[project @ 2001-04-26 13:52:57 by simonmar]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / types / Type.lhs
index cba55fb..ea24c92 100644 (file)
@@ -9,60 +9,72 @@ module Type (
        Type,
        Kind, TyVarSubst,
 
-       superKind, superBoxity,                         -- :: SuperKind
-
-       boxedKind,                                      -- :: Kind :: BX
-       anyBoxKind,                                     -- :: Kind :: BX
-       typeCon,                                        -- :: KindCon :: BX -> KX
-       anyBoxCon,                                      -- :: KindCon :: BX
-
-       boxedTypeKind, unboxedTypeKind, openTypeKind,   -- Kind :: superKind
-
-       mkArrowKind, mkArrowKinds, -- mentioned below: hasMoreBoxityInfo,
+       superKind, superBoxity,                         -- KX and BX respectively
+       liftedBoxity, unliftedBoxity,                   -- :: BX
+       openKindCon,                                    -- :: KX
+       typeCon,                                        -- :: BX -> KX
+       liftedTypeKind, unliftedTypeKind, openTypeKind, -- :: KX
+       mkArrowKind, mkArrowKinds,                      -- :: KX -> KX -> KX
 
        funTyCon,
 
+        usageKindCon,                                  -- :: KX
+        usageTypeKind,                                 -- :: KX
+        usOnceTyCon, usManyTyCon,                      -- :: $
+        usOnce, usMany,                                        -- :: $
+
         -- exports from this module:
-        hasMoreBoxityInfo,
+        hasMoreBoxityInfo, defaultKind,
 
        mkTyVarTy, mkTyVarTys, getTyVar, getTyVar_maybe, isTyVarTy,
 
        mkAppTy, mkAppTys, splitAppTy, splitAppTys, splitAppTy_maybe,
 
-       mkFunTy, mkFunTys, splitFunTy_maybe, splitFunTys, splitFunTysN,
+       mkFunTy, mkFunTys, splitFunTy, splitFunTy_maybe, splitFunTys, splitFunTysN,
        funResultTy, funArgTy, zipFunTys,
 
-       mkTyConApp, mkTyConTy, splitTyConApp_maybe,
+       mkTyConApp, mkTyConTy, 
+       tyConAppTyCon, tyConAppArgs, 
+       splitTyConApp_maybe, splitTyConApp,
        splitAlgTyConApp_maybe, splitAlgTyConApp, 
-       mkDictTy, mkPredTy, splitPredTy_maybe, splitDictTy_maybe, isDictTy,
 
-       mkSynTy, isSynTy, deNoteType, repType, splitNewType_maybe,
+       mkUTy, splitUTy, splitUTy_maybe,
+        isUTy, uaUTy, unUTy, liftUTy, mkUTyM,
+        isUsageKind, isUsage, isUTyVar,
+
+       mkSynTy, deNoteType, 
 
-        UsageAnn(..), mkUsgTy, isUsgTy{- dont use -}, isNotUsgTy, splitUsgTy, unUsgTy, tyUsg,
-        mkUsForAllTy, mkUsForAllTys, splitUsForAllTys, substUsTy,
+       repType, splitRepFunTys, splitNewType_maybe, typePrimRep,
 
        mkForAllTy, mkForAllTys, splitForAllTy_maybe, splitForAllTys, 
-       isForAllTy, applyTy, applyTys, mkPiType,
+       applyTy, applyTys, hoistForAllTys, isForAllTy,
+
+       -- Predicates and the like
+       PredType(..), getClassPredTys_maybe, getClassPredTys, 
+       isPredTy, isClassPred, isTyVarClassPred,
+       mkDictTy, mkPredTy, mkPredTys, splitPredTy_maybe, predTyUnique,
+       splitDictTy, splitDictTy_maybe, isDictTy, predRepTy, splitDFunTy,
+       mkClassPred, predMentionsIPs, inheritablePred, isIPPred, mkPredName,
 
-       TauType, RhoType, SigmaType, PredType(..), ThetaType,
-       ClassPred, ClassContext, mkClassPred,
-       getClassTys_maybe, ipName_maybe, classesToPreds, classesOfPreds,
-       isTauTy, mkRhoTy, splitRhoTy,
-       mkSigmaTy, splitSigmaTy,
+       -- Tau, Rho, Sigma
+       TauType, RhoType, SigmaType, ThetaType,
+       isTauTy, mkRhoTy, splitRhoTy, splitMethodTy,
+       mkSigmaTy, isSigmaTy, splitSigmaTy,
+       getDFunTyKey,
 
        -- Lifting and boxity
-       isUnLiftedType, isUnboxedType, isUnboxedTupleType, isAlgType, isDataType, isNewType,
-       typePrimRep,
+       isUnLiftedType, isUnboxedTupleType, isAlgType, isDataType, isNewType,
 
        -- Free variables
        tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, tyVarsOfPred, tyVarsOfTheta,
-       namesOfType, typeKind, addFreeTyVars,
+       namesOfType, usageAnnOfType, typeKind, addFreeTyVars,
+       namesOfDFunHead,
 
        -- Tidying up for printing
        tidyType,     tidyTypes,
        tidyOpenType, tidyOpenTypes,
-       tidyTyVar,    tidyTyVars,
-       tidyTopType,
+       tidyTyVar,    tidyTyVars, tidyFreeTyVars,
+       tidyTopType,  tidyPred,
 
        -- Seq
        seqType, seqTypes
@@ -78,35 +90,33 @@ import TypeRep
 
 -- Other imports:
 
-import {-# SOURCE #-}  DataCon( DataCon, dataConType )
-import {-# SOURCE #-}  PprType( pprType, pprPred )     -- Only called in debug messages
+import {-# SOURCE #-}  DataCon( DataCon )
+import {-# SOURCE #-}  PprType( pprType )      -- Only called in debug messages
 import {-# SOURCE #-}   Subst  ( mkTyVarSubst, substTy )
 
 -- friends:
-import Var     ( TyVar, IdOrTyVar, UVar,
-                 tyVarKind, tyVarName, setTyVarName, isId, idType,
-               )
+import Var     ( Var, TyVar, tyVarKind, tyVarName, setTyVarName )
 import VarEnv
 import VarSet
 
-import Name    ( Name, NamedThing(..), mkLocalName, tidyOccName
-               )
+import OccName ( mkDictOcc )
+import Name    ( Name, NamedThing(..), OccName, mkLocalName, tidyOccName )
 import NameSet
 import Class   ( classTyCon, Class )
 import TyCon   ( TyCon,
                  isUnboxedTupleTyCon, isUnLiftedTyCon,
-                 isFunTyCon, isDataTyCon, isNewTyCon,
+                 isFunTyCon, isDataTyCon, isNewTyCon, newTyConRep,
                  isAlgTyCon, isSynTyCon, tyConArity,
                  tyConKind, tyConDataCons, getSynTyConDefn,
-                 tyConPrimRep, tyConClass_maybe
+                 tyConPrimRep
                )
 
 -- others
-import SrcLoc          ( noSrcLoc )
 import Maybes          ( maybeToBool )
-import PrimRep         ( PrimRep(..), isFollowableRep )
-import Unique          ( Uniquable(..) )
-import Util            ( mapAccumL, seqList )
+import SrcLoc          ( SrcLoc, noSrcLoc )
+import PrimRep         ( PrimRep(..) )
+import Unique          ( Unique, Uniquable(..) )
+import Util            ( mapAccumL, seqList, thenCmp )
 import Outputable
 import UniqSet         ( sizeUniqSet )         -- Should come via VarSet
 \end{code}
@@ -121,13 +131,13 @@ import UniqSet            ( sizeUniqSet )         -- Should come via VarSet
 \begin{code}
 hasMoreBoxityInfo :: Kind -> Kind -> Bool
 hasMoreBoxityInfo k1 k2
-  | k2 == openTypeKind = ASSERT( is_type_kind k1) True
+  | k2 == openTypeKind = True
   | otherwise         = k1 == k2
-  where
-       -- Returns true for things of form (Type x)
-    is_type_kind k = case splitTyConApp_maybe k of
-                       Just (tc,[_]) -> tc == typeCon
-                       Nothing       -> False
+
+defaultKind :: Kind -> Kind
+-- Used when generalising: default kind '?' to '*'
+defaultKind kind | kind == openTypeKind = liftedTypeKind
+                | otherwise            = kind
 \end{code}
 
 
@@ -150,17 +160,23 @@ mkTyVarTys = map mkTyVarTy -- a common use of mkTyVarTy
 
 getTyVar :: String -> Type -> TyVar
 getTyVar msg (TyVarTy tv) = tv
+getTyVar msg (PredTy p)   = getTyVar msg (predRepTy p)
 getTyVar msg (NoteTy _ t) = getTyVar msg t
+getTyVar msg ty@(UsageTy _ _) = pprPanic "getTyVar: UTy:" (text msg $$ pprType ty)
 getTyVar msg other       = panic ("getTyVar: " ++ msg)
 
 getTyVar_maybe :: Type -> Maybe TyVar
 getTyVar_maybe (TyVarTy tv) = Just tv
 getTyVar_maybe (NoteTy _ t) = getTyVar_maybe t
+getTyVar_maybe (PredTy p)   = getTyVar_maybe (predRepTy p)
+getTyVar_maybe ty@(UsageTy _ _) = pprPanic "getTyVar_maybe: UTy:" (pprType ty)
 getTyVar_maybe other       = Nothing
 
 isTyVarTy :: Type -> Bool
 isTyVarTy (TyVarTy tv)  = True
 isTyVarTy (NoteTy _ ty) = isTyVarTy ty
+isTyVarTy (PredTy p)    = isTyVarTy (predRepTy p)
+isTyVarTy ty@(UsageTy _ _) = pprPanic "isTyVarTy: UTy:" (pprType ty)
 isTyVarTy other         = False
 \end{code}
 
@@ -173,38 +189,47 @@ invariant that a TyConApp is always visibly so.  mkAppTy maintains the
 invariant: use it.
 
 \begin{code}
-mkAppTy orig_ty1 orig_ty2 = ASSERT2( isNotUsgTy orig_ty1 && isNotUsgTy orig_ty2, pprType orig_ty1 <+> text "to" <+> pprType orig_ty2 )
-                            mk_app orig_ty1
+mkAppTy orig_ty1 orig_ty2
+  = ASSERT( not (isPredTy orig_ty1) )  -- Predicates are of kind *
+    UASSERT2( not (isUTy orig_ty2), pprType orig_ty1 <+> pprType orig_ty2 )
+                                        -- argument must be unannotated
+    mk_app orig_ty1
   where
     mk_app (NoteTy _ ty1)    = mk_app ty1
     mk_app (TyConApp tc tys) = mkTyConApp tc (tys ++ [orig_ty2])
+    mk_app ty@(UsageTy _ _)  = pprPanic "mkAppTy: UTy:" (pprType ty)
     mk_app ty1              = AppTy orig_ty1 orig_ty2
 
 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 = ASSERT2( isNotUsgTy orig_ty1, pprType orig_ty1 )
-                              mk_app orig_ty1
+mkAppTys orig_ty1 orig_tys2
+  = ASSERT( not (isPredTy orig_ty1) )  -- Predicates are of kind *
+    UASSERT2( not (any isUTy orig_tys2), pprType orig_ty1 <+> fsep (map pprType orig_tys2) )
+                                        -- arguments must be unannotated
+    mk_app orig_ty1
   where
     mk_app (NoteTy _ ty1)    = mk_app ty1
     mk_app (TyConApp tc tys) = mkTyConApp tc (tys ++ orig_tys2)
-    mk_app ty1              = ASSERT2( all isNotUsgTy orig_tys2, pprType orig_ty1 <+> text "to" <+> hsep (map pprType orig_tys2) )
-                               foldl AppTy orig_ty1 orig_tys2
+    mk_app ty@(UsageTy _ _)  = pprPanic "mkAppTys: UTy:" (pprType ty)
+    mk_app ty1              = foldl AppTy orig_ty1 orig_tys2
 
 splitAppTy_maybe :: Type -> Maybe (Type, Type)
-splitAppTy_maybe (FunTy ty1 ty2)   = Just (TyConApp funTyCon [ty1], ty2)
+splitAppTy_maybe (FunTy ty1 ty2)   = Just (TyConApp funTyCon [unUTy ty1], unUTy ty2)
 splitAppTy_maybe (AppTy ty1 ty2)   = Just (ty1, ty2)
 splitAppTy_maybe (NoteTy _ ty)     = splitAppTy_maybe ty
+splitAppTy_maybe (PredTy p)        = splitAppTy_maybe (predRepTy p)
 splitAppTy_maybe (TyConApp tc [])  = Nothing
 splitAppTy_maybe (TyConApp tc tys) = split tys []
                            where
                               split [ty2]    acc = Just (TyConApp tc (reverse acc), ty2)
                               split (ty:tys) acc = split tys (ty:acc)
 
+splitAppTy_maybe ty@(UsageTy _ _)  = pprPanic "splitAppTy_maybe: UTy:" (pprType ty)
 splitAppTy_maybe other           = Nothing
 
 splitAppTy :: Type -> (Type, Type)
@@ -217,9 +242,11 @@ splitAppTys ty = split ty ty []
   where
     split orig_ty (AppTy ty arg)        args = split ty ty (arg:args)
     split orig_ty (NoteTy _ ty)         args = split orig_ty ty args
+    split orig_ty (PredTy p)            args = split orig_ty (predRepTy p) args
     split orig_ty (FunTy ty1 ty2)       args = ASSERT( null args )
-                                              (TyConApp funTyCon [], [ty1,ty2])
+                                              (TyConApp funTyCon [], [unUTy ty1,unUTy ty2])
     split orig_ty (TyConApp tc tc_args) args = (TyConApp tc [], tc_args ++ args)
+    split orig_ty (UsageTy _ _)         args = pprPanic "splitAppTys: UTy:" (pprType orig_ty)
     split orig_ty ty                   args = (orig_ty, args)
 \end{code}
 
@@ -230,14 +257,24 @@ splitAppTys ty = split ty ty []
 
 \begin{code}
 mkFunTy :: Type -> Type -> Type
-mkFunTy arg res = FunTy arg res
+mkFunTy arg res = UASSERT2( isUTy arg && isUTy res, pprType arg <+> pprType res )
+                  FunTy arg res
 
 mkFunTys :: [Type] -> Type -> Type
-mkFunTys tys ty = foldr FunTy ty tys
+mkFunTys tys ty = UASSERT2( all isUTy (ty:tys), fsep (map pprType (tys++[ty])) )
+                  foldr FunTy ty tys
+
+splitFunTy :: Type -> (Type, Type)
+splitFunTy (FunTy arg res) = (arg, res)
+splitFunTy (NoteTy _ ty)   = splitFunTy ty
+splitFunTy (PredTy p)      = splitFunTy (predRepTy p)
+splitFunTy ty@(UsageTy _ _) = pprPanic "splitFunTy: UTy:" (pprType ty)
 
 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 (predRepTy p)
+splitFunTy_maybe ty@(UsageTy _ _) = pprPanic "splitFunTy_maybe: UTy:" (pprType ty)
 splitFunTy_maybe other          = Nothing
 
 splitFunTys :: Type -> ([Type], Type)
@@ -245,6 +282,8 @@ splitFunTys ty = split [] ty ty
   where
     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 (predRepTy p)
+    split args orig_ty (UsageTy _ _)   = pprPanic "splitFunTys: UTy:" (pprType orig_ty)
     split args orig_ty ty              = (reverse args, orig_ty)
 
 splitFunTysN :: String -> Int -> Type -> ([Type], Type)
@@ -253,6 +292,8 @@ splitFunTysN msg orig_n orig_ty = split orig_n [] orig_ty orig_ty
     split 0 args syn_ty ty             = (reverse args, syn_ty) 
     split n args syn_ty (FunTy arg res) = split (n-1) (arg:args) res    res
     split n args syn_ty (NoteTy _ ty)   = split n     args       syn_ty ty
+    split n args syn_ty (PredTy p)      = split n     args       syn_ty (predRepTy p)
+    split n args syn_ty (UsageTy _ _)   = pprPanic "splitFunTysN: UTy:" (pprType orig_ty)
     split n args syn_ty ty              = pprPanic ("splitFunTysN: " ++ msg) (int orig_n <+> pprType orig_ty)
 
 zipFunTys :: Outputable a => [a] -> Type -> ([(a,Type)], Type)
@@ -261,16 +302,22 @@ zipFunTys orig_xs orig_ty = split [] orig_xs orig_ty orig_ty
     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 (predRepTy p)
+    split acc xs     nty (UsageTy _ _)   = pprPanic "zipFunTys: UTy:" (ppr orig_xs <+> pprType orig_ty)
     split acc (x:xs) nty ty              = pprPanic "zipFunTys" (ppr orig_xs <+> pprType orig_ty)
     
 funResultTy :: Type -> Type
 funResultTy (FunTy arg res) = res
 funResultTy (NoteTy _ ty)   = funResultTy ty
+funResultTy (PredTy p)      = funResultTy (predRepTy p)
+funResultTy (UsageTy _ ty)  = funResultTy ty
 funResultTy ty             = pprPanic "funResultTy" (pprType ty)
 
 funArgTy :: Type -> Type
 funArgTy (FunTy arg res) = arg
 funArgTy (NoteTy _ ty)   = funArgTy ty
+funArgTy (PredTy p)      = funArgTy (predRepTy p)
+funArgTy (UsageTy _ ty)  = funArgTy ty
 funArgTy ty             = pprPanic "funArgTy" (pprType ty)
 \end{code}
 
@@ -284,10 +331,11 @@ mkTyConApp :: TyCon -> [Type] -> Type
 mkTyConApp tycon tys
   | isFunTyCon tycon && length tys == 2
   = case tys of 
-       (ty1:ty2:_) -> FunTy ty1 ty2
+       (ty1:ty2:_) -> FunTy (mkUTyM ty1) (mkUTyM ty2)
 
   | otherwise
   = ASSERT(not (isSynTyCon tycon))
+    UASSERT2( not (any isUTy tys), ppr tycon <+> fsep (map pprType tys) )
     TyConApp tycon tys
 
 mkTyConTy :: TyCon -> Type
@@ -298,22 +346,41 @@ mkTyConTy tycon = ASSERT( not (isSynTyCon tycon) )
 -- mean a distinct type, but all other type-constructor applications
 -- including functions are returned as Just ..
 
+tyConAppTyCon :: Type -> TyCon
+tyConAppTyCon ty = case splitTyConApp_maybe ty of
+                    Just (tc,_) -> tc
+                    Nothing     -> pprPanic "tyConAppTyCon" (pprType ty)
+
+tyConAppArgs :: Type -> [Type]
+tyConAppArgs ty = case splitTyConApp_maybe ty of
+                    Just (_,args) -> args
+                    Nothing       -> pprPanic "tyConAppArgs" (pprType ty)
+
+splitTyConApp :: Type -> (TyCon, [Type])
+splitTyConApp ty = case splitTyConApp_maybe ty of
+                       Just stuff -> stuff
+                       Nothing    -> pprPanic "splitTyConApp" (pprType ty)
+
 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 (FunTy arg res)   = Just (funTyCon, [unUTy arg,unUTy res])
 splitTyConApp_maybe (NoteTy _ ty)     = splitTyConApp_maybe ty
+splitTyConApp_maybe (PredTy p)       = splitTyConApp_maybe (predRepTy p)
+splitTyConApp_maybe (UsageTy _ 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.
+-- We return the constructors too, so there had better be some.
 
 splitAlgTyConApp_maybe :: Type -> Maybe (TyCon, [Type], [DataCon])
 splitAlgTyConApp_maybe (TyConApp tc tys) 
-  | isAlgTyCon tc &&
+  | isAlgTyCon tc && 
     tyConArity tc == length tys      = Just (tc, tys, tyConDataCons tc)
 splitAlgTyConApp_maybe (NoteTy _ ty) = splitAlgTyConApp_maybe ty
+splitAlgTyConApp_maybe (PredTy p)    = splitAlgTyConApp_maybe (predRepTy p)
+splitAlgTyConApp_maybe (UsageTy _ ty)= splitAlgTyConApp_maybe ty
 splitAlgTyConApp_maybe other        = Nothing
 
 splitAlgTyConApp :: Type -> (TyCon, [Type], [DataCon])
@@ -321,60 +388,13 @@ splitAlgTyConApp :: Type -> (TyCon, [Type], [DataCon])
 splitAlgTyConApp (TyConApp tc tys) = ASSERT( isAlgTyCon tc && tyConArity tc == length tys )
                                     (tc, tys, tyConDataCons tc)
 splitAlgTyConApp (NoteTy _ ty)     = splitAlgTyConApp ty
+splitAlgTyConApp (PredTy p)        = splitAlgTyConApp (predRepTy p)
+splitAlgTyConApp (UsageTy _ ty)    = splitAlgTyConApp ty
+#ifdef DEBUG
+splitAlgTyConApp ty = pprPanic "splitAlgTyConApp" (pprType ty)
+#endif
 \end{code}
 
-"Dictionary" types are just ordinary data types, but you can
-tell from the type constructor whether it's a dictionary or not.
-
-\begin{code}
-mkDictTy :: Class -> [Type] -> Type
-mkDictTy clas tys = TyConApp (classTyCon clas) tys
-
-mkPredTy :: PredType -> Type
-mkPredTy (Class clas tys) = TyConApp (classTyCon clas) tys
-mkPredTy (IParam n ty)    = NoteTy (IPNote n) ty
-
-{-
-splitDictTy_maybe :: Type -> Maybe (Class, [Type])
-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 (NoteTy _ ty)        = splitDictTy_maybe ty
-splitDictTy_maybe other                = Nothing
--}
-
-splitPredTy_maybe :: Type -> Maybe PredType
-splitPredTy_maybe (TyConApp tc tys) 
-  |  maybeToBool maybe_class
-  && tyConArity tc == length tys = Just (Class clas tys)
-  where
-     maybe_class = tyConClass_maybe tc
-     Just clas   = maybe_class
-
-splitPredTy_maybe (NoteTy (IPNote n) ty)
-                               = Just (IParam n ty)
-splitPredTy_maybe (NoteTy _ ty)        = splitPredTy_maybe ty
-splitPredTy_maybe other                = Nothing
-
-splitDictTy_maybe :: Type -> Maybe (Class, [Type])
-splitDictTy_maybe ty
-  = case splitPredTy_maybe ty of
-    Just p -> getClassTys_maybe p
-    Nothing -> Nothing
-
-isDictTy :: Type -> Bool
-       -- This version is slightly more efficient than (maybeToBool . splitDictTy)
-isDictTy (TyConApp tc tys) 
-  |  maybeToBool (tyConClass_maybe tc)
-  && tyConArity tc == length tys
-  = True
-isDictTy (NoteTy _ ty) = isDictTy ty
-isDictTy other         = False
-\end{code}
 
 ---------------------------------------------------------------------
                                SynTy
@@ -383,24 +403,26 @@ isDictTy other            = False
 \begin{code}
 mkSynTy syn_tycon tys
   = ASSERT( isSynTyCon syn_tycon )
-    ASSERT( isNotUsgTy body )
     ASSERT( length tyvars == length tys )
     NoteTy (SynNote (TyConApp syn_tycon tys))
           (substTy (mkTyVarSubst tyvars tys) body)
   where
     (tyvars, body) = getSynTyConDefn syn_tycon
 
-isSynTy (NoteTy (SynNote _) _) = True
-isSynTy other                  = False
-
 deNoteType :: Type -> Type
-       -- Sorry for the cute name
+       -- Remove synonyms, but not Preds
 deNoteType ty@(TyVarTy tyvar)  = ty
 deNoteType (TyConApp tycon tys) = TyConApp tycon (map deNoteType tys)
+deNoteType (PredTy p)          = PredTy (deNotePred p)
 deNoteType (NoteTy _ ty)       = deNoteType ty
 deNoteType (AppTy fun arg)     = AppTy (deNoteType fun) (deNoteType arg)
 deNoteType (FunTy fun arg)     = FunTy (deNoteType fun) (deNoteType arg)
 deNoteType (ForAllTy tv ty)    = ForAllTy tv (deNoteType ty)
+deNoteType (UsageTy u ty)      = UsageTy u (deNoteType ty)
+
+deNotePred :: PredType -> PredType
+deNotePred (ClassP c tys) = ClassP c (map deNoteType tys)
+deNotePred (IParam n ty)  = IParam n (deNoteType ty)
 \end{code}
 
 Notes on type synonyms
@@ -418,313 +440,421 @@ 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) newtypes
-in addition to synonyms.  It's useful in the back end where we're not
+       (c) synonyms
+       (d) predicates
+       (e) usage annotations
+It's useful in the back end where we're not
 interested in newtypes anymore.
 
 \begin{code}
 repType :: Type -> Type
-repType (NoteTy _ ty)                    = repType ty
-repType (ForAllTy _ ty)                  = repType ty
-repType (TyConApp tc tys) | isNewTyCon tc = repType (new_type_rep tc tys)
-repType other_ty                         = other_ty
+repType (ForAllTy _ ty) = repType ty
+repType (NoteTy   _ ty) = repType ty
+repType (PredTy  p)     = repType (predRepTy p)
+repType (UsageTy  _ ty) = repType ty
+repType ty             = case splitNewType_maybe ty of
+                           Just ty' -> repType ty'     -- Still re-apply repType in case of for-all
+                           Nothing  -> ty
+
+splitRepFunTys :: Type -> ([Type], Type)
+-- Like splitFunTys, but looks through newtypes and for-alls
+splitRepFunTys ty = split [] (repType ty)
+  where
+    split args (FunTy arg res)  = split (arg:args) (repType res)
+    split args ty               = (reverse args, ty)
+
+typePrimRep :: Type -> PrimRep
+typePrimRep ty = case repType ty of
+                  TyConApp tc _ -> tyConPrimRep tc
+                  FunTy _ _     -> PtrRep
+                  AppTy _ _     -> PtrRep      -- ??
+                  TyVarTy _     -> PtrRep
 
 splitNewType_maybe :: Type -> Maybe Type
 -- Find the representation of a newtype, if it is one
--- Looks through multiple levels of newtype
-splitNewType_maybe (NoteTy _ ty)                    = splitNewType_maybe ty
-splitNewType_maybe (TyConApp tc tys) | isNewTyCon tc = case splitNewType_maybe rep_ty of
-                                                               Just rep_ty' -> Just rep_ty'
-                                                               Nothing      -> Just rep_ty
-                                                    where
-                                                      rep_ty = new_type_rep tc tys
-
-splitNewType_maybe other                            = Nothing                                          
-
-new_type_rep :: TyCon -> [Type] -> Type
--- The representation type for (T t1 .. tn), where T is a newtype 
--- Looks through one layer only
-new_type_rep tc tys 
-  = ASSERT( isNewTyCon tc )
-    case splitFunTy_maybe (applyTys (dataConType (head (tyConDataCons tc))) tys) of
-       Just (rep_ty, _) -> rep_ty
+-- Looks through multiple levels of newtype, but does not look through for-alls
+splitNewType_maybe (NoteTy _ ty)     = splitNewType_maybe ty
+splitNewType_maybe (PredTy p)        = splitNewType_maybe (predRepTy p)
+splitNewType_maybe (UsageTy _ ty)    = splitNewType_maybe ty
+splitNewType_maybe (TyConApp tc tys) = case newTyConRep tc of
+                                        Just rep_ty -> ASSERT( length tys == tyConArity tc )
+                                               -- The assert should hold because repType should
+                                               -- only be applied to *types* (of kind *)
+                                                       Just (applyTys rep_ty tys)
+                                        Nothing     -> Nothing
+splitNewType_maybe other            = Nothing                                          
 \end{code}
 
 
 
 ---------------------------------------------------------------------
-                               UsgNote
-                               ~~~~~~~
-
-NB: Invariant: if present, usage note is at the very top of the type.
-This should be carefully preserved.
-
-In some parts of the compiler, comments use the _Once Upon a
-Polymorphic Type_ (POPL'99) usage of "rho = generalised
-usage-annotated type; sigma = usage-annotated type; tau =
-usage-annotated type except on top"; unfortunately this conflicts with
-the rho/tau/theta/sigma usage in the rest of the compiler.  (KSW
-1999-07)
-
-\begin{code}
-mkUsgTy :: UsageAnn -> Type -> Type
-#ifndef USMANY
-mkUsgTy UsMany ty = ASSERT2( isNotUsgTy ty, pprType ty )
-                    ty
-#endif
-mkUsgTy usg    ty = ASSERT2( isNotUsgTy ty, pprType ty )
-                    NoteTy (UsgNote usg) ty
-
--- The isUsgTy function is utterly useless if UsManys are omitted.
--- Be warned!  KSW 1999-04.
-isUsgTy :: Type -> Bool
-#ifndef USMANY
-isUsgTy _ = True
-#else
-isUsgTy (NoteTy (UsgForAll _) ty) = isUsgTy ty
-isUsgTy (NoteTy (UsgNote   _) _ ) = True
-isUsgTy other                     = False
-#endif
-
--- The isNotUsgTy function may return a false True if UsManys are omitted;
--- in other words, A SSERT( isNotUsgTy ty ) may be useful but
--- A SSERT( not (isNotUsg ty) ) is asking for trouble.  KSW 1999-04.
-isNotUsgTy :: Type -> Bool
-isNotUsgTy (NoteTy (UsgForAll _) _) = False
-isNotUsgTy (NoteTy (UsgNote   _) _) = False
-isNotUsgTy other                    = True
-
--- splitUsgTy_maybe is not exported, since it is meaningless if
--- UsManys are omitted.  It is used in several places in this module,
--- however.  KSW 1999-04.
-splitUsgTy_maybe :: Type -> Maybe (UsageAnn,Type)
-splitUsgTy_maybe (NoteTy (UsgNote usg) ty2) = ASSERT( isNotUsgTy ty2 )
-                                              Just (usg,ty2)
-splitUsgTy_maybe ty@(NoteTy (UsgForAll _) _) = pprPanic "splitUsgTy_maybe:" $ pprType ty
-splitUsgTy_maybe ty                          = Nothing
-
-splitUsgTy :: Type -> (UsageAnn,Type)
-splitUsgTy ty = case splitUsgTy_maybe ty of
-                  Just ans -> ans
-                  Nothing  -> 
-#ifndef USMANY
-                              (UsMany,ty)
-#else
-                              pprPanic "splitUsgTy: no usage annot:" $ pprType ty
-#endif
-
-tyUsg :: Type -> UsageAnn
-tyUsg = fst . splitUsgTy
-
-unUsgTy :: Type -> Type
--- strip outer usage annotation if present
-unUsgTy ty = case splitUsgTy_maybe ty of
-               Just (_,ty1) -> ASSERT2( isNotUsgTy ty1, pprType ty )
-                               ty1
-               Nothing      -> ty
-
-mkUsForAllTy :: UVar -> Type -> Type
-mkUsForAllTy uv ty = NoteTy (UsgForAll uv) ty
-
-mkUsForAllTys :: [UVar] -> Type -> Type
-mkUsForAllTys uvs ty = foldr (NoteTy . UsgForAll) ty uvs
-
-splitUsForAllTys :: Type -> ([UVar],Type)
-splitUsForAllTys ty = split ty []
-  where split (NoteTy (UsgForAll u) ty) uvs = split ty (u:uvs)
-        split other_ty                  uvs = (reverse uvs, other_ty)
-
-substUsTy :: VarEnv UsageAnn -> Type -> Type
--- assumes range is fresh uvars, so no conflicts
-substUsTy ve    (NoteTy  note@(UsgNote (UsVar u))
-                                            ty ) = NoteTy (case lookupVarEnv ve u of
-                                                             Just ua -> UsgNote ua
-                                                             Nothing -> note)
-                                                          (substUsTy ve ty)
-substUsTy ve    (NoteTy  note@(UsgNote   _) ty ) = NoteTy note (substUsTy ve ty)
-substUsTy ve    (NoteTy  note@(UsgForAll _) ty ) = NoteTy note (substUsTy ve ty)
-substUsTy ve    (NoteTy  (SynNote ty1)      ty2) = NoteTy (SynNote (substUsTy ve ty1))
-                                                          (substUsTy ve ty2)
-substUsTy ve    (NoteTy  note@(FTVNote _)   ty ) = NoteTy note (substUsTy ve ty)
-substUsTy ve ty@(TyVarTy _                     ) = ty
-substUsTy ve    (AppTy   ty1                ty2) = AppTy (substUsTy ve ty1)
-                                                         (substUsTy ve ty2)
-substUsTy ve    (FunTy   ty1                ty2) = FunTy (substUsTy ve ty1)
-                                                         (substUsTy ve ty2)
-substUsTy ve    (TyConApp tyc               tys) = TyConApp tyc (map (substUsTy ve) tys)
-substUsTy ve    (ForAllTy yv                ty ) = ForAllTy yv (substUsTy ve ty)
-\end{code}
-
-
----------------------------------------------------------------------
                                ForAllTy
                                ~~~~~~~~
 
-We need to be clever here with usage annotations; they need to be
-lifted or lowered through the forall as appropriate.
-
 \begin{code}
 mkForAllTy :: TyVar -> Type -> Type
-mkForAllTy tyvar ty = case splitUsgTy_maybe ty of
-                        Just (usg,ty') -> NoteTy (UsgNote usg)
-                                                (ForAllTy tyvar ty')
-                        Nothing        -> ForAllTy tyvar ty
+mkForAllTy tyvar ty
+  = mkForAllTys [tyvar] ty
 
 mkForAllTys :: [TyVar] -> Type -> Type
-mkForAllTys tyvars ty = case splitUsgTy_maybe ty of
-                          Just (usg,ty') -> NoteTy (UsgNote usg)
-                                                  (foldr ForAllTy ty' tyvars)
-                          Nothing        -> foldr ForAllTy ty tyvars
+mkForAllTys tyvars ty
+  = case splitUTy_maybe ty of
+      Just (u,ty1) -> UASSERT2( not (mkVarSet tyvars `intersectsVarSet` tyVarsOfType u),
+                                ptext SLIT("mkForAllTys: usage scope")
+                                <+> ppr tyvars <+> pprType ty )
+                      mkUTy u (foldr ForAllTy ty1 tyvars)  -- we lift usage annotations over foralls
+      Nothing      -> foldr ForAllTy ty tyvars
+
+isForAllTy :: Type -> Bool
+isForAllTy (NoteTy _ ty)  = isForAllTy ty
+isForAllTy (ForAllTy _ _) = True
+isForAllTy (UsageTy _ ty) = isForAllTy ty
+isForAllTy other_ty      = False
 
 splitForAllTy_maybe :: Type -> Maybe (TyVar, Type)
-splitForAllTy_maybe ty = case splitUsgTy_maybe ty of
-                           Just (usg,ty') -> do (tyvar,ty'') <- splitFAT_m ty'
-                                               return (tyvar, NoteTy (UsgNote usg) ty'')
-                          Nothing        -> splitFAT_m ty
+splitForAllTy_maybe ty = splitFAT_m ty
   where
-    splitFAT_m (NoteTy _ ty)       = splitFAT_m ty
-    splitFAT_m (ForAllTy tyvar ty) = Just(tyvar, ty)
-    splitFAT_m _                  = Nothing
-
-isForAllTy :: Type -> Bool
-isForAllTy (NoteTy _ ty)       = isForAllTy ty
-isForAllTy (ForAllTy tyvar ty) = True
-isForAllTy _                = False
+    splitFAT_m (NoteTy _ ty)           = splitFAT_m ty
+    splitFAT_m (PredTy p)              = splitFAT_m (predRepTy p)
+    splitFAT_m (ForAllTy tyvar ty)     = Just(tyvar, ty)
+    splitFAT_m (UsageTy _ ty)           = splitFAT_m ty
+    splitFAT_m _                       = Nothing
 
 splitForAllTys :: Type -> ([TyVar], Type)
-splitForAllTys ty = case splitUsgTy_maybe ty of
-                      Just (usg,ty') -> let (tvs,ty'') = split ty' ty' []
-                                       in  (tvs, NoteTy (UsgNote usg) ty'')
-                     Nothing        -> split ty ty []
+splitForAllTys ty = split ty ty []
    where
-     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 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 (predRepTy p) tvs
+     split orig_ty (UsageTy _ ty)         tvs = split orig_ty ty tvs
+     split orig_ty t                     tvs = (reverse tvs, orig_ty)
 \end{code}
 
-@mkPiType@ makes a (->) type or a forall type, depending on whether
-it is given a type variable or a term variable.
+-- (mkPiType now in CoreUtils)
 
-\begin{code}
-mkPiType :: IdOrTyVar -> Type -> Type  -- The more polymorphic version doesn't work...
-mkPiType v ty | isId v    = mkFunTy (idType v) ty
-             | otherwise = mkForAllTy v ty
-\end{code}
-
-Applying a for-all to its arguments
+Applying a for-all to its arguments.  Lift usage annotation as required.
 
 \begin{code}
 applyTy :: Type -> Type -> Type
-applyTy (NoteTy note@(UsgNote   _) fun) arg = NoteTy note (applyTy fun arg)
-applyTy (NoteTy note@(UsgForAll _) fun) arg = NoteTy note (applyTy fun arg)
+applyTy (PredTy p)                     arg = applyTy (predRepTy p) arg
 applyTy (NoteTy _ fun)                  arg = applyTy fun arg
-applyTy (ForAllTy tv ty)                arg = ASSERT( isNotUsgTy arg )
+applyTy (ForAllTy tv ty)                arg = UASSERT2( not (isUTy arg),
+                                                        ptext SLIT("applyTy")
+                                                        <+> pprType ty <+> pprType arg )
                                               substTy (mkTyVarSubst [tv] [arg]) ty
+applyTy (UsageTy u ty)                  arg = UsageTy u (applyTy ty arg)
 applyTy other                          arg = panic "applyTy"
 
 applyTys :: Type -> [Type] -> Type
 applyTys fun_ty arg_tys
- = substTy (mkTyVarSubst tvs arg_tys) ty
+ = UASSERT2( not (any isUTy arg_tys), ptext SLIT("applyTys") <+> pprType fun_ty )
+   (case mu of
+      Just u  -> UsageTy u
+      Nothing -> id) $
+   substTy (mkTyVarSubst tvs arg_tys) ty
  where
-   (tvs, ty) = split fun_ty arg_tys
+   (mu, tvs, ty) = split fun_ty arg_tys
    
-   split fun_ty               []         = ([], fun_ty)
-   split (NoteTy note@(UsgNote   _) fun_ty)
-                              args       = case split fun_ty args of
-                                             (tvs, ty) -> (tvs, NoteTy note ty)
-   split (NoteTy note@(UsgForAll _) fun_ty)
-                              args       = case split fun_ty args of
-                                             (tvs, ty) -> (tvs, NoteTy note ty)
+   split fun_ty               []         = (Nothing, [], fun_ty)
    split (NoteTy _ fun_ty)    args       = split fun_ty args
-   split (ForAllTy tv fun_ty) (arg:args) = ASSERT2( isNotUsgTy arg, vcat (map pprType arg_tys) $$
-                                                                   text "in application of" <+> pprType fun_ty)
-                                          case split fun_ty args of
-                                                 (tvs, ty) -> (tv:tvs, ty)
+   split (PredTy p)          args       = split (predRepTy p) args
+   split (ForAllTy tv fun_ty) (arg:args) = case split fun_ty args of
+                                                 (mu, tvs, ty) -> (mu, tv:tvs, ty)
+   split (UsageTy u ty)       args       = case split ty args of
+                                                  (Nothing, tvs, ty) -> (Just u, tvs, ty)
+                                                  (Just _ , _  , _ ) -> pprPanic "applyTys:"
+                                                                          (pprType fun_ty)
    split other_ty             args       = panic "applyTys"
 \end{code}
 
-Note that we allow applications to be of usage-annotated- types, as an
-extension: we handle them by lifting the annotation outside.  The
-argument, however, must still be unannotated.
+\begin{code}
+hoistForAllTys :: Type -> Type
+       -- Move all the foralls to the top
+       -- e.g.  T -> forall a. a  ==>   forall a. T -> a
+        -- Careful: LOSES USAGE ANNOTATIONS!
+hoistForAllTys ty
+  = case hoist ty of { (tvs, body) -> mkForAllTys tvs body }
+  where
+    hoist :: Type -> ([TyVar], Type)
+    hoist ty = case splitFunTys    ty  of { (args, res) -> 
+              case splitForAllTys res of {
+                 ([], body)  -> ([], ty) ;
+                 (tvs1, body1) -> case hoist body1 of { (tvs2,body2) ->
+                                  (tvs1 ++ tvs2, mkFunTys args body2)
+              }}}
+\end{code}
 
 
-%************************************************************************
-%*                                                                     *
-\subsection{Stuff to do with the source-language types}
+---------------------------------------------------------------------
+                               UsageTy
+                               ~~~~~~~
 
-PredType and ThetaType are used in types for expressions and bindings.
-ClassPred and ClassContext are used in class and instance declarations.
-%*                                                                     *
-%************************************************************************
+Constructing and taking apart usage types.
 
 \begin{code}
-type RhoType   = Type
-type TauType   = Type
-data PredType  = Class  Class [Type]
-              | IParam Name  Type
-type ThetaType = [PredType]
-type ClassPred = (Class, [Type])
-type ClassContext = [ClassPred]
-type SigmaType = Type
+mkUTy :: Type -> Type -> Type
+mkUTy u ty
+  = ASSERT2( typeKind u == usageTypeKind, ptext SLIT("mkUTy:") <+> pprType u <+> pprType ty )
+    UASSERT2( not (isUTy ty), ptext SLIT("mkUTy:") <+> pprType u <+> pprType ty )
+    -- if u == usMany then ty else  : ToDo? KSW 2000-10
+#ifdef DO_USAGES
+    UsageTy u ty
+#else
+    ty
+#endif
+
+splitUTy :: Type -> (Type {- :: $ -}, Type)
+splitUTy orig_ty
+  = case splitUTy_maybe orig_ty of
+      Just (u,ty) -> (u,ty)
+#ifdef DO_USAGES
+      Nothing     -> pprPanic "splitUTy:" (pprType orig_ty)
+#else
+      Nothing     -> (usMany,orig_ty)  -- default annotation ToDo KSW 2000-10
+#endif
+
+splitUTy_maybe :: Type -> Maybe (Type {- :: $ -}, Type)
+splitUTy_maybe (UsageTy u ty) = Just (u,ty)
+splitUTy_maybe (NoteTy _ ty)  = splitUTy_maybe ty
+splitUTy_maybe other_ty       = Nothing
+
+isUTy :: Type -> Bool
+  -- has usage annotation
+isUTy = maybeToBool . splitUTy_maybe
+
+uaUTy :: Type -> Type
+  -- extract annotation
+uaUTy = fst . splitUTy
+
+unUTy :: Type -> Type
+  -- extract unannotated type
+unUTy = snd . splitUTy
 \end{code}
 
 \begin{code}
-instance Outputable PredType where
-    ppr = pprPred
+liftUTy :: (Type -> Type) -> Type -> Type
+  -- lift outer usage annot over operation on unannotated types
+liftUTy f ty
+  = let
+      (u,ty') = splitUTy ty
+    in
+    mkUTy u (f ty')
 \end{code}
 
 \begin{code}
-mkClassPred clas tys = Class clas tys
+mkUTyM :: Type -> Type
+  -- put TOP (no info) annotation on unannotated type
+mkUTyM ty = mkUTy usMany ty
+\end{code}
 
-getClassTys_maybe :: PredType -> Maybe ClassPred
-getClassTys_maybe (Class clas tys) = Just (clas, tys)
-getClassTys_maybe _                = Nothing
+\begin{code}
+isUsageKind :: Kind -> Bool
+isUsageKind k
+  = ASSERT( typeKind k == superKind )
+    k == usageTypeKind
+
+isUsage :: Type -> Bool
+isUsage ty
+  = isUsageKind (typeKind ty)
+
+isUTyVar :: Var -> Bool
+isUTyVar v
+  = isUsageKind (tyVarKind v)
+\end{code}
 
-ipName_maybe :: PredType -> Maybe Name
-ipName_maybe (IParam n _) = Just n
-ipName_maybe _           = Nothing
 
-classesToPreds cts = map (uncurry Class) cts
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Predicates}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+"Dictionary" types are just ordinary data types, but you can
+tell from the type constructor whether it's a dictionary or not.
+
+\begin{code}
+mkClassPred clas tys = UASSERT2( not (any isUTy tys), ppr clas <+> fsep (map pprType tys) )
+                       ClassP clas tys
 
-classesOfPreds theta = concatMap cvt theta
-    where cvt (Class clas tys) = [(clas, tys)]
-         cvt (IParam _   _  ) = []
+isClassPred (ClassP clas tys) = True
+isClassPred other            = False
+
+isIPPred (IParam _ _) = True
+isIPPred other       = False
+
+isTyVarClassPred (ClassP clas tys) = all isTyVarTy tys
+isTyVarClassPred other            = False
+
+getClassPredTys_maybe :: PredType -> Maybe (Class, [Type])
+getClassPredTys_maybe (ClassP clas tys) = Just (clas, tys)
+getClassPredTys_maybe _                        = Nothing
+
+getClassPredTys :: PredType -> (Class, [Type])
+getClassPredTys (ClassP clas tys) = (clas, tys)
+
+inheritablePred :: PredType -> Bool
+-- Can be inherited by a context.  For example, consider
+--     f x = let g y = (?v, y+x)
+--           in (g 3 with ?v = 8, 
+--               g 4 with ?v = 9)
+-- The point is that g's type must be quantifed over ?v:
+--     g :: (?v :: a) => a -> a
+-- but it doesn't need to be quantified over the Num a dictionary
+-- which can be free in g's rhs, and shared by both calls to g
+inheritablePred (ClassP _ _) = True
+inheritablePred other       = False
+
+predMentionsIPs :: PredType -> NameSet -> Bool
+predMentionsIPs (IParam n _) ns = n `elemNameSet` ns
+predMentionsIPs other       ns = False
+
+mkDictTy :: Class -> [Type] -> Type
+mkDictTy clas tys = UASSERT2( not (any isUTy tys), ppr clas <+> fsep (map pprType tys) )
+                    mkPredTy (ClassP clas tys)
+
+mkPredTy :: PredType -> Type
+mkPredTy pred = PredTy pred
+
+mkPredTys :: ThetaType -> [Type]
+mkPredTys preds = map PredTy preds
+
+predTyUnique :: PredType -> Unique
+predTyUnique (IParam n _)      = getUnique n
+predTyUnique (ClassP clas tys) = getUnique clas
+
+predRepTy :: PredType -> Type
+-- Convert a predicate to its "representation type";
+-- the type of evidence for that predicate, which is actually passed at runtime
+predRepTy (ClassP clas tys) = TyConApp (classTyCon clas) tys
+predRepTy (IParam n ty)     = ty
+
+isPredTy :: Type -> Bool
+isPredTy (NoteTy _ ty) = isPredTy ty
+isPredTy (PredTy _)    = True
+isPredTy (UsageTy _ ty)= isPredTy ty
+isPredTy _            = False
+
+isDictTy :: Type -> Bool
+isDictTy (NoteTy _ ty)        = isDictTy ty
+isDictTy (PredTy (ClassP _ _)) = True
+isDictTy (UsageTy _ ty)        = isDictTy ty
+isDictTy other                = False
+
+splitPredTy_maybe :: Type -> Maybe PredType
+splitPredTy_maybe (NoteTy _ ty) = splitPredTy_maybe ty
+splitPredTy_maybe (PredTy p)    = Just p
+splitPredTy_maybe (UsageTy _ ty)= splitPredTy_maybe ty
+splitPredTy_maybe other                = Nothing
+
+splitDictTy :: Type -> (Class, [Type])
+splitDictTy (NoteTy _ ty) = splitDictTy ty
+splitDictTy (PredTy (ClassP clas tys)) = (clas, tys)
+
+splitDictTy_maybe :: Type -> Maybe (Class, [Type])
+splitDictTy_maybe (NoteTy _ ty)                     = splitDictTy_maybe ty
+splitDictTy_maybe (PredTy (ClassP clas tys)) = Just (clas, tys)
+splitDictTy_maybe other                             = Nothing
+
+splitDFunTy :: Type -> ([TyVar], [PredType], Class, [Type])
+-- Split the type of a dictionary function
+splitDFunTy ty 
+  = case splitSigmaTy ty of { (tvs, theta, tau) -> 
+    case splitDictTy tau of { (clas, tys) ->
+    (tvs, theta, clas, tys) }}
+
+namesOfDFunHead :: Type -> NameSet
+-- Find the free type constructors and classes 
+-- of the head of the dfun instance type
+-- The 'dfun_head_type' is because of
+--     instance Foo a => Baz T where ...
+-- The decl is an orphan if Baz and T are both not locally defined,
+--     even if Foo *is* locally defined
+namesOfDFunHead dfun_ty = case splitSigmaTy dfun_ty of
+                               (tvs,_,head_ty) -> delListFromNameSet (namesOfType head_ty)
+                                                                     (map getName tvs)
+
+mkPredName :: Unique -> SrcLoc -> PredType -> Name
+mkPredName uniq loc (ClassP cls tys) = mkLocalName uniq (mkDictOcc (getOccName cls)) loc
+mkPredName uniq loc (IParam name ty) = name
 \end{code}
 
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Tau, sigma and rho}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
 @isTauTy@ tests for nested for-alls.
 
 \begin{code}
 isTauTy :: Type -> Bool
-isTauTy (TyVarTy v)      = True
+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 (NoteTy _ ty)           = isTauTy ty
-isTauTy other           = False
+isTauTy (AppTy a b)     = isTauTy a && isTauTy b
+isTauTy (FunTy a b)     = isTauTy a && isTauTy b
+isTauTy (PredTy p)      = isTauTy (predRepTy p)
+isTauTy (NoteTy _ ty)   = isTauTy ty
+isTauTy (UsageTy _ ty)   = isTauTy ty
+isTauTy other           = False
 \end{code}
 
 \begin{code}
 mkRhoTy :: [PredType] -> Type -> Type
-mkRhoTy theta ty = foldr (\p r -> FunTy (mkPredTy p) r) ty theta
+mkRhoTy theta ty = UASSERT2( not (isUTy ty), pprType ty )
+                   foldr (\p r -> FunTy (mkUTyM (mkPredTy p)) (mkUTyM r)) ty theta
 
 splitRhoTy :: Type -> ([PredType], Type)
 splitRhoTy ty = split ty ty []
  where
   split orig_ty (FunTy arg res) ts = case splitPredTy_maybe arg of
-                                       Just p -> split res res (p:ts)
-                                       Nothing   -> (reverse ts, orig_ty)
-  split orig_ty (NoteTy _ ty) ts   = split orig_ty ty ts
-  split orig_ty ty ts             = (reverse ts, orig_ty)
+                                       Just p  -> split res res (p:ts)
+                                       Nothing -> (reverse ts, orig_ty)
+  split orig_ty (NoteTy _ ty)  ts = split orig_ty ty ts
+  split orig_ty (UsageTy _ ty)  ts = split orig_ty ty ts
+  split orig_ty ty             ts = (reverse ts, orig_ty)
+\end{code}
+
+The type of a method for class C is always of the form:
+       Forall a1..an. C a1..an => sig_ty
+where sig_ty is the type given by the method's signature, and thus in general
+is a ForallTy.  At the point that splitMethodTy is called, it is expected
+that the outer Forall has already been stripped off.  splitMethodTy then
+returns (C a1..an, sig_ty') where sig_ty' is sig_ty with any Notes or
+Usages stripped off.
+
+\begin{code}
+splitMethodTy :: Type -> (PredType, Type)
+splitMethodTy ty = split ty
+ where
+  split (FunTy arg res) = case splitPredTy_maybe arg of
+                           Just p  -> (p, res)
+                           Nothing -> panic "splitMethodTy"
+  split (NoteTy _ ty)  = split ty
+  split (UsageTy _ ty)  = split ty
+  split _               = panic "splitMethodTy"
 \end{code}
 
 
+isSigmaType returns true of any qualified type.  It doesn't *necessarily* have 
+any foralls.  E.g.
+       f :: (?x::Int) => Int -> Int
 
 \begin{code}
 mkSigmaTy tyvars theta tau = mkForAllTys tyvars (mkRhoTy theta tau)
 
+isSigmaTy :: Type -> Bool
+isSigmaTy (ForAllTy tyvar ty)  = True
+isSigmaTy (FunTy a b)          = isPredTy a
+isSigmaTy (NoteTy _ ty)                = isSigmaTy ty
+isSigmaTy (UsageTy _ ty)       = isSigmaTy ty
+isSigmaTy _                    = False
+
 splitSigmaTy :: Type -> ([TyVar], [PredType], Type)
 splitSigmaTy ty =
   (tyvars, theta, tau)
@@ -733,6 +863,19 @@ splitSigmaTy ty =
   (theta,tau)  = splitRhoTy rho
 \end{code}
 
+\begin{code}
+getDFunTyKey :: Type -> OccName        -- Get some string from a type, to be used to 
+                               -- construct a dictionary function name
+getDFunTyKey (TyVarTy tv)    = getOccName tv
+getDFunTyKey (TyConApp tc _) = getOccName tc
+getDFunTyKey (AppTy fun _)   = getDFunTyKey fun
+getDFunTyKey (NoteTy _ t)    = getDFunTyKey t
+getDFunTyKey (FunTy arg _)   = getOccName funTyCon
+getDFunTyKey (ForAllTy _ t)  = getDFunTyKey t
+getDFunTyKey (UsageTy _ t)   = getDFunTyKey t
+-- PredTy shouldn't happen
+\end{code}
+
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -749,13 +892,25 @@ typeKind :: Type -> Kind
 typeKind (TyVarTy tyvar)       = tyVarKind tyvar
 typeKind (TyConApp tycon tys)  = foldr (\_ k -> funResultTy k) (tyConKind tycon) tys
 typeKind (NoteTy _ ty)         = typeKind ty
+typeKind (PredTy _)            = liftedTypeKind -- Predicates are always 
+                                                -- represented by lifted types
 typeKind (AppTy fun arg)       = funResultTy (typeKind fun)
 
-typeKind (FunTy arg res)       = boxedTypeKind -- A function is boxed regardless of its result type
-                                               -- No functions at the type level, hence we don't need
-                                               -- to say (typeKind res).
+typeKind (FunTy arg res)       = fix_up (typeKind res)
+                               where
+                                 fix_up (TyConApp tycon _) |  tycon == typeCon
+                                                           || tycon == openKindCon = liftedTypeKind
+                                 fix_up (NoteTy _ kind) = fix_up kind
+                                 fix_up kind            = kind
+               -- The basic story is 
+               --      typeKind (FunTy arg res) = typeKind res
+               -- But a function is lifted regardless of its result type
+               -- Hence the strange fix-up.
+               -- Note that 'res', being the result of a FunTy, can't have 
+               -- a strange kind like (*->*).
 
 typeKind (ForAllTy tv ty)      = typeKind ty
+typeKind (UsageTy _ ty)         = typeKind ty  -- we don't have separate kinds for ann/unann
 \end{code}
 
 
@@ -763,34 +918,30 @@ typeKind (ForAllTy tv ty) = typeKind ty
                Free variables of a type
                ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 \begin{code}
-tyVarsOfType :: Type -> TyVarSet
 
+tyVarsOfType :: Type -> TyVarSet
 tyVarsOfType (TyVarTy tv)              = unitVarSet tv
 tyVarsOfType (TyConApp tycon tys)      = tyVarsOfTypes tys
 tyVarsOfType (NoteTy (FTVNote tvs) ty2) = tvs
 tyVarsOfType (NoteTy (SynNote ty1) ty2)        = tyVarsOfType ty1
-tyVarsOfType (NoteTy (UsgNote _) ty)   = tyVarsOfType ty
-tyVarsOfType (NoteTy (UsgForAll _) ty) = tyVarsOfType ty
-tyVarsOfType (NoteTy (IPNote _) ty)    = tyVarsOfType ty
+tyVarsOfType (PredTy p)                        = tyVarsOfPred p
 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
+tyVarsOfType (UsageTy u ty)            = tyVarsOfType u `unionVarSet` tyVarsOfType ty
 
 tyVarsOfTypes :: [Type] -> TyVarSet
 tyVarsOfTypes tys = foldr (unionVarSet.tyVarsOfType) emptyVarSet tys
 
 tyVarsOfPred :: PredType -> TyVarSet
-tyVarsOfPred (Class clas tys) = tyVarsOfTypes tys
-tyVarsOfPred (IParam n ty)    = tyVarsOfType ty
+tyVarsOfPred (ClassP clas tys) = tyVarsOfTypes tys
+tyVarsOfPred (IParam n ty)     = tyVarsOfType ty
 
 tyVarsOfTheta :: ThetaType -> TyVarSet
 tyVarsOfTheta = foldr (unionVarSet . tyVarsOfPred) emptyVarSet
 
 -- Add a Note with the free tyvars to the top of the type
--- (but under a usage if there is one)
 addFreeTyVars :: Type -> Type
-addFreeTyVars (NoteTy note@(UsgNote   _) ty) = NoteTy note (addFreeTyVars ty)
-addFreeTyVars (NoteTy note@(UsgForAll _) ty) = NoteTy note (addFreeTyVars ty)
 addFreeTyVars ty@(NoteTy (FTVNote _) _)      = ty
 addFreeTyVars ty                            = NoteTy (FTVNote (tyVarsOfType ty)) ty
 
@@ -801,13 +952,38 @@ namesOfType (TyConApp tycon tys)  = unitNameSet (getName tycon) `unionNameSets`
                                          namesOfTypes tys
 namesOfType (NoteTy (SynNote ty1) ty2) = namesOfType ty1
 namesOfType (NoteTy other_note    ty2) = namesOfType ty2
+namesOfType (PredTy p)                 = namesOfType (predRepTy p)
 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)
+namesOfType (ForAllTy tyvar ty)                = namesOfType ty `delFromNameSet` getName tyvar
+namesOfType (UsageTy u ty)             = namesOfType u `unionNameSets` namesOfType ty
 
 namesOfTypes tys = foldr (unionNameSets . namesOfType) emptyNameSet tys
 \end{code}
 
+Usage annotations of a type
+~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
+
+Get a list of usage annotations of a type, *in left-to-right pre-order*.
+
+\begin{code}
+usageAnnOfType :: Type -> [Type]
+usageAnnOfType ty
+  = goS ty
+  where
+    goT (TyVarTy _)       = []
+    goT (AppTy ty1 ty2)   = goT ty1 ++ goT ty2
+    goT (TyConApp tc tys) = concatMap goT tys
+    goT (FunTy sty1 sty2) = goS sty1 ++ goS sty2
+    goT (ForAllTy mv ty)  = goT ty
+    goT (PredTy p)        = goT (predRepTy p)
+    goT ty@(UsageTy _ _)  = pprPanic "usageAnnOfType: unexpected usage:" (pprType ty)
+    goT (NoteTy note ty)  = goT ty
+
+    goS sty = case splitUTy sty of
+                (u,tty) -> u : goT tty
+\end{code}
+
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
@@ -842,8 +1018,16 @@ tidyTyVar env@(tidy_env, subst) tyvar
   where
     name = tyVarName tyvar
 
+tidyTyVars :: TidyEnv -> [TyVar] -> (TidyEnv, [TyVar])
 tidyTyVars env tyvars = mapAccumL tidyTyVar env tyvars
 
+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 = foldl add env (varSetElems tyvars)
+                         where
+                           add env tv = fst (tidyTyVar env tv)
+
 tidyType :: TidyEnv -> Type -> Type
 tidyType env@(tidy_env, subst) ty
   = go ty
@@ -854,19 +1038,22 @@ tidyType env@(tidy_env, subst) ty
     go (TyConApp tycon tys) = let args = map go tys
                              in args `seqList` TyConApp tycon args
     go (NoteTy note ty)     = (NoteTy SAPPLY (go_note note)) SAPPLY (go ty)
+    go (PredTy p)          = PredTy (tidyPred env p)
     go (AppTy fun arg)     = (AppTy SAPPLY (go fun)) SAPPLY (go arg)
     go (FunTy fun arg)     = (FunTy SAPPLY (go fun)) SAPPLY (go arg)
     go (ForAllTy tv ty)            = ForAllTy tvp SAPPLY (tidyType envp ty)
                              where
                                (envp, tvp) = tidyTyVar env tv
+    go (UsageTy u ty)      = (UsageTy SAPPLY (go u)) SAPPLY (go ty)
 
     go_note (SynNote ty)        = SynNote SAPPLY (go ty)
     go_note note@(FTVNote ftvs) = note -- No need to tidy the free tyvars
-    go_note note@(UsgNote _)    = note  -- Usage annotation is already tidy
-    go_note note@(UsgForAll _)  = note  -- Uvar binder is already tidy
-    go_note (IPNote n)         = IPNote (tidyIPName n)
 
-tidyTypes  env tys    = map (tidyType env) tys
+tidyTypes env tys = map (tidyType env) tys
+
+tidyPred :: TidyEnv -> PredType -> PredType
+tidyPred env (ClassP clas tys) = ClassP clas (tidyTypes env tys)
+tidyPred env (IParam n ty)     = IParam n (tidyType env ty)
 \end{code}
 
 
@@ -878,8 +1065,7 @@ tidyOpenType :: TidyEnv -> Type -> (TidyEnv, Type)
 tidyOpenType env ty
   = (env', tidyType env' ty)
   where
-    env'         = foldl go env (varSetElems (tyVarsOfType ty))
-    go env tyvar = fst (tidyTyVar env tyvar)
+    env' = tidyFreeTyVars env (tyVarsOfType ty)
 
 tidyOpenTypes :: TidyEnv -> [Type] -> (TidyEnv, [Type])
 tidyOpenTypes env tys = mapAccumL tidyOpenType env tys
@@ -888,23 +1074,15 @@ tidyTopType :: Type -> Type
 tidyTopType ty = tidyType emptyTidyEnv ty
 \end{code}
 
-\begin{code}
-tidyIPName :: Name -> Name
-tidyIPName name
-  = mkLocalName (getUnique name) (getOccName name) noSrcLoc
-\end{code}
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{Boxedness and liftedness}
+\subsection{Liftedness}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
 \begin{code}
-isUnboxedType :: Type -> Bool
-isUnboxedType ty = not (isFollowableRep (typePrimRep ty))
-
 isUnLiftedType :: Type -> Bool
        -- isUnLiftedType returns True for forall'd unlifted types:
        --      x :: forall a. Int#
@@ -915,6 +1093,7 @@ isUnLiftedType :: Type -> Bool
 isUnLiftedType (ForAllTy tv ty) = isUnLiftedType ty
 isUnLiftedType (NoteTy _ ty)   = isUnLiftedType ty
 isUnLiftedType (TyConApp tc _)  = isUnLiftedTyCon tc
+isUnLiftedType (UsageTy _ ty)  = isUnLiftedType ty
 isUnLiftedType other           = False
 
 isUnboxedTupleType :: Type -> Bool
@@ -941,11 +1120,6 @@ isNewType ty = case splitTyConApp_maybe ty of
                        Just (tc, ty_args) -> ASSERT( length ty_args == tyConArity tc )
                                              isNewTyCon tc
                        other              -> False
-
-typePrimRep :: Type -> PrimRep
-typePrimRep ty = case splitTyConApp_maybe (repType ty) of
-                  Just (tc, ty_args) -> tyConPrimRep tc
-                  other              -> PtrRep
 \end{code}
 
 
@@ -961,8 +1135,10 @@ 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 (ForAllTy tv ty)  = tv `seq` seqType ty
+seqType (UsageTy u ty)   = seqType u `seq` seqType ty
 
 seqTypes :: [Type] -> ()
 seqTypes []       = ()
@@ -971,7 +1147,91 @@ seqTypes (ty:tys) = seqType ty `seq` seqTypes tys
 seqNote :: TyNote -> ()
 seqNote (SynNote ty)  = seqType ty
 seqNote (FTVNote set) = sizeUniqSet set `seq` ()
-seqNote (UsgNote usg) = usg `seq` ()
-seqNote (IPNote nm)    = nm `seq` ()
+
+seqPred :: PredType -> ()
+seqPred (ClassP c tys) = c `seq` seqTypes tys
+seqPred (IParam n ty)  = n `seq` seqType ty
 \end{code}
 
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Equality on types}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+
+\begin{code}
+instance Eq Type where
+  ty1 == ty2 = case ty1 `compare` ty2 of { EQ -> True; other -> False }
+
+instance Ord Type where
+  compare ty1 ty2 = cmpTy emptyVarEnv ty1 ty2
+
+cmpTy :: TyVarEnv TyVar -> Type -> Type -> Ordering
+  -- 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
+
+    -- Get rid of NoteTy
+cmpTy env (NoteTy _ ty1) ty2 = cmpTy env ty1 ty2
+cmpTy env ty1 (NoteTy _ ty2) = cmpTy env ty1 ty2
+
+    -- Get rid of PredTy
+cmpTy env (PredTy p1) (PredTy p2) = cmpPred env p1 p2
+cmpTy env (PredTy p1) ty2        = cmpTy env (predRepTy p1) ty2
+cmpTy env ty1         (PredTy p2) = cmpTy env ty1 (predRepTy p2)
+
+    -- Deal with equal constructors
+cmpTy env (TyVarTy tv1) (TyVarTy tv2) = case lookupVarEnv env tv1 of
+                                         Just tv1a -> tv1a `compare` tv2
+                                         Nothing   -> tv1  `compare` tv2
+
+cmpTy env (AppTy f1 a1) (AppTy f2 a2) = cmpTy env f1 f2 `thenCmp` cmpTy env a1 a2
+cmpTy env (FunTy f1 a1) (FunTy f2 a2) = cmpTy env f1 f2 `thenCmp` cmpTy env a1 a2
+cmpTy env (TyConApp tc1 tys1) (TyConApp tc2 tys2) = (tc1 `compare` tc2) `thenCmp` (cmpTys env tys1 tys2)
+cmpTy env (ForAllTy tv1 t1)   (ForAllTy tv2 t2)   = cmpTy (extendVarEnv env tv1 tv2) t1 t2
+cmpTy env (UsageTy   u1 t1)   (UsageTy   u2 t2)   = cmpTy env u1 u2 `thenCmp` cmpTy env t1 t2
+    
+    -- Deal with the rest: TyVarTy < AppTy < FunTy < TyConApp < ForAllTy < UsageTy
+cmpTy env (AppTy _ _) (TyVarTy _) = GT
+    
+cmpTy env (FunTy _ _) (TyVarTy _) = GT
+cmpTy env (FunTy _ _) (AppTy _ _) = GT
+    
+cmpTy env (TyConApp _ _) (TyVarTy _) = GT
+cmpTy env (TyConApp _ _) (AppTy _ _) = GT
+cmpTy env (TyConApp _ _) (FunTy _ _) = GT
+    
+cmpTy env (ForAllTy _ _) (TyVarTy _)    = GT
+cmpTy env (ForAllTy _ _) (AppTy _ _)    = GT
+cmpTy env (ForAllTy _ _) (FunTy _ _)    = GT
+cmpTy env (ForAllTy _ _) (TyConApp _ _) = GT
+
+cmpTy env (UsageTy  _ _) other       = GT
+    
+cmpTy env _ _                       = LT
+
+
+cmpTys env []       []      = EQ
+cmpTys env (t:ts)   []       = GT
+cmpTys env []      (t:ts)   = LT
+cmpTys env (t1:t1s) (t2:t2s) = cmpTy env t1 t2 `thenCmp` cmpTys env t1s t2s
+\end{code}
+
+\begin{code}
+instance Eq PredType where
+  p1 == p2 = case p1 `compare` p2 of { EQ -> True; other -> False }
+
+instance Ord PredType where
+  compare p1 p2 = cmpPred emptyVarEnv p1 p2
+
+cmpPred :: TyVarEnv TyVar -> PredType -> PredType -> Ordering
+cmpPred env (IParam n1 ty1)   (IParam n2 ty2) = (n1 `compare` n2) `thenCmp` (cmpTy env ty1 ty2)
+       -- Compare types as well as names for implicit parameters
+       -- This comparison is used exclusively (I think) for the
+       -- finite map built in TcSimplify
+cmpPred env (ClassP c1 tys1) (ClassP c2 tys2) = (c1 `compare` c2) `thenCmp` (cmpTys env tys1 tys2)
+cmpPred env (IParam _ _)     (ClassP _ _)     = LT
+cmpPred env (ClassP _ _)     (IParam _ _)     = GT
+\end{code}