[project @ 2005-12-16 15:17:29 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / docs / users_guide / glasgow_exts.xml
index 0e19d42..1e0e5b9 100644 (file)
@@ -279,7 +279,7 @@ became out of date, and wrong information is worse than none.</para>
 
 <para>The Real Truth about what primitive types there are, and what operations
 work over those types, is held in the file
-<filename>fptools/ghc/compiler/prelude/primops.txt</filename>.
+<filename>fptools/ghc/compiler/prelude/primops.txt.pp</filename>.
 This file is used directly to generate GHC's primitive-operation definitions, so
 it is always correct!  It is also intended for processing into text.</para>
 
@@ -343,11 +343,16 @@ it is accidental that it is represented by a pointer.  If a pointer
 represents a primitive value, then it really does point to that value:
 no unevaluated thunks, no indirections&hellip;nothing can be at the
 other end of the pointer than the primitive value.
+A numerically-intensive program using unboxed types can
+go a <emphasis>lot</emphasis> faster than its &ldquo;standard&rdquo;
+counterpart&mdash;we saw a threefold speedup on one example.
 </para>
 
 <para>
-There are some restrictions on the use of primitive types, the main
-one being that you can't pass a primitive value to a polymorphic
+There are some restrictions on the use of primitive types:
+<itemizedlist>
+<listitem><para>The main restriction
+is that you can't pass a primitive value to a polymorphic
 function or store one in a polymorphic data type.  This rules out
 things like <literal>[Int&num;]</literal> (i.e. lists of primitive
 integers).  The reason for this restriction is that polymorphic
@@ -359,11 +364,33 @@ attempt to dereference the pointer, with disastrous results.  Even
 worse, the unboxed value might be larger than a pointer
 (<literal>Double&num;</literal> for instance).
 </para>
+</listitem>
+<listitem><para> You cannot bind a variable with an unboxed type
+in a <emphasis>top-level</emphasis> binding.
+</para></listitem>
+<listitem><para> You cannot bind a variable with an unboxed type
+in a <emphasis>recursive</emphasis> binding.
+</para></listitem>
+<listitem><para> You may bind unboxed variables in a (non-recursive,
+non-top-level) pattern binding, but any such variable causes the entire
+pattern-match
+to become strict.  For example:
+<programlisting>
+  data Foo = Foo Int Int#
 
-<para>
-Nevertheless, A numerically-intensive program using unboxed types can
-go a <emphasis>lot</emphasis> faster than its &ldquo;standard&rdquo;
-counterpart&mdash;we saw a threefold speedup on one example.
+  f x = let (Foo a b, w) = ..rhs.. in ..body..
+</programlisting>
+Since <literal>b</literal> has type <literal>Int#</literal>, the entire pattern
+match
+is strict, and the program behaves as if you had written
+<programlisting>
+  data Foo = Foo Int Int#
+
+  f x = case ..rhs.. of { (Foo a b, w) -> ..body.. }
+</programlisting>
+</para>
+</listitem>
+</itemizedlist>
 </para>
 
 </sect2>
@@ -398,21 +425,19 @@ values, but they avoid the heap allocation normally associated with
 using fully-fledged tuples.  When an unboxed tuple is returned, the
 components are put directly into registers or on the stack; the
 unboxed tuple itself does not have a composite representation.  Many
-of the primitive operations listed in this section return unboxed
+of the primitive operations listed in <literal>primops.txt.pp</literal> return unboxed
 tuples.
+In particular, the <literal>IO</literal> and <literal>ST</literal> monads use unboxed
+tuples to avoid unnecessary allocation during sequences of operations.
 </para>
 
 <para>
 There are some pretty stringent restrictions on the use of unboxed tuples:
-</para>
-
-<para>
-
 <itemizedlist>
 <listitem>
 
 <para>
- Unboxed tuple types are subject to the same restrictions as
+Values of unboxed tuple types are subject to the same restrictions as
 other unboxed types; i.e. they may not be stored in polymorphic data
 structures or passed to polymorphic functions.
 
@@ -421,56 +446,46 @@ structures or passed to polymorphic functions.
 <listitem>
 
 <para>
- Unboxed tuples may only be constructed as the direct result of
-a function, and may only be deconstructed with a <literal>case</literal> expression.
-eg. the following are valid:
+No variable can have an unboxed tuple type, nor may a constructor or function
+argument have an unboxed tuple type.  The following are all illegal:
 
 
 <programlisting>
-f x y = (# x+1, y-1 #)
-g x = case f x x of { (# a, b #) -&#62; a + b }
-</programlisting>
-
+  data Foo = Foo (# Int, Int #)
 
-but the following are invalid:
+  f :: (# Int, Int #) -&#62; (# Int, Int #)
+  f x = x
 
+  g :: (# Int, Int #) -&#62; Int
+  g (# a,b #) = a
 
-<programlisting>
-f x y = g (# x, y #)
-g (# x, y #) = x + y
+  h x = let y = (# x,x #) in ...
 </programlisting>
-
-
 </para>
 </listitem>
-<listitem>
-
-<para>
- No variable can have an unboxed tuple type.  This is illegal:
-
-
-<programlisting>
-f :: (# Int, Int #) -&#62; (# Int, Int #)
-f x = x
-</programlisting>
-
-
-because <literal>x</literal> has an unboxed tuple type.
-
-</para>
-</listitem>
-
 </itemizedlist>
-
-</para>
-
-<para>
-Note: we may relax some of these restrictions in the future.
 </para>
-
 <para>
-The <literal>IO</literal> and <literal>ST</literal> monads use unboxed
-tuples to avoid unnecessary allocation during sequences of operations.
+The typical use of unboxed tuples is simply to return multiple values,
+binding those multiple results with a <literal>case</literal> expression, thus:
+<programlisting>
+  f x y = (# x+1, y-1 #)
+  g x = case f x x of { (# a, b #) -&#62; a + b }
+</programlisting>
+You can have an unboxed tuple in a pattern binding, thus
+<programlisting>
+  f x = let (# p,q #) = h x in ..body..
+</programlisting>
+If the types of <literal>p</literal> and <literal>q</literal> are not unboxed,
+the resulting binding is lazy like any other Haskell pattern binding.  The 
+above example desugars like this:
+<programlisting>
+  f x = let t = case h x o f{ (# p,q #) -> (p,q)
+            p = fst t
+            q = snd t
+        in ..body..
+</programlisting>
+Indeed, the bindings can even be recursive.
 </para>
 
 </sect2>
@@ -810,68 +825,68 @@ This name is not supported by GHC.
             So the <option>-fno-implicit-prelude</option> flag causes
             the following pieces of built-in syntax to refer to
             <emphasis>whatever is in scope</emphasis>, not the Prelude
-            versions:</para>
+            versions:
 
            <itemizedlist>
              <listitem>
-               <para>Integer and fractional literals mean
-                "<literal>fromInteger 1</literal>" and
-                "<literal>fromRational 3.2</literal>", not the
-                Prelude-qualified versions; both in expressions and in
-                patterns. </para>
-               <para>However, the standard Prelude <literal>Eq</literal> class
-               is still used for the equality test necessary for literal patterns.</para>
-             </listitem>
+               <para>An integer literal <literal>368</literal> means
+                "<literal>fromInteger (368::Integer)</literal>", rather than
+                "<literal>Prelude.fromInteger (368::Integer)</literal>".
+</para> </listitem>        
 
-             <listitem>
-               <para>Negation (e.g. "<literal>- (f x)</literal>")
-               means "<literal>negate (f x)</literal>" (not
-               <literal>Prelude.negate</literal>).</para>
-             </listitem>
+      <listitem><para>Fractional literals are handed in just the same way,
+         except that the translation is 
+             <literal>fromRational (3.68::Rational)</literal>.
+</para> </listitem>        
+
+         <listitem><para>The equality test in an overloaded numeric pattern
+             uses whatever <literal>(==)</literal> is in scope.
+</para> </listitem>        
+
+         <listitem><para>The subtraction operation, and the
+         greater-than-or-equal test, in <literal>n+k</literal> patterns
+             use whatever <literal>(-)</literal> and <literal>(>=)</literal> are in scope.
+             </para></listitem>
 
              <listitem>
-               <para>In an n+k pattern, the standard Prelude
-                <literal>Ord</literal> class is still used for comparison,
-                but the necessary subtraction uses whatever
-                "<literal>(-)</literal>" is in scope (not
-                "<literal>Prelude.(-)</literal>").</para>
-             </listitem>
+               <para>Negation (e.g. "<literal>- (f x)</literal>")
+               means "<literal>negate (f x)</literal>", both in numeric
+               patterns, and expressions.
+             </para></listitem>
 
              <listitem>
          <para>"Do" notation is translated using whatever
              functions <literal>(>>=)</literal>,
-             <literal>(>>)</literal>, <literal>fail</literal>, and
-             <literal>return</literal>, are in scope (not the Prelude
-             versions).  List comprehensions, and parallel array
+             <literal>(>>)</literal>, and <literal>fail</literal>,
+             are in scope (not the Prelude
+             versions).  List comprehensions, mdo (<xref linkend="mdo-notation"/>), and parallel array
              comprehensions, are unaffected.  </para></listitem>
 
              <listitem>
-               <para>Similarly recursive do notation (see
-               <xref linkend="mdo-notation"/>) uses whatever
-               <literal>mfix</literal> function is in scope, and arrow
+               <para>Arrow
                notation (see <xref linkend="arrow-notation"/>)
                uses whatever <literal>arr</literal>,
                <literal>(>>>)</literal>, <literal>first</literal>,
                <literal>app</literal>, <literal>(|||)</literal> and
-               <literal>loop</literal> functions are in scope.</para>
-             </listitem>
+               <literal>loop</literal> functions are in scope. But unlike the
+               other constructs, the types of these functions must match the
+               Prelude types very closely.  Details are in flux; if you want
+               to use this, ask!
+             </para></listitem>
            </itemizedlist>
-
-            <para>The functions with these names that GHC finds in scope
-            must have types matching those of the originals, namely:
-            <screen>
-               fromInteger  :: Integer  -> N
-               fromRational :: Rational -> N
-               negate       :: N -> N
-               (-)          :: N -> N -> N
-               (>>=)        :: forall a b. M a -> (a -> M b) -> M b
-               (>>)         :: forall a b. M a -> M b -> M b
-               return       :: forall a.   a      -> M a
-               fail         :: forall a.   String -> M a
-            </screen>
-            (Here <literal>N</literal> may be any type,
-            and <literal>M</literal> any type constructor.)</para>
-
+In all cases (apart from arrow notation), the static semantics should be that of the desugared form,
+even if that is a little unexpected. For emample, the 
+static semantics of the literal <literal>368</literal>
+is exactly that of <literal>fromInteger (368::Integer)</literal>; it's fine for
+<literal>fromInteger</literal> to have any of the types:
+<programlisting>
+fromInteger :: Integer -> Integer
+fromInteger :: forall a. Foo a => Integer -> a
+fromInteger :: Num a => a -> Integer
+fromInteger :: Integer -> Bool -> Bool
+</programlisting>
+</para>
+               
             <para>Be warned: this is an experimental facility, with
             fewer checks than usual.  Use <literal>-dcore-lint</literal>
             to typecheck the desugared program.  If Core Lint is happy
@@ -910,18 +925,49 @@ Nevertheless, they can be useful when defining "phantom types".</para>
 </sect3>
 
 <sect3 id="infix-tycons">
-<title>Infix type constructors</title>
+<title>Infix type constructors, classes, and type variables</title>
 
 <para>
-GHC allows type constructors to be operators, and to be written infix, very much 
-like expressions.  More specifically:
+GHC allows type constructors, classes, and type variables to be operators, and
+to be written infix, very much like expressions.  More specifically:
 <itemizedlist>
 <listitem><para>
-  A type constructor can be an operator, beginning with a colon; e.g. <literal>:*:</literal>.
+  A type constructor or class can be an operator, beginning with a colon; e.g. <literal>:*:</literal>.
   The lexical syntax is the same as that for data constructors.
   </para></listitem>
 <listitem><para>
-  Types can be written infix.  For example <literal>Int :*: Bool</literal>.  
+  Data type and type-synonym declarations can be written infix, parenthesised
+  if you want further arguments.  E.g.
+<screen>
+  data a :*: b = Foo a b
+  type a :+: b = Either a b
+  class a :=: b where ...
+
+  data (a :**: b) x = Baz a b x
+  type (a :++: b) y = Either (a,b) y
+</screen>
+  </para></listitem>
+<listitem><para>
+  Types, and class constraints, can be written infix.  For example
+  <screen>
+       x :: Int :*: Bool
+        f :: (a :=: b) => a -> b
+  </screen>
+  </para></listitem>
+<listitem><para>
+  A type variable can be an (unqualified) operator e.g. <literal>+</literal>.
+  The lexical syntax is the same as that for variable operators, excluding "(.)",
+  "(!)", and "(*)".  In a binding position, the operator must be
+  parenthesised.  For example:
+<programlisting>
+   type T (+) = Int + Int
+   f :: T Either
+   f = Left 3
+   liftA2 :: Arrow (~>)
+         => (a -> b -> c) -> (e ~> a) -> (e ~> b) -> (e ~> c)
+   liftA2 = ...
+</programlisting>
   </para></listitem>
 <listitem><para>
   Back-quotes work
@@ -929,7 +975,7 @@ like expressions.  More specifically:
   <literal>Int `a` Bool</literal>.  Similarly, parentheses work the same; e.g.  <literal>(:*:) Int Bool</literal>.
   </para></listitem>
 <listitem><para>
-  Fixities may be declared for type constructors just as for data constructors.  However,
+  Fixities may be declared for type constructors, or classes, just as for data constructors.  However,
   one cannot distinguish between the two in a fixity declaration; a fixity declaration
   sets the fixity for a data constructor and the corresponding type constructor.  For example:
 <screen>
@@ -942,21 +988,6 @@ like expressions.  More specifically:
 <listitem><para>
   Function arrow is <literal>infixr</literal> with fixity 0.  (This might change; I'm not sure what it should be.)
   </para></listitem>
-<listitem><para>
-  Data type and type-synonym declarations can be written infix.  E.g.
-<screen>
-  data a :*: b = Foo a b
-  type a :+: b = Either a b
-</screen>
-  </para></listitem>
-<listitem><para>
-  The only thing that differs between operators in types and operators in expressions is that
-  ordinary non-constructor operators, such as <literal>+</literal> and <literal>*</literal>
-  are not allowed in types. Reason: the uniform thing to do would be to make them type
-  variables, but that's not very useful.  A less uniform but more useful thing would be to
-  allow them to be type <emphasis>constructors</emphasis>.  But that gives trouble in export
-  lists.  So for now we just exclude them.
-  </para></listitem>
 
 </itemizedlist>
 </para>
@@ -1061,8 +1092,12 @@ because GHC does not allow  unboxed tuples on the left of a function arrow.
 
 <para>
 The idea of using existential quantification in data type declarations
-was suggested by Laufer (I believe, thought doubtless someone will
-correct me), and implemented in Hope+. It's been in Lennart
+was suggested by Perry, and implemented in Hope+ (Nigel Perry, <emphasis>The Implementation
+of Practical Functional Programming Languages</emphasis>, PhD Thesis, University of
+London, 1991). It was later formalised by Laufer and Odersky
+(<emphasis>Polymorphic type inference and abstract data types</emphasis>,
+TOPLAS, 16(5), pp1411-1430, 1994).
+It's been in Lennart
 Augustsson's <command>hbc</command> Haskell compiler for several years, and
 proved very useful.  Here's the idea.  Consider the declaration:
 </para>
@@ -1174,7 +1209,7 @@ adding a new existential quantification construct.
 <title>Type classes</title>
 
 <para>
-An easy extension (implemented in <command>hbc</command>) is to allow
+An easy extension is to allow
 arbitrary contexts before the constructor.  For example:
 </para>
 
@@ -1233,6 +1268,86 @@ universal quantification earlier.
 </sect4>
 
 <sect4>
+<title>Record Constructors</title>
+
+<para>
+GHC allows existentials to be used with records syntax as well.  For example:
+
+<programlisting>
+data Counter a = forall self. NewCounter
+    { _this    :: self
+    , _inc     :: self -> self
+    , _display :: self -> IO ()
+    , tag      :: a
+    }
+</programlisting>
+Here <literal>tag</literal> is a public field, with a well-typed selector
+function <literal>tag :: Counter a -> a</literal>.  The <literal>self</literal>
+type is hidden from the outside; any attempt to apply <literal>_this</literal>,
+<literal>_inc</literal> or <literal>_output</literal> as functions will raise a
+compile-time error.  In other words, <emphasis>GHC defines a record selector function
+only for fields whose type does not mention the existentially-quantified variables</emphasis>.
+(This example used an underscore in the fields for which record selectors
+will not be defined, but that is only programming style; GHC ignores them.)
+</para>
+
+<para>
+To make use of these hidden fields, we need to create some helper functions:
+
+<programlisting>
+inc :: Counter a -> Counter a
+inc (NewCounter x i d t) = NewCounter
+    { _this = i x, _inc = i, _display = d, tag = t } 
+
+display :: Counter a -> IO ()
+display NewCounter{ _this = x, _display = d } = d x
+</programlisting>
+
+Now we can define counters with different underlying implementations:
+
+<programlisting>
+counterA :: Counter String 
+counterA = NewCounter
+    { _this = 0, _inc = (1+), _display = print, tag = "A" }
+
+counterB :: Counter String 
+counterB = NewCounter
+    { _this = "", _inc = ('#':), _display = putStrLn, tag = "B" }
+
+main = do
+    display (inc counterA)         -- prints "1"
+    display (inc (inc counterB))   -- prints "##"
+</programlisting>
+
+In GADT declarations (see <xref linkend="gadt"/>), the explicit
+<literal>forall</literal> may be omitted.  For example, we can express
+the same <literal>Counter a</literal> using GADT:
+
+<programlisting>
+data Counter a where
+    NewCounter { _this    :: self
+               , _inc     :: self -> self
+               , _display :: self -> IO ()
+               , tag      :: a
+               }
+        :: Counter a
+</programlisting>
+
+At the moment, record update syntax is only supported for Haskell 98 data types,
+so the following function does <emphasis>not</emphasis> work:
+
+<programlisting>
+-- This is invalid; use explicit NewCounter instead for now
+setTag :: Counter a -> a -> Counter a
+setTag obj t = obj{ tag = t }
+</programlisting>
+
+</para>
+
+</sect4>
+
+
+<sect4>
 <title>Restrictions</title>
 
 <para>
@@ -1394,19 +1509,20 @@ declarations.  Define your own instances!
 <title>Class declarations</title>
 
 <para>
-This section documents GHC's implementation of multi-parameter type
-classes.  There's lots of background in the paper <ulink
-url="http://research.microsoft.com/~simonpj/multi.ps.gz" >Type
+This section, and the next one, documents GHC's type-class extensions.
+There's lots of background in the paper <ulink
+url="http://research.microsoft.com/~simonpj/Papers/type-class-design-space" >Type
 classes: exploring the design space</ulink > (Simon Peyton Jones, Mark
 Jones, Erik Meijer).
 </para>
 <para>
-There are the following constraints on class declarations:
-<orderedlist>
-<listitem>
+All the extensions are enabled by the <option>-fglasgow-exts</option> flag.
+</para>
 
+<sect3>
+<title>Multi-parameter type classes</title>
 <para>
- <emphasis>Multi-parameter type classes are permitted</emphasis>. For example:
+Multi-parameter type classes are permitted. For example:
 
 
 <programlisting>
@@ -1415,39 +1531,16 @@ There are the following constraints on class declarations:
     ...etc.
 </programlisting>
 
-
-
 </para>
-</listitem>
-<listitem>
-
-<para>
- <emphasis>The class hierarchy must be acyclic</emphasis>.  However, the definition
-of "acyclic" involves only the superclass relationships.  For example,
-this is OK:
-
-
-<programlisting>
-  class C a where {
-    op :: D b => a -> b -> b
-  }
-
-  class C a => D a where { ... }
-</programlisting>
-
-
-Here, <literal>C</literal> is a superclass of <literal>D</literal>, but it's OK for a
-class operation <literal>op</literal> of <literal>C</literal> to mention <literal>D</literal>.  (It
-would not be OK for <literal>D</literal> to be a superclass of <literal>C</literal>.)
+</sect3>
 
-</para>
-</listitem>
-<listitem>
+<sect3>
+<title>The superclasses of a class declaration</title>
 
 <para>
- <emphasis>There are no restrictions on the context in a class declaration
+There are no restrictions on the context in a class declaration
 (which introduces superclasses), except that the class hierarchy must
-be acyclic</emphasis>.  So these class declarations are OK:
+be acyclic.  So these class declarations are OK:
 
 
 <programlisting>
@@ -1460,62 +1553,33 @@ be acyclic</emphasis>.  So these class declarations are OK:
 
 
 </para>
-</listitem>
-
-<listitem>
-
 <para>
- <emphasis>All of the class type variables must be reachable (in the sense 
-mentioned in <xref linkend="type-restrictions"/>)
-from the free variables of each method type
-</emphasis>.  For example:
+As in Haskell 98, The class hierarchy must be acyclic.  However, the definition
+of "acyclic" involves only the superclass relationships.  For example,
+this is OK:
 
 
 <programlisting>
-  class Coll s a where
-    empty  :: s
-    insert :: s -> a -> s
-</programlisting>
-
-
-is not OK, because the type of <literal>empty</literal> doesn't mention
-<literal>a</literal>.  This rule is a consequence of Rule 1(a), above, for
-types, and has the same motivation.
-
-Sometimes, offending class declarations exhibit misunderstandings.  For
-example, <literal>Coll</literal> might be rewritten
-
+  class C a where {
+    op :: D b => a -> b -> b
+  }
 
-<programlisting>
-  class Coll s a where
-    empty  :: s a
-    insert :: s a -> a -> s a
+  class C a => D a where { ... }
 </programlisting>
 
 
-which makes the connection between the type of a collection of
-<literal>a</literal>'s (namely <literal>(s a)</literal>) and the element type <literal>a</literal>.
-Occasionally this really doesn't work, in which case you can split the
-class like this:
-
-
-<programlisting>
-  class CollE s where
-    empty  :: s
-
-  class CollE s => Coll s a where
-    insert :: s -> a -> s
-</programlisting>
+Here, <literal>C</literal> is a superclass of <literal>D</literal>, but it's OK for a
+class operation <literal>op</literal> of <literal>C</literal> to mention <literal>D</literal>.  (It
+would not be OK for <literal>D</literal> to be a superclass of <literal>C</literal>.)
+</para>
+</sect3>
 
 
-</para>
-</listitem>
 
-</orderedlist>
-</para>
 
 <sect3 id="class-method-types">
 <title>Class method types</title>
+
 <para>
 Haskell 98 prohibits class method types to mention constraints on the
 class type variable, thus:
@@ -1527,187 +1591,121 @@ class type variable, thus:
 The type of <literal>elem</literal> is illegal in Haskell 98, because it
 contains the constraint <literal>Eq a</literal>, constrains only the 
 class type variable (in this case <literal>a</literal>).
+GHC lifts this restriction.
 </para>
-<para>
-With the <option>-fglasgow-exts</option> GHC lifts this restriction.
-</para>
+
 
 </sect3>
 
-</sect2>
 
-<sect2 id="type-restrictions">
-<title>Type signatures</title>
+<sect3 id="functional-dependencies">
+<title>Functional dependencies
+</title>
 
-<sect3><title>The context of a type signature</title>
+<para> Functional dependencies are implemented as described by Mark Jones
+in &ldquo;<ulink url="http://www.cse.ogi.edu/~mpj/pubs/fundeps.html">Type Classes with Functional Dependencies</ulink>&rdquo;, Mark P. Jones, 
+In Proceedings of the 9th European Symposium on Programming, 
+ESOP 2000, Berlin, Germany, March 2000, Springer-Verlag LNCS 1782,
+.
+</para>
 <para>
-Unlike Haskell 98, constraints in types do <emphasis>not</emphasis> have to be of
-the form <emphasis>(class type-variable)</emphasis> or
-<emphasis>(class (type-variable type-variable ...))</emphasis>.  Thus,
-these type signatures are perfectly OK
+Functional dependencies are introduced by a vertical bar in the syntax of a 
+class declaration;  e.g. 
 <programlisting>
-  g :: Eq [a] => ...
-  g :: Ord (T a ()) => ...
+  class (Monad m) => MonadState s m | m -> s where ...
+
+  class Foo a b c | a b -> c where ...
 </programlisting>
+There should be more documentation, but there isn't (yet).  Yell if you need it.
 </para>
 <para>
-GHC imposes the following restrictions on the constraints in a type signature.
-Consider the type:
+In a class declaration, all of the class type variables must be reachable (in the sense 
+mentioned in <xref linkend="type-restrictions"/>)
+from the free variables of each method type.
+For example:
 
 <programlisting>
-  forall tv1..tvn (c1, ...,cn) => type
+  class Coll s a where
+    empty  :: s
+    insert :: s -> a -> s
 </programlisting>
 
-(Here, we write the "foralls" explicitly, although the Haskell source
-language omits them; in Haskell 98, all the free type variables of an
-explicit source-language type signature are universally quantified,
-except for the class type variables in a class declaration.  However,
-in GHC, you can give the foralls if you want.  See <xref linkend="universal-quantification"/>).
-</para>
-
-<para>
-
-<orderedlist>
-<listitem>
-
-<para>
- <emphasis>Each universally quantified type variable
-<literal>tvi</literal> must be reachable from <literal>type</literal></emphasis>.
-
-A type variable <literal>a</literal> is "reachable" if it it appears
-in the same constraint as either a type variable free in in
-<literal>type</literal>, or another reachable type variable.  
-A value with a type that does not obey 
-this reachability restriction cannot be used without introducing
-ambiguity; that is why the type is rejected.
-Here, for example, is an illegal type:
-
-
+is not OK, because the type of <literal>empty</literal> doesn't mention
+<literal>a</literal>.  Functional dependencies can make the type variable
+reachable:
 <programlisting>
-  forall a. Eq a => Int
+  class Coll s a | s -> a where
+    empty  :: s
+    insert :: s -> a -> s
 </programlisting>
 
+Alternatively <literal>Coll</literal> might be rewritten
 
-When a value with this type was used, the constraint <literal>Eq tv</literal>
-would be introduced where <literal>tv</literal> is a fresh type variable, and
-(in the dictionary-translation implementation) the value would be
-applied to a dictionary for <literal>Eq tv</literal>.  The difficulty is that we
-can never know which instance of <literal>Eq</literal> to use because we never
-get any more information about <literal>tv</literal>.
-</para>
-<para>
-Note
-that the reachability condition is weaker than saying that <literal>a</literal> is
-functionally dependent on a type variable free in
-<literal>type</literal> (see <xref
-linkend="functional-dependencies"/>).  The reason for this is there
-might be a "hidden" dependency, in a superclass perhaps.  So
-"reachable" is a conservative approximation to "functionally dependent".
-For example, consider:
 <programlisting>
-  class C a b | a -> b where ...
-  class C a b => D a b where ...
-  f :: forall a b. D a b => a -> a
+  class Coll s a where
+    empty  :: s a
+    insert :: s a -> a -> s a
 </programlisting>
-This is fine, because in fact <literal>a</literal> does functionally determine <literal>b</literal>
-but that is not immediately apparent from <literal>f</literal>'s type.
-</para>
-</listitem>
-<listitem>
 
-<para>
- <emphasis>Every constraint <literal>ci</literal> must mention at least one of the
-universally quantified type variables <literal>tvi</literal></emphasis>.
 
-For example, this type is OK because <literal>C a b</literal> mentions the
-universally quantified type variable <literal>b</literal>:
+which makes the connection between the type of a collection of
+<literal>a</literal>'s (namely <literal>(s a)</literal>) and the element type <literal>a</literal>.
+Occasionally this really doesn't work, in which case you can split the
+class like this:
 
 
 <programlisting>
-  forall a. C a b => burble
-</programlisting>
-
+  class CollE s where
+    empty  :: s
 
-The next type is illegal because the constraint <literal>Eq b</literal> does not
-mention <literal>a</literal>:
+  class CollE s => Coll s a where
+    insert :: s -> a -> s
+</programlisting>
+</para>
+</sect3>
 
 
-<programlisting>
-  forall a. Eq b => burble
-</programlisting>
 
 
-The reason for this restriction is milder than the other one.  The
-excluded types are never useful or necessary (because the offending
-context doesn't need to be witnessed at this point; it can be floated
-out).  Furthermore, floating them out increases sharing. Lastly,
-excluding them is a conservative choice; it leaves a patch of
-territory free in case we need it later.
 
-</para>
-</listitem>
+</sect2>
 
-</orderedlist>
+<sect2 id="instance-decls">
+<title>Instance declarations</title>
 
-</para>
-</sect3>
+<sect3 id="instance-heads">
+<title>Instance heads</title>
 
-<sect3 id="hoist">
-<title>For-all hoisting</title>
 <para>
-It is often convenient to use generalised type synonyms (see <xref linkend="type-synonyms"/>) at the right hand
-end of an arrow, thus:
-<programlisting>
-  type Discard a = forall b. a -> b -> a
-
-  g :: Int -> Discard Int
-  g x y z = x+y
-</programlisting>
-Simply expanding the type synonym would give
-<programlisting>
-  g :: Int -> (forall b. Int -> b -> Int)
-</programlisting>
-but GHC "hoists" the <literal>forall</literal> to give the isomorphic type
-<programlisting>
-  g :: forall b. Int -> Int -> b -> Int
-</programlisting>
-In general, the rule is this: <emphasis>to determine the type specified by any explicit
-user-written type (e.g. in a type signature), GHC expands type synonyms and then repeatedly
-performs the transformation:</emphasis>
-<programlisting>
-  <emphasis>type1</emphasis> -> forall a1..an. <emphasis>context2</emphasis> => <emphasis>type2</emphasis>
-==>
-  forall a1..an. <emphasis>context2</emphasis> => <emphasis>type1</emphasis> -> <emphasis>type2</emphasis>
-</programlisting>
-(In fact, GHC tries to retain as much synonym information as possible for use in
-error messages, but that is a usability issue.)  This rule applies, of course, whether
-or not the <literal>forall</literal> comes from a synonym. For example, here is another
-valid way to write <literal>g</literal>'s type signature:
-<programlisting>
-  g :: Int -> Int -> forall b. b -> Int
-</programlisting>
+The <emphasis>head</emphasis> of an instance declaration is the part to the
+right of the "<literal>=&gt;</literal>".  In Haskell 98 the head of an instance
+declaration
+must be of the form <literal>C (T a1 ... an)</literal>, where
+<literal>C</literal> is the class, <literal>T</literal> is a type constructor,
+and the <literal>a1 ... an</literal> are distinct type variables.
 </para>
 <para>
-When doing this hoisting operation, GHC eliminates duplicate constraints.  For
-example:
-<programlisting>
-  type Foo a = (?x::Int) => Bool -> a
-  g :: Foo (Foo Int)
-</programlisting>
-means
+The <option>-fglasgow-exts</option> flag lifts this restriction and allows the
+instance head to be of form <literal>C t1 ... tn</literal> where <literal>t1
+... tn</literal> are arbitrary types (provided, of course, everything is
+well-kinded).  In particular, types <literal>ti</literal> can be type variables
+or structured types, and can contain repeated occurrences of a single type
+variable.
+Examples:
 <programlisting>
-  g :: (?x::Int) => Bool -> Bool -> Int
+  instance Eq (T a a) where ...
+       -- Repeated type variable
+
+  instance Eq (S [a]) where ...
+       -- Structured type
+
+  instance C Int [a] where ...
+       -- Multiple parameters
 </programlisting>
 </para>
 </sect3>
 
-
-</sect2>
-
-<sect2 id="instance-decls">
-<title>Instance declarations</title>
-
-<sect3>
+<sect3 id="instance-overlap">
 <title>Overlapping instances</title>
 <para>
 In general, <emphasis>GHC requires that that it be unambiguous which instance
@@ -1731,7 +1729,8 @@ these declarations:
   instance context3 => C Int [a]   where ...  -- (C)
   instance context4 => C Int [Int] where ...  -- (D)
 </programlisting>
-The instances (A) and (B) match the constraint <literal>C Int Bool</literal>, but (C) and (D) do not.  When matching, GHC takes
+The instances (A) and (B) match the constraint <literal>C Int Bool</literal>, 
+but (C) and (D) do not.  When matching, GHC takes
 no account of the context of the instance declaration
 (<literal>context1</literal> etc).
 GHC's default behaviour is that <emphasis>exactly one instance must match the
@@ -1763,6 +1762,35 @@ So GHC rejects the program.  If you add the flag <option>-fallow-incoherent-inst
 GHC will instead pick (C), without complaining about 
 the problem of subsequent instantiations.
 </para>
+<para>
+The willingness to be overlapped or incoherent is a property of 
+the <emphasis>instance declaration</emphasis> itself, controlled by the
+presence or otherwise of the <option>-fallow-overlapping-instances</option> 
+and <option>-fallow-incoherent-instances</option> flags when that mdodule is
+being defined.  Neither flag is required in a module that imports and uses the
+instance declaration.  Specifically, during the lookup process:
+<itemizedlist>
+<listitem><para>
+An instance declaration is ignored during the lookup process if (a) a more specific
+match is found, and (b) the instance declaration was compiled with 
+<option>-fallow-overlapping-instances</option>.  The flag setting for the
+more-specific instance does not matter.
+</para></listitem>
+<listitem><para>
+Suppose an instance declaration does not matche the constraint being looked up, but
+does unify with it, so that it might match when the constraint is further 
+instantiated.  Usually GHC will regard this as a reason for not committing to
+some other constraint.  But if the instance declaration was compiled with
+<option>-fallow-incoherent-instances</option>, GHC will skip the "does-it-unify?" 
+check for that declaration.
+</para></listitem>
+</itemizedlist>
+All this makes it possible for a library author to design a library that relies on 
+overlapping instances without the library client having to know.
+</para>
+<para>The <option>-fallow-incoherent-instances</option> flag implies the
+<option>-fallow-overlapping-instances</option> flag, but not vice versa.
+</para>
 </sect3>
 
 <sect3>
@@ -1827,7 +1855,7 @@ but this is not:
 <programlisting>
   instance F a where ...
 </programlisting>
-Note that instance heads <emphasis>may</emphasis> contain repeated type variables.
+Note that instance heads may contain repeated type variables (<xref linkend="instance-heads"/>).
 For example, this is OK:
 <programlisting>
   instance Stateful (ST s) (MutVar s) where ...
@@ -1838,78 +1866,251 @@ For example, this is OK:
 
 <listitem>
 <para>All of the types in the <emphasis>context</emphasis> of
-an instance declaration <emphasis>must</emphasis> be type variables.
+an instance declaration <emphasis>must</emphasis> be type variables, and
+there must be no repeated type variables in any one constraint.
 Thus
 <programlisting>
-instance C a b => Eq (a,b) where ...
+instance C a b => Eq (a,b) where ...
+</programlisting>
+is OK, but
+<programlisting>
+instance C Int b => Foo [b] where ...
+</programlisting>
+is not OK (because of the non-type-variable <literal>Int</literal> in the context), and nor is
+<programlisting>
+instance C b b => Foo [b] where ...
+</programlisting>
+(because of the repeated type variable).
+</para>
+</listitem>
+</orderedlist>
+These restrictions ensure that 
+context reduction terminates: each reduction step removes one type
+constructor.  For example, the following would make the type checker
+loop if it wasn't excluded:
+<programlisting>
+  instance C a => C a where ...
+</programlisting>
+There are two situations in which the rule is a bit of a pain. First,
+if one allows overlapping instance declarations then it's quite
+convenient to have a "default instance" declaration that applies if
+something more specific does not:
+
+
+<programlisting>
+  instance C a where
+    op = ... -- Default
+</programlisting>
+
+
+Second, sometimes you might want to use the following to get the
+effect of a "class synonym":
+
+
+<programlisting>
+  class (C1 a, C2 a, C3 a) => C a where { }
+
+  instance (C1 a, C2 a, C3 a) => C a where { }
+</programlisting>
+
+
+This allows you to write shorter signatures:
+
+
+<programlisting>
+  f :: C a => ...
+</programlisting>
+
+
+instead of
+
+
+<programlisting>
+  f :: (C1 a, C2 a, C3 a) => ...
+</programlisting>
+
+
+Voluminous correspondence on the Haskell mailing list has convinced me
+that it's worth experimenting with more liberal rules.  If you use
+the experimental flag <option>-fallow-undecidable-instances</option>
+<indexterm><primary>-fallow-undecidable-instances
+option</primary></indexterm>, you can use arbitrary
+types in both an instance context and instance head.  Termination is ensured by having a
+fixed-depth recursion stack.  If you exceed the stack depth you get a
+sort of backtrace, and the opportunity to increase the stack depth
+with <option>-fcontext-stack</option><emphasis>N</emphasis>.
+</para>
+<para>
+I'm on the lookout for a less brutal solution: a simple rule that preserves decidability while
+allowing these idioms interesting idioms.  
+</para>
+</sect3>
+
+
+</sect2>
+
+<sect2 id="type-restrictions">
+<title>Type signatures</title>
+
+<sect3><title>The context of a type signature</title>
+<para>
+Unlike Haskell 98, constraints in types do <emphasis>not</emphasis> have to be of
+the form <emphasis>(class type-variable)</emphasis> or
+<emphasis>(class (type-variable type-variable ...))</emphasis>.  Thus,
+these type signatures are perfectly OK
+<programlisting>
+  g :: Eq [a] => ...
+  g :: Ord (T a ()) => ...
+</programlisting>
+</para>
+<para>
+GHC imposes the following restrictions on the constraints in a type signature.
+Consider the type:
+
+<programlisting>
+  forall tv1..tvn (c1, ...,cn) => type
+</programlisting>
+
+(Here, we write the "foralls" explicitly, although the Haskell source
+language omits them; in Haskell 98, all the free type variables of an
+explicit source-language type signature are universally quantified,
+except for the class type variables in a class declaration.  However,
+in GHC, you can give the foralls if you want.  See <xref linkend="universal-quantification"/>).
+</para>
+
+<para>
+
+<orderedlist>
+<listitem>
+
+<para>
+ <emphasis>Each universally quantified type variable
+<literal>tvi</literal> must be reachable from <literal>type</literal></emphasis>.
+
+A type variable <literal>a</literal> is "reachable" if it it appears
+in the same constraint as either a type variable free in in
+<literal>type</literal>, or another reachable type variable.  
+A value with a type that does not obey 
+this reachability restriction cannot be used without introducing
+ambiguity; that is why the type is rejected.
+Here, for example, is an illegal type:
+
+
+<programlisting>
+  forall a. Eq a => Int
 </programlisting>
-is OK, but
+
+
+When a value with this type was used, the constraint <literal>Eq tv</literal>
+would be introduced where <literal>tv</literal> is a fresh type variable, and
+(in the dictionary-translation implementation) the value would be
+applied to a dictionary for <literal>Eq tv</literal>.  The difficulty is that we
+can never know which instance of <literal>Eq</literal> to use because we never
+get any more information about <literal>tv</literal>.
+</para>
+<para>
+Note
+that the reachability condition is weaker than saying that <literal>a</literal> is
+functionally dependent on a type variable free in
+<literal>type</literal> (see <xref
+linkend="functional-dependencies"/>).  The reason for this is there
+might be a "hidden" dependency, in a superclass perhaps.  So
+"reachable" is a conservative approximation to "functionally dependent".
+For example, consider:
 <programlisting>
-instance C Int b => Foo b where ...
+  class C a b | a -> b where ...
+  class C a b => D a b where ...
+  f :: forall a b. D a b => a -> a
 </programlisting>
-is not OK.
+This is fine, because in fact <literal>a</literal> does functionally determine <literal>b</literal>
+but that is not immediately apparent from <literal>f</literal>'s type.
 </para>
 </listitem>
-</orderedlist>
-These restrictions ensure that 
-context reduction terminates: each reduction step removes one type
-constructor.  For example, the following would make the type checker
-loop if it wasn't excluded:
-<programlisting>
-  instance C a => C a where ...
-</programlisting>
-There are two situations in which the rule is a bit of a pain. First,
-if one allows overlapping instance declarations then it's quite
-convenient to have a "default instance" declaration that applies if
-something more specific does not:
+<listitem>
+
+<para>
+ <emphasis>Every constraint <literal>ci</literal> must mention at least one of the
+universally quantified type variables <literal>tvi</literal></emphasis>.
+
+For example, this type is OK because <literal>C a b</literal> mentions the
+universally quantified type variable <literal>b</literal>:
 
 
 <programlisting>
-  instance C a where
-    op = ... -- Default
+  forall a. C a b => burble
 </programlisting>
 
 
-Second, sometimes you might want to use the following to get the
-effect of a "class synonym":
+The next type is illegal because the constraint <literal>Eq b</literal> does not
+mention <literal>a</literal>:
 
 
 <programlisting>
-  class (C1 a, C2 a, C3 a) => C a where { }
-
-  instance (C1 a, C2 a, C3 a) => C a where { }
+  forall a. Eq b => burble
 </programlisting>
 
 
-This allows you to write shorter signatures:
-
+The reason for this restriction is milder than the other one.  The
+excluded types are never useful or necessary (because the offending
+context doesn't need to be witnessed at this point; it can be floated
+out).  Furthermore, floating them out increases sharing. Lastly,
+excluding them is a conservative choice; it leaves a patch of
+territory free in case we need it later.
 
-<programlisting>
-  f :: C a => ...
-</programlisting>
+</para>
+</listitem>
 
+</orderedlist>
 
-instead of
+</para>
+</sect3>
 
+<sect3 id="hoist">
+<title>For-all hoisting</title>
+<para>
+It is often convenient to use generalised type synonyms (see <xref linkend="type-synonyms"/>) at the right hand
+end of an arrow, thus:
+<programlisting>
+  type Discard a = forall b. a -> b -> a
 
+  g :: Int -> Discard Int
+  g x y z = x+y
+</programlisting>
+Simply expanding the type synonym would give
 <programlisting>
-  f :: (C1 a, C2 a, C3 a) => ...
+  g :: Int -> (forall b. Int -> b -> Int)
+</programlisting>
+but GHC "hoists" the <literal>forall</literal> to give the isomorphic type
+<programlisting>
+  g :: forall b. Int -> Int -> b -> Int
+</programlisting>
+In general, the rule is this: <emphasis>to determine the type specified by any explicit
+user-written type (e.g. in a type signature), GHC expands type synonyms and then repeatedly
+performs the transformation:</emphasis>
+<programlisting>
+  <emphasis>type1</emphasis> -> forall a1..an. <emphasis>context2</emphasis> => <emphasis>type2</emphasis>
+==>
+  forall a1..an. <emphasis>context2</emphasis> => <emphasis>type1</emphasis> -> <emphasis>type2</emphasis>
+</programlisting>
+(In fact, GHC tries to retain as much synonym information as possible for use in
+error messages, but that is a usability issue.)  This rule applies, of course, whether
+or not the <literal>forall</literal> comes from a synonym. For example, here is another
+valid way to write <literal>g</literal>'s type signature:
+<programlisting>
+  g :: Int -> Int -> forall b. b -> Int
 </programlisting>
-
-
-Voluminous correspondence on the Haskell mailing list has convinced me
-that it's worth experimenting with more liberal rules.  If you use
-the experimental flag <option>-fallow-undecidable-instances</option>
-<indexterm><primary>-fallow-undecidable-instances
-option</primary></indexterm>, you can use arbitrary
-types in both an instance context and instance head.  Termination is ensured by having a
-fixed-depth recursion stack.  If you exceed the stack depth you get a
-sort of backtrace, and the opportunity to increase the stack depth
-with <option>-fcontext-stack</option><emphasis>N</emphasis>.
 </para>
 <para>
-I'm on the lookout for a less brutal solution: a simple rule that preserves decidability while
-allowing these idioms interesting idioms.  
+When doing this hoisting operation, GHC eliminates duplicate constraints.  For
+example:
+<programlisting>
+  type Foo a = (?x::Int) => Bool -> a
+  g :: Foo (Foo Int)
+</programlisting>
+means
+<programlisting>
+  g :: (?x::Int) => Bool -> Bool -> Int
+</programlisting>
 </para>
 </sect3>
 
@@ -2079,6 +2280,68 @@ the binding for <literal>?x</literal>, so the type of <literal>f</literal> is
 </para>
 
 </sect3>
+
+<sect3><title>Implicit parameters and polymorphic recursion</title>
+
+<para>
+Consider these two definitions:
+<programlisting>
+  len1 :: [a] -> Int
+  len1 xs = let ?acc = 0 in len_acc1 xs
+
+  len_acc1 [] = ?acc
+  len_acc1 (x:xs) = let ?acc = ?acc + (1::Int) in len_acc1 xs
+
+  ------------
+
+  len2 :: [a] -> Int
+  len2 xs = let ?acc = 0 in len_acc2 xs
+
+  len_acc2 :: (?acc :: Int) => [a] -> Int
+  len_acc2 [] = ?acc
+  len_acc2 (x:xs) = let ?acc = ?acc + (1::Int) in len_acc2 xs
+</programlisting>
+The only difference between the two groups is that in the second group
+<literal>len_acc</literal> is given a type signature.
+In the former case, <literal>len_acc1</literal> is monomorphic in its own
+right-hand side, so the implicit parameter <literal>?acc</literal> is not
+passed to the recursive call.  In the latter case, because <literal>len_acc2</literal>
+has a type signature, the recursive call is made to the
+<emphasis>polymoprhic</emphasis> version, which takes <literal>?acc</literal>
+as an implicit parameter.  So we get the following results in GHCi:
+<programlisting>
+  Prog> len1 "hello"
+  0
+  Prog> len2 "hello"
+  5
+</programlisting>
+Adding a type signature dramatically changes the result!  This is a rather
+counter-intuitive phenomenon, worth watching out for.
+</para>
+</sect3>
+
+<sect3><title>Implicit parameters and monomorphism</title>
+
+<para>GHC applies the dreaded Monomorphism Restriction (section 4.5.5 of the
+Haskell Report) to implicit parameters.  For example, consider:
+<programlisting>
+ f :: Int -> Int
+  f v = let ?x = 0     in
+        let y = ?x + v in
+        let ?x = 5     in
+        y
+</programlisting>
+Since the binding for <literal>y</literal> falls under the Monomorphism
+Restriction it is not generalised, so the type of <literal>y</literal> is
+simply <literal>Int</literal>, not <literal>(?x::Int) => Int</literal>.
+Hence, <literal>(f 9)</literal> returns result <literal>9</literal>.
+If you add a type signature for <literal>y</literal>, then <literal>y</literal>
+will get type <literal>(?x::Int) => Int</literal>, so the occurrence of
+<literal>y</literal> in the body of the <literal>let</literal> will see the
+inner binding of <literal>?x</literal>, so <literal>(f 9)</literal> will return
+<literal>14</literal>.
+</para>
+</sect3>
 </sect2>
 
 <sect2 id="linear-implicit-parameters">
@@ -2251,30 +2514,6 @@ and you'd be right.  That is why they are an experimental feature.
 
 </sect2>
 
-<sect2 id="functional-dependencies">
-<title>Functional dependencies
-</title>
-
-<para> Functional dependencies are implemented as described by Mark Jones
-in &ldquo;<ulink url="http://www.cse.ogi.edu/~mpj/pubs/fundeps.html">Type Classes with Functional Dependencies</ulink>&rdquo;, Mark P. Jones, 
-In Proceedings of the 9th European Symposium on Programming, 
-ESOP 2000, Berlin, Germany, March 2000, Springer-Verlag LNCS 1782,
-.
-</para>
-<para>
-Functional dependencies are introduced by a vertical bar in the syntax of a 
-class declaration;  e.g. 
-<programlisting>
-  class (Monad m) => MonadState s m | m -> s where ...
-
-  class Foo a b c | a b -> c where ...
-</programlisting>
-There should be more documentation, but there isn't (yet).  Yell if you need it.
-</para>
-</sect2>
-
-
-
 <sect2 id="sec-kinding">
 <title>Explicitly-kinded quantification</title>
 
@@ -2649,22 +2888,19 @@ for rank-2 types.
 </title>
 
 <para>
-A <emphasis>pattern type signature</emphasis> can introduce a <emphasis>scoped type
-variable</emphasis>.  For example
-</para>
-
-<para>
-
+A <emphasis>lexically scoped type variable</emphasis> can be bound by:
+<itemizedlist>
+<listitem><para>A declaration type signature (<xref linkend="decl-type-sigs"/>)</para></listitem>
+<listitem><para>A pattern type signature (<xref linkend="pattern-type-sigs"/>)</para></listitem>
+<listitem><para>A result type signature (<xref linkend="result-type-sigs"/>)</para></listitem>
+</itemizedlist>
+For example:
 <programlisting>
 f (xs::[a]) = ys ++ ys
            where
               ys :: [a]
               ys = reverse xs
 </programlisting>
-
-</para>
-
-<para>
 The pattern <literal>(xs::[a])</literal> includes a type signature for <varname>xs</varname>.
 This brings the type variable <literal>a</literal> into scope; it scopes over
 all the patterns and right hand sides for this equation for <function>f</function>.
@@ -2672,8 +2908,6 @@ In particular, it is in scope at the type signature for <varname>y</varname>.
 </para>
 
 <para>
- Pattern type signatures are completely orthogonal to ordinary, separate
-type signatures.  The two can be used independently or together.
 At ordinary type signatures, such as that for <varname>ys</varname>, any type variables
 mentioned in the type signature <emphasis>that are not in scope</emphasis> are
 implicitly universally quantified.  (If there are no type variables in
@@ -2696,10 +2930,10 @@ So much for the basic idea.  Here are the details.
 </para>
 
 <sect3>
-<title>What a pattern type signature means</title>
+<title>What a scoped type variable means</title>
 <para>
-A type variable brought into scope by a pattern type signature is simply
-the name for a type.   The restriction they express is that all occurrences
+A lexically-scoped type variable is simply
+the name for a type.   The restriction it expresses is that all occurrences
 of the same name mean the same type.  For example:
 <programlisting>
   f :: [Int] -> Int -> Int
@@ -2869,7 +3103,33 @@ scope over the methods defined in the <literal>where</literal> part.  For exampl
 
 </sect3>
 
-<sect3>
+<sect3 id="decl-type-sigs">
+<title>Declaration type signatures</title>
+<para>A declaration type signature that has <emphasis>explicit</emphasis>
+quantification (using <literal>forall</literal>) brings into scope the
+explicitly-quantified
+type variables, in the definition of the named function(s).  For example:
+<programlisting>
+  f :: forall a. [a] -> [a]
+  f (x:xs) = xs ++ [ x :: a ]
+</programlisting>
+The "<literal>forall a</literal>" brings "<literal>a</literal>" into scope in
+the definition of "<literal>f</literal>".
+</para>
+<para>This only happens if the quantification in <literal>f</literal>'s type
+signature is explicit.  For example:
+<programlisting>
+  g :: [a] -> [a]
+  g (x:xs) = xs ++ [ x :: a ]
+</programlisting>
+This program will be rejected, because "<literal>a</literal>" does not scope
+over the definition of "<literal>f</literal>", so "<literal>x::a</literal>"
+means "<literal>x::forall a. a</literal>" by Haskell's usual implicit
+quantification rules.
+</para>
+</sect3>
+
+<sect3 id="pattern-type-sigs">
 <title>Where a pattern type signature can occur</title>
 
 <para>
@@ -2986,10 +3246,12 @@ in <literal>f4</literal>'s scope.
 </listitem>
 </itemizedlist>
 </para>
+<para>Pattern type signatures are completely orthogonal to ordinary, separate
+type signatures.  The two can be used independently or together.</para>
 
 </sect3>
 
-<sect3>
+<sect3 id="result-type-sigs">
 <title>Result type signatures</title>
 
 <para>
@@ -3059,9 +3321,23 @@ classes <literal>Eq</literal>, <literal>Ord</literal>,
 GHC extends this list with two more classes that may be automatically derived 
 (provided the <option>-fglasgow-exts</option> flag is specified):
 <literal>Typeable</literal>, and <literal>Data</literal>.  These classes are defined in the library
-modules <literal>Data.Dynamic</literal> and <literal>Data.Generics</literal> respectively, and the
+modules <literal>Data.Typeable</literal> and <literal>Data.Generics</literal> respectively, and the
 appropriate class must be in scope before it can be mentioned in the <literal>deriving</literal> clause.
 </para>
+<para>An instance of <literal>Typeable</literal> can only be derived if the
+data type has seven or fewer type parameters, all of kind <literal>*</literal>.
+The reason for this is that the <literal>Typeable</literal> class is derived using the scheme
+described in
+<ulink url="http://research.microsoft.com/%7Esimonpj/papers/hmap/gmap2.ps">
+Scrap More Boilerplate: Reflection, Zips, and Generalised Casts
+</ulink>.
+(Section 7.4 of the paper describes the multiple <literal>Typeable</literal> classes that
+are used, and only <literal>Typeable1</literal> up to
+<literal>Typeable7</literal> are provided in the library.)
+In other cases, there is nothing to stop the programmer writing a <literal>TypableX</literal>
+class, whose kind suits that of the data type constructor, and
+then writing the data type instance by hand.
+</para>
 </sect2>
 
 <sect2 id="newtype-deriving">
@@ -3174,7 +3450,7 @@ class to the new type:
 <para>
 
 As a result of this extension, all derived instances in newtype
-declarations are treated uniformly (and implemented just by reusing
+ declarations are treated uniformly (and implemented just by reusing
 the dictionary for the representation type), <emphasis>except</emphasis>
 <literal>Show</literal> and <literal>Read</literal>, which really behave differently for
 the newtype and its representation.
@@ -3255,10 +3531,80 @@ then we would not have been able to derive an instance for the
 classes usually have one "main" parameter for which deriving new
 instances is most interesting.
 </para>
+<para>Lastly, all of this applies only for classes other than
+<literal>Read</literal>, <literal>Show</literal>, <literal>Typeable</literal>, 
+and <literal>Data</literal>, for which the built-in derivation applies (section
+4.3.3. of the Haskell Report).
+(For the standard classes <literal>Eq</literal>, <literal>Ord</literal>,
+<literal>Ix</literal>, and <literal>Bounded</literal> it is immaterial whether
+the standard method is used or the one described here.)
+</para>
 </sect3>
 
 </sect2>
 
+<sect2 id="typing-binds">
+<title>Generalised typing of mutually recursive bindings</title>
+
+<para>
+The Haskell Report specifies that a group of bindings (at top level, or in a
+<literal>let</literal> or <literal>where</literal>) should be sorted into
+strongly-connected components, and then type-checked in dependency order
+(<ulink url="http://haskell.org/onlinereport/decls.html#sect4.5.1">Haskell
+Report, Section 4.5.1</ulink>).  
+As each group is type-checked, any binders of the group that
+have
+an explicit type signature are put in the type environment with the specified
+polymorphic type,
+and all others are monomorphic until the group is generalised 
+(<ulink url="http://haskell.org/onlinereport/decls.html#sect4.5.2">Haskell Report, Section 4.5.2</ulink>).
+</para>
+
+<para>Following a suggestion of Mark Jones, in his paper
+<ulink url="http://www.cse.ogi.edu/~mpj/thih/">Typing Haskell in
+Haskell</ulink>,
+GHC implements a more general scheme.  If <option>-fglasgow-exts</option> is
+specified:
+<emphasis>the dependency analysis ignores references to variables that have an explicit
+type signature</emphasis>.
+As a result of this refined dependency analysis, the dependency groups are smaller, and more bindings will
+typecheck.  For example, consider:
+<programlisting>
+  f :: Eq a =&gt; a -> Bool
+  f x = (x == x) || g True || g "Yes"
+  
+  g y = (y &lt;= y) || f True
+</programlisting>
+This is rejected by Haskell 98, but under Jones's scheme the definition for
+<literal>g</literal> is typechecked first, separately from that for
+<literal>f</literal>,
+because the reference to <literal>f</literal> in <literal>g</literal>'s right
+hand side is ingored by the dependency analysis.  Then <literal>g</literal>'s
+type is generalised, to get
+<programlisting>
+  g :: Ord a =&gt; a -> Bool
+</programlisting>
+Now, the defintion for <literal>f</literal> is typechecked, with this type for
+<literal>g</literal> in the type environment.
+</para>
+
+<para>
+The same refined dependency analysis also allows the type signatures of 
+mutually-recursive functions to have different contexts, something that is illegal in
+Haskell 98 (Section 4.5.2, last sentence).  With
+<option>-fglasgow-exts</option>
+GHC only insists that the type signatures of a <emphasis>refined</emphasis> group have identical
+type signatures; in practice this means that only variables bound by the same
+pattern binding must have the same context.  For example, this is fine:
+<programlisting>
+  f :: Eq a =&gt; a -> Bool
+  f x = (x == x) || g True
+  
+  g :: Ord a =&gt; a -> Bool
+  g y = (y &lt;= y) || f True
+</programlisting>
+</para>
+</sect2>
 
 </sect1>
 <!-- ==================== End of type system extensions =================  -->
@@ -3285,9 +3631,9 @@ for these <literal>Terms</literal>:
   eval :: Term a -> a
   eval (Lit i)             = i
   eval (Succ t)     = 1 + eval t
-  eval (IsZero i)   = eval i == 0
+  eval (IsZero t)   = eval t == 0
   eval (If b e1 e2) = if eval b then eval e1 else eval e2
-  eval (Pair e1 e2) = (eval e2, eval e2)
+  eval (Pair e1 e2) = (eval e1, eval e2)
 </programlisting>
 These and many other examples are given in papers by Hongwei Xi, and Tim Sheard.
 </para>
@@ -3319,9 +3665,55 @@ type above, the type of each constructor must end with <literal> ... -> Term ...
 </para></listitem>
 
 <listitem><para>
-You cannot use a <literal>deriving</literal> clause on a GADT-style data type declaration,
-nor can you use record syntax.  (It's not clear what these constructs would mean.  For example,
-the record selectors might ill-typed.)  However, you can use strictness annotations, in the obvious places
+You can use record syntax on a GADT-style data type declaration:
+
+<programlisting>
+  data Term a where
+      Lit    { val  :: Int }      :: Term Int
+      Succ   { num  :: Term Int } :: Term Int
+      Pred   { num  :: Term Int } :: Term Int
+      IsZero { arg  :: Term Int } :: Term Bool 
+      Pair   { arg1 :: Term a
+             , arg2 :: Term b
+             }                    :: Term (a,b)
+      If     { cnd  :: Term Bool
+             , tru  :: Term a
+             , fls  :: Term a
+             }                    :: Term a
+</programlisting>
+For every constructor that has a field <literal>f</literal>, (a) the type of
+field <literal>f</literal> must be the same; and (b) the
+result type of the constructor must be the same; both modulo alpha conversion.
+Hence, in our example, we cannot merge the <literal>num</literal> and <literal>arg</literal>
+fields above into a 
+single name.  Although their field types are both <literal>Term Int</literal>,
+their selector functions actually have different types:
+
+<programlisting>
+  num :: Term Int -> Term Int
+  arg :: Term Bool -> Term Int
+</programlisting>
+
+At the moment, record updates are not yet possible with GADT, so support is 
+limited to record construction, selection and pattern matching:
+
+<programlisting>
+  someTerm :: Term Bool
+  someTerm = IsZero { arg = Succ { num = Lit { val = 0 } } }
+
+  eval :: Term a -> a
+  eval Lit    { val = i } = i
+  eval Succ   { num = t } = eval t + 1
+  eval Pred   { num = t } = eval t - 1
+  eval IsZero { arg = t } = eval t == 0
+  eval Pair   { arg1 = t1, arg2 = t2 } = (eval t1, eval t2)
+  eval t@If{} = if eval (cnd t) then eval (tru t) else eval (fls t)
+</programlisting>
+
+</para></listitem>
+
+<listitem><para>
+You can use strictness annotations, in the obvious places
 in the constructor type:
 <programlisting>
   data Term a where
@@ -3332,6 +3724,23 @@ in the constructor type:
 </para></listitem>
 
 <listitem><para>
+You can use a <literal>deriving</literal> clause on a GADT-style data type
+declaration, but only if the data type could also have been declared in
+Haskell-98 syntax.   For example, these two declarations are equivalent
+<programlisting>
+  data Maybe1 a where {
+      Nothing1 :: Maybe a ;
+      Just1    :: a -> Maybe a
+    } deriving( Eq, Ord )
+
+  data Maybe2 a = Nothing2 | Just2 a 
+       deriving( Eq, Ord )
+</programlisting>
+This simply allows you to declare a vanilla Haskell-98 data type using the
+<literal>where</literal> form without losing the <literal>deriving</literal> clause.
+</para></listitem>
+
+<listitem><para>
 Pattern matching causes type refinement.  For example, in the right hand side of the equation
 <programlisting>
   eval :: Term a -> a
@@ -3359,7 +3768,7 @@ the result type of the <literal>case</literal> expression.  Hence the addition <
 <para>Notice that GADTs generalise existential types.  For example, these two declarations are equivalent:
 <programlisting>
   data T a = forall b. MkT b (b->a)
-  data T' a where { MKT :: b -> (b->a) -> T a }
+  data T' a where { MKT :: b -> (b->a) -> T' a }
 </programlisting>
 </para>
 </sect1>
@@ -3415,9 +3824,11 @@ Tim Sheard is going to expand it.)
                  </para>
              <para> A splice can occur in place of 
                  <itemizedlist>
-                   <listitem><para> an expression; the spliced expression must have type <literal>Expr</literal></para></listitem>
+                   <listitem><para> an expression; the spliced expression must
+                   have type <literal>Q Exp</literal></para></listitem>
                    <listitem><para> a list of top-level declarations; ; the spliced expression must have type <literal>Q [Dec]</literal></para></listitem>
-                   <listitem><para> a type; the spliced expression must have type <literal>Type</literal>.</para></listitem>
+                   <listitem><para> [Planned, but not implemented yet.] a
+                   type; the spliced expression must have type <literal>Q Typ</literal>.</para></listitem>
                    </itemizedlist>
           (Note that the syntax for a declaration splice uses "<literal>$</literal>" not "<literal>splice</literal>" as in
        the paper. Also the type of the enclosed expression must be  <literal>Q [Dec]</literal>, not  <literal>[Q Dec]</literal>
@@ -3432,7 +3843,7 @@ Tim Sheard is going to expand it.)
                              the quotation has type <literal>Expr</literal>.</para></listitem>
                    <listitem><para> <literal>[d| ... |]</literal>, where the "..." is a list of top-level declarations;
                              the quotation has type <literal>Q [Dec]</literal>.</para></listitem>
-                   <listitem><para> <literal>[t| ... |]</literal>, where the "..." is a type; 
+                   <listitem><para>  [Planned, but not implemented yet.]  <literal>[t| ... |]</literal>, where the "..." is a type; 
                              the quotation has type <literal>Type</literal>.</para></listitem>
                  </itemizedlist></para></listitem>
 
@@ -3594,7 +4005,7 @@ What follows is a brief introduction to the notation;
 it won't make much sense unless you've read Hughes's paper.
 This notation is translated to ordinary Haskell,
 using combinators from the
-<ulink url="../libraries/base/Control.Arrow.html"><literal>Control.Arrow</literal></ulink>
+<ulink url="../libraries/base/Control-Arrow.html"><literal>Control.Arrow</literal></ulink>
 module.
 </para>
 
@@ -3678,7 +4089,7 @@ proc x -> f x -&lt;&lt; x+1
 </screen>
 which is equivalent to
 <screen>
-arr (\ x -> (f, x+1)) >>> app
+arr (\ x -> (f x, x+1)) >>> app
 </screen>
 so in this case the arrow must belong to the <literal>ArrowApply</literal>
 class.
@@ -3707,7 +4118,7 @@ the arrow <literal>f</literal>, and matches its output against
 <literal>y</literal>.
 In the next line, the output is discarded.
 The arrow <function>returnA</function> is defined in the
-<ulink url="../libraries/base/Control.Arrow.html"><literal>Control.Arrow</literal></ulink>
+<ulink url="../libraries/base/Control-Arrow.html"><literal>Control.Arrow</literal></ulink>
 module as <literal>arr id</literal>.
 The above example is treated as an abbreviation for
 <screen>
@@ -3724,7 +4135,7 @@ arr (\ x -> (x, x)) >>>
 Note that variables not used later in the composition are projected out.
 After simplification using rewrite rules (see <xref linkend="rewrite-rules"/>)
 defined in the
-<ulink url="../libraries/base/Control.Arrow.html"><literal>Control.Arrow</literal></ulink>
+<ulink url="../libraries/base/Control-Arrow.html"><literal>Control.Arrow</literal></ulink>
 module, this reduces to
 <screen>
 arr (\ x -> (x+1, x)) >>>
@@ -4019,7 +4430,7 @@ additional restrictions:
 <listitem>
 <para>
 The module must import
-<ulink url="../libraries/base/Control.Arrow.html"><literal>Control.Arrow</literal></ulink>.
+<ulink url="../libraries/base/Control-Arrow.html"><literal>Control.Arrow</literal></ulink>.
 </para>
 </listitem>
 
@@ -4115,12 +4526,13 @@ can still define and use your own versions of
 </para>
 
 <para>
-To have the compiler ignore uses of assert, use the compiler option
-<option>-fignore-asserts</option>. <indexterm><primary>-fignore-asserts
-option</primary></indexterm> That is, expressions of the form
+GHC ignores assertions when optimisation is turned on with the
+      <option>-O</option><indexterm><primary><option>-O</option></primary></indexterm> flag.  That is, expressions of the form
 <literal>assert pred e</literal> will be rewritten to
-<literal>e</literal>.
-</para>
+<literal>e</literal>.  You can also disable assertions using the
+      <option>-fignore-asserts</option>
+      option<indexterm><primary><option>-fignore-asserts</option></primary>
+      </indexterm>.</para>
 
 <para>
 Assertion failures can be caught, see the documentation for the
@@ -4177,7 +4589,7 @@ Assertion failures can be caught, see the documentation for the
        </listitem>
 
        <listitem>
-         <para>You can deprecate a function, class, or type, with the
+         <para>You can deprecate a function, class, type, or data constructor, with the
          following top-level declaration:</para>
 <programlisting>
    {-# DEPRECATED f, C, T "Don't use these" #-}
@@ -4185,6 +4597,13 @@ Assertion failures can be caught, see the documentation for the
          <para>When you compile any module that imports and uses any
           of the specified entities, GHC will print the specified
           message.</para>
+         <para> You can only depecate entities declared at top level in the module
+         being compiled, and you can only use unqualified names in the list of
+         entities being deprecated.  A capitalised name, such as <literal>T</literal>
+         refers to <emphasis>either</emphasis> the type constructor <literal>T</literal>
+         <emphasis>or</emphasis> the data constructor <literal>T</literal>, or both if
+         both are in scope.  If both are in scope, there is currently no way to deprecate 
+         one without the other (c.f. fixities <xref linkend="infix-tycons"/>).</para>
        </listitem>
       </itemizedlist>
       Any use of the deprecated item, or of anything from a deprecated
@@ -4200,6 +4619,31 @@ Assertion failures can be caught, see the documentation for the
       <option>-fno-warn-deprecations</option>.</para>
     </sect2>
 
+    <sect2 id="include-pragma">
+      <title>INCLUDE pragma</title>
+
+      <para>The <literal>INCLUDE</literal> pragma is for specifying the names
+       of C header files that should be <literal>#include</literal>'d into
+       the C source code generated by the compiler for the current module (if
+       compiling via C).  For example:</para>
+
+<programlisting>
+{-# INCLUDE "foo.h" #-}
+{-# INCLUDE &lt;stdio.h&gt; #-}</programlisting>
+
+      <para>The <literal>INCLUDE</literal> pragma(s) must appear at the top of
+       your source file with any <literal>OPTIONS_GHC</literal>
+       pragma(s).</para>
+
+      <para>An <literal>INCLUDE</literal> pragma is  the preferred alternative
+       to the <option>-#include</option> option (<xref
+         linkend="options-C-compiler" />), because the
+       <literal>INCLUDE</literal> pragma is understood by other
+       compilers.  Yet another alternative is to add the include file to each
+       <literal>foreign import</literal> declaration in your code, but we
+       don't recommend using this approach with GHC.</para>
+    </sect2>
+
     <sect2 id="inline-noinline-pragma">
       <title>INLINE and NOINLINE pragmas</title>
 
@@ -4351,6 +4795,29 @@ key_function :: Int -> String -> (Bool, Double)
       </sect3>
     </sect2>
 
+    <sect2 id="language-pragma">
+      <title>LANGUAGE pragma</title>
+
+      <indexterm><primary>LANGUAGE</primary><secondary>pragma</secondary></indexterm>
+      <indexterm><primary>pragma</primary><secondary>LANGUAGE</secondary></indexterm>
+
+      <para>This allows language extensions to be enabled in a portable way.
+       It is the intention that all Haskell compilers support the
+       <literal>LANGUAGE</literal> pragma with the same syntax, although not
+       all extensions are supported by all compilers, of
+       course.  The <literal>LANGUAGE</literal> pragma should be used instead
+       of <literal>OPTIONS_GHC</literal>, if possible.</para>
+
+      <para>For example, to enable the FFI and preprocessing with CPP:</para>
+
+<programlisting>{-# LANGUAGE ForeignFunctionInterface, CPP #-}</programlisting>
+
+      <para>Any extension from the <literal>Extension</literal> type defined in
+       <ulink
+         url="../libraries/Cabal/Language-Haskell-Extension.html"><literal>Language.Haskell.Extension</literal></ulink> may be used.  GHC will report an error if any of the requested extensions are not supported.</para>
+    </sect2>
+
+
     <sect2 id="line-pragma">
       <title>LINE pragma</title>
 
@@ -4361,9 +4828,7 @@ key_function :: Int -> String -> (Bool, Double)
       code.  It lets you specify the line number and filename of the
       original code; for example</para>
 
-<programlisting>
-{-# LINE 42 "Foo.vhs" #-}
-</programlisting>
+<programlisting>{-# LINE 42 "Foo.vhs" #-}</programlisting>
 
       <para>if you'd generated the current file from something called
       <filename>Foo.vhs</filename> and this line corresponds to line
@@ -4408,7 +4873,7 @@ key_function :: Int -> String -> (Bool, Double)
       overloaded function:</para>
 
 <programlisting>
-hammeredLookup :: Ord key => [(key, value)] -> key -> value
+  hammeredLookup :: Ord key => [(key, value)] -> key -> value
 </programlisting>
 
       <para>If it is heavily used on lists with
@@ -4416,7 +4881,7 @@ hammeredLookup :: Ord key => [(key, value)] -> key -> value
       follows:</para>
 
 <programlisting>
-{-# SPECIALIZE hammeredLookup :: [(Widget, value)] -> Widget -> value #-}
+  {-# SPECIALIZE hammeredLookup :: [(Widget, value)] -> Widget -> value #-}
 </programlisting>
 
       <para>A <literal>SPECIALIZE</literal> pragma for a function can
@@ -4427,7 +4892,35 @@ hammeredLookup :: Ord key => [(key, value)] -> key -> value
       (see <xref linkend="rewrite-rules"/>) that rewrites a call to the
       un-specialised function into a call to the specialised one.</para>
 
-      <para>In earlier versions of GHC, it was possible to provide your own
+      <para>The type in a SPECIALIZE pragma can be any type that is less
+       polymorphic than the type of the original function.  In concrete terms,
+       if the original function is <literal>f</literal> then the pragma
+<programlisting>
+  {-# SPECIALIZE f :: &lt;type&gt; #-}
+</programlisting>
+      is valid if and only if the defintion
+<programlisting>
+  f_spec :: &lt;type&gt;
+  f_spec = f
+</programlisting>
+      is valid.  Here are some examples (where we only give the type signature
+      for the original function, not its code):
+<programlisting>
+  f :: Eq a => a -> b -> b
+  {-# SPECIALISE g :: Int -> b -> b #-}
+
+  g :: (Eq a, Ix b) => a -> b -> b
+  {-# SPECIALISE g :: (Eq a) => a -> Int -> Int #-}
+
+  h :: Eq a => a -> a -> a
+  {-# SPECIALISE h :: (Eq a) => [a] -> [a] -> [a] #-}
+</programlisting>  
+The last of these examples will generate a 
+RULE with a somewhat-complex left-hand side (try it yourself), so it might not fire very
+well.  If you use this kind of specialisation, let us know how well it works.
+</para>
+
+      <para>Note: In earlier versions of GHC, it was possible to provide your own
       specialised function for a given type:
 
 <programlisting>