[project @ 2003-02-04 15:09:38 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / types / Type.lhs
index e3c4b78..ec41604 100644 (file)
@@ -6,64 +6,63 @@
 \begin{code}
 module Type (
         -- re-exports from TypeRep:
-       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,
-
+       Type, PredType, ThetaType,
+       Kind, TyVarSubst, 
+
+       TyThing(..), isTyClThing,
+
+       superKind, superBoxity,                         -- KX and BX respectively
+       liftedBoxity, unliftedBoxity,                   -- :: BX
+       openKindCon,                                    -- :: KX
+       typeCon,                                        -- :: BX -> KX
+       liftedTypeKind, unliftedTypeKind, openTypeKind, -- :: KX
+       mkArrowKind, mkArrowKinds,                      -- :: KX -> KX -> KX
+       isTypeKind, isAnyTypeKind,
        funTyCon,
 
         -- exports from this module:
-        hasMoreBoxityInfo,
+        hasMoreBoxityInfo, defaultKind,
 
        mkTyVarTy, mkTyVarTys, getTyVar, getTyVar_maybe, isTyVarTy,
 
        mkAppTy, mkAppTys, splitAppTy, splitAppTys, splitAppTy_maybe,
 
-       mkFunTy, mkFunTys, splitFunTy, splitFunTy_maybe, splitFunTys, splitFunTysN,
-       funResultTy, funArgTy, zipFunTys,
-
-       mkTyConApp, mkTyConTy, splitTyConApp_maybe,
-       splitAlgTyConApp_maybe, splitAlgTyConApp, 
-       mkDictTy, mkDictTys, mkPredTy, splitPredTy_maybe, splitDictTy_maybe, isDictTy,
+       mkFunTy, mkFunTys, splitFunTy, splitFunTy_maybe, splitFunTys, 
+       funResultTy, funArgTy, zipFunTys, isFunTy,
 
-       mkSynTy, isSynTy, deNoteType, 
+       mkGenTyConApp, mkTyConApp, mkTyConTy, 
+       tyConAppTyCon, tyConAppArgs, 
+       splitTyConApp_maybe, splitTyConApp,
 
-       repType, splitRepFunTys, splitNewType_maybe, typePrimRep,
+       mkSynTy, 
 
-        UsageAnn(..), mkUsgTy, isUsgTy{- dont use -}, isNotUsgTy, splitUsgTy, unUsgTy, tyUsg,
-        mkUsForAllTy, mkUsForAllTys, splitUsForAllTys, substUsTy, 
+       repType, typePrimRep,
 
        mkForAllTy, mkForAllTys, splitForAllTy_maybe, splitForAllTys, 
-       applyTy, applyTys, hoistForAllTys,
+       applyTy, applyTys, isForAllTy, dropForAlls,
 
-       TauType, RhoType, SigmaType, PredType(..), ThetaType,
-       ClassPred, ClassContext, mkClassPred,
-       getClassTys_maybe, ipName_maybe, classesToPreds, classesOfPreds,
-       isTauTy, mkRhoTy, splitRhoTy,
-       mkSigmaTy, isSigmaTy, splitSigmaTy,
+       -- Source types
+       SourceType(..), sourceTypeRep, mkPredTy, mkPredTys,
+
+       -- Newtypes
+       splitNewType_maybe,
 
        -- Lifting and boxity
-       isUnLiftedType, isUnboxedType, isUnboxedTupleType, isAlgType, isDataType, isNewType,
+       isUnLiftedType, isUnboxedTupleType, isAlgType, isStrictType, isPrimitiveType,
 
        -- Free variables
        tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, tyVarsOfPred, tyVarsOfTheta,
-       namesOfType, typeKind, addFreeTyVars,
+       typeKind, addFreeTyVars,
 
        -- Tidying up for printing
-       tidyType,     tidyTypes,
-       tidyOpenType, tidyOpenTypes,
-       tidyTyVar,    tidyTyVars,
-       tidyTopType,
+       tidyType,      tidyTypes,
+       tidyOpenType,  tidyOpenTypes,
+       tidyTyVarBndr, tidyFreeTyVars,
+       tidyOpenTyVar, tidyOpenTyVars,
+       tidyTopType,   tidyPred,
+
+       -- Comparison
+       eqType, eqKind, 
 
        -- Seq
        seqType, seqTypes
@@ -79,37 +78,56 @@ import TypeRep
 
 -- Other imports:
 
-import {-# SOURCE #-}  DataCon( DataCon, dataConRepType )
-import {-# SOURCE #-}  PprType( pprType, pprPred )     -- Only called in debug messages
-import {-# SOURCE #-}   Subst  ( mkTyVarSubst, substTy )
+import {-# SOURCE #-}  PprType( pprType )      -- Only called in debug messages
+import {-# SOURCE #-}   Subst  ( substTyWith )
 
 -- friends:
-import Var     ( TyVar, Var, UVar,
-                 tyVarKind, tyVarName, setTyVarName, isId, idType,
-               )
+import Var     ( Id, TyVar, tyVarKind, tyVarName, setTyVarName )
 import VarEnv
 import VarSet
 
-import Name    ( Name, NamedThing(..), mkLocalName, tidyOccName
-               )
-import NameSet
-import Class   ( classTyCon, Class, ClassPred, ClassContext )
-import TyCon   ( TyCon,
+import Name    ( NamedThing(..), mkInternalName, tidyOccName )
+import Class   ( Class, classTyCon )
+import TyCon   ( TyCon, isRecursiveTyCon, isPrimTyCon,
                  isUnboxedTupleTyCon, isUnLiftedTyCon,
-                 isFunTyCon, isDataTyCon, isNewTyCon, newTyConRep,
-                 isAlgTyCon, isSynTyCon, tyConArity,
-                 tyConKind, tyConDataCons, getSynTyConDefn,
-                 tyConPrimRep, tyConClass_maybe
+                 isFunTyCon, isNewTyCon, newTyConRep,
+                 isAlgTyCon, isSynTyCon, tyConArity, 
+                 tyConKind, getSynTyConDefn,
+                 tyConPrimRep, 
                )
 
 -- others
+import CmdLineOpts     ( opt_DictsStrict )
 import SrcLoc          ( noSrcLoc )
-import Maybes          ( maybeToBool )
-import PrimRep         ( PrimRep(..), isFollowableRep )
+import PrimRep         ( PrimRep(..) )
 import Unique          ( Uniquable(..) )
-import Util            ( mapAccumL, seqList )
+import Util            ( mapAccumL, seqList, lengthIs, snocView )
 import Outputable
 import UniqSet         ( sizeUniqSet )         -- Should come via VarSet
+import Maybe           ( isJust )
+\end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+                       TyThing
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+\begin{code}
+data TyThing = AnId   Id
+            | ATyCon TyCon
+            | AClass Class
+
+isTyClThing :: TyThing -> Bool
+isTyClThing (ATyCon _) = True
+isTyClThing (AClass _) = True
+isTyClThing (AnId   _) = False
+
+instance NamedThing TyThing where
+  getName (AnId id)   = getName id
+  getName (ATyCon tc) = getName tc
+  getName (AClass cl) = getName cl
 \end{code}
 
 
@@ -121,14 +139,28 @@ import UniqSet            ( sizeUniqSet )         -- Should come via VarSet
 
 \begin{code}
 hasMoreBoxityInfo :: Kind -> Kind -> Bool
+-- (k1 `hasMoreBoxityInfo` k2) checks that k1 <: k2
 hasMoreBoxityInfo k1 k2
-  | k2 == openTypeKind = ASSERT( is_type_kind k1) True
-  | otherwise         = k1 == k2
+  | k2 `eqKind` openTypeKind = isAnyTypeKind k1
+  | otherwise               = k1 `eqKind` 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
+
+isAnyTypeKind :: Kind -> Bool
+-- True of kind * and *# and ?
+isAnyTypeKind (TyConApp tc _) = tc == typeCon || tc == openKindCon
+isAnyTypeKind (NoteTy _ k)    = isAnyTypeKind k
+isAnyTypeKind other          = False
+
+isTypeKind :: Kind -> Bool
+-- True of kind * and *#
+isTypeKind (TyConApp tc _) = tc == typeCon
+isTypeKind (NoteTy _ k)    = isTypeKind k
+isTypeKind other          = False
+
+defaultKind :: Kind -> Kind
+-- Used when generalising: default kind '?' to '*'
+defaultKind kind | kind `eqKind` openTypeKind = liftedTypeKind
+                | otherwise                  = kind
 \end{code}
 
 
@@ -150,19 +182,22 @@ mkTyVarTys :: [TyVar] -> [Type]
 mkTyVarTys = map mkTyVarTy -- a common use of mkTyVarTy
 
 getTyVar :: String -> Type -> TyVar
-getTyVar msg (TyVarTy tv) = tv
-getTyVar msg (NoteTy _ t) = getTyVar msg t
-getTyVar msg other       = panic ("getTyVar: " ++ msg)
+getTyVar msg (TyVarTy tv)     = tv
+getTyVar msg (SourceTy p)     = getTyVar msg (sourceTypeRep p)
+getTyVar msg (NoteTy _ t)     = getTyVar msg t
+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 other       = Nothing
+getTyVar_maybe (TyVarTy tv)    = Just tv
+getTyVar_maybe (NoteTy _ t)    = getTyVar_maybe t
+getTyVar_maybe (SourceTy p)    = getTyVar_maybe (sourceTypeRep p)
+getTyVar_maybe other           = Nothing
 
 isTyVarTy :: Type -> Bool
-isTyVarTy (TyVarTy tv)  = True
-isTyVarTy (NoteTy _ ty) = isTyVarTy ty
-isTyVarTy other         = False
+isTyVarTy (TyVarTy tv)     = True
+isTyVarTy (NoteTy _ ty)    = isTyVarTy ty
+isTyVarTy (SourceTy p)     = isTyVarTy (sourceTypeRep p)
+isTyVarTy other            = False
 \end{code}
 
 
@@ -174,39 +209,46 @@ 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 (isSourceTy orig_ty1) )        -- Source types are of kind *
+    mk_app orig_ty1
   where
     mk_app (NoteTy _ ty1)    = mk_app ty1
-    mk_app (TyConApp tc tys) = mkTyConApp tc (tys ++ [orig_ty2])
+    mk_app (TyConApp tc tys) = mkGenTyConApp tc (tys ++ [orig_ty2])
     mk_app ty1              = AppTy orig_ty1 orig_ty2
+       -- 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 = ASSERT2( isNotUsgTy orig_ty1, pprType orig_ty1 )
-                              mk_app orig_ty1
+mkAppTys orig_ty1 orig_tys2
+  = ASSERT( not (isSourceTy orig_ty1) )        -- Source types are of kind *
+    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 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 (AppTy ty1 ty2)   = Just (ty1, ty2)
 splitAppTy_maybe (NoteTy _ ty)     = splitAppTy_maybe ty
-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 other           = Nothing
+splitAppTy_maybe (SourceTy p)      = splitAppTy_maybe (sourceTypeRep p)
+splitAppTy_maybe (TyConApp tc tys) = case snocView tys of
+                                       Nothing -> Nothing
+                                       Just (tys',ty') -> Just (TyConApp tc tys', ty')
+splitAppTy_maybe other            = Nothing
 
 splitAppTy :: Type -> (Type, Type)
 splitAppTy ty = case splitAppTy_maybe ty of
@@ -218,6 +260,7 @@ 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 (SourceTy p)          args = split orig_ty (sourceTypeRep p) args
     split orig_ty (FunTy ty1 ty2)       args = ASSERT( null args )
                                               (TyConApp funTyCon [], [ty1,ty2])
     split orig_ty (TyConApp tc tc_args) args = (TyConApp tc [], tc_args ++ args)
@@ -236,49 +279,47 @@ mkFunTy arg res = FunTy arg res
 mkFunTys :: [Type] -> Type -> Type
 mkFunTys tys ty = foldr FunTy ty tys
 
+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 (SourceTy p)    = splitFunTy (sourceTypeRep p)
 
 splitFunTy_maybe :: Type -> Maybe (Type, Type)
-splitFunTy_maybe (FunTy arg res)       = Just (arg, res)
-splitFunTy_maybe (NoteTy (IPNote _) ty)        = Nothing
-splitFunTy_maybe (NoteTy _ ty)         = splitFunTy_maybe ty
-splitFunTy_maybe other                 = Nothing
+splitFunTy_maybe (FunTy arg res) = Just (arg, res)
+splitFunTy_maybe (NoteTy _ ty)   = splitFunTy_maybe ty
+splitFunTy_maybe (SourceTy p)    = splitFunTy_maybe (sourceTypeRep p)
+splitFunTy_maybe other          = Nothing
 
 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 (NoteTy (IPNote _) ty)
-                                      = (reverse args, orig_ty)
     split args orig_ty (NoteTy _ ty)   = split args orig_ty ty
+    split args orig_ty (SourceTy p)    = split args orig_ty (sourceTypeRep p)
     split args orig_ty ty              = (reverse args, orig_ty)
 
-splitFunTysN :: String -> Int -> Type -> ([Type], Type)
-splitFunTysN msg orig_n orig_ty = split orig_n [] orig_ty orig_ty
-  where
-    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 ty              = pprPanic ("splitFunTysN: " ++ msg) (int orig_n <+> pprType 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 (SourceTy p)    = split acc           xs nty (sourceTypeRep p)
     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 (SourceTy p)    = funResultTy (sourceTypeRep p)
 funResultTy ty             = pprPanic "funResultTy" (pprType ty)
 
 funArgTy :: Type -> Type
 funArgTy (FunTy arg res) = arg
 funArgTy (NoteTy _ ty)   = funArgTy ty
+funArgTy (SourceTy p)    = funArgTy (sourceTypeRep p)
 funArgTy ty             = pprPanic "funArgTy" (pprType ty)
 \end{code}
 
@@ -286,13 +327,25 @@ funArgTy ty                = pprPanic "funArgTy" (pprType ty)
 ---------------------------------------------------------------------
                                TyConApp
                                ~~~~~~~~
+@mkTyConApp@ is a key function, because it builds a TyConApp, FunTy or SourceTy,
+as apppropriate.
 
 \begin{code}
+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,                  -- A saturated newtype application;
+    not (isRecursiveTyCon tycon),      -- Not recursive (we don't use SourceTypes for them)
+    tys `lengthIs` tyConArity tycon     -- use the SourceType form
+  = SourceTy (NType tycon tys)
 
   | otherwise
   = ASSERT(not (isSynTyCon tycon))
@@ -306,104 +359,54 @@ mkTyConTy tycon = ASSERT( not (isSynTyCon tycon) )
 -- mean a distinct type, but all other type-constructor applications
 -- including functions are returned as Just ..
 
-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 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, so there had better be some.
-
-splitAlgTyConApp_maybe :: Type -> Maybe (TyCon, [Type], [DataCon])
-splitAlgTyConApp_maybe (TyConApp tc tys) 
-  | isAlgTyCon tc && 
-    tyConArity tc == length tys      = Just (tc, tys, tyConDataCons tc)
-splitAlgTyConApp_maybe (NoteTy (IPNote _) ty)
-                                    = Nothing
-splitAlgTyConApp_maybe (NoteTy _ ty) = splitAlgTyConApp_maybe ty
-splitAlgTyConApp_maybe other        = Nothing
-
-splitAlgTyConApp :: Type -> (TyCon, [Type], [DataCon])
-       -- Here the "algebraic" property is an *assertion*
-splitAlgTyConApp (TyConApp tc tys) = ASSERT( isAlgTyCon tc && tyConArity tc == length tys )
-                                    (tc, tys, tyConDataCons tc)
-splitAlgTyConApp (NoteTy _ 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
+tyConAppTyCon :: Type -> TyCon
+tyConAppTyCon ty = fst (splitTyConApp ty)
 
-mkDictTys :: ClassContext -> [Type]
-mkDictTys cxt = [mkDictTy cls tys | (cls,tys) <- cxt]
+tyConAppArgs :: Type -> [Type]
+tyConAppArgs ty = snd (splitTyConApp ty)
 
-mkPredTy :: PredType -> Type
-mkPredTy (Class clas tys) = TyConApp (classTyCon clas) tys
-mkPredTy (IParam n ty)    = NoteTy (IPNote n) ty
+splitTyConApp :: Type -> (TyCon, [Type])
+splitTyConApp ty = case splitTyConApp_maybe ty of
+                       Just stuff -> stuff
+                       Nothing    -> pprPanic "splitTyConApp" (pprType ty)
 
-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
+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 (SourceTy p)      = splitTyConApp_maybe (sourceTypeRep p)
+splitTyConApp_maybe other            = Nothing
 \end{code}
 
+
 ---------------------------------------------------------------------
                                SynTy
                                ~~~~~
 
 \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)
+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
-
-isSynTy (NoteTy (SynNote _) _) = True
-isSynTy other                  = False
-
-deNoteType :: Type -> Type
-       -- Sorry for the cute name
-deNoteType ty@(TyVarTy tyvar)  = ty
-deNoteType (TyConApp tycon tys) = TyConApp tycon (map deNoteType tys)
-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)
+    mk_syn tys = NoteTy (SynNote (TyConApp tycon tys))
+                       (substTyWith tyvars tys body)
+
+    (tyvars, body) = ASSERT( isSynTyCon tycon ) getSynTyConDefn tycon
+    arity         = tyConArity tycon
+    n_args        = length tys
 \end{code}
 
 Notes on type synonyms
@@ -423,28 +426,27 @@ interfaces.  Notably this plays a role in tcTySigs in TcBinds.lhs.
 
                Representation types
                ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
-
 repType looks through 
        (a) for-alls, and
-       (b) newtypes
-       (c) synonyms
-It's useful in the back end where we're not
-interested in newtypes anymore.
+       (b) synonyms
+       (c) predicates
+       (d) usage annotations
+       (e) [recursive] newtypes
+It's useful in the back end.
+
+Remember, non-recursive newtypes get expanded as part of the SourceTy case,
+but recursive ones are represented by TyConApps and have to be expanded
+by steam.
 
 \begin{code}
 repType :: Type -> Type
-repType (ForAllTy _ ty) = repType ty
-repType (NoteTy   _ 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)
+repType (ForAllTy _ ty)   = repType ty
+repType (NoteTy   _ ty)   = repType ty
+repType (SourceTy  p)     = repType (sourceTypeRep p)
+repType (TyConApp tc tys) | isNewTyCon tc && tys `lengthIs` tyConArity tc
+                         = repType (newTypeRep tc tys)
+repType ty               = ty
+
 
 typePrimRep :: Type -> PrimRep
 typePrimRep ty = case repType ty of
@@ -452,319 +454,125 @@ typePrimRep ty = case repType ty of
                   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, but does not look through for-alls
-splitNewType_maybe (NoteTy (IPNote _) ty)
-                                    = Nothing
-splitNewType_maybe (NoteTy _ 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 = foldr ForAllTy ty tyvars
+
+isForAllTy :: Type -> Bool
+isForAllTy (NoteTy _ ty)  = isForAllTy ty
+isForAllTy (ForAllTy _ _) = True
+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 (IPNote _) ty)  = Nothing
     splitFAT_m (NoteTy _ ty)           = splitFAT_m ty
+    splitFAT_m (SourceTy p)            = splitFAT_m (sourceTypeRep p)
     splitFAT_m (ForAllTy tyvar ty)     = Just(tyvar, 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 (IPNote _) ty) tvs = (reverse tvs, orig_ty)
      split orig_ty (NoteTy _ ty)         tvs = split orig_ty ty tvs
+     split orig_ty (SourceTy p)                  tvs = split orig_ty (sourceTypeRep p) tvs
      split orig_ty t                     tvs = (reverse tvs, orig_ty)
+
+dropForAlls :: Type -> Type
+dropForAlls ty = snd (splitForAllTys ty)
 \end{code}
 
 -- (mkPiType now in CoreUtils)
 
-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 (NoteTy _ fun)                  arg = applyTy fun arg
-applyTy (ForAllTy tv ty)                arg = ASSERT( isNotUsgTy arg )
-                                              substTy (mkTyVarSubst [tv] [arg]) ty
-applyTy other                          arg = panic "applyTy"
+applyTy (SourceTy p)    arg = applyTy (sourceTypeRep p) 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
-applyTys fun_ty arg_tys
- = substTy (mkTyVarSubst tvs arg_tys) ty
+applyTys orig_fun_ty arg_tys
+ = substTyWith tvs arg_tys ty
  where
-   (tvs, ty) = split fun_ty arg_tys
+   (tvs, ty) = split orig_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 (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
+   split (SourceTy p)        args       = split (sourceTypeRep p) args
+   split (ForAllTy tv fun_ty) (arg:args) = case split fun_ty args of
                                                  (tvs, ty) -> (tv:tvs, 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
-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)
-              }}}
+       -- No show instance for Type yet
 \end{code}
 
 
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
-\subsection{Stuff to do with the source-language types}
-
-PredType and ThetaType are used in types for expressions and bindings.
-ClassPred and ClassContext are used in class and instance declarations.
+\subsection{Source types}
 %*                                                                     *
 %************************************************************************
 
-\begin{code}
-data PredType  = Class  Class [Type]
-              | IParam Name  Type
-              deriving( Eq, Ord )
-
-type ThetaType           = [PredType]
-type RhoType             = Type
-type TauType             = Type
-type SigmaType    = Type
-\end{code}
-
-\begin{code}
-instance Outputable PredType where
-    ppr = pprPred
-\end{code}
-
-\begin{code}
-mkClassPred clas tys = Class clas tys
-
-getClassTys_maybe :: PredType -> Maybe ClassPred
-getClassTys_maybe (Class clas tys) = Just (clas, tys)
-getClassTys_maybe _               = Nothing
+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.
 
-ipName_maybe :: PredType -> Maybe Name
-ipName_maybe (IParam n _) = Just n
-ipName_maybe _           = Nothing
+Source types are always lifted.
 
-classesToPreds cts = map (uncurry Class) cts
-
-classesOfPreds theta = concatMap cvt theta
-    where cvt (Class clas tys) = [(clas, tys)]
-         cvt (IParam _   _  ) = []
-\end{code}
-
-@isTauTy@ tests for nested for-alls.
+The key function is sourceTypeRep which gives the representation of a source type:
 
 \begin{code}
-isTauTy :: Type -> 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 (NoteTy (IPNote _) ty) = False
-isTauTy (NoteTy _ ty)          = isTauTy ty
-isTauTy other                  = False
-\end{code}
+mkPredTy :: PredType -> Type
+mkPredTy pred = SourceTy pred
 
-\begin{code}
-mkRhoTy :: [PredType] -> Type -> Type
-mkRhoTy theta ty = foldr (\p r -> FunTy (mkPredTy p) r) ty theta
+mkPredTys :: ThetaType -> [Type]
+mkPredTys preds = map SourceTy preds
 
-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 (IPNote _) ty) ts = (reverse ts, orig_ty)
-  split orig_ty (NoteTy _ ty)          ts = split orig_ty ty ts
-  split orig_ty ty                     ts = (reverse ts, orig_ty)
-\end{code}
+sourceTypeRep :: SourceType -> Type
+-- Convert a predicate to its "representation type";
+-- the type of evidence for that predicate, which is actually passed at runtime
+sourceTypeRep (IParam _ ty)     = ty
+sourceTypeRep (ClassP clas tys) = mkTyConApp (classTyCon clas) tys
+       -- Note the mkTyConApp; the classTyCon might be a newtype!
+sourceTypeRep (NType  tc tys)   = newTypeRep tc tys
+       -- ToDo: Consider caching this substitution in a NType
 
+isSourceTy :: Type -> Bool
+isSourceTy (NoteTy _ ty)  = isSourceTy ty
+isSourceTy (SourceTy sty) = True
+isSourceTy _             = False
 
 
-\begin{code}
-mkSigmaTy tyvars theta tau = mkForAllTys tyvars (mkRhoTy theta tau)
-
-isSigmaTy :: Type -> Bool
-isSigmaTy (FunTy a b)          = isPredTy a
-    where isPredTy (NoteTy (IPNote _) _) = True
-         -- JRL could be a dict ty, but that would be polymorphic,
-         -- and thus there would have been an outer ForAllTy
-         isPredTy _                     = False
-isSigmaTy (NoteTy (IPNote _) _) = False
-isSigmaTy (NoteTy _ ty)                = isSigmaTy ty
-isSigmaTy (ForAllTy tyvar ty)  = True
-isSigmaTy _                    = False
-
-splitSigmaTy :: Type -> ([TyVar], [PredType], Type)
-splitSigmaTy ty =
-  (tyvars, theta, tau)
- where
-  (tyvars,rho) = splitForAllTys ty
-  (theta,tau)  = splitRhoTy rho
+splitNewType_maybe :: Type -> Maybe Type
+-- Newtypes that are recursive are reprsented by TyConApp, just
+-- as they always were.  Occasionally we want to find their representation type.
+-- NB: remember that in this module, non-recursive newtypes are transparent
+
+splitNewType_maybe ty
+  = case splitTyConApp_maybe ty of
+       Just (tc,tys) | isNewTyCon tc -> ASSERT( tys `lengthIs` tyConArity tc )
+                                               -- The assert should hold because repType should
+                                               -- only be applied to *types* (of kind *)
+                                        Just (newTypeRep tc tys)
+       other -> Nothing
+                       
+-- A local helper function (not exported)
+newTypeRep new_tycon tys = case newTyConRep new_tycon of
+                            (tvs, rep_ty) -> substTyWith tvs tys rep_ty
 \end{code}
 
 
@@ -783,11 +591,22 @@ 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 (SourceTy _)          = 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
 \end{code}
@@ -798,51 +617,50 @@ typeKind (ForAllTy tv ty) = typeKind ty
                ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 \begin{code}
 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 (NoteTy (SynNote ty1) ty2)        = tyVarsOfType ty2      -- See note [Syn] below
+tyVarsOfType (SourceTy sty)            = tyVarsOfSourceType 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 (Class clas tys) = tyVarsOfTypes tys
-tyVarsOfPred (IParam n ty)    = tyVarsOfType ty
+tyVarsOfPred = tyVarsOfSourceType      -- Just a subtype
+
+tyVarsOfSourceType :: SourceType -> TyVarSet
+tyVarsOfSourceType (IParam _ ty)  = tyVarsOfType ty
+tyVarsOfSourceType (ClassP _ tys) = tyVarsOfTypes tys
+tyVarsOfSourceType (NType _ tys)  = tyVarsOfTypes tys
 
 tyVarsOfTheta :: ThetaType -> TyVarSet
-tyVarsOfTheta = foldr (unionVarSet . tyVarsOfPred) emptyVarSet
+tyVarsOfTheta = foldr (unionVarSet . tyVarsOfSourceType) 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
-
--- Find the free names of a type, including the type constructors and classes it mentions
-namesOfType :: Type -> NameSet
-namesOfType (TyVarTy tv)               = unitNameSet (getName tv)
-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 (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}
 
-
 %************************************************************************
 %*                                                                     *
 \subsection{TidyType}
@@ -855,28 +673,34 @@ an interface file.
 It doesn't change the uniques at all, just the print names.
 
 \begin{code}
-tidyTyVar :: TidyEnv -> TyVar -> (TidyEnv, TyVar)
-tidyTyVar env@(tidy_env, subst) tyvar
-  = case lookupVarEnv subst tyvar of
-
-       Just tyvar' ->  -- Already substituted
-               (env, tyvar')
-
-       Nothing ->      -- Make a new nice name for it
-
-               case tidyOccName tidy_env (getOccName name) of
-                   (tidy', occ') ->    -- New occname reqd
-                               ((tidy', subst'), tyvar')
-                             where
-                               subst' = extendVarEnv subst tyvar tyvar'
-                               tyvar' = setTyVarName tyvar name'
-                               name'  = mkLocalName (getUnique name) occ' noSrcLoc
-                                       -- Note: make a *user* tyvar, so it printes nicely
-                                       -- Could extract src loc, but no need.
+tidyTyVarBndr :: TidyEnv -> TyVar -> (TidyEnv, TyVar)
+tidyTyVarBndr (tidy_env, subst) tyvar
+  = case tidyOccName tidy_env (getOccName name) of
+      (tidy', occ') ->         -- New occname reqd
+                       ((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
 
-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 = 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
@@ -887,20 +711,26 @@ tidyType env@(tidy_env, subst) ty
                                Just tv' -> TyVarTy tv'
     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 (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)
+    go (NoteTy note ty)     = (NoteTy $! (go_note note)) $! (go ty)
+    go (SourceTy sty)      = SourceTy (tidySourceType 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) = tidyTyVar env tv
+                               (envp, tvp) = tidyTyVarBndr env tv
 
-    go_note (SynNote ty)        = SynNote SAPPLY (go ty)
+    go_note (SynNote ty)        = SynNote $! (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 -> SourceType -> SourceType
+tidyPred = tidySourceType
+
+tidySourceType :: TidyEnv -> SourceType -> SourceType
+tidySourceType env (IParam n ty)     = IParam n (tidyType env ty)
+tidySourceType env (ClassP clas tys) = ClassP clas (tidyTypes env tys)
+tidySourceType env (NType tc tys)    = NType  tc   (tidyTypes env tys)
 \end{code}
 
 
@@ -912,8 +742,7 @@ 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
@@ -922,23 +751,15 @@ 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#
@@ -949,7 +770,8 @@ isUnLiftedType :: Type -> Bool
 isUnLiftedType (ForAllTy tv ty) = isUnLiftedType ty
 isUnLiftedType (NoteTy _ ty)   = isUnLiftedType ty
 isUnLiftedType (TyConApp tc _)  = isUnLiftedTyCon tc
-isUnLiftedType other           = False
+isUnLiftedType (SourceTy _)    = False         -- All source types are lifted
+isUnLiftedType other           = False 
 
 isUnboxedTupleType :: Type -> Bool
 isUnboxedTupleType ty = case splitTyConApp_maybe ty of
@@ -959,21 +781,38 @@ isUnboxedTupleType ty = case splitTyConApp_maybe ty of
 -- Should only be applied to *types*; hence the assert
 isAlgType :: Type -> Bool
 isAlgType ty = case splitTyConApp_maybe ty of
-                       Just (tc, ty_args) -> ASSERT( length ty_args == tyConArity tc )
+                       Just (tc, ty_args) -> ASSERT( ty_args `lengthIs` tyConArity tc )
                                              isAlgTyCon tc
                        other              -> False
+\end{code}
 
--- Should only be applied to *types*; hence the assert
-isDataType :: Type -> Bool
-isDataType ty = case splitTyConApp_maybe ty of
-                       Just (tc, ty_args) -> ASSERT( length ty_args == tyConArity tc )
-                                             isDataTyCon tc
-                       other              -> False
+@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.
 
-isNewType :: Type -> Bool
-isNewType ty = case splitTyConApp_maybe ty of
-                       Just (tc, ty_args) -> ASSERT( length ty_args == tyConArity tc )
-                                             isNewTyCon tc
+\begin{code}
+isStrictType (ForAllTy tv ty)          = isStrictType ty
+isStrictType (NoteTy _ ty)             = isStrictType ty
+isStrictType (TyConApp tc _)           = isUnLiftedTyCon tc
+isStrictType (SourceTy (ClassP clas _)) = opt_DictsStrict && not (isNewTyCon (classTyCon clas))
+       -- 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.]
+isStrictType other                     = False 
+\end{code}
+
+\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}
 
@@ -990,6 +829,7 @@ 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 (SourceTy p)     = seqPred p
 seqType (TyConApp tc tys) = tc `seq` seqTypes tys
 seqType (ForAllTy tv ty)  = tv `seq` seqType ty
 
@@ -1000,6 +840,59 @@ 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 :: SourceType -> ()
+seqPred (ClassP c tys) = c  `seq` seqTypes tys
+seqPred (NType tc tys) = tc `seq` seqTypes tys
+seqPred (IParam n ty)  = n  `seq` seqType ty
 \end{code}
+
+
+%************************************************************************
+%*                                                                     *
+\subsection{Equality on types}
+%*                                                                     *
+%************************************************************************
+
+Comparison; don't use instances so that we know where it happens.
+Look through newtypes but not usage types.
+
+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.
+
+\begin{code}
+eqType t1 t2 = eq_ty emptyVarEnv t1 t2
+eqKind  = eqType       -- No worries about looking 
+
+-- 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 SourceTy.  This is where the looping danger comes from
+eq_ty env (SourceTy sty1)     t2                 = eq_ty env (sourceTypeRep sty1) t2
+eq_ty env t1                 (SourceTy sty2)     = eq_ty env t1 (sourceTypeRep sty2)
+
+-- 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}
+