[project @ 2004-08-13 13:04:50 by simonmar]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / types / Type.lhs
index d84f41a..c7e5fa2 100644 (file)
+%
+% (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1998
+%
+\section[Type]{Type - public interface}
+
 \begin{code}
 module Type (
-       GenType(..), Type, 
+        -- re-exports from TypeRep
+       TyThing(..), Type, PredType(..), ThetaType, TyVarSubst, 
+       funTyCon,
 
-       mkTyVarTy, mkTyVarTys, getTyVar, getTyVar_maybe, isTyVarTy,
+       -- Re-exports from Kind
+       module Kind,
 
-       mkAppTy, mkAppTys, splitAppTy, splitAppTys,
+       -- Re-exports from TyCon
+       PrimRep(..),
 
-       mkFunTy, mkFunTys, splitFunTy_maybe, splitFunTys,
+       mkTyVarTy, mkTyVarTys, getTyVar, getTyVar_maybe, isTyVarTy,
 
-       mkTyConApp, mkTyConTy, splitTyConApp_maybe,
-       splitAlgTyConApp_maybe, splitAlgTyConApp,
-       mkDictTy, splitDictTy_maybe, isDictTy,
+       mkAppTy, mkAppTys, splitAppTy, splitAppTys, splitAppTy_maybe,
 
-       mkSynTy, isSynTy,
+       mkFunTy, mkFunTys, splitFunTy, splitFunTy_maybe, splitFunTys, 
+       funResultTy, funArgTy, zipFunTys, isFunTy,
 
-       mkForAllTy, mkForAllTys, splitForAllTy_maybe, splitForAllTys, applyTy,
+       mkGenTyConApp, mkTyConApp, mkTyConTy, 
+       tyConAppTyCon, tyConAppArgs, 
+       splitTyConApp_maybe, splitTyConApp,
 
-       TauType, RhoType, SigmaType, ThetaType,
-       isTauTy,
-       mkRhoTy, splitRhoTy,
-       mkSigmaTy, splitSigmaTy,
+       mkSynTy, 
 
-       isUnpointedType, isUnboxedType, typePrimRep,
+       repType, typePrimRep,
 
-       matchTy, matchTys, 
+       mkForAllTy, mkForAllTys, splitForAllTy_maybe, splitForAllTys, 
+       applyTy, applyTys, isForAllTy, dropForAlls,
 
-       tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, namesOfType, typeKind,
+       -- Source types
+       predTypeRep, mkPredTy, mkPredTys,
 
-       instantiateTy, instantiateTauTy, instantiateThetaTy,
+       -- Newtypes
+       splitRecNewType_maybe,
 
-       showTypeCategory
-    ) where
+       -- Lifting and boxity
+       isUnLiftedType, isUnboxedTupleType, isAlgType, isPrimitiveType,
+       isStrictType, isStrictPred, 
 
-#include "HsVersions.h"
+       -- Free variables
+       tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, tyVarsOfPred, tyVarsOfTheta,
+       typeKind, addFreeTyVars,
 
-import {-# SOURCE #-} Id       ( Id )
-
--- friends:
-import Class   ( classTyCon, Class )
-import Kind    ( mkBoxedTypeKind, resultKind, Kind )
-import TyCon   ( mkFunTyCon, isFunTyCon, isEnumerationTyCon, isTupleTyCon, maybeTyConSingleCon,
-                 isPrimTyCon, isAlgTyCon, isSynTyCon, tyConArity,
-                 tyConKind, tyConDataCons, getSynTyConDefn, 
-                 tyConPrimRep, tyConClass_maybe, TyCon )
-import TyVar   ( GenTyVarSet, TyVarEnv, GenTyVar, TyVar,
-                 tyVarKind, emptyTyVarSet, unionTyVarSets, minusTyVarSet,
-                 unitTyVarSet, lookupTyVarEnv, delFromTyVarEnv, zipTyVarEnv, mkTyVarEnv,
-                 emptyTyVarEnv, isEmptyTyVarEnv, addToTyVarEnv )
-import Name    ( NamedThing(..), 
-                 NameSet(..), unionNameSets, emptyNameSet, unitNameSet, minusNameSet
-               )
-
--- others
-import BasicTypes ( Unused )
-import Maybes  ( maybeToBool, assocMaybe )
-import PrimRep ( PrimRep(..) )
-import Unique  -- quite a few *Keys
-import Util    ( thenCmp, zipEqual, zipWithEqual, assoc )
-import Outputable
-\end{code}
+       -- Tidying up for printing
+       tidyType,      tidyTypes,
+       tidyOpenType,  tidyOpenTypes,
+       tidyTyVarBndr, tidyFreeTyVars,
+       tidyOpenTyVar, tidyOpenTyVars,
+       tidyTopType,   tidyPred,
 
+       -- Comparison
+       eqType, 
 
+       -- Seq
+       seqType, seqTypes,
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection{The data type}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
-
+       -- Pretty-printing
+       pprType, pprParendType,
+       pprPred, pprTheta, pprThetaArrow, pprClassPred
+    ) where
 
-\begin{code}
-type Type  = GenType Unused    -- Used after typechecker
+#include "HsVersions.h"
 
-data GenType flexi                     -- Parameterised over the "flexi" part of a type variable
-  = TyVarTy (GenTyVar flexi)
+-- We import the representation and primitive functions from TypeRep.
+-- Many things are reexported, but not the representation!
 
-  | AppTy
-       (GenType flexi)         -- Function is *not* a TyConApp
-       (GenType flexi)
+import TypeRep
 
-  | TyConApp                   -- Application of a TyCon
-       TyCon                   -- *Invariant* saturated appliations of FunTyCon and
-                               --      synonyms have their own constructors, below.
-       [GenType flexi]         -- Might not be saturated.
+-- Other imports:
 
-  | FunTy                      -- Special case of TyConApp: TyConApp FunTyCon [t1,t2]
-       (GenType flexi)
-       (GenType flexi)
+import {-# SOURCE #-}   Subst  ( substTyWith )
 
-  | SynTy                      -- Saturated application of a type synonym
-       (GenType flexi)         -- The unexpanded version; always a TyConTy
-       (GenType flexi)         -- The expanded version
+-- friends:
+import Kind
+import Var     ( TyVar, tyVarKind, tyVarName, setTyVarName )
+import VarEnv
+import VarSet
+
+import Name    ( NamedThing(..), mkInternalName, tidyOccName )
+import Class   ( Class, classTyCon )
+import TyCon   ( TyCon, isRecursiveTyCon, isPrimTyCon,
+                 isUnboxedTupleTyCon, isUnLiftedTyCon,
+                 isFunTyCon, isNewTyCon, newTyConRep, newTyConRhs,
+                 isAlgTyCon, isSynTyCon, tyConArity, 
+                 tyConKind, getSynTyConDefn, PrimRep(..), tyConPrimRep,
+               )
 
-  | ForAllTy
-       (GenTyVar flexi)
-       (GenType flexi)         -- TypeKind
+-- others
+import CmdLineOpts     ( opt_DictsStrict )
+import SrcLoc          ( noSrcLoc )
+import Unique          ( Uniquable(..) )
+import Util            ( mapAccumL, seqList, lengthIs, snocView )
+import Outputable
+import UniqSet         ( sizeUniqSet )         -- Should come via VarSet
+import Maybe           ( isJust )
 \end{code}
 
 
@@ -109,26 +113,26 @@ data GenType flexi                        -- Parameterised over the "flexi" part of a type variable
                                TyVarTy
                                ~~~~~~~
 \begin{code}
-mkTyVarTy  :: GenTyVar flexi   -> GenType flexi
+mkTyVarTy  :: TyVar   -> Type
 mkTyVarTy  = TyVarTy
 
-mkTyVarTys :: [GenTyVar flexi] -> [GenType flexi]
+mkTyVarTys :: [TyVar] -> [Type]
 mkTyVarTys = map mkTyVarTy -- a common use of mkTyVarTy
 
-getTyVar :: String -> GenType flexi -> GenTyVar flexi
-getTyVar msg (TyVarTy tv) = tv
-getTyVar msg (SynTy _ t)  = getTyVar msg t
-getTyVar msg other       = panic ("getTyVar: " ++ msg)
+getTyVar :: String -> Type -> TyVar
+getTyVar msg ty = case getTyVar_maybe ty of
+                   Just tv -> tv
+                   Nothing -> panic ("getTyVar: " ++ msg)
 
-getTyVar_maybe :: GenType flexi -> Maybe (GenTyVar flexi)
-getTyVar_maybe (TyVarTy tv) = Just tv
-getTyVar_maybe (SynTy _ t)  = getTyVar_maybe t
-getTyVar_maybe other       = Nothing
+isTyVarTy :: Type -> Bool
+isTyVarTy ty = isJust (getTyVar_maybe ty)
 
-isTyVarTy :: GenType flexi -> Bool
-isTyVarTy (TyVarTy tv) = True
-isTyVarTy (SynTy _ ty) = isTyVarTy ty
-isTyVarTy other        = False
+getTyVar_maybe :: Type -> Maybe TyVar
+getTyVar_maybe (TyVarTy tv)     = Just tv
+getTyVar_maybe (NoteTy _ t)     = getTyVar_maybe t
+getTyVar_maybe (PredTy p)       = getTyVar_maybe (predTypeRep p)
+getTyVar_maybe (NewTcApp tc tys) = getTyVar_maybe (newTypeRep tc tys)
+getTyVar_maybe other            = Nothing
 \end{code}
 
 
@@ -140,43 +144,67 @@ invariant that a TyConApp is always visibly so.  mkAppTy maintains the
 invariant: use it.
 
 \begin{code}
-mkAppTy orig_ty1 orig_ty2 = mk_app orig_ty1
+mkAppTy orig_ty1 orig_ty2
+  = mk_app orig_ty1
   where
-    mk_app (SynTy _ ty1)     = mk_app ty1
-    mk_app (TyConApp tc tys) = mkTyConApp tc (tys ++ [orig_ty2])
+    mk_app (NoteTy _ ty1)    = mk_app ty1
+    mk_app (NewTcApp tc tys) = NewTcApp tc (tys ++ [orig_ty2])
+    mk_app (TyConApp tc tys) = mkGenTyConApp tc (tys ++ [orig_ty2])
     mk_app ty1              = AppTy orig_ty1 orig_ty2
-
-mkAppTys :: GenType flexi -> [GenType flexi] -> GenType flexi
+       -- We call mkGenTyConApp because the TyConApp could be an 
+       -- under-saturated type synonym.  GHC allows that; e.g.
+       --      type Foo k = k a -> k a
+       --      type Id x = x
+       --      foo :: Foo Id -> Foo Id
+       --
+       -- Here Id is partially applied in the type sig for Foo,
+       -- but once the type synonyms are expanded all is well
+
+mkAppTys :: Type -> [Type] -> Type
 mkAppTys orig_ty1 []       = orig_ty1
        -- This check for an empty list of type arguments
-       -- avoids the needless of a type synonym constructor.
+       -- avoids the needless loss of a type synonym constructor.
        -- For example: mkAppTys Rational []
        --   returns to (Ratio Integer), which has needlessly lost
        --   the Rational part.
-mkAppTys orig_ty1 orig_tys2 = mk_app orig_ty1
+mkAppTys orig_ty1 orig_tys2
+  = mk_app orig_ty1
   where
-    mk_app (SynTy _ ty1)     = mk_app ty1
+    mk_app (NoteTy _ ty1)    = mk_app ty1
+    mk_app (NewTcApp tc tys) = NewTcApp tc (tys ++ orig_tys2)
     mk_app (TyConApp tc tys) = mkTyConApp tc (tys ++ orig_tys2)
+                               -- Use mkTyConApp in case tc is (->)
     mk_app ty1              = foldl AppTy orig_ty1 orig_tys2
 
-splitAppTy :: GenType flexi -> (GenType flexi, GenType flexi)
-splitAppTy (FunTy ty1 ty2)   = (TyConApp mkFunTyCon [ty1], ty2)
-splitAppTy (AppTy ty1 ty2)   = (ty1, ty2)
-splitAppTy (SynTy _ ty)      = splitAppTy ty
-splitAppTy (TyConApp tc tys) = split tys []
-                           where
-                              split [ty2]    acc = (TyConApp tc (reverse acc), ty2)
-                              split (ty:tys) acc = split tys (ty:acc)
-splitAppTy other            = panic "splitAppTy"
-
-splitAppTys :: GenType flexi -> (GenType flexi, [GenType flexi])
+splitAppTy_maybe :: Type -> Maybe (Type, Type)
+splitAppTy_maybe (FunTy ty1 ty2)   = Just (TyConApp funTyCon [ty1], ty2)
+splitAppTy_maybe (AppTy ty1 ty2)   = Just (ty1, ty2)
+splitAppTy_maybe (NoteTy _ ty)     = splitAppTy_maybe ty
+splitAppTy_maybe (PredTy p)        = splitAppTy_maybe (predTypeRep p)
+splitAppTy_maybe (NewTcApp tc tys) = splitAppTy_maybe (newTypeRep tc tys)
+splitAppTy_maybe (TyConApp tc tys) = case snocView tys of
+                                       Nothing -> Nothing
+                                       Just (tys',ty') -> Just (mkGenTyConApp tc tys', ty')
+                                               -- mkGenTyConApp just in case the tc is a newtype
+
+splitAppTy_maybe other            = Nothing
+
+splitAppTy :: Type -> (Type, Type)
+splitAppTy ty = case splitAppTy_maybe ty of
+                       Just pr -> pr
+                       Nothing -> panic "splitAppTy"
+
+splitAppTys :: Type -> (Type, [Type])
 splitAppTys ty = split ty ty []
   where
     split orig_ty (AppTy ty arg)        args = split ty ty (arg:args)
-    split orig_ty (SynTy _ ty)          args = split orig_ty ty args
+    split orig_ty (NoteTy _ ty)         args = split orig_ty ty args
+    split orig_ty (PredTy p)            args = split orig_ty (predTypeRep p) args
+    split orig_ty (NewTcApp tc tc_args) args = split orig_ty (newTypeRep tc tc_args) args
+    split orig_ty (TyConApp tc tc_args) args = (mkGenTyConApp tc [], tc_args ++ args)
+                                               -- mkGenTyConApp just in case the tc is a newtype
     split orig_ty (FunTy ty1 ty2)       args = ASSERT( null args )
-                                              (TyConApp mkFunTyCon [], [ty1,ty2])
-    split orig_ty (TyConApp tc tc_args) args = (TyConApp tc [], tc_args ++ args)
+                                              (TyConApp funTyCon [], [ty1,ty2])
     split orig_ty ty                   args = (orig_ty, args)
 \end{code}
 
@@ -186,102 +214,114 @@ splitAppTys ty = split ty ty []
                                ~~~~~
 
 \begin{code}
-mkFunTy :: GenType flexi -> GenType flexi -> GenType flexi
+mkFunTy :: Type -> Type -> Type
 mkFunTy arg res = FunTy arg res
 
-mkFunTys :: [GenType flexi] -> GenType flexi -> GenType flexi
+mkFunTys :: [Type] -> Type -> Type
 mkFunTys tys ty = foldr FunTy ty tys
 
-splitFunTy_maybe :: GenType flexi -> Maybe (GenType flexi, GenType flexi)
-splitFunTy_maybe (FunTy arg res) = Just (arg, res)
-splitFunTy_maybe (SynTy _ ty)    = splitFunTy_maybe ty
-splitFunTy_maybe other          = Nothing
+isFunTy :: Type -> Bool 
+isFunTy ty = isJust (splitFunTy_maybe ty)
+
+splitFunTy :: Type -> (Type, Type)
+splitFunTy (FunTy arg res)   = (arg, res)
+splitFunTy (NoteTy _ ty)     = splitFunTy ty
+splitFunTy (PredTy p)        = splitFunTy (predTypeRep p)
+splitFunTy (NewTcApp tc tys) = splitFunTy (newTypeRep tc tys)
+splitFunTy other            = pprPanic "splitFunTy" (ppr other)
 
+splitFunTy_maybe :: Type -> Maybe (Type, Type)
+splitFunTy_maybe (FunTy arg res)   = Just (arg, res)
+splitFunTy_maybe (NoteTy _ ty)     = splitFunTy_maybe ty
+splitFunTy_maybe (PredTy p)        = splitFunTy_maybe (predTypeRep p)
+splitFunTy_maybe (NewTcApp tc tys) = splitFunTy_maybe (newTypeRep tc tys)
+splitFunTy_maybe other            = Nothing
 
-splitFunTys :: GenType flexi -> ([GenType flexi], GenType flexi)
+splitFunTys :: Type -> ([Type], Type)
 splitFunTys ty = split [] ty ty
   where
-    split args orig_ty (FunTy arg res) = split (arg:args) res res
-    split args orig_ty (SynTy _ ty)    = split args orig_ty ty
-    split args orig_ty ty              = (reverse args, orig_ty)
+    split args orig_ty (FunTy arg res)          = split (arg:args) res res
+    split args orig_ty (NoteTy _ ty)            = split args orig_ty ty
+    split args orig_ty (PredTy p)       = split args orig_ty (predTypeRep p)
+    split args orig_ty (NewTcApp tc tys) = split args orig_ty (newTypeRep tc tys)
+    split args orig_ty ty                = (reverse args, orig_ty)
+
+zipFunTys :: Outputable a => [a] -> Type -> ([(a,Type)], Type)
+zipFunTys orig_xs orig_ty = split [] orig_xs orig_ty orig_ty
+  where
+    split acc []     nty ty               = (reverse acc, nty)
+    split acc (x:xs) nty (FunTy arg res)   = split ((x,arg):acc) xs res res
+    split acc xs     nty (NoteTy _ ty)     = split acc           xs nty ty
+    split acc xs     nty (PredTy p)        = split acc           xs nty (predTypeRep p)
+    split acc xs     nty (NewTcApp tc tys) = split acc           xs nty (newTypeRep tc tys)
+    split acc (x:xs) nty ty                = pprPanic "zipFunTys" (ppr orig_xs <+> ppr orig_ty)
+    
+funResultTy :: Type -> Type
+funResultTy (FunTy arg res)   = res
+funResultTy (NoteTy _ ty)     = funResultTy ty
+funResultTy (PredTy p)        = funResultTy (predTypeRep p)
+funResultTy (NewTcApp tc tys) = funResultTy (newTypeRep tc tys)
+funResultTy ty               = pprPanic "funResultTy" (ppr ty)
+
+funArgTy :: Type -> Type
+funArgTy (FunTy arg res)   = arg
+funArgTy (NoteTy _ ty)     = funArgTy ty
+funArgTy (PredTy p)        = funArgTy (predTypeRep p)
+funArgTy (NewTcApp tc tys) = funArgTy (newTypeRep tc tys)
+funArgTy ty               = pprPanic "funArgTy" (ppr ty)
 \end{code}
 
 
-
 ---------------------------------------------------------------------
                                TyConApp
                                ~~~~~~~~
+@mkTyConApp@ is a key function, because it builds a TyConApp, FunTy or PredTy,
+as apppropriate.
 
 \begin{code}
-mkTyConApp :: TyCon -> [GenType flexi] -> GenType flexi
+mkGenTyConApp :: TyCon -> [Type] -> Type
+mkGenTyConApp tc tys
+  | isSynTyCon tc = mkSynTy tc tys
+  | otherwise     = mkTyConApp tc tys
+
+mkTyConApp :: TyCon -> [Type] -> Type
+-- Assumes TyCon is not a SynTyCon; use mkSynTy instead for those
 mkTyConApp tycon tys
-  | isFunTyCon tycon && length tys == 2
-  = case tys of 
-       (ty1:ty2:_) -> FunTy ty1 ty2
+  | isFunTyCon tycon, [ty1,ty2] <- tys
+  = FunTy ty1 ty2
+
+  | isNewTyCon tycon
+  = NewTcApp tycon tys
 
   | otherwise
   = ASSERT(not (isSynTyCon tycon))
     TyConApp tycon tys
 
-mkTyConTy :: TyCon -> GenType flexi
-mkTyConTy tycon = ASSERT( not (isSynTyCon tycon) ) 
-                 TyConApp tycon []
+mkTyConTy :: TyCon -> Type
+mkTyConTy tycon = mkTyConApp tycon []
 
 -- splitTyConApp "looks through" synonyms, because they don't
 -- mean a distinct type, but all other type-constructor applications
 -- including functions are returned as Just ..
 
-splitTyConApp_maybe :: GenType flexi -> Maybe (TyCon, [GenType flexi])
-splitTyConApp_maybe (TyConApp tc tys) = Just (tc, tys)
-splitTyConApp_maybe (FunTy arg res)   = Just (mkFunTyCon, [arg,res])
-splitTyConApp_maybe (SynTy _ ty)      = splitTyConApp_maybe ty
-splitTyConApp_maybe other            = Nothing
-
--- splitAlgTyConApp_maybe looks for 
---     *saturated* applications of *algebraic* data types
--- "Algebraic" => newtype, data type, or dictionary (not function types)
--- We return the constructors too.
-
-splitAlgTyConApp_maybe :: GenType flexi -> Maybe (TyCon, [GenType flexi], [Id])
-splitAlgTyConApp_maybe (TyConApp tc tys) 
-  | isAlgTyCon tc &&
-    tyConArity tc == length tys   = Just (tc, tys, tyConDataCons tc)
-splitAlgTyConApp_maybe (SynTy _ ty) = splitAlgTyConApp_maybe ty
-splitAlgTyConApp_maybe other     = Nothing
-
-splitAlgTyConApp :: GenType flexi -> (TyCon, [GenType flexi], [Id])
-       -- Here the "algebraic" property is an *assertion*
-splitAlgTyConApp (TyConApp tc tys) = ASSERT( isAlgTyCon tc && tyConArity tc == length tys )
-                                    (tc, tys, tyConDataCons tc)
-splitAlgTyConApp (SynTy _ ty)      = splitAlgTyConApp ty
-\end{code}
+tyConAppTyCon :: Type -> TyCon
+tyConAppTyCon ty = fst (splitTyConApp ty)
 
-y"Dictionary" types are just ordinary data types, but you can
-tell from the type constructor whether it's a dictionary or not.
+tyConAppArgs :: Type -> [Type]
+tyConAppArgs ty = snd (splitTyConApp ty)
 
-\begin{code}
-mkDictTy :: Class -> [GenType flexi] -> GenType flexi
-mkDictTy clas tys = TyConApp (classTyCon clas) tys
+splitTyConApp :: Type -> (TyCon, [Type])
+splitTyConApp ty = case splitTyConApp_maybe ty of
+                       Just stuff -> stuff
+                       Nothing    -> pprPanic "splitTyConApp" (ppr ty)
 
-splitDictTy_maybe :: GenType flexi -> Maybe (Class, [GenType flexi])
-splitDictTy_maybe (TyConApp tc tys) 
-  |  maybeToBool maybe_class
-  && tyConArity tc == length tys = Just (clas, tys)
-  where
-     maybe_class = tyConClass_maybe tc
-     Just clas   = maybe_class
-
-splitDictTy_maybe (SynTy _ ty)         = splitDictTy_maybe ty
-splitDictTy_maybe other                = Nothing
-
-isDictTy :: GenType flexi -> Bool
-       -- This version is slightly more efficient than (maybeToBool . splitDictTy)
-isDictTy (TyConApp tc tys) 
-  |  maybeToBool (tyConClass_maybe tc)
-  && tyConArity tc == length tys
-  = True
-isDictTy (SynTy _ ty)          = isDictTy ty
-isDictTy other                 = False
+splitTyConApp_maybe :: Type -> Maybe (TyCon, [Type])
+splitTyConApp_maybe (TyConApp tc tys) = Just (tc, tys)
+splitTyConApp_maybe (FunTy arg res)   = Just (funTyCon, [arg,res])
+splitTyConApp_maybe (NoteTy _ ty)     = splitTyConApp_maybe ty
+splitTyConApp_maybe (PredTy p)        = splitTyConApp_maybe (predTypeRep p)
+splitTyConApp_maybe (NewTcApp tc tys) = splitTyConApp_maybe (newTypeRep tc tys)
+splitTyConApp_maybe other            = Nothing
 \end{code}
 
 
@@ -290,15 +330,29 @@ isDictTy other                    = False
                                ~~~~~
 
 \begin{code}
-mkSynTy syn_tycon tys
-  = ASSERT(isSynTyCon syn_tycon)
-    SynTy (TyConApp syn_tycon tys)
-         (instantiateTauTy (zipTyVarEnv tyvars tys) body)
+mkSynTy tycon tys
+  | n_args == arity    -- Exactly saturated
+  = mk_syn tys
+  | n_args >  arity    -- Over-saturated
+  = case splitAt arity tys of { (as,bs) -> mkAppTys (mk_syn as) bs }
+       -- Its important to use mkAppTys, rather than (foldl AppTy),
+       -- because (mk_syn as) might well return a partially-applied
+       -- type constructor; indeed, usually will!
+  | otherwise          -- Un-saturated
+  = TyConApp tycon tys
+       -- For the un-saturated case we build TyConApp directly
+       -- (mkTyConApp ASSERTs that the tc isn't a SynTyCon).
+       -- Here we are relying on checkValidType to find
+       -- the error.  What we can't do is use mkSynTy with
+       -- too few arg tys, because that is utterly bogus.
+
   where
-    (tyvars, body) = getSynTyConDefn syn_tycon
+    mk_syn tys = NoteTy (SynNote (TyConApp tycon tys))
+                       (substTyWith tyvars tys body)
 
-isSynTy (SynTy _ _) = True
-isSynTy other       = False
+    (tyvars, body) = ASSERT( isSynTyCon tycon ) getSynTyConDefn tycon
+    arity         = tyConArity tycon
+    n_args        = length tys
 \end{code}
 
 Notes on type synonyms
@@ -316,6 +370,48 @@ The reason is that we then get better (shorter) type signatures in
 interfaces.  Notably this plays a role in tcTySigs in TcBinds.lhs.
 
 
+               Representation types
+               ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+repType looks through 
+       (a) for-alls, and
+       (b) synonyms
+       (c) predicates
+       (d) usage annotations
+       (e) [recursive] newtypes
+It's useful in the back end.
+
+\begin{code}
+repType :: Type -> Type
+-- Only applied to types of kind *; hence tycons are saturated
+repType (ForAllTy _ ty)   = repType ty
+repType (NoteTy   _ ty)   = repType ty
+repType (PredTy  p)       = repType (predTypeRep p)
+repType (NewTcApp tc tys) = ASSERT( tys `lengthIs` tyConArity tc )
+                           repType (new_type_rep tc tys)
+repType ty               = ty
+
+
+-- ToDo: this could be moved to the code generator, using splitTyConApp instead
+-- of inspecting the type directly.
+typePrimRep :: Type -> PrimRep
+typePrimRep ty = case repType ty of
+                  TyConApp tc _ -> tyConPrimRep tc
+                  FunTy _ _     -> PtrRep
+                  AppTy _ _     -> PtrRep      -- See note below
+                  TyVarTy _     -> PtrRep
+                  other         -> pprPanic "typePrimRep" (ppr ty)
+       -- Types of the form 'f a' must be of kind *, not *#, so
+       -- we are guaranteed that they are represented by pointers.
+       -- The reason is that f must have kind *->*, not *->*#, because
+       -- (we claim) there is no way to constrain f's kind any other
+       -- way.
+
+-- new_type_rep doesn't ask any questions: 
+-- it just expands newtype, whether recursive or not
+new_type_rep new_tycon tys = ASSERT( tys `lengthIs` tyConArity new_tycon )
+                            case newTyConRep new_tycon of
+                                (tvs, rep_ty) -> substTyWith tvs tys rep_ty
+\end{code}
 
 
 ---------------------------------------------------------------------
@@ -323,83 +419,174 @@ interfaces.  Notably this plays a role in tcTySigs in TcBinds.lhs.
                                ~~~~~~~~
 
 \begin{code}
-mkForAllTy = ForAllTy
+mkForAllTy :: TyVar -> Type -> Type
+mkForAllTy tyvar ty
+  = mkForAllTys [tyvar] ty
 
-mkForAllTys :: [GenTyVar flexi] -> GenType flexi -> GenType flexi
+mkForAllTys :: [TyVar] -> Type -> Type
 mkForAllTys tyvars ty = foldr ForAllTy ty tyvars
 
-splitForAllTy_maybe :: GenType flexi -> Maybe (GenTyVar flexi, GenType flexi)
-splitForAllTy_maybe (SynTy _ ty)        = splitForAllTy_maybe ty
-splitForAllTy_maybe (ForAllTy tyvar ty) = Just(tyvar, ty)
-splitForAllTy_maybe _                  = Nothing
+isForAllTy :: Type -> Bool
+isForAllTy (NoteTy _ ty)  = isForAllTy ty
+isForAllTy (ForAllTy _ _) = True
+isForAllTy other_ty      = False
 
-splitForAllTys :: GenType flexi -> ([GenTyVar flexi], GenType flexi)
+splitForAllTy_maybe :: Type -> Maybe (TyVar, Type)
+splitForAllTy_maybe ty = splitFAT_m ty
+  where
+    splitFAT_m (NoteTy _ ty)           = splitFAT_m ty
+    splitFAT_m (PredTy p)              = splitFAT_m (predTypeRep p)
+    splitFAT_m (NewTcApp tc tys)       = splitFAT_m (newTypeRep tc tys)
+    splitFAT_m (ForAllTy tyvar ty)     = Just(tyvar, ty)
+    splitFAT_m _                       = Nothing
+
+splitForAllTys :: Type -> ([TyVar], Type)
 splitForAllTys ty = split ty ty []
    where
-     split orig_ty (ForAllTy tv ty) tvs = split ty ty (tv:tvs)
-     split orig_ty (SynTy _ ty)     tvs = split orig_ty ty tvs
-     split orig_ty t               tvs = (reverse tvs, orig_ty)
+     split orig_ty (ForAllTy tv ty)  tvs = split ty ty (tv:tvs)
+     split orig_ty (NoteTy _ ty)     tvs = split orig_ty ty tvs
+     split orig_ty (PredTy p)       tvs = split orig_ty (predTypeRep p) tvs
+     split orig_ty (NewTcApp tc tys) tvs = split orig_ty (newTypeRep tc tys) tvs
+     split orig_ty t                tvs = (reverse tvs, orig_ty)
+
+dropForAlls :: Type -> Type
+dropForAlls ty = snd (splitForAllTys ty)
 \end{code}
 
+-- (mkPiType now in CoreUtils)
+
+applyTy, applyTys
+~~~~~~~~~~~~~~~~~
+Instantiate a for-all type with one or more type arguments.
+Used when we have a polymorphic function applied to type args:
+       f t1 t2
+Then we use (applyTys type-of-f [t1,t2]) to compute the type of
+the expression. 
 
 \begin{code}
-applyTy :: GenType flexi -> GenType flexi -> GenType flexi
-applyTy (SynTy _ fun)    arg = applyTy fun arg
-applyTy (ForAllTy tv ty) arg = instantiateTy (mkTyVarEnv [(tv,arg)]) ty
-applyTy other           arg = panic "applyTy"
+applyTy :: Type -> Type -> Type
+applyTy (PredTy p)       arg = applyTy (predTypeRep p) arg
+applyTy (NewTcApp tc tys) arg = applyTy (newTypeRep tc tys) arg
+applyTy (NoteTy _ fun)    arg = applyTy fun arg
+applyTy (ForAllTy tv ty)  arg = substTyWith [tv] [arg] ty
+applyTy other            arg = panic "applyTy"
+
+applyTys :: Type -> [Type] -> Type
+-- This function is interesting because 
+--     a) the function may have more for-alls than there are args
+--     b) less obviously, it may have fewer for-alls
+-- For case (b) think of 
+--     applyTys (forall a.a) [forall b.b, Int]
+-- This really can happen, via dressing up polymorphic types with newtype
+-- clothing.  Here's an example:
+--     newtype R = R (forall a. a->a)
+--     foo = case undefined :: R of
+--             R f -> f ()
+
+applyTys orig_fun_ty []      = orig_fun_ty
+applyTys orig_fun_ty arg_tys 
+  | n_tvs == n_args    -- The vastly common case
+  = substTyWith tvs arg_tys rho_ty
+  | n_tvs > n_args     -- Too many for-alls
+  = substTyWith (take n_args tvs) arg_tys 
+               (mkForAllTys (drop n_args tvs) rho_ty)
+  | otherwise          -- Too many type args
+  = ASSERT2( n_tvs > 0, ppr orig_fun_ty )      -- Zero case gives infnite loop!
+    applyTys (substTyWith tvs (take n_tvs arg_tys) rho_ty)
+            (drop n_tvs arg_tys)
+  where
+    (tvs, rho_ty) = splitForAllTys orig_fun_ty 
+    n_tvs = length tvs
+    n_args = length arg_tys     
 \end{code}
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{Stuff to do with the source-language types}
+\subsection{Source types}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-\begin{code}
-type RhoType   = Type
-type TauType   = Type
-type ThetaType = [(Class, [Type])]
-type SigmaType = Type
-\end{code}
+A "source type" is a type that is a separate type as far as the type checker is
+concerned, but which has low-level representation as far as the back end is concerned.
 
-@isTauTy@ tests for nested for-alls.
+Source types are always lifted.
 
-\begin{code}
-isTauTy :: GenType flexi -> Bool
-isTauTy (TyVarTy v)      = True
-isTauTy (TyConApp _ tys) = all isTauTy tys
-isTauTy (AppTy a b)             = isTauTy a && isTauTy b
-isTauTy (FunTy a b)     = isTauTy a && isTauTy b
-isTauTy (SynTy _ ty)            = isTauTy ty
-isTauTy other           = False
-\end{code}
+The key function is predTypeRep which gives the representation of a source type:
 
 \begin{code}
-mkRhoTy :: [(Class, [GenType flexi])] -> GenType flexi -> GenType flexi
-mkRhoTy theta ty = foldr (\(c,t) r -> FunTy (mkDictTy c t) r) ty theta
-
-splitRhoTy :: GenType flexi -> ([(Class, [GenType flexi])], GenType flexi)
-splitRhoTy ty = split ty ty []
- where
-  split orig_ty (FunTy arg res) ts = case splitDictTy_maybe arg of
-                                       Just pair -> split res res (pair:ts)
-                                       Nothing   -> (reverse ts, orig_ty)
-  split orig_ty (SynTy _ ty) ts    = split orig_ty ty ts
-  split orig_ty ty ts             = (reverse ts, orig_ty)
+mkPredTy :: PredType -> Type
+mkPredTy pred = PredTy pred
+
+mkPredTys :: ThetaType -> [Type]
+mkPredTys preds = map PredTy preds
+
+predTypeRep :: PredType -> Type
+-- Convert a PredType to its "representation type";
+-- the post-type-checking type used by all the Core passes of GHC.
+-- Unwraps only the outermost level; for example, the result might
+-- be a NewTcApp; c.f. newTypeRep
+predTypeRep (IParam _ ty)     = ty
+predTypeRep (ClassP clas tys) = mkTyConApp (classTyCon clas) tys
+       -- Result might be a NewTcApp, but the consumer will
+       -- look through that too if necessary
 \end{code}
 
 
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+               NewTypes
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
 
 \begin{code}
-mkSigmaTy tyvars theta tau = mkForAllTys tyvars (mkRhoTy theta tau)
-
-splitSigmaTy :: GenType flexi -> ([GenTyVar flexi], [(Class, [GenType flexi])], GenType flexi)
-splitSigmaTy ty =
-  (tyvars, theta, tau)
- where
-  (tyvars,rho) = splitForAllTys ty
-  (theta,tau)  = splitRhoTy rho
+splitRecNewType_maybe :: Type -> Maybe Type
+-- Newtypes are always represented by a NewTcApp
+-- Sometimes we want to look through a recursive newtype, and that's what happens here
+-- It only strips *one layer* off, so the caller will usually call itself recursively
+-- Only applied to types of kind *, hence the newtype is always saturated
+splitRecNewType_maybe (NoteTy _ ty) = splitRecNewType_maybe ty  
+splitRecNewType_maybe (PredTy p)    = splitRecNewType_maybe (predTypeRep p)
+splitRecNewType_maybe (NewTcApp tc tys)
+  | isRecursiveTyCon tc
+  = ASSERT( tys `lengthIs` tyConArity tc && isNewTyCon tc )
+       -- The assert should hold because splitRecNewType_maybe
+       -- should only be applied to *types* (of kind *)
+    Just (new_type_rhs tc tys)
+splitRecNewType_maybe other = Nothing
+                       
+-----------------------------
+newTypeRep :: TyCon -> [Type] -> Type
+-- A local helper function (not exported)
+-- Expands *the outermoset level of* a newtype application to 
+--     *either* a vanilla TyConApp (recursive newtype, or non-saturated)
+--     *or*     the newtype representation (otherwise), meaning the
+--                     type written in the RHS of the newtype decl,
+--                     which may itself be a newtype
+--
+-- Example: newtype R = MkR S
+--         newtype S = MkS T
+--         newtype T = MkT (T -> T)
+--   newTypeRep on R gives NewTcApp S
+--             on S gives NewTcApp T
+--             on T gives TyConApp T
+--
+-- NB: the returned TyConApp is always deconstructed immediately by the 
+--     caller... a TyConApp with a newtype type constructor never lives
+--     in an ordinary type
+newTypeRep tc tys
+  | not (isRecursiveTyCon tc),         -- Not recursive and saturated
+    tys `lengthIs` tyConArity tc       -- treat as equivalent to expansion
+  = new_type_rhs tc tys
+  | otherwise
+  = TyConApp tc tys
+       -- ToDo: Consider caching this substitution in a NType
+
+-- new_type_rhs doesn't ask any questions: 
+-- it just expands newtype one level, whether recursive or not
+new_type_rhs tc tys 
+  = case newTyConRhs tc of
+       (tvs, rep_ty) -> substTyWith tvs tys rep_ty
 \end{code}
 
 
@@ -413,14 +600,17 @@ splitSigmaTy ty =
                Finding the kind of a type
                ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 \begin{code}
-typeKind :: GenType flexi -> Kind
-
-typeKind (TyVarTy tyvar)       = tyVarKind tyvar
-typeKind (TyConApp tycon tys)  = foldr (\_ k -> resultKind k) (tyConKind tycon) tys
-typeKind (SynTy _ ty)          = typeKind ty
-typeKind (FunTy fun arg)       = mkBoxedTypeKind
-typeKind (AppTy fun arg)       = resultKind (typeKind fun)
-typeKind (ForAllTy _ _)                = mkBoxedTypeKind
+typeKind :: Type -> Kind
+
+typeKind (TyVarTy tyvar)       = tyVarKind tyvar
+typeKind (TyConApp tycon tys)  = foldr (\_ k -> kindFunResult k) (tyConKind tycon) tys
+typeKind (NewTcApp tycon tys)  = foldr (\_ k -> kindFunResult k) (tyConKind tycon) tys
+typeKind (NoteTy _ ty)         = typeKind ty
+typeKind (PredTy _)            = liftedTypeKind -- Predicates are always 
+                                                -- represented by lifted types
+typeKind (AppTy fun arg)       = kindFunResult (typeKind fun)
+typeKind (FunTy arg res)       = liftedTypeKind
+typeKind (ForAllTy tv ty)      = typeKind ty
 \end{code}
 
 
@@ -428,210 +618,236 @@ typeKind (ForAllTy _ _)         = mkBoxedTypeKind
                Free variables of a type
                ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 \begin{code}
-tyVarsOfType :: GenType flexi -> GenTyVarSet flexi
-
-tyVarsOfType (TyVarTy tv)              = unitTyVarSet tv
+tyVarsOfType :: Type -> TyVarSet
+tyVarsOfType (TyVarTy tv)              = unitVarSet tv
 tyVarsOfType (TyConApp tycon tys)      = tyVarsOfTypes tys
-tyVarsOfType (SynTy ty1 ty2)           = tyVarsOfType ty1
-tyVarsOfType (FunTy arg res)           = tyVarsOfType arg `unionTyVarSets` tyVarsOfType res
-tyVarsOfType (AppTy fun arg)           = tyVarsOfType fun `unionTyVarSets` tyVarsOfType arg
-tyVarsOfType (ForAllTy tyvar ty)       = tyVarsOfType ty `minusTyVarSet` unitTyVarSet tyvar
-
-tyVarsOfTypes :: [GenType flexi] -> GenTyVarSet flexi
-tyVarsOfTypes tys = foldr (unionTyVarSets.tyVarsOfType) emptyTyVarSet tys
-
--- Find the free names of a type, including the type constructors and classes it mentions
-namesOfType :: GenType flexi -> NameSet
-namesOfType (TyVarTy tv)               = unitNameSet (getName tv)
-namesOfType (TyConApp tycon tys)       = unitNameSet (getName tycon) `unionNameSets`
-                                         namesOfTypes tys
-namesOfType (SynTy ty1 ty2)            = namesOfType ty1
-namesOfType (FunTy arg res)            = namesOfType arg `unionNameSets` namesOfType res
-namesOfType (AppTy fun arg)            = namesOfType fun `unionNameSets` namesOfType arg
-namesOfType (ForAllTy tyvar ty)                = namesOfType ty `minusNameSet` unitNameSet (getName tyvar)
-
-namesOfTypes tys = foldr (unionNameSets . namesOfType) emptyNameSet tys
-\end{code}
+tyVarsOfType (NewTcApp tycon tys)      = tyVarsOfTypes tys
+tyVarsOfType (NoteTy (FTVNote tvs) ty2) = tvs
+tyVarsOfType (NoteTy (SynNote ty1) ty2)        = tyVarsOfType ty2      -- See note [Syn] below
+tyVarsOfType (PredTy sty)              = tyVarsOfPred sty
+tyVarsOfType (FunTy arg res)           = tyVarsOfType arg `unionVarSet` tyVarsOfType res
+tyVarsOfType (AppTy fun arg)           = tyVarsOfType fun `unionVarSet` tyVarsOfType arg
+tyVarsOfType (ForAllTy tyvar ty)       = tyVarsOfType ty `minusVarSet` unitVarSet tyvar
+
+--                     Note [Syn]
+-- Consider
+--     type T a = Int
+-- What are the free tyvars of (T x)?  Empty, of course!  
+-- Here's the example that Ralf Laemmel showed me:
+--     foo :: (forall a. C u a -> C u a) -> u
+--     mappend :: Monoid u => u -> u -> u
+--
+--     bar :: Monoid u => u
+--     bar = foo (\t -> t `mappend` t)
+-- We have to generalise at the arg to f, and we don't
+-- want to capture the constraint (Monad (C u a)) because
+-- it appears to mention a.  Pretty silly, but it was useful to him.
 
 
+tyVarsOfTypes :: [Type] -> TyVarSet
+tyVarsOfTypes tys = foldr (unionVarSet.tyVarsOfType) emptyVarSet tys
+
+tyVarsOfPred :: PredType -> TyVarSet
+tyVarsOfPred (IParam _ ty)  = tyVarsOfType ty
+tyVarsOfPred (ClassP _ tys) = tyVarsOfTypes tys
+
+tyVarsOfTheta :: ThetaType -> TyVarSet
+tyVarsOfTheta = foldr (unionVarSet . tyVarsOfPred) emptyVarSet
+
+-- Add a Note with the free tyvars to the top of the type
+addFreeTyVars :: Type -> Type
+addFreeTyVars ty@(NoteTy (FTVNote _) _)      = ty
+addFreeTyVars ty                            = NoteTy (FTVNote (tyVarsOfType ty)) ty
+\end{code}
+
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{Instantiating a type}
+\subsection{TidyType}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
+tidyTy tidies up a type for printing in an error message, or in
+an interface file.
+
+It doesn't change the uniques at all, just the print names.
+
 \begin{code}
-instantiateTy   :: TyVarEnv (GenType flexi)  -> GenType flexi  -> GenType flexi
-instantiateTauTy :: TyVarEnv (GenType flexi2) -> GenType flexi1 -> GenType flexi2
+tidyTyVarBndr :: TidyEnv -> TyVar -> (TidyEnv, TyVar)
+tidyTyVarBndr (tidy_env, subst) tyvar
+  = case tidyOccName tidy_env (getOccName name) of
+      (tidy', occ') ->         ((tidy', subst'), tyvar')
+                   where
+                       subst' = extendVarEnv subst tyvar tyvar'
+                       tyvar' = setTyVarName tyvar name'
+                       name'  = mkInternalName (getUnique name) occ' noSrcLoc
+                               -- Note: make a *user* tyvar, so it printes nicely
+                               -- Could extract src loc, but no need.
+  where
+    name = tyVarName tyvar
+
+tidyFreeTyVars :: TidyEnv -> TyVarSet -> TidyEnv
+-- Add the free tyvars to the env in tidy form,
+-- so that we can tidy the type they are free in
+tidyFreeTyVars env tyvars = fst (tidyOpenTyVars env (varSetElems tyvars))
+
+tidyOpenTyVars :: TidyEnv -> [TyVar] -> (TidyEnv, [TyVar])
+tidyOpenTyVars env tyvars = mapAccumL tidyOpenTyVar env tyvars
+
+tidyOpenTyVar :: TidyEnv -> TyVar -> (TidyEnv, TyVar)
+-- Treat a new tyvar as a binder, and give it a fresh tidy name
+tidyOpenTyVar env@(tidy_env, subst) tyvar
+  = case lookupVarEnv subst tyvar of
+       Just tyvar' -> (env, tyvar')            -- Already substituted
+       Nothing     -> tidyTyVarBndr env tyvar  -- Treat it as a binder
+
+tidyType :: TidyEnv -> Type -> Type
+tidyType env@(tidy_env, subst) ty
+  = go ty
+  where
+    go (TyVarTy tv)        = case lookupVarEnv subst tv of
+                               Nothing  -> TyVarTy tv
+                               Just tv' -> TyVarTy tv'
+    go (TyConApp tycon tys) = let args = map go tys
+                             in args `seqList` TyConApp tycon args
+    go (NewTcApp tycon tys) = let args = map go tys
+                             in args `seqList` NewTcApp tycon args
+    go (NoteTy note ty)     = (NoteTy $! (go_note note)) $! (go ty)
+    go (PredTy sty)        = PredTy (tidyPred env sty)
+    go (AppTy fun arg)     = (AppTy $! (go fun)) $! (go arg)
+    go (FunTy fun arg)     = (FunTy $! (go fun)) $! (go arg)
+    go (ForAllTy tv ty)            = ForAllTy tvp $! (tidyType envp ty)
+                             where
+                               (envp, tvp) = tidyTyVarBndr env tv
 
+    go_note (SynNote ty)        = SynNote $! (go ty)
+    go_note note@(FTVNote ftvs) = note -- No need to tidy the free tyvars
 
--- instantiateTy applies a type environment to a type.
--- It can handle shadowing; for example:
---     f = /\ t1 t2 -> \ d ->
---        letrec f' = /\ t1 -> \x -> ...(f' t1 x')...
---         in f' t1
--- Here, when we clone t1 to t1', say, we'll come across shadowing
--- when applying the clone environment to the type of f'.
---
--- As a sanity check, we should also check that name capture 
--- doesn't occur, but that means keeping track of the free variables of the
--- range of the TyVarEnv, which I don't do just yet.
+tidyTypes env tys = map (tidyType env) tys
 
-instantiateTy tenv ty
-  | isEmptyTyVarEnv tenv
-  = ty
+tidyPred :: TidyEnv -> PredType -> PredType
+tidyPred env (IParam n ty)     = IParam n (tidyType env ty)
+tidyPred env (ClassP clas tys) = ClassP clas (tidyTypes env tys)
+\end{code}
 
-  | otherwise
-  = go tenv ty
-  where
-    go tenv ty@(TyVarTy tv)   = case (lookupTyVarEnv tenv tv) of
-                                     Nothing -> ty
-                                     Just ty -> ty
-    go tenv (TyConApp tc tys) = TyConApp tc (map (go tenv) tys)
-    go tenv (SynTy ty1 ty2)   = SynTy (go tenv ty1) (go tenv ty2)
-    go tenv (FunTy arg res)   = FunTy (go tenv arg) (go tenv res)
-    go tenv (AppTy fun arg)   = mkAppTy (go tenv fun) (go tenv arg)
-    go tenv (ForAllTy tv ty)  = ForAllTy tv (go tenv' ty)
-                             where
-                               tenv' = case lookupTyVarEnv tenv tv of
-                                           Nothing -> tenv
-                                           Just _  -> delFromTyVarEnv tenv tv
 
--- instantiateTauTy works only (a) on types with no ForAlls,
---     and when               (b) all the type variables are being instantiated
--- In return it is more polymorphic than instantiateTy
+@tidyOpenType@ grabs the free type variables, tidies them
+and then uses @tidyType@ to work over the type itself
 
-instantiateTauTy tenv ty = go ty
+\begin{code}
+tidyOpenType :: TidyEnv -> Type -> (TidyEnv, Type)
+tidyOpenType env ty
+  = (env', tidyType env' ty)
   where
-    go ty@(TyVarTy tv)   = case (lookupTyVarEnv tenv tv) of
-                                     Just ty -> ty  -- Must succeed
-    go (TyConApp tc tys) = TyConApp tc (map go tys)
-    go (SynTy ty1 ty2)  = SynTy (go ty1) (go ty2)
-    go (FunTy arg res)  = FunTy (go arg) (go res)
-    go (AppTy fun arg)  = mkAppTy (go fun) (go arg)
-    go (ForAllTy tv ty)  = panic "instantiateTauTy"
-
-
-instantiateThetaTy :: TyVarEnv Type -> ThetaType -> ThetaType
-instantiateThetaTy tenv theta
- = [(clas, map (instantiateTauTy tenv) tys) | (clas, tys) <- theta]
+    env' = tidyFreeTyVars env (tyVarsOfType ty)
+
+tidyOpenTypes :: TidyEnv -> [Type] -> (TidyEnv, [Type])
+tidyOpenTypes env tys = mapAccumL tidyOpenType env tys
+
+tidyTopType :: Type -> Type
+tidyTopType ty = tidyType emptyTidyEnv ty
 \end{code}
 
 
+
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{Boxedness and pointedness}
+\subsection{Liftedness}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-A type is
-       *unboxed*       iff its representation is other than a pointer
-                       Unboxed types cannot instantiate a type variable
-                       Unboxed types are always unpointed.
-
-       *unpointed*     iff it can't be a thunk, and cannot have value bottom
-                       An unpointed type may or may not be unboxed.
-                               (E.g. Array# is unpointed, but boxed.)
-                       An unpointed type *can* instantiate a type variable,
-                       provided it is boxed.
+\begin{code}
+isUnLiftedType :: Type -> Bool
+       -- isUnLiftedType returns True for forall'd unlifted types:
+       --      x :: forall a. Int#
+       -- I found bindings like these were getting floated to the top level.
+       -- They are pretty bogus types, mind you.  It would be better never to
+       -- construct them
+
+isUnLiftedType (ForAllTy tv ty)  = isUnLiftedType ty
+isUnLiftedType (NoteTy _ ty)    = isUnLiftedType ty
+isUnLiftedType (TyConApp tc _)   = isUnLiftedTyCon tc
+isUnLiftedType (PredTy _)       = False                -- All source types are lifted
+isUnLiftedType (NewTcApp tc tys) = isUnLiftedType (newTypeRep tc tys)
+isUnLiftedType other            = False        
+
+isUnboxedTupleType :: Type -> Bool
+isUnboxedTupleType ty = case splitTyConApp_maybe ty of
+                          Just (tc, ty_args) -> isUnboxedTupleTyCon tc
+                          other              -> False
 
-       *primitive*     iff it is a built-in type that can't be expressed
-                               in Haskell
+-- Should only be applied to *types*; hence the assert
+isAlgType :: Type -> Bool
+isAlgType ty = case splitTyConApp_maybe ty of
+                       Just (tc, ty_args) -> ASSERT( ty_args `lengthIs` tyConArity tc )
+                                             isAlgTyCon tc
+                       other              -> False
+\end{code}
 
-Currently, all primitive types are unpointed, but that's not necessarily
-the case.  (E.g. Int could be primitive.)
+@isStrictType@ computes whether an argument (or let RHS) should
+be computed strictly or lazily, based only on its type.
+Works just like isUnLiftedType, except that it has a special case 
+for dictionaries.  Since it takes account of ClassP, you might think
+this function should be in TcType, but isStrictType is used by DataCon,
+which is below TcType in the hierarchy, so it's convenient to put it here.
 
 \begin{code}
-isUnboxedType :: Type -> Bool
-isUnboxedType ty = case typePrimRep ty of
-                       PtrRep -> False
-                       other  -> True
-
--- Danger!  Currently the unpointed types are precisely
--- the primitive ones, but that might not always be the case
-isUnpointedType :: Type -> Bool
-isUnpointedType ty = case splitTyConApp_maybe ty of
-                          Just (tc, ty_args) -> isPrimTyCon tc
-                          other              -> False
+isStrictType (ForAllTy tv ty)  = isStrictType ty
+isStrictType (NoteTy _ ty)     = isStrictType ty
+isStrictType (TyConApp tc _)   = isUnLiftedTyCon tc
+isStrictType (NewTcApp tc tys) = isStrictType (newTypeRep tc tys)
+isStrictType (PredTy pred)     = isStrictPred pred
+isStrictType other            = False  
+
+isStrictPred (ClassP clas _) = opt_DictsStrict && not (isNewTyCon (classTyCon clas))
+isStrictPred other          = False
+       -- We may be strict in dictionary types, but only if it 
+       -- has more than one component.
+       -- [Being strict in a single-component dictionary risks
+       --  poking the dictionary component, which is wrong.]
+\end{code}
 
-typePrimRep :: Type -> PrimRep
-typePrimRep ty = case splitTyConApp_maybe ty of
-                  Just (tc, ty_args) -> tyConPrimRep tc
-                  other              -> PtrRep
+\begin{code}
+isPrimitiveType :: Type -> Bool
+-- Returns types that are opaque to Haskell.
+-- Most of these are unlifted, but now that we interact with .NET, we
+-- may have primtive (foreign-imported) types that are lifted
+isPrimitiveType ty = case splitTyConApp_maybe ty of
+                       Just (tc, ty_args) -> ASSERT( ty_args `lengthIs` tyConArity tc )
+                                             isPrimTyCon tc
+                       other              -> False
 \end{code}
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{Matching on types}
+\subsection{Sequencing on types
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-Matching is a {\em unidirectional} process, matching a type against a
-template (which is just a type with type variables in it).  The
-matcher assumes that there are no repeated type variables in the
-template, so that it simply returns a mapping of type variables to
-types.  It also fails on nested foralls.
-
-@matchTys@ matches corresponding elements of a list of templates and
-types.
-
 \begin{code}
-matchTy :: GenType flexi1                      -- Template
-       -> GenType flexi2                       -- Proposed instance of template
-       -> Maybe (TyVarEnv (GenType flexi2))    -- Matching substitution
-                                       
-
-matchTys :: [GenType flexi1]                   -- Templates
-        -> [GenType flexi2]                    -- Proposed instance of template
-        -> Maybe (TyVarEnv (GenType flexi2),   -- Matching substitution
-                  [GenType flexi2])            -- Left over instance types
-
-matchTy  ty1  ty2  = match      ty1  ty2  (\s  -> Just s)  emptyTyVarEnv
-matchTys tys1 tys2 = match_list tys1 tys2 (\pr -> Just pr) emptyTyVarEnv
+seqType :: Type -> ()
+seqType (TyVarTy tv)     = tv `seq` ()
+seqType (AppTy t1 t2)    = seqType t1 `seq` seqType t2
+seqType (FunTy t1 t2)    = seqType t1 `seq` seqType t2
+seqType (NoteTy note t2)  = seqNote note `seq` seqType t2
+seqType (PredTy p)       = seqPred p
+seqType (TyConApp tc tys) = tc `seq` seqTypes tys
+seqType (NewTcApp tc tys) = tc `seq` seqTypes tys
+seqType (ForAllTy tv ty)  = tv `seq` seqType ty
+
+seqTypes :: [Type] -> ()
+seqTypes []       = ()
+seqTypes (ty:tys) = seqType ty `seq` seqTypes tys
+
+seqNote :: TyNote -> ()
+seqNote (SynNote ty)  = seqType ty
+seqNote (FTVNote set) = sizeUniqSet set `seq` ()
+
+seqPred :: PredType -> ()
+seqPred (ClassP c tys) = c  `seq` seqTypes tys
+seqPred (IParam n ty)  = n  `seq` seqType ty
 \end{code}
 
-@match@ is the main function.
-
-\begin{code}
-match :: GenType flexi1 -> GenType flexi2              -- Current match pair
-      -> (TyVarEnv (GenType flexi2) -> Maybe result)   -- Continuation
-      -> TyVarEnv (GenType flexi2)                     -- Current substitution
-      -> Maybe result
-
--- When matching against a type variable, see if the variable
--- has already been bound.  If so, check that what it's bound to
--- is the same as ty; if not, bind it and carry on.
-
-match (TyVarTy v) ty k = \s -> case lookupTyVarEnv s v of
-                                Nothing  -> k (addToTyVarEnv s v ty)
-                                Just ty' | ty' == ty -> k s      -- Succeeds
-                                         | otherwise -> Nothing  -- Fails
-
-match (FunTy arg1 res1)   (FunTy arg2 res2)  k = match arg1 arg2 (match res1 res2 k)
-match (AppTy fun1 arg1)   (AppTy fun2 arg2)  k = match fun1 fun2 (match arg1 arg2 k)
-match (TyConApp tc1 tys1) (TyConApp tc2 tys2) k | tc1 == tc2
-                                               = match_list tys1 tys2 ( \(s,tys2') ->
-                                                   if null tys2' then 
-                                                       k s     -- Succeed
-                                                   else
-                                                       Nothing -- Fail 
-                                                 )
-
-       -- With type synonyms, we have to be careful for the exact
-       -- same reasons as in the unifier.  Please see the
-       -- considerable commentary there before changing anything
-       -- here! (WDP 95/05)
-match (SynTy _ ty1)       ty2               k = match ty1 ty2 k
-match ty1                (SynTy _ ty2)      k = match ty1 ty2 k
-
--- Catch-all fails
-match _ _ _ = \s -> Nothing
-
-match_list []         tys2       k = \s -> k (s, tys2)
-match_list (ty1:tys1) []         k = panic "match_list"
-match_list (ty1:tys1) (ty2:tys2) k = match ty1 ty2 (match_list tys1 tys2 k)
-\end{code}
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -639,114 +855,66 @@ match_list (ty1:tys1) (ty2:tys2) k = match ty1 ty2 (match_list tys1 tys2 k)
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-For the moment at least, type comparisons don't work if 
-there are embedded for-alls.
-
-\begin{code}
-instance Eq (GenType flexi) where
-  ty1 == ty2 = case ty1 `cmpTy` ty2 of { EQ -> True; other -> False }
-
-instance Ord (GenType flexi) where
-  compare ty1 ty2 = cmpTy ty1 ty2
-
-cmpTy :: GenType flexi -> GenType flexi -> Ordering
-cmpTy ty1 ty2
-  = cmp emptyTyVarEnv ty1 ty2
-  where
-  -- The "env" maps type variables in ty1 to type variables in ty2
-  -- So when comparing for-alls.. (forall tv1 . t1) (forall tv2 . t2)
-  -- we in effect substitute tv2 for tv1 in t1 before continuing
-    lookup env tv1 = case lookupTyVarEnv env tv1 of
-                         Just tv2 -> tv2
-                         Nothing  -> tv1
-
-    -- Get rid of SynTy
-    cmp env (SynTy _ ty1) ty2 = cmp env ty1 ty2
-    cmp env ty1 (SynTy _ ty2) = cmp env ty1 ty2
-    
-    -- Deal with equal constructors
-    cmp env (TyVarTy tv1) (TyVarTy tv2) = lookup env tv1 `compare` tv2
-    cmp env (AppTy f1 a1) (AppTy f2 a2) = cmp env f1 f2 `thenCmp` cmp env a1 a2
-    cmp env (FunTy f1 a1) (FunTy f2 a2) = cmp env f1 f2 `thenCmp` cmp env a1 a2
-    cmp env (TyConApp tc1 tys1) (TyConApp tc2 tys2) = (tc1 `compare` tc2) `thenCmp` (cmps env tys1 tys2)
-    cmp env (ForAllTy tv1 t1)   (ForAllTy tv2 t2)   = cmp (addToTyVarEnv env tv1 tv2) t1 t2
-    
-    -- Deal with the rest: TyVarTy < AppTy < FunTy < TyConApp < ForAllTy
-    cmp env (AppTy _ _) (TyVarTy _) = GT
-    
-    cmp env (FunTy _ _) (TyVarTy _) = GT
-    cmp env (FunTy _ _) (AppTy _ _) = GT
-    
-    cmp env (TyConApp _ _) (TyVarTy _) = GT
-    cmp env (TyConApp _ _) (AppTy _ _) = GT
-    cmp env (TyConApp _ _) (FunTy _ _) = GT
-    
-    cmp env (ForAllTy _ _) other       = GT
-    
-    cmp env _ _                               = LT
+Comparison; don't use instances so that we know where it happens.
+Look through newtypes but not usage types.
 
-    cmps env []     [] = EQ
-    cmps env (t:ts) [] = GT
-    cmps env [] (t:ts) = LT
-    cmps env (t1:t1s) (t2:t2s) = cmp env t1 t2 `thenCmp` cmps env t1s t2s
-\end{code}
+Note that eqType can respond 'False' for partial applications of newtypes.
+Consider
+       newtype Parser m a = MkParser (Foogle m a)
 
+Does   
+       Monad (Parser m) `eqType` Monad (Foogle m)
 
+Well, yes, but eqType won't see that they are the same. 
+I don't think this is harmful, but it's soemthing to watch out for.
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection{Grime}
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
+\begin{code}
+eqType t1 t2 = eq_ty emptyVarEnv t1 t2
 
+-- Look through Notes
+eq_ty env (NoteTy _ t1)       t2                 = eq_ty env t1 t2
+eq_ty env t1                 (NoteTy _ t2)       = eq_ty env t1 t2
 
+-- Look through PredTy and NewTcApp.  This is where the looping danger comes from.
+-- We don't bother to check for the PredType/PredType case, no good reason
+-- Hmm: maybe there is a good reason: see the notes below about newtypes
+eq_ty env (PredTy sty1)     t2           = eq_ty env (predTypeRep sty1) t2
+eq_ty env t1               (PredTy sty2) = eq_ty env t1 (predTypeRep sty2)
 
-\begin{code}
-showTypeCategory :: Type -> Char
-  {-
-       {C,I,F,D}   char, int, float, double
-       T           tuple
-       S           other single-constructor type
-       {c,i,f,d}   unboxed ditto
-       t           *unpacked* tuple
-       s           *unpacked" single-cons...
-
-       v           void#
-       a           primitive array
-
-       E           enumeration type
-       +           dictionary, unless it's a ...
-       L           List
-       >           function
-       M           other (multi-constructor) data-con type
-       .           other type
-       -           reserved for others to mark as "uninteresting"
-    -}
-showTypeCategory ty
-  = if isDictTy ty
-    then '+'
-    else
-      case splitTyConApp_maybe ty of
-       Nothing -> if maybeToBool (splitFunTy_maybe ty)
-                  then '>'
-                  else '.'
-
-       Just (tycon, _) ->
-          let utc = uniqueOf tycon in
-         if      utc == charDataConKey    then 'C'
-         else if utc == intDataConKey     then 'I'
-         else if utc == floatDataConKey   then 'F'
-         else if utc == doubleDataConKey  then 'D'
-         else if utc == integerDataConKey then 'J'
-         else if utc == charPrimTyConKey  then 'c'
-         else if (utc == intPrimTyConKey || utc == wordPrimTyConKey
-               || utc == addrPrimTyConKey)                then 'i'
-         else if utc  == floatPrimTyConKey                then 'f'
-         else if utc  == doublePrimTyConKey               then 'd'
-         else if isPrimTyCon tycon {- array, we hope -}   then 'A'
-         else if isEnumerationTyCon tycon                 then 'E'
-         else if isTupleTyCon tycon                       then 'T'
-         else if maybeToBool (maybeTyConSingleCon tycon)  then 'S'
-         else if utc == listTyConKey                      then 'L'
-         else 'M' -- oh, well...
+-- NB: we *cannot* short-cut the newtype comparison thus:
+-- eq_ty env (NewTcApp tc1 tys1) (NewTcApp tc2 tys2) 
+--     | (tc1 == tc2) = (eq_tys env tys1 tys2)
+--
+-- Consider:
+--     newtype T a = MkT [a]
+--     newtype Foo m = MkFoo (forall a. m a -> Int)
+--     w1 :: Foo []
+--     w1 = ...
+--     
+--     w2 :: Foo T
+--     w2 = MkFoo (\(MkT x) -> case w1 of MkFoo f -> f x)
+--
+-- We end up with w2 = w1; so we need that Foo T = Foo []
+-- but we can only expand saturated newtypes, so just comparing
+-- T with [] won't do. 
+
+eq_ty env (NewTcApp tc1 tys1) t2                 = eq_ty env (newTypeRep tc1 tys1) t2
+eq_ty env t1                 (NewTcApp tc2 tys2) = eq_ty env t1 (newTypeRep tc2 tys2)
+
+-- The rest is plain sailing
+eq_ty env (TyVarTy tv1)       (TyVarTy tv2)       = case lookupVarEnv env tv1 of
+                                                         Just tv1a -> tv1a == tv2
+                                                         Nothing   -> tv1  == tv2
+eq_ty env (ForAllTy tv1 t1)   (ForAllTy tv2 t2)   
+       | tv1 == tv2                              = eq_ty (delVarEnv env tv1)        t1 t2
+       | otherwise                               = eq_ty (extendVarEnv env tv1 tv2) t1 t2
+eq_ty env (AppTy s1 t1)       (AppTy s2 t2)       = (eq_ty env s1 s2) && (eq_ty env t1 t2)
+eq_ty env (FunTy s1 t1)       (FunTy s2 t2)       = (eq_ty env s1 s2) && (eq_ty env t1 t2)
+eq_ty env (TyConApp tc1 tys1) (TyConApp tc2 tys2) = (tc1 == tc2) && (eq_tys env tys1 tys2)
+eq_ty env t1                  t2                 = False
+
+eq_tys env []        []        = True
+eq_tys env (t1:tys1) (t2:tys2) = (eq_ty env t1 t2) && (eq_tys env tys1 tys2)
+eq_tys env tys1      tys2      = False
 \end{code}
+