Don't import FastString in HsVersions.h
[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcBinds.lhs
1 %
2 % (c) The University of Glasgow 2006
3 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
4 %
5 \section[TcBinds]{TcBinds}
6
7 \begin{code}
8 {-# OPTIONS -w #-}
9 -- The above warning supression flag is a temporary kludge.
10 -- While working on this module you are encouraged to remove it and fix
11 -- any warnings in the module. See
12 --     http://hackage.haskell.org/trac/ghc/wiki/Commentary/CodingStyle#Warnings
13 -- for details
14
15 module TcBinds ( tcLocalBinds, tcTopBinds, 
16                  tcHsBootSigs, tcMonoBinds, 
17                  TcPragFun, tcSpecPrag, tcPrags, mkPragFun, 
18                  TcSigInfo(..), TcSigFun, mkTcSigFun,
19                  badBootDeclErr ) where
20
21 #include "HsVersions.h"
22
23 import {-# SOURCE #-} TcMatches ( tcGRHSsPat, tcMatchesFun )
24 import {-# SOURCE #-} TcExpr  ( tcMonoExpr )
25
26 import DynFlags
27 import HsSyn
28 import TcHsSyn
29
30 import TcRnMonad
31 import Inst
32 import TcEnv
33 import TcUnify
34 import TcSimplify
35 import TcHsType
36 import TcPat
37 import TcMType
38 import TcType
39 import {- Kind parts of -} Type
40 import Coercion
41 import VarEnv
42 import TysPrim
43 import Id
44 import IdInfo
45 import Var ( TyVar, varType )
46 import Name
47 import NameSet
48 import NameEnv
49 import VarSet
50 import SrcLoc
51 import Bag
52 import ErrUtils
53 import Digraph
54 import Maybes
55 import List
56 import Util
57 import BasicTypes
58 import Outputable
59 import FastString
60
61 import Control.Monad
62 \end{code}
63
64
65 %************************************************************************
66 %*                                                                      *
67 \subsection{Type-checking bindings}
68 %*                                                                      *
69 %************************************************************************
70
71 @tcBindsAndThen@ typechecks a @HsBinds@.  The "and then" part is because
72 it needs to know something about the {\em usage} of the things bound,
73 so that it can create specialisations of them.  So @tcBindsAndThen@
74 takes a function which, given an extended environment, E, typechecks
75 the scope of the bindings returning a typechecked thing and (most
76 important) an LIE.  It is this LIE which is then used as the basis for
77 specialising the things bound.
78
79 @tcBindsAndThen@ also takes a "combiner" which glues together the
80 bindings and the "thing" to make a new "thing".
81
82 The real work is done by @tcBindWithSigsAndThen@.
83
84 Recursive and non-recursive binds are handled in essentially the same
85 way: because of uniques there are no scoping issues left.  The only
86 difference is that non-recursive bindings can bind primitive values.
87
88 Even for non-recursive binding groups we add typings for each binder
89 to the LVE for the following reason.  When each individual binding is
90 checked the type of its LHS is unified with that of its RHS; and
91 type-checking the LHS of course requires that the binder is in scope.
92
93 At the top-level the LIE is sure to contain nothing but constant
94 dictionaries, which we resolve at the module level.
95
96 \begin{code}
97 tcTopBinds :: HsValBinds Name -> TcM (LHsBinds TcId, TcLclEnv)
98         -- Note: returning the TcLclEnv is more than we really
99         --       want.  The bit we care about is the local bindings
100         --       and the free type variables thereof
101 tcTopBinds binds
102   = do  { (ValBindsOut prs _, env) <- tcValBinds TopLevel binds getLclEnv
103         ; return (foldr (unionBags . snd) emptyBag prs, env) }
104         -- The top level bindings are flattened into a giant 
105         -- implicitly-mutually-recursive LHsBinds
106
107 tcHsBootSigs :: HsValBinds Name -> TcM [Id]
108 -- A hs-boot file has only one BindGroup, and it only has type
109 -- signatures in it.  The renamer checked all this
110 tcHsBootSigs (ValBindsOut binds sigs)
111   = do  { checkTc (null binds) badBootDeclErr
112         ; mapM (addLocM tc_boot_sig) (filter isVanillaLSig sigs) }
113   where
114     tc_boot_sig (TypeSig (L _ name) ty)
115       = do { sigma_ty <- tcHsSigType (FunSigCtxt name) ty
116            ; return (mkVanillaGlobal name sigma_ty vanillaIdInfo) }
117         -- Notice that we make GlobalIds, not LocalIds
118 tcHsBootSigs groups = pprPanic "tcHsBootSigs" (ppr groups)
119
120 badBootDeclErr :: Message
121 badBootDeclErr = ptext SLIT("Illegal declarations in an hs-boot file")
122
123 ------------------------
124 tcLocalBinds :: HsLocalBinds Name -> TcM thing
125              -> TcM (HsLocalBinds TcId, thing)
126
127 tcLocalBinds EmptyLocalBinds thing_inside 
128   = do  { thing <- thing_inside
129         ; return (EmptyLocalBinds, thing) }
130
131 tcLocalBinds (HsValBinds binds) thing_inside
132   = do  { (binds', thing) <- tcValBinds NotTopLevel binds thing_inside
133         ; return (HsValBinds binds', thing) }
134
135 tcLocalBinds (HsIPBinds (IPBinds ip_binds _)) thing_inside
136   = do  { (thing, lie) <- getLIE thing_inside
137         ; (avail_ips, ip_binds') <- mapAndUnzipM (wrapLocSndM tc_ip_bind) ip_binds
138
139         -- If the binding binds ?x = E, we  must now 
140         -- discharge any ?x constraints in expr_lie
141         ; dict_binds <- tcSimplifyIPs avail_ips lie
142         ; return (HsIPBinds (IPBinds ip_binds' dict_binds), thing) }
143   where
144         -- I wonder if we should do these one at at time
145         -- Consider     ?x = 4
146         --              ?y = ?x + 1
147     tc_ip_bind (IPBind ip expr) = do
148         ty <- newFlexiTyVarTy argTypeKind
149         (ip', ip_inst) <- newIPDict (IPBindOrigin ip) ip ty
150         expr' <- tcMonoExpr expr ty
151         return (ip_inst, (IPBind ip' expr'))
152
153 ------------------------
154 tcValBinds :: TopLevelFlag 
155            -> HsValBinds Name -> TcM thing
156            -> TcM (HsValBinds TcId, thing) 
157
158 tcValBinds top_lvl (ValBindsIn binds sigs) thing_inside
159   = pprPanic "tcValBinds" (ppr binds)
160
161 tcValBinds top_lvl (ValBindsOut binds sigs) thing_inside
162   = do  {       -- Typecheck the signature
163         ; let { prag_fn = mkPragFun sigs
164               ; ty_sigs = filter isVanillaLSig sigs
165               ; sig_fn  = mkTcSigFun ty_sigs }
166
167         ; poly_ids <- mapM tcTySig ty_sigs
168                 -- No recovery from bad signatures, because the type sigs
169                 -- may bind type variables, so proceeding without them
170                 -- can lead to a cascade of errors
171                 -- ToDo: this means we fall over immediately if any type sig
172                 -- is wrong, which is over-conservative, see Trac bug #745
173
174                 -- Extend the envt right away with all 
175                 -- the Ids declared with type signatures
176         ; poly_rec <- doptM Opt_RelaxedPolyRec
177         ; (binds', thing) <- tcExtendIdEnv poly_ids $
178                              tc_val_binds poly_rec top_lvl sig_fn prag_fn 
179                                           binds thing_inside
180
181         ; return (ValBindsOut binds' sigs, thing) }
182
183 ------------------------
184 tc_val_binds :: Bool -> TopLevelFlag -> TcSigFun -> TcPragFun
185              -> [(RecFlag, LHsBinds Name)] -> TcM thing
186              -> TcM ([(RecFlag, LHsBinds TcId)], thing)
187 -- Typecheck a whole lot of value bindings,
188 -- one strongly-connected component at a time
189
190 tc_val_binds poly_rec top_lvl sig_fn prag_fn [] thing_inside
191   = do  { thing <- thing_inside
192         ; return ([], thing) }
193
194 tc_val_binds poly_rec top_lvl sig_fn prag_fn (group : groups) thing_inside
195   = do  { (group', (groups', thing))
196                 <- tc_group poly_rec top_lvl sig_fn prag_fn group $ 
197                    tc_val_binds poly_rec top_lvl sig_fn prag_fn groups thing_inside
198         ; return (group' ++ groups', thing) }
199
200 ------------------------
201 tc_group :: Bool -> TopLevelFlag -> TcSigFun -> TcPragFun
202          -> (RecFlag, LHsBinds Name) -> TcM thing
203          -> TcM ([(RecFlag, LHsBinds TcId)], thing)
204
205 -- Typecheck one strongly-connected component of the original program.
206 -- We get a list of groups back, because there may 
207 -- be specialisations etc as well
208
209 tc_group poly_rec top_lvl sig_fn prag_fn (NonRecursive, binds) thing_inside
210         -- A single non-recursive binding
211         -- We want to keep non-recursive things non-recursive
212         -- so that we desugar unlifted bindings correctly
213  =  do  { (binds, thing) <- tc_haskell98 top_lvl sig_fn prag_fn NonRecursive binds thing_inside
214         ; return ([(NonRecursive, b) | b <- binds], thing) }
215
216 tc_group poly_rec top_lvl sig_fn prag_fn (Recursive, binds) thing_inside
217   | not poly_rec        -- Recursive group, normal Haskell 98 route
218   = do  { (binds1, thing) <- tc_haskell98 top_lvl sig_fn prag_fn Recursive binds thing_inside
219         ; return ([(Recursive, unionManyBags binds1)], thing) }
220
221   | otherwise           -- Recursive group, with gla-exts
222   =     -- To maximise polymorphism (with -fglasgow-exts), we do a new 
223         -- strongly-connected-component analysis, this time omitting 
224         -- any references to variables with type signatures.
225         --
226         -- Notice that the bindInsts thing covers *all* the bindings in the original
227         -- group at once; an earlier one may use a later one!
228     do  { traceTc (text "tc_group rec" <+> pprLHsBinds binds)
229         ; (binds1,thing) <- bindLocalInsts top_lvl $
230                             go (stronglyConnComp (mkEdges sig_fn binds))
231         ; return ([(Recursive, unionManyBags binds1)], thing) }
232                 -- Rec them all together
233   where
234 --  go :: SCC (LHsBind Name) -> TcM ([LHsBind TcId], [TcId], thing)
235     go (scc:sccs) = do  { (binds1, ids1) <- tc_scc scc
236                         ; (binds2, ids2, thing) <- tcExtendIdEnv ids1 $ go sccs
237                         ; return (binds1 ++ binds2, ids1 ++ ids2, thing) }
238     go []         = do  { thing <- thing_inside; return ([], [], thing) }
239
240     tc_scc (AcyclicSCC bind) = tc_sub_group NonRecursive (unitBag bind)
241     tc_scc (CyclicSCC binds) = tc_sub_group Recursive    (listToBag binds)
242
243     tc_sub_group = tcPolyBinds top_lvl sig_fn prag_fn Recursive
244
245 tc_haskell98 top_lvl sig_fn prag_fn rec_flag binds thing_inside
246   = bindLocalInsts top_lvl $ do
247     { (binds1, ids) <- tcPolyBinds top_lvl sig_fn prag_fn rec_flag rec_flag binds
248     ; thing <- tcExtendIdEnv ids thing_inside
249     ; return (binds1, ids, thing) }
250
251 ------------------------
252 bindLocalInsts :: TopLevelFlag -> TcM ([LHsBinds TcId], [TcId], a) -> TcM ([LHsBinds TcId], a)
253 bindLocalInsts top_lvl thing_inside
254   | isTopLevel top_lvl = do { (binds, ids, thing) <- thing_inside; return (binds, thing) }
255         -- For the top level don't bother with all this bindInstsOfLocalFuns stuff. 
256         -- All the top level things are rec'd together anyway, so it's fine to
257         -- leave them to the tcSimplifyTop, and quite a bit faster too
258
259   | otherwise   -- Nested case
260   = do  { ((binds, ids, thing), lie) <- getLIE thing_inside
261         ; lie_binds <- bindInstsOfLocalFuns lie ids
262         ; return (binds ++ [lie_binds], thing) }
263
264 ------------------------
265 mkEdges :: TcSigFun -> LHsBinds Name
266         -> [(LHsBind Name, BKey, [BKey])]
267
268 type BKey  = Int -- Just number off the bindings
269
270 mkEdges sig_fn binds
271   = [ (bind, key, [key | n <- nameSetToList (bind_fvs (unLoc bind)),
272                          Just key <- [lookupNameEnv key_map n], no_sig n ])
273     | (bind, key) <- keyd_binds
274     ]
275   where
276     no_sig :: Name -> Bool
277     no_sig n = isNothing (sig_fn n)
278
279     keyd_binds = bagToList binds `zip` [0::BKey ..]
280
281     key_map :: NameEnv BKey     -- Which binding it comes from
282     key_map = mkNameEnv [(bndr, key) | (L _ bind, key) <- keyd_binds
283                                      , bndr <- bindersOfHsBind bind ]
284
285 bindersOfHsBind :: HsBind Name -> [Name]
286 bindersOfHsBind (PatBind { pat_lhs = pat })  = collectPatBinders pat
287 bindersOfHsBind (FunBind { fun_id = L _ f }) = [f]
288
289 ------------------------
290 tcPolyBinds :: TopLevelFlag -> TcSigFun -> TcPragFun
291             -> RecFlag                  -- Whether the group is really recursive
292             -> RecFlag                  -- Whether it's recursive after breaking
293                                         -- dependencies based on type signatures
294             -> LHsBinds Name
295             -> TcM ([LHsBinds TcId], [TcId])
296
297 -- Typechecks a single bunch of bindings all together, 
298 -- and generalises them.  The bunch may be only part of a recursive
299 -- group, because we use type signatures to maximise polymorphism
300 --
301 -- Returns a list because the input may be a single non-recursive binding,
302 -- in which case the dependency order of the resulting bindings is
303 -- important.  
304 -- 
305 -- Knows nothing about the scope of the bindings
306
307 tcPolyBinds top_lvl sig_fn prag_fn rec_group rec_tc binds
308   = let 
309         bind_list    = bagToList binds
310         binder_names = collectHsBindBinders binds
311         loc          = getLoc (head bind_list)
312                 -- TODO: location a bit awkward, but the mbinds have been
313                 --       dependency analysed and may no longer be adjacent
314     in
315         -- SET UP THE MAIN RECOVERY; take advantage of any type sigs
316     setSrcSpan loc                              $
317     recoverM (recoveryCode binder_names sig_fn) $ do 
318
319   { traceTc (ptext SLIT("------------------------------------------------"))
320   ; traceTc (ptext SLIT("Bindings for") <+> ppr binder_names)
321
322         -- TYPECHECK THE BINDINGS
323   ; ((binds', mono_bind_infos), lie_req) 
324         <- getLIE (tcMonoBinds bind_list sig_fn rec_tc)
325   ; traceTc (text "temp" <+> (ppr binds' $$ ppr lie_req))
326
327         -- CHECK FOR UNLIFTED BINDINGS
328         -- These must be non-recursive etc, and are not generalised
329         -- They desugar to a case expression in the end
330   ; zonked_mono_tys <- zonkTcTypes (map getMonoType mono_bind_infos)
331   ; is_strict <- checkStrictBinds top_lvl rec_group binds' 
332                                   zonked_mono_tys mono_bind_infos
333   ; if is_strict then
334     do  { extendLIEs lie_req
335         ; let exports = zipWith mk_export mono_bind_infos zonked_mono_tys
336               mk_export (name, Nothing,  mono_id) mono_ty = ([], mkLocalId name mono_ty, mono_id, [])
337               mk_export (name, Just sig, mono_id) mono_ty = ([], sig_id sig,             mono_id, [])
338                         -- ToDo: prags for unlifted bindings
339
340         ; return ( [unitBag $ L loc $ AbsBinds [] [] exports binds'],
341                    [poly_id | (_, poly_id, _, _) <- exports]) } -- Guaranteed zonked
342
343     else do     -- The normal lifted case: GENERALISE
344   { dflags <- getDOpts 
345   ; (tyvars_to_gen, dicts, dict_binds)
346         <- addErrCtxt (genCtxt (bndrNames mono_bind_infos)) $
347            generalise dflags top_lvl bind_list sig_fn mono_bind_infos lie_req
348
349         -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
350   ; let dict_vars = map instToVar dicts -- May include equality constraints
351   ; exports <- mapM (mkExport top_lvl prag_fn tyvars_to_gen (map varType dict_vars))
352                     mono_bind_infos
353
354   ; let poly_ids = [poly_id | (_, poly_id, _, _) <- exports]
355   ; traceTc (text "binding:" <+> ppr (poly_ids `zip` map idType poly_ids))
356
357   ; let abs_bind = L loc $ AbsBinds tyvars_to_gen
358                                     dict_vars exports
359                                     (dict_binds `unionBags` binds')
360
361   ; return ([unitBag abs_bind], poly_ids)       -- poly_ids are guaranteed zonked by mkExport
362   } }
363
364
365 --------------
366 mkExport :: TopLevelFlag -> TcPragFun -> [TyVar] -> [TcType]
367          -> MonoBindInfo
368          -> TcM ([TyVar], Id, Id, [LPrag])
369 -- mkExport generates exports with 
370 --      zonked type variables, 
371 --      zonked poly_ids
372 -- The former is just because no further unifications will change
373 -- the quantified type variables, so we can fix their final form
374 -- right now.
375 -- The latter is needed because the poly_ids are used to extend the
376 -- type environment; see the invariant on TcEnv.tcExtendIdEnv 
377
378 -- Pre-condition: the inferred_tvs are already zonked
379
380 mkExport top_lvl prag_fn inferred_tvs dict_tys (poly_name, mb_sig, mono_id)
381   = do  { warn_missing_sigs <- doptM Opt_WarnMissingSigs
382         ; let warn = isTopLevel top_lvl && warn_missing_sigs
383         ; (tvs, poly_id) <- mk_poly_id warn mb_sig
384                 -- poly_id has a zonked type
385
386         ; prags <- tcPrags poly_id (prag_fn poly_name)
387                 -- tcPrags requires a zonked poly_id
388
389         ; return (tvs, poly_id, mono_id, prags) }
390   where
391     poly_ty = mkForAllTys inferred_tvs (mkFunTys dict_tys (idType mono_id))
392
393     mk_poly_id warn Nothing    = do { poly_ty' <- zonkTcType poly_ty
394                                     ; missingSigWarn warn poly_name poly_ty'
395                                     ; return (inferred_tvs, mkLocalId poly_name poly_ty') }
396     mk_poly_id warn (Just sig) = do { tvs <- mapM zonk_tv (sig_tvs sig)
397                                     ; return (tvs,  sig_id sig) }
398
399     zonk_tv tv = do { ty <- zonkTcTyVar tv; return (tcGetTyVar "mkExport" ty) }
400
401 ------------------------
402 type TcPragFun = Name -> [LSig Name]
403
404 mkPragFun :: [LSig Name] -> TcPragFun
405 mkPragFun sigs = \n -> lookupNameEnv env n `orElse` []
406         where
407           prs = [(expectJust "mkPragFun" (sigName sig), sig) 
408                 | sig <- sigs, isPragLSig sig]
409           env = foldl add emptyNameEnv prs
410           add env (n,p) = extendNameEnv_Acc (:) singleton env n p
411
412 tcPrags :: Id -> [LSig Name] -> TcM [LPrag]
413 tcPrags poly_id prags = mapM (wrapLocM tc_prag) prags
414   where
415     tc_prag prag = addErrCtxt (pragSigCtxt prag) $ 
416                    tcPrag poly_id prag
417
418 pragSigCtxt prag = hang (ptext SLIT("In the pragma")) 2 (ppr prag)
419
420 tcPrag :: TcId -> Sig Name -> TcM Prag
421 -- Pre-condition: the poly_id is zonked
422 -- Reason: required by tcSubExp
423 tcPrag poly_id (SpecSig orig_name hs_ty inl) = tcSpecPrag poly_id hs_ty inl
424 tcPrag poly_id (SpecInstSig hs_ty)           = tcSpecPrag poly_id hs_ty defaultInlineSpec
425 tcPrag poly_id (InlineSig v inl)             = return (InlinePrag inl)
426
427
428 tcSpecPrag :: TcId -> LHsType Name -> InlineSpec -> TcM Prag
429 tcSpecPrag poly_id hs_ty inl
430   = do  { let name = idName poly_id
431         ; spec_ty <- tcHsSigType (FunSigCtxt name) hs_ty
432         ; co_fn <- tcSubExp (SpecPragOrigin name) (idType poly_id) spec_ty
433         ; return (SpecPrag (mkHsWrap co_fn (HsVar poly_id)) spec_ty inl) }
434         -- Most of the work of specialisation is done by 
435         -- the desugarer, guided by the SpecPrag
436   
437 --------------
438 -- If typechecking the binds fails, then return with each
439 -- signature-less binder given type (forall a.a), to minimise 
440 -- subsequent error messages
441 recoveryCode binder_names sig_fn
442   = do  { traceTc (text "tcBindsWithSigs: error recovery" <+> ppr binder_names)
443         ; poly_ids <- mapM mk_dummy binder_names
444         ; return ([], poly_ids) }
445   where
446     mk_dummy name 
447         | isJust (sig_fn name) = tcLookupId name        -- Had signature; look it up
448         | otherwise            = return (mkLocalId name forall_a_a)    -- No signature
449
450 forall_a_a :: TcType
451 forall_a_a = mkForAllTy alphaTyVar (mkTyVarTy alphaTyVar)
452
453
454 -- Check that non-overloaded unlifted bindings are
455 --      a) non-recursive,
456 --      b) not top level, 
457 --      c) not a multiple-binding group (more or less implied by (a))
458
459 checkStrictBinds :: TopLevelFlag -> RecFlag
460                  -> LHsBinds TcId -> [TcType] -> [MonoBindInfo]
461                  -> TcM Bool
462 checkStrictBinds top_lvl rec_group mbind mono_tys infos
463   | unlifted || bang_pat
464   = do  { checkTc (isNotTopLevel top_lvl)
465                   (strictBindErr "Top-level" unlifted mbind)
466         ; checkTc (isNonRec rec_group)
467                   (strictBindErr "Recursive" unlifted mbind)
468         ; checkTc (isSingletonBag mbind)
469                   (strictBindErr "Multiple" unlifted mbind) 
470         ; mapM_ check_sig infos
471         ; return True }
472   | otherwise
473   = return False
474   where
475     unlifted = any isUnLiftedType mono_tys
476     bang_pat = anyBag (isBangHsBind . unLoc) mbind
477     check_sig (_, Just sig, _) = checkTc (null (sig_tvs sig) && null (sig_theta sig))
478                                          (badStrictSig unlifted sig)
479     check_sig other            = return ()
480
481 strictBindErr flavour unlifted mbind
482   = hang (text flavour <+> msg <+> ptext SLIT("aren't allowed:")) 
483          4 (pprLHsBinds mbind)
484   where
485     msg | unlifted  = ptext SLIT("bindings for unlifted types")
486         | otherwise = ptext SLIT("bang-pattern bindings")
487
488 badStrictSig unlifted sig
489   = hang (ptext SLIT("Illegal polymorphic signature in") <+> msg)
490          4 (ppr sig)
491   where
492     msg | unlifted  = ptext SLIT("an unlifted binding")
493         | otherwise = ptext SLIT("a bang-pattern binding")
494 \end{code}
495
496
497 %************************************************************************
498 %*                                                                      *
499 \subsection{tcMonoBind}
500 %*                                                                      *
501 %************************************************************************
502
503 @tcMonoBinds@ deals with a perhaps-recursive group of HsBinds.
504 The signatures have been dealt with already.
505
506 \begin{code}
507 tcMonoBinds :: [LHsBind Name]
508             -> TcSigFun
509             -> RecFlag  -- Whether the binding is recursive for typechecking purposes
510                         -- i.e. the binders are mentioned in their RHSs, and
511                         --      we are not resuced by a type signature
512             -> TcM (LHsBinds TcId, [MonoBindInfo])
513
514 tcMonoBinds [L b_loc (FunBind { fun_id = L nm_loc name, fun_infix = inf, 
515                                 fun_matches = matches, bind_fvs = fvs })]
516             sig_fn              -- Single function binding,
517             NonRecursive        -- binder isn't mentioned in RHS,
518   | Nothing <- sig_fn name      -- ...with no type signature
519   =     -- In this very special case we infer the type of the
520         -- right hand side first (it may have a higher-rank type)
521         -- and *then* make the monomorphic Id for the LHS
522         -- e.g.         f = \(x::forall a. a->a) -> <body>
523         --      We want to infer a higher-rank type for f
524     setSrcSpan b_loc    $
525     do  { ((co_fn, matches'), rhs_ty) <- tcInfer (tcMatchesFun name inf matches)
526
527                 -- Check for an unboxed tuple type
528                 --      f = (# True, False #)
529                 -- Zonk first just in case it's hidden inside a meta type variable
530                 -- (This shows up as a (more obscure) kind error 
531                 --  in the 'otherwise' case of tcMonoBinds.)
532         ; zonked_rhs_ty <- zonkTcType rhs_ty
533         ; checkTc (not (isUnboxedTupleType zonked_rhs_ty))
534                   (unboxedTupleErr name zonked_rhs_ty)
535
536         ; mono_name <- newLocalName name
537         ; let mono_id = mkLocalId mono_name zonked_rhs_ty
538         ; return (unitBag (L b_loc (FunBind { fun_id = L nm_loc mono_id, fun_infix = inf,
539                                               fun_matches = matches', bind_fvs = fvs,
540                                               fun_co_fn = co_fn, fun_tick = Nothing })),
541                   [(name, Nothing, mono_id)]) }
542
543 tcMonoBinds [L b_loc (FunBind { fun_id = L nm_loc name, fun_infix = inf, 
544                                 fun_matches = matches, bind_fvs = fvs })]
545             sig_fn              -- Single function binding
546             non_rec     
547   | Just scoped_tvs <- sig_fn name      -- ...with a type signature
548   =     -- When we have a single function binding, with a type signature
549         -- we can (a) use genuine, rigid skolem constants for the type variables
550         --        (b) bring (rigid) scoped type variables into scope
551     setSrcSpan b_loc    $
552     do  { tc_sig <- tcInstSig True name
553         ; mono_name <- newLocalName name
554         ; let mono_ty = sig_tau tc_sig
555               mono_id = mkLocalId mono_name mono_ty
556               rhs_tvs = [ (name, mkTyVarTy tv)
557                         | (name, tv) <- scoped_tvs `zip` sig_tvs tc_sig ]
558                         -- See Note [More instantiated than scoped]
559                         -- Note that the scoped_tvs and the (sig_tvs sig) 
560                         -- may have different Names. That's quite ok.
561
562         ; (co_fn, matches') <- tcExtendTyVarEnv2 rhs_tvs $
563                                tcMatchesFun mono_name inf matches mono_ty
564
565         ; let fun_bind' = FunBind { fun_id = L nm_loc mono_id, 
566                                     fun_infix = inf, fun_matches = matches',
567                                     bind_fvs = placeHolderNames, fun_co_fn = co_fn, 
568                                     fun_tick = Nothing }
569         ; return (unitBag (L b_loc fun_bind'),
570                   [(name, Just tc_sig, mono_id)]) }
571
572 tcMonoBinds binds sig_fn non_rec
573   = do  { tc_binds <- mapM (wrapLocM (tcLhs sig_fn)) binds
574
575         -- Bring the monomorphic Ids, into scope for the RHSs
576         ; let mono_info  = getMonoBindInfo tc_binds
577               rhs_id_env = [(name,mono_id) | (name, Nothing, mono_id) <- mono_info]
578                                 -- A monomorphic binding for each term variable that lacks 
579                                 -- a type sig.  (Ones with a sig are already in scope.)
580
581         ; binds' <- tcExtendIdEnv2 rhs_id_env $ do
582                     traceTc (text "tcMonoBinds" <+> vcat [ ppr n <+> ppr id <+> ppr (idType id) 
583                                                          | (n,id) <- rhs_id_env])
584                     mapM (wrapLocM tcRhs) tc_binds
585         ; return (listToBag binds', mono_info) }
586
587 ------------------------
588 -- tcLhs typechecks the LHS of the bindings, to construct the environment in which
589 -- we typecheck the RHSs.  Basically what we are doing is this: for each binder:
590 --      if there's a signature for it, use the instantiated signature type
591 --      otherwise invent a type variable
592 -- You see that quite directly in the FunBind case.
593 -- 
594 -- But there's a complication for pattern bindings:
595 --      data T = MkT (forall a. a->a)
596 --      MkT f = e
597 -- Here we can guess a type variable for the entire LHS (which will be refined to T)
598 -- but we want to get (f::forall a. a->a) as the RHS environment.
599 -- The simplest way to do this is to typecheck the pattern, and then look up the
600 -- bound mono-ids.  Then we want to retain the typechecked pattern to avoid re-doing
601 -- it; hence the TcMonoBind data type in which the LHS is done but the RHS isn't
602
603 data TcMonoBind         -- Half completed; LHS done, RHS not done
604   = TcFunBind  MonoBindInfo  (Located TcId) Bool (MatchGroup Name) 
605   | TcPatBind [MonoBindInfo] (LPat TcId) (GRHSs Name) TcSigmaType
606
607 type MonoBindInfo = (Name, Maybe TcSigInfo, TcId)
608         -- Type signature (if any), and
609         -- the monomorphic bound things
610
611 bndrNames :: [MonoBindInfo] -> [Name]
612 bndrNames mbi = [n | (n,_,_) <- mbi]
613
614 getMonoType :: MonoBindInfo -> TcTauType
615 getMonoType (_,_,mono_id) = idType mono_id
616
617 tcLhs :: TcSigFun -> HsBind Name -> TcM TcMonoBind
618 tcLhs sig_fn (FunBind { fun_id = L nm_loc name, fun_infix = inf, fun_matches = matches })
619   = do  { mb_sig <- tcInstSig_maybe sig_fn name
620         ; mono_name <- newLocalName name
621         ; mono_ty   <- mk_mono_ty mb_sig
622         ; let mono_id = mkLocalId mono_name mono_ty
623         ; return (TcFunBind (name, mb_sig, mono_id) (L nm_loc mono_id) inf matches) }
624   where
625     mk_mono_ty (Just sig) = return (sig_tau sig)
626     mk_mono_ty Nothing    = newFlexiTyVarTy argTypeKind
627
628 tcLhs sig_fn bind@(PatBind { pat_lhs = pat, pat_rhs = grhss })
629   = do  { mb_sigs <- mapM (tcInstSig_maybe sig_fn) names
630         ; mono_pat_binds <- doptM Opt_MonoPatBinds
631                 -- With -fmono-pat-binds, we do no generalisation of pattern bindings
632                 -- But the signature can still be polymoprhic!
633                 --      data T = MkT (forall a. a->a)
634                 --      x :: forall a. a->a
635                 --      MkT x = <rhs>
636                 -- The function get_sig_ty decides whether the pattern-bound variables
637                 -- should have exactly the type in the type signature (-fmono-pat-binds), 
638                 -- or the instantiated version (-fmono-pat-binds)
639
640         ; let nm_sig_prs  = names `zip` mb_sigs
641               get_sig_ty | mono_pat_binds = idType . sig_id
642                          | otherwise      = sig_tau
643               tau_sig_env = mkNameEnv [ (name, get_sig_ty sig) 
644                                       | (name, Just sig) <- nm_sig_prs]
645               sig_tau_fn  = lookupNameEnv tau_sig_env
646
647               tc_pat exp_ty = tcLetPat sig_tau_fn pat exp_ty $
648                               mapM lookup_info nm_sig_prs
649
650                 -- After typechecking the pattern, look up the binder
651                 -- names, which the pattern has brought into scope.
652               lookup_info :: (Name, Maybe TcSigInfo) -> TcM MonoBindInfo
653               lookup_info (name, mb_sig) = do { mono_id <- tcLookupId name
654                                               ; return (name, mb_sig, mono_id) }
655
656         ; ((pat', infos), pat_ty) <- addErrCtxt (patMonoBindsCtxt pat grhss) $
657                                      tcInfer tc_pat
658
659         ; return (TcPatBind infos pat' grhss pat_ty) }
660   where
661     names = collectPatBinders pat
662
663
664 tcLhs sig_fn other_bind = pprPanic "tcLhs" (ppr other_bind)
665         -- AbsBind, VarBind impossible
666
667 -------------------
668 tcRhs :: TcMonoBind -> TcM (HsBind TcId)
669 -- When we are doing pattern bindings, or multiple function bindings at a time
670 -- we *don't* bring any scoped type variables into scope
671 -- Wny not?  They are not completely rigid.
672 -- That's why we have the special case for a single FunBind in tcMonoBinds
673 tcRhs (TcFunBind (_,_,mono_id) fun' inf matches)
674   = do  { (co_fn, matches') <- tcMatchesFun (idName mono_id) inf 
675                                             matches (idType mono_id)
676         ; return (FunBind { fun_id = fun', fun_infix = inf, fun_matches = matches',
677                             bind_fvs = placeHolderNames, fun_co_fn = co_fn,
678                             fun_tick = Nothing }) }
679
680 tcRhs bind@(TcPatBind _ pat' grhss pat_ty)
681   = do  { grhss' <- addErrCtxt (patMonoBindsCtxt pat' grhss) $
682                     tcGRHSsPat grhss pat_ty
683         ; return (PatBind { pat_lhs = pat', pat_rhs = grhss', pat_rhs_ty = pat_ty, 
684                             bind_fvs = placeHolderNames }) }
685
686
687 ---------------------
688 getMonoBindInfo :: [Located TcMonoBind] -> [MonoBindInfo]
689 getMonoBindInfo tc_binds
690   = foldr (get_info . unLoc) [] tc_binds
691   where
692     get_info (TcFunBind info _ _ _)  rest = info : rest
693     get_info (TcPatBind infos _ _ _) rest = infos ++ rest
694 \end{code}
695
696
697 %************************************************************************
698 %*                                                                      *
699                 Generalisation
700 %*                                                                      *
701 %************************************************************************
702
703 \begin{code}
704 generalise :: DynFlags -> TopLevelFlag 
705            -> [LHsBind Name] -> TcSigFun 
706            -> [MonoBindInfo] -> [Inst]
707            -> TcM ([TyVar], [Inst], TcDictBinds)
708 -- The returned [TyVar] are all ready to quantify
709
710 generalise dflags top_lvl bind_list sig_fn mono_infos lie_req
711   | isMonoGroup dflags bind_list
712   = do  { extendLIEs lie_req
713         ; return ([], [], emptyBag) }
714
715   | isRestrictedGroup dflags bind_list sig_fn   -- RESTRICTED CASE
716   =     -- Check signature contexts are empty 
717     do  { checkTc (all is_mono_sig sigs)
718                   (restrictedBindCtxtErr bndrs)
719
720         -- Now simplify with exactly that set of tyvars
721         -- We have to squash those Methods
722         ; (qtvs, binds) <- tcSimplifyRestricted doc top_lvl bndrs 
723                                                 tau_tvs lie_req
724
725         -- Check that signature type variables are OK
726         ; final_qtvs <- checkSigsTyVars qtvs sigs
727
728         ; return (final_qtvs, [], binds) }
729
730   | null sigs   -- UNRESTRICTED CASE, NO TYPE SIGS
731   = tcSimplifyInfer doc tau_tvs lie_req
732
733   | otherwise   -- UNRESTRICTED CASE, WITH TYPE SIGS
734   = do  { sig_lie <- unifyCtxts sigs    -- sigs is non-empty; sig_lie is zonked
735         ; let   -- The "sig_avails" is the stuff available.  We get that from
736                 -- the context of the type signature, BUT ALSO the lie_avail
737                 -- so that polymorphic recursion works right (see Note [Polymorphic recursion])
738                 local_meths = [mkMethInst sig mono_id | (_, Just sig, mono_id) <- mono_infos]
739                 sig_avails = sig_lie ++ local_meths
740                 loc = sig_loc (head sigs)
741
742         -- Check that the needed dicts can be
743         -- expressed in terms of the signature ones
744         ; (qtvs, binds) <- tcSimplifyInferCheck loc tau_tvs sig_avails lie_req
745         
746         -- Check that signature type variables are OK
747         ; final_qtvs <- checkSigsTyVars qtvs sigs
748
749         ; return (final_qtvs, sig_lie, binds) }
750   where
751     bndrs   = bndrNames mono_infos
752     sigs    = [sig | (_, Just sig, _) <- mono_infos]
753     get_tvs | isTopLevel top_lvl = tyVarsOfType  -- See Note [Silly type synonym] in TcType
754             | otherwise          = exactTyVarsOfType
755     tau_tvs = foldr (unionVarSet . get_tvs . getMonoType) emptyVarSet mono_infos
756     is_mono_sig sig = null (sig_theta sig)
757     doc = ptext SLIT("type signature(s) for") <+> pprBinders bndrs
758
759     mkMethInst (TcSigInfo { sig_id = poly_id, sig_tvs = tvs, 
760                             sig_theta = theta, sig_loc = loc }) mono_id
761       = Method {tci_id = mono_id, tci_oid = poly_id, tci_tys = mkTyVarTys tvs,
762                 tci_theta = theta, tci_loc = loc}
763 \end{code}
764
765 unifyCtxts checks that all the signature contexts are the same
766 The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
767 must all have the same context (or none).
768
769 The trick here is that all the signatures should have the same
770 context, and we want to share type variables for that context, so that
771 all the right hand sides agree a common vocabulary for their type
772 constraints
773
774 We unify them because, with polymorphic recursion, their types
775 might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
776
777 \begin{code}
778 unifyCtxts :: [TcSigInfo] -> TcM [Inst]
779 -- Post-condition: the returned Insts are full zonked
780 unifyCtxts (sig1 : sigs)        -- Argument is always non-empty
781   = do  { mapM unify_ctxt sigs
782         ; theta <- zonkTcThetaType (sig_theta sig1)
783         ; newDictBndrs (sig_loc sig1) theta }
784   where
785     theta1 = sig_theta sig1
786     unify_ctxt :: TcSigInfo -> TcM ()
787     unify_ctxt sig@(TcSigInfo { sig_theta = theta })
788         = setSrcSpan (instLocSpan (sig_loc sig))        $
789           addErrCtxt (sigContextsCtxt sig1 sig)         $
790           do { cois <- unifyTheta theta1 theta
791              ; -- Check whether all coercions are identity coercions
792                -- That can happen if we have, say
793                --         f :: C [a]   => ...
794                --         g :: C (F a) => ...
795                -- where F is a type function and (F a ~ [a])
796                -- Then unification might succeed with a coercion.  But it's much
797                -- much simpler to require that such signatures have identical contexts
798                checkTc (all isIdentityCoercion cois)
799                        (ptext SLIT("Mutually dependent functions have syntactically distinct contexts"))
800              }
801
802 checkSigsTyVars :: [TcTyVar] -> [TcSigInfo] -> TcM [TcTyVar]
803 checkSigsTyVars qtvs sigs 
804   = do  { gbl_tvs <- tcGetGlobalTyVars
805         ; sig_tvs_s <- mapM (check_sig gbl_tvs) sigs
806
807         ; let   -- Sigh.  Make sure that all the tyvars in the type sigs
808                 -- appear in the returned ty var list, which is what we are
809                 -- going to generalise over.  Reason: we occasionally get
810                 -- silly types like
811                 --      type T a = () -> ()
812                 --      f :: T a
813                 --      f () = ()
814                 -- Here, 'a' won't appear in qtvs, so we have to add it
815                 sig_tvs = foldl extendVarSetList emptyVarSet sig_tvs_s
816                 all_tvs = varSetElems (extendVarSetList sig_tvs qtvs)
817         ; return all_tvs }
818   where
819     check_sig gbl_tvs (TcSigInfo {sig_id = id, sig_tvs = tvs, 
820                                   sig_theta = theta, sig_tau = tau})
821       = addErrCtxt (ptext SLIT("In the type signature for") <+> quotes (ppr id))        $
822         addErrCtxtM (sigCtxt id tvs theta tau)                                          $
823         do { tvs' <- checkDistinctTyVars tvs
824            ; when (any (`elemVarSet` gbl_tvs) tvs')
825                   (bleatEscapedTvs gbl_tvs tvs tvs')
826            ; return tvs' }
827
828 checkDistinctTyVars :: [TcTyVar] -> TcM [TcTyVar]
829 -- (checkDistinctTyVars tvs) checks that the tvs from one type signature
830 -- are still all type variables, and all distinct from each other.  
831 -- It returns a zonked set of type variables.
832 -- For example, if the type sig is
833 --      f :: forall a b. a -> b -> b
834 -- we want to check that 'a' and 'b' haven't 
835 --      (a) been unified with a non-tyvar type
836 --      (b) been unified with each other (all distinct)
837
838 checkDistinctTyVars sig_tvs
839   = do  { zonked_tvs <- mapM zonkSigTyVar sig_tvs
840         ; foldlM check_dup emptyVarEnv (sig_tvs `zip` zonked_tvs)
841         ; return zonked_tvs }
842   where
843     check_dup :: TyVarEnv TcTyVar -> (TcTyVar, TcTyVar) -> TcM (TyVarEnv TcTyVar)
844         -- The TyVarEnv maps each zonked type variable back to its
845         -- corresponding user-written signature type variable
846     check_dup acc (sig_tv, zonked_tv)
847         = case lookupVarEnv acc zonked_tv of
848                 Just sig_tv' -> bomb_out sig_tv sig_tv'
849
850                 Nothing -> return (extendVarEnv acc zonked_tv sig_tv)
851
852     bomb_out sig_tv1 sig_tv2
853        = do { env0 <- tcInitTidyEnv
854             ; let (env1, tidy_tv1) = tidyOpenTyVar env0 sig_tv1
855                   (env2, tidy_tv2) = tidyOpenTyVar env1 sig_tv2
856                   msg = ptext SLIT("Quantified type variable") <+> quotes (ppr tidy_tv1) 
857                          <+> ptext SLIT("is unified with another quantified type variable") 
858                          <+> quotes (ppr tidy_tv2)
859             ; failWithTcM (env2, msg) }
860        where
861 \end{code}
862
863
864 @getTyVarsToGen@ decides what type variables to generalise over.
865
866 For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
867 for a definition -- we bind no dictionaries, and
868 remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
869
870 *Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
871 to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
872 we may well know more.  For example (this actually came up)
873         f :: Array Int Int
874         f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
875 We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
876 stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
877 we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
878 Int literals!
879
880 Find all the type variables involved in overloading, the
881 "constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
882 generalise.  We must be careful about doing this:
883
884  (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
885         constrained, then it will never, ever get bound, and lands
886         up printed out in interface files!  Notorious example:
887                 instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
888         Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
889         Another, more common, example is when there's a Method inst in
890         the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
891         type variables.
892   [NOTE: Jan 2001: I don't understand the problem here so I'm doing 
893         the simple thing instead]
894
895  (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
896         because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
897         tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
898
899 So we are careful, and do a complete simplification just to find the
900 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
901 find which tyvars are constrained.
902
903 Note [Polymorphic recursion]
904 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
905 The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
906
907         * Bind any variable for which we have a type signature
908           to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
909           the RHSs we'll make a full polymorphic call.
910
911 This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
912 amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
913
914         f :: Eq a => [a] -> [a]
915         f xs = ...f...
916
917 If we don't take care, after typechecking we get
918
919         f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
920                                in
921                                \ys:[a] -> ...f'...
922
923 Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
924 identical to the function we're executing.  In this case, the
925 polymorphic recursion isn't being used (but that's a very common case).
926 This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn
927 (post-typechecking)
928
929         ff :: [Int] -> [Int]
930         ff = f Int dEqInt
931
932 Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
933 f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
934 up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
935
936         ff = f Int dEqInt
937
938            = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
939
940            = let f' = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
941                       in \ys. ...f'...
942
943 Etc.
944
945 NOTE: a bit of arity anaysis would push the (f a d) inside the (\ys...),
946 which would make the space leak go away in this case
947
948 Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
949 *monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
950 if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
951 we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
952 to the "givens" when simplifying constraints.  That's what the "lies_avail"
953 is doing.
954
955 Then we get
956
957         f = /\a -> \d::Eq a -> letrec
958                                  fm = \ys:[a] -> ...fm...
959                                in
960                                fm
961
962
963
964 %************************************************************************
965 %*                                                                      *
966                 Signatures
967 %*                                                                      *
968 %************************************************************************
969
970 Type signatures are tricky.  See Note [Signature skolems] in TcType
971
972 @tcSigs@ checks the signatures for validity, and returns a list of
973 {\em freshly-instantiated} signatures.  That is, the types are already
974 split up, and have fresh type variables installed.  All non-type-signature
975 "RenamedSigs" are ignored.
976
977 The @TcSigInfo@ contains @TcTypes@ because they are unified with
978 the variable's type, and after that checked to see whether they've
979 been instantiated.
980
981 Note [Scoped tyvars]
982 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
983 The -XScopedTypeVariables flag brings lexically-scoped type variables
984 into scope for any explicitly forall-quantified type variables:
985         f :: forall a. a -> a
986         f x = e
987 Then 'a' is in scope inside 'e'.
988
989 However, we do *not* support this 
990   - For pattern bindings e.g
991         f :: forall a. a->a
992         (f,g) = e
993
994   - For multiple function bindings, unless Opt_RelaxedPolyRec is on
995         f :: forall a. a -> a
996         f = g
997         g :: forall b. b -> b
998         g = ...f...
999     Reason: we use mutable variables for 'a' and 'b', since they may
1000     unify to each other, and that means the scoped type variable would
1001     not stand for a completely rigid variable.
1002
1003     Currently, we simply make Opt_ScopedTypeVariables imply Opt_RelaxedPolyRec
1004
1005
1006 Note [More instantiated than scoped]
1007 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1008 There may be more instantiated type variables than lexically-scoped 
1009 ones.  For example:
1010         type T a = forall b. b -> (a,b)
1011         f :: forall c. T c
1012 Here, the signature for f will have one scoped type variable, c,
1013 but two instantiated type variables, c' and b'.  
1014
1015 We assume that the scoped ones are at the *front* of sig_tvs,
1016 and remember the names from the original HsForAllTy in the TcSigFun.
1017
1018
1019 \begin{code}
1020 type TcSigFun = Name -> Maybe [Name]    -- Maps a let-binder to the list of
1021                                         -- type variables brought into scope
1022                                         -- by its type signature.
1023                                         -- Nothing => no type signature
1024
1025 mkTcSigFun :: [LSig Name] -> TcSigFun
1026 -- Search for a particular type signature
1027 -- Precondition: the sigs are all type sigs
1028 -- Precondition: no duplicates
1029 mkTcSigFun sigs = lookupNameEnv env
1030   where
1031     env = mkNameEnv [(name, hsExplicitTvs lhs_ty)
1032                     | L span (TypeSig (L _ name) lhs_ty) <- sigs]
1033         -- The scoped names are the ones explicitly mentioned
1034         -- in the HsForAll.  (There may be more in sigma_ty, because
1035         -- of nested type synonyms.  See Note [More instantiated than scoped].)
1036         -- See Note [Only scoped tyvars are in the TyVarEnv]
1037
1038 ---------------
1039 data TcSigInfo
1040   = TcSigInfo {
1041         sig_id     :: TcId,             --  *Polymorphic* binder for this value...
1042
1043         sig_tvs    :: [TcTyVar],        -- Instantiated type variables
1044                                         -- See Note [Instantiate sig]
1045
1046         sig_theta  :: TcThetaType,      -- Instantiated theta
1047         sig_tau    :: TcTauType,        -- Instantiated tau
1048         sig_loc    :: InstLoc           -- The location of the signature
1049     }
1050
1051
1052 --      Note [Only scoped tyvars are in the TyVarEnv]
1053 -- We are careful to keep only the *lexically scoped* type variables in
1054 -- the type environment.  Why?  After all, the renamer has ensured
1055 -- that only legal occurrences occur, so we could put all type variables
1056 -- into the type env.
1057 --
1058 -- But we want to check that two distinct lexically scoped type variables
1059 -- do not map to the same internal type variable.  So we need to know which
1060 -- the lexically-scoped ones are... and at the moment we do that by putting
1061 -- only the lexically scoped ones into the environment.
1062
1063
1064 --      Note [Instantiate sig]
1065 -- It's vital to instantiate a type signature with fresh variables.
1066 -- For example:
1067 --      type S = forall a. a->a
1068 --      f,g :: S
1069 --      f = ...
1070 --      g = ...
1071 -- Here, we must use distinct type variables when checking f,g's right hand sides.
1072 -- (Instantiation is only necessary because of type synonyms.  Otherwise,
1073 -- it's all cool; each signature has distinct type variables from the renamer.)
1074
1075 instance Outputable TcSigInfo where
1076     ppr (TcSigInfo { sig_id = id, sig_tvs = tyvars, sig_theta = theta, sig_tau = tau})
1077         = ppr id <+> ptext SLIT("::") <+> ppr tyvars <+> ppr theta <+> ptext SLIT("=>") <+> ppr tau
1078 \end{code}
1079
1080 \begin{code}
1081 tcTySig :: LSig Name -> TcM TcId
1082 tcTySig (L span (TypeSig (L _ name) ty))
1083   = setSrcSpan span             $
1084     do  { sigma_ty <- tcHsSigType (FunSigCtxt name) ty
1085         ; return (mkLocalId name sigma_ty) }
1086
1087 -------------------
1088 tcInstSig_maybe :: TcSigFun -> Name -> TcM (Maybe TcSigInfo)
1089 -- Instantiate with *meta* type variables; 
1090 -- this signature is part of a multi-signature group
1091 tcInstSig_maybe sig_fn name 
1092   = case sig_fn name of
1093         Nothing  -> return Nothing
1094         Just scoped_tvs -> do   { tc_sig <- tcInstSig False name
1095                                 ; return (Just tc_sig) }
1096         -- NB: the scoped_tvs may be non-empty, but we can 
1097         -- just ignore them.  See Note [Scoped tyvars].
1098
1099 tcInstSig :: Bool -> Name -> TcM TcSigInfo
1100 -- Instantiate the signature, with either skolems or meta-type variables
1101 -- depending on the use_skols boolean.  This variable is set True
1102 -- when we are typechecking a single function binding; and False for
1103 -- pattern bindings and a group of several function bindings.
1104 -- Reason: in the latter cases, the "skolems" can be unified together, 
1105 --         so they aren't properly rigid in the type-refinement sense.
1106 -- NB: unless we are doing H98, each function with a sig will be done
1107 --     separately, even if it's mutually recursive, so use_skols will be True
1108 --
1109 -- We always instantiate with fresh uniques,
1110 -- although we keep the same print-name
1111 --      
1112 --      type T = forall a. [a] -> [a]
1113 --      f :: T; 
1114 --      f = g where { g :: T; g = <rhs> }
1115 --
1116 -- We must not use the same 'a' from the defn of T at both places!!
1117
1118 tcInstSig use_skols name
1119   = do  { poly_id <- tcLookupId name    -- Cannot fail; the poly ids are put into 
1120                                         -- scope when starting the binding group
1121         ; let skol_info = SigSkol (FunSigCtxt name)
1122               inst_tyvars = tcInstSigTyVars use_skols skol_info
1123         ; (tvs, theta, tau) <- tcInstType inst_tyvars (idType poly_id)
1124         ; loc <- getInstLoc (SigOrigin skol_info)
1125         ; return (TcSigInfo { sig_id = poly_id,
1126                               sig_tvs = tvs, sig_theta = theta, sig_tau = tau, 
1127                               sig_loc = loc }) }
1128
1129 -------------------
1130 isMonoGroup :: DynFlags -> [LHsBind Name] -> Bool
1131 -- No generalisation at all
1132 isMonoGroup dflags binds
1133   = dopt Opt_MonoPatBinds dflags && any is_pat_bind binds
1134   where
1135     is_pat_bind (L _ (PatBind {})) = True
1136     is_pat_bind other              = False
1137
1138 -------------------
1139 isRestrictedGroup :: DynFlags -> [LHsBind Name] -> TcSigFun -> Bool
1140 isRestrictedGroup dflags binds sig_fn
1141   = mono_restriction && not all_unrestricted
1142   where 
1143     mono_restriction = dopt Opt_MonomorphismRestriction dflags
1144     all_unrestricted = all (unrestricted . unLoc) binds
1145     has_sig n = isJust (sig_fn n)
1146
1147     unrestricted (PatBind {})                                    = False
1148     unrestricted (VarBind { var_id = v })                        = has_sig v
1149     unrestricted (FunBind { fun_id = v, fun_matches = matches }) = unrestricted_match matches 
1150                                                                  || has_sig (unLoc v)
1151
1152     unrestricted_match (MatchGroup (L _ (Match [] _ _) : _) _) = False
1153         -- No args => like a pattern binding
1154     unrestricted_match other              = True
1155         -- Some args => a function binding
1156 \end{code}
1157
1158
1159 %************************************************************************
1160 %*                                                                      *
1161 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
1162 %*                                                                      *
1163 %************************************************************************
1164
1165
1166 \begin{code}
1167 -- This one is called on LHS, when pat and grhss are both Name 
1168 -- and on RHS, when pat is TcId and grhss is still Name
1169 patMonoBindsCtxt pat grhss
1170   = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (pprPatBind pat grhss)
1171
1172 -----------------------------------------------
1173 sigContextsCtxt sig1 sig2
1174   = vcat [ptext SLIT("When matching the contexts of the signatures for"), 
1175           nest 2 (vcat [ppr id1 <+> dcolon <+> ppr (idType id1),
1176                         ppr id2 <+> dcolon <+> ppr (idType id2)]),
1177           ptext SLIT("The signature contexts in a mutually recursive group should all be identical")]
1178   where
1179     id1 = sig_id sig1
1180     id2 = sig_id sig2
1181
1182
1183 -----------------------------------------------
1184 unboxedTupleErr name ty
1185   = hang (ptext SLIT("Illegal binding of unboxed tuple"))
1186          4 (ppr name <+> dcolon <+> ppr ty)
1187
1188 -----------------------------------------------
1189 restrictedBindCtxtErr binder_names
1190   = hang (ptext SLIT("Illegal overloaded type signature(s)"))
1191        4 (vcat [ptext SLIT("in a binding group for") <+> pprBinders binder_names,
1192                 ptext SLIT("that falls under the monomorphism restriction")])
1193
1194 genCtxt binder_names
1195   = ptext SLIT("When generalising the type(s) for") <+> pprBinders binder_names
1196
1197 missingSigWarn False name ty = return ()
1198 missingSigWarn True  name ty
1199   = do  { env0 <- tcInitTidyEnv
1200         ; let (env1, tidy_ty) = tidyOpenType env0 ty
1201         ; addWarnTcM (env1, mk_msg tidy_ty) }
1202   where
1203     mk_msg ty = vcat [ptext SLIT("Definition but no type signature for") <+> quotes (ppr name),
1204                       sep [ptext SLIT("Inferred type:") <+> pprHsVar name <+> dcolon <+> ppr ty]]
1205 \end{code}