify_list_ty_help ty
 
 unify_list_ty_help ty  -- Revert to ordinary unification
-  = newTyVarTy liftedTypeKind          `thenNF_Tc` \ elt_ty ->
-    unifyTauTy ty (mkListTy elt_ty)    `thenTc_`
-    returnTc elt_ty
+  = newTyVarTy liftedTypeKind          `thenM` \ elt_ty ->
+    unifyTauTy ty (mkListTy elt_ty)    `thenM_`
+    returnM elt_ty
+
+-- variant for parallel arrays
+--
+unifyPArrTy :: TcType              -- expected list type
+           -> TcM TcType          -- list element type
+
+unifyPArrTy ty@(TyVarTy tyvar)
+  = getTcTyVar tyvar   `thenM` \ maybe_ty ->
+    case maybe_ty of
+      Just ty' -> unifyPArrTy ty'
+      _        -> unify_parr_ty_help ty
+unifyPArrTy ty
+  = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
+      Just (tycon, [arg_ty]) | tycon == parrTyCon -> returnM arg_ty
+      _                                          -> unify_parr_ty_help ty
+
+unify_parr_ty_help ty  -- Revert to ordinary unification
+  = newTyVarTy liftedTypeKind          `thenM` \ elt_ty ->
+    unifyTauTy ty (mkPArrTy elt_ty)    `thenM_`
+    returnM elt_ty
 \end{code}
 
 \begin{code}
 unifyTupleTy :: Boxity -> Arity -> TcType -> TcM [TcType]
 unifyTupleTy boxity arity ty@(TyVarTy tyvar)
-  = getTcTyVar tyvar   `thenNF_Tc` \ maybe_ty ->
+  = getTcTyVar tyvar   `thenM` \ maybe_ty ->
     case maybe_ty of
        Just ty' -> unifyTupleTy boxity arity ty'
        other    -> unify_tuple_ty_help boxity arity ty
@@ -755,13 +869,13 @@ unifyTupleTy boxity arity ty
                |  isTupleTyCon tycon 
                && tyConArity tycon == arity
                && tupleTyConBoxity tycon == boxity
-               -> returnTc arg_tys
+               -> returnM arg_tys
        other -> unify_tuple_ty_help boxity arity ty
 
 unify_tuple_ty_help boxity arity ty
-  = newTyVarTys arity kind                             `thenNF_Tc` \ arg_tys ->
-    unifyTauTy ty (mkTupleTy boxity arity arg_tys)     `thenTc_`
-    returnTc arg_tys
+  = newTyVarTys arity kind                             `thenM` \ arg_tys ->
+    unifyTauTy ty (mkTupleTy boxity arity arg_tys)     `thenM_`
+    returnM arg_tys
   where
     kind | isBoxed boxity = liftedTypeKind
         | otherwise      = openTypeKind
@@ -778,13 +892,11 @@ unify_tuple_ty_help boxity arity ty
 unifyKind :: TcKind                -- Expected
          -> TcKind                 -- Actual
          -> TcM ()
-unifyKind k1 k2 
-  = tcAddErrCtxtM (unifyCtxt "kind" k1 k2) $
-    uTys k1 k1 k2 k2
+unifyKind k1 k2 = uTys k1 k1 k2 k2
 
 unifyKinds :: [TcKind] -> [TcKind] -> TcM ()
-unifyKinds []       []       = returnTc ()
-unifyKinds (k1:ks1) (k2:ks2) = unifyKind k1 k2         `thenTc_`
+unifyKinds []       []       = returnM ()
+unifyKinds (k1:ks1) (k2:ks2) = unifyKind k1 k2         `thenM_`
                               unifyKinds ks1 ks2
 unifyKinds _ _ = panic "unifyKinds: length mis-match"
 \end{code}
@@ -795,20 +907,37 @@ unifyOpenTypeKind :: TcKind -> TcM ()
 -- for some boxity bx
 
 unifyOpenTypeKind ty@(TyVarTy tyvar)
-  = getTcTyVar tyvar   `thenNF_Tc` \ maybe_ty ->
+  = getTcTyVar tyvar   `thenM` \ maybe_ty ->
     case maybe_ty of
        Just ty' -> unifyOpenTypeKind ty'
        other    -> unify_open_kind_help ty
 
 unifyOpenTypeKind ty
-  | isTypeKind ty = returnTc ()
+  | isTypeKind ty = returnM ()
   | otherwise     = unify_open_kind_help ty
 
 unify_open_kind_help ty        -- Revert to ordinary unification
-  = newBoxityVar       `thenNF_Tc` \ boxity ->
-    unifyKind ty (mkTyConApp typeCon [boxity])
+  = newOpenTypeKind    `thenM` \ open_kind ->
+    unifyKind ty open_kind
 \end{code}
 
+\begin{code}
+unifyFunKind :: TcKind -> TcM (Maybe (TcKind, TcKind))
+-- Like unifyFunTy, but does not fail; instead just returns Nothing
+
+unifyFunKind (TyVarTy tyvar)
+  = getTcTyVar tyvar   `thenM` \ maybe_ty ->
+    case maybe_ty of
+       Just fun_kind -> unifyFunKind fun_kind
+       Nothing       -> newKindVar     `thenM` \ arg_kind ->
+                        newKindVar     `thenM` \ res_kind ->
+                        putTcTyVar tyvar (mkArrowKind arg_kind res_kind)       `thenM_`
+                        returnM (Just (arg_kind,res_kind))
+    
+unifyFunKind (FunTy arg_kind res_kind) = returnM (Just (arg_kind,res_kind))
+unifyFunKind (NoteTy _ ty)            = unifyFunKind ty
+unifyFunKind other                    = returnM Nothing
+\end{code}
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -821,9 +950,9 @@ Errors
 
 \begin{code}
 unifyCtxt s ty1 ty2 tidy_env   -- ty1 expected, ty2 inferred
-  = zonkTcType ty1     `thenNF_Tc` \ ty1' ->
-    zonkTcType ty2     `thenNF_Tc` \ ty2' ->
-    returnNF_Tc (err ty1' ty2')
+  = zonkTcType ty1     `thenM` \ ty1' ->
+    zonkTcType ty2     `thenM` \ ty2' ->
+    returnM (err ty1' ty2')
   where
     err ty1 ty2 = (env1, 
                   nest 4 
@@ -836,8 +965,8 @@ unifyCtxt s ty1 ty2 tidy_env        -- ty1 expected, ty2 inferred
 
 unifyKindCtxt swapped tv1 ty2 tidy_env -- not swapped => tv1 expected, ty2 inferred
        -- tv1 is zonked already
-  = zonkTcType ty2     `thenNF_Tc` \ ty2' ->
-    returnNF_Tc (err ty2')
+  = zonkTcType ty2     `thenM` \ ty2' ->
+    returnM (err ty2')
   where
     err ty2 = (env2, ptext SLIT("When matching types") <+> 
                     sep [quotes pp_expected, ptext SLIT("and"), quotes pp_actual])
@@ -850,8 +979,8 @@ unifyKindCtxt swapped tv1 ty2 tidy_env      -- not swapped => tv1 expected, ty2 infer
              pp2 = ppr ty2'
 
 unifyMisMatch ty1 ty2
-  = zonkTcType ty1     `thenNF_Tc` \ ty1' ->
-    zonkTcType ty2     `thenNF_Tc` \ ty2' ->
+  = zonkTcType ty1     `thenM` \ ty1' ->
+    zonkTcType ty2     `thenM` \ ty2' ->
     let
        (env, [tidy_ty1, tidy_ty2]) = tidyOpenTypes emptyTidyEnv [ty1',ty2']
        msg = hang (ptext SLIT("Couldn't match"))
@@ -868,12 +997,16 @@ unifyWithSigErr tyvar ty
     (env1, tidy_tyvar) = tidyOpenTyVar emptyTidyEnv tyvar
     (env2, tidy_ty)    = tidyOpenType  env1         ty
 
-unifyOccurCheck tyvar ty
-  = (env2, hang (ptext SLIT("Occurs check: cannot construct the infinite type:"))
+unifyCheck problem tyvar ty
+  = (env2, hang msg
              4 (sep [ppr tidy_tyvar, char '=', ppr tidy_ty]))
   where
     (env1, tidy_tyvar) = tidyOpenTyVar emptyTidyEnv tyvar
     (env2, tidy_ty)    = tidyOpenType  env1         ty
+
+    msg = case problem of
+           OccurCheck  -> ptext SLIT("Occurs check: cannot construct the infinite type:")
+           NotMonoType -> ptext SLIT("Cannot unify a type variable with a type scheme:")
 \end{code}
 
 
@@ -941,33 +1074,49 @@ So we revert to ordinary type variables for signatures, and try to
 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
-                                       --      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 ->
+checkSigTyVars :: [TcTyVar] -> TcM [TcTyVar]
+checkSigTyVars sig_tvs = check_sig_tyvars emptyVarSet sig_tvs
+
+checkSigTyVarsWrt :: TcTyVarSet -> [TcTyVar] -> TcM [TcTyVar]
+checkSigTyVarsWrt extra_tvs sig_tvs
+  = zonkTcTyVarsAndFV (varSetElems extra_tvs)  `thenM` \ extra_tvs' ->
+    check_sig_tyvars extra_tvs' sig_tvs
+
+check_sig_tyvars
+       :: TcTyVarSet           -- Global type variables. The universally quantified
+                               --      tyvars should not mention any of these
+                               --      Guaranteed already zonked.
+       -> [TcTyVar]            -- Universally-quantified type variables in the signature
+                               --      Not guaranteed zonked.
+       -> TcM [TcTyVar]        -- Zonked signature type variables
+
+check_sig_tyvars extra_tvs []
+  = returnM []
+check_sig_tyvars extra_tvs sig_tvs 
+  = zonkTcTyVars sig_tvs       `thenM` \ sig_tys ->
+    tcGetGlobalTyVars          `thenM` \ gbl_tvs ->
+    let
+       env_tvs = gbl_tvs `unionVarSet` extra_tvs
+    in
+    traceTc (text "check_sig_tyvars" <+> (vcat [text "sig_tys" <+> ppr sig_tys,
+                                     text "gbl_tvs" <+> ppr gbl_tvs,
+                                     text "extra_tvs" <+> ppr extra_tvs]))     `thenM_`
 
-    checkTcM (allDistinctTyVars sig_tys globals)
-            (complain sig_tys globals) `thenTc_`
+    checkM (allDistinctTyVars sig_tys env_tvs)
+          (complain sig_tys env_tvs)           `thenM_`
 
-    returnTc (map (tcGetTyVar "checkSigTyVars") sig_tys)
+    returnM (map (tcGetTyVar "checkSigTyVars") sig_tys)
 
   where
     complain sig_tys globals
       = -- "check" checks each sig tyvar in turn
-        foldlNF_Tc check
-                  (env2, emptyVarEnv, [])
-                  (tidy_tvs `zip` tidy_tys)    `thenNF_Tc` \ (env3, _, msgs) ->
+        foldlM check
+              (env2, emptyVarEnv, [])
+              (tidy_tvs `zip` tidy_tys)        `thenM` \ (env3, _, msgs) ->
 
-        failWithTcM (env3, main_msg $$ vcat msgs)
+        failWithTcM (env3, main_msg $$ nest 4 (vcat msgs))
       where
-       (env1, tidy_tvs) = tidyOpenTyVars emptyTidyEnv sig_tyvars
+       (env1, tidy_tvs) = tidyOpenTyVars emptyTidyEnv sig_tvs
        (env2, tidy_tys) = tidyOpenTypes  env1         sig_tys
 
        main_msg = ptext SLIT("Inferred type is less polymorphic than expected")
@@ -979,13 +1128,13 @@ checkSigTyVars sig_tyvars free_tyvars
                -- acc maps a zonked type variable back to a signature type variable
          = case tcGetTyVar_maybe ty of {
              Nothing ->                        -- Error (a)!
-                       returnNF_Tc (tidy_env, acc, unify_msg sig_tyvar (quotes (ppr ty)) : msgs) ;
+                       returnM (tidy_env, acc, unify_msg sig_tyvar (quotes (ppr ty)) : msgs) ;
 
              Just tv ->
 
            case lookupVarEnv acc tv of {
                Just sig_tyvar' ->      -- Error (b)!
-                       returnNF_Tc (tidy_env, acc, unify_msg sig_tyvar thing : msgs)
+                       returnM (tidy_env, acc, unify_msg sig_tyvar thing : msgs)
                    where
                        thing = ptext SLIT("another quantified type variable") <+> quotes (ppr sig_tyvar')
 
@@ -994,108 +1143,32 @@ checkSigTyVars sig_tyvars free_tyvars
            if tv `elemVarSet` globals  -- Error (c) or (d)! Type variable escapes
                                        -- The least comprehensible, so put it last
                        -- Game plan: 
-                       --    a) get the local TcIds and TyVars from the environment,
+                       --       get the local TcIds and TyVars 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  (tcLEnvElts 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)
+           then   findGlobals (unitVarSet tv) tidy_env         `thenM` \ (tidy_env1, globs) ->
+                  returnM (tidy_env1, acc, escape_msg sig_tyvar tv globs : msgs)
 
            else        -- All OK
-           returnNF_Tc (tidy_env, extendVarEnv acc tv sig_tyvar, msgs)
+           returnM (tidy_env, extendVarEnv acc tv sig_tyvar, msgs)
            }}
+\end{code}
 
------------------------
--- 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 
-             -> [TcTyThing] 
-             -> NF_TcM (TidyEnv, [SDoc])
-
-find_globals tv tidy_env things
-  = go tidy_env [] things
-  where
-    go tidy_env acc [] = returnNF_Tc (tidy_env, acc)
-    go tidy_env acc (thing : things)
-      = find_thing ignore_it tidy_env thing    `thenNF_Tc` \ (tidy_env1, maybe_doc) ->
-       case maybe_doc of
-         Just d  -> go tidy_env1 (d:acc) things
-         Nothing -> go tidy_env1 acc     things
-
-    ignore_it ty = not (tv `elemVarSet` tyVarsOfType ty)
-
------------------------
-find_thing ignore_it tidy_env (ATcId id)
-  = zonkTcType  (idType id)    `thenNF_Tc` \ id_ty ->
-    if ignore_it id_ty then
-       returnNF_Tc (tidy_env, Nothing)
-    else let
-       (tidy_env', tidy_ty) = tidyOpenType tidy_env id_ty
-       msg = sep [ppr id <+> dcolon <+> ppr tidy_ty, 
-                  nest 2 (parens (ptext SLIT("bound at") <+>
-                                  ppr (getSrcLoc id)))]
-    in
-    returnNF_Tc (tidy_env', Just msg)
-
-find_thing ignore_it tidy_env (ATyVar tv)
-  = zonkTcTyVar tv             `thenNF_Tc` \ tv_ty ->
-    if ignore_it tv_ty then
-       returnNF_Tc (tidy_env, Nothing)
-    else let
-       (tidy_env1, tv1)     = tidyOpenTyVar tidy_env  tv
-       (tidy_env2, tidy_ty) = tidyOpenType  tidy_env1 tv_ty
-       msg = sep [ptext SLIT("Type variable") <+> quotes (ppr tv1) <+> eq_stuff, nest 2 bound_at]
-
-       eq_stuff | Just tv' <- Type.getTyVar_maybe tv_ty, tv == tv' = empty
-                | otherwise                                        = equals <+> ppr tv_ty
-               -- It's ok to use Type.getTyVar_maybe because ty is zonked by now
-       
-       bound_at = tyVarBindingInfo tv
-    in
-    returnNF_Tc (tidy_env2, Just msg)
 
+\begin{code}
 -----------------------
-find_frees tv tidy_env acc []
-  = returnNF_Tc (tidy_env, acc)
-find_frees tv tidy_env acc (ftv:ftvs)
-  = zonkTcTyVar ftv    `thenNF_Tc` \ ty ->
-    if tv `elemVarSet` tyVarsOfType ty then
-       let
-           (tidy_env', ftv') = tidyOpenTyVar tidy_env ftv
-       in
-       find_frees tv tidy_env' (ftv':acc) ftvs
-    else
-       find_frees tv tidy_env  acc        ftvs
-
-
-escape_msg sig_tv tv globs frees
+escape_msg sig_tv tv globs
   = mk_msg sig_tv <+> ptext SLIT("escapes") $$
-    if not (null globs) then
+    if notNull globs then
        vcat [pp_it <+> ptext SLIT("is mentioned in the environment:"), 
              nest 2 (vcat globs)]
-     else if not (null frees) then
-       vcat [ptext SLIT("It is reachable from the type variable(s)") <+> pprQuotedList frees,
-             nest 2 (ptext SLIT("which") <+> is_are <+> ptext SLIT("free in the signature"))
-       ]
      else
        empty   -- Sigh.  It's really hard to give a good error message
-               -- all the time.   One bad case is an existential pattern match
+               -- all the time.   One bad case is an existential pattern match.
+               -- We rely on the "When..." context to help.
   where
-    is_are | isSingleton frees = ptext SLIT("is")
-          | otherwise         = ptext SLIT("are")
     pp_it | sig_tv /= tv = ptext SLIT("It unifies with") <+> quotes (ppr tv) <> comma <+> ptext SLIT("which")
          | otherwise    = ptext SLIT("It")
 
-    vcat_first :: Int -> [SDoc] -> SDoc
-    vcat_first n []     = empty
-    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") <+> thing
 mk_msg tv          = ptext SLIT("Quantified type variable") <+> quotes (ppr tv)
@@ -1104,31 +1177,19 @@ mk_msg tv          = ptext SLIT("Quantified type variable") <+> quotes (ppr tv)
 These two context are used with checkSigTyVars
     
 \begin{code}
-sigCtxt :: [TcTyVar] -> TcThetaType -> TcTauType
-       -> TidyEnv -> NF_TcM (TidyEnv, Message)
-sigCtxt sig_tyvars sig_theta sig_tau tidy_env
-  = zonkTcType sig_tau         `thenNF_Tc` \ actual_tau ->
+sigCtxt :: Id -> [TcTyVar] -> TcThetaType -> TcTauType
+       -> TidyEnv -> TcM (TidyEnv, Message)
+sigCtxt id sig_tvs sig_theta sig_tau tidy_env
+  = zonkTcType sig_tau         `thenM` \ actual_tau ->
     let
-       (env1, tidy_sig_tyvars)  = tidyOpenTyVars tidy_env sig_tyvars
-       (env2, tidy_sig_rho)     = tidyOpenType env1 (mkRhoTy sig_theta sig_tau)
-       (env3, tidy_actual_tau)  = tidyOpenType env2 actual_tau
-       msg = vcat [ptext SLIT("Signature type:    ") <+> pprType (mkForAllTys tidy_sig_tyvars tidy_sig_rho),
-                   ptext SLIT("Type to generalise:") <+> pprType tidy_actual_tau
+       (env1, tidy_sig_tvs)    = tidyOpenTyVars tidy_env sig_tvs
+       (env2, tidy_sig_rho)    = tidyOpenType env1 (mkPhiTy sig_theta sig_tau)
+       (env3, tidy_actual_tau) = tidyOpenType env2 actual_tau
+       sub_msg = vcat [ptext SLIT("Signature type:    ") <+> pprType (mkForAllTys tidy_sig_tvs tidy_sig_rho),
+                       ptext SLIT("Type to generalise:") <+> pprType tidy_actual_tau
                   ]
+       msg = vcat [ptext SLIT("When trying to generalise the type inferred for") <+> quotes (ppr id),
+                   nest 4 sub_msg]
     in
-    returnNF_Tc (env3, msg)
-
-sigPatCtxt bound_tvs bound_ids tidy_env
-  = returnNF_Tc (env1,
-                sep [ptext SLIT("When checking a pattern that binds"),
-                     nest 4 (vcat (zipWith ppr_id show_ids tidy_tys))])
-  where
-    show_ids = filter is_interesting bound_ids
-    is_interesting id = any (`elemVarSet` idFreeTyVars id) bound_tvs
-
-    (env1, tidy_tys) = tidyOpenTypes tidy_env (map idType show_ids)
-    ppr_id id ty     = ppr id <+> dcolon <+> ppr ty
-       -- Don't zonk the types so we get the separate, un-unified versions
+    returnM (env3, msg)
 \end{code}
-
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