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[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 module TcBinds ( tcLocalBinds, tcTopBinds, 
9                  tcHsBootSigs, tcMonoBinds, tcPolyBinds,
10                  TcPragFun, tcPrags, mkPragFun, 
11                  TcSigInfo(..), TcSigFun, mkTcSigFun,
12                  badBootDeclErr ) where
13
14 import {-# SOURCE #-} TcMatches ( tcGRHSsPat, tcMatchesFun )
15 import {-# SOURCE #-} TcExpr  ( tcMonoExpr )
16
17 import DynFlags
18 import HsSyn
19
20 import TcRnMonad
21 import Inst
22 import TcEnv
23 import TcUnify
24 import TcSimplify
25 import TcHsType
26 import TcPat
27 import TcMType
28 import TcType
29 import Coercion
30 import VarEnv
31 import TysPrim
32 import Id
33 import Var
34 import Name
35 import NameSet
36 import NameEnv
37 import VarSet
38 import SrcLoc
39 import Bag
40 import ErrUtils
41 import Digraph
42 import Maybes
43 import Util
44 import BasicTypes
45 import Outputable
46 import FastString
47
48 import Data.List( partition )
49 import Control.Monad
50 \end{code}
51
52
53 %************************************************************************
54 %*                                                                      *
55 \subsection{Type-checking bindings}
56 %*                                                                      *
57 %************************************************************************
58
59 @tcBindsAndThen@ typechecks a @HsBinds@.  The "and then" part is because
60 it needs to know something about the {\em usage} of the things bound,
61 so that it can create specialisations of them.  So @tcBindsAndThen@
62 takes a function which, given an extended environment, E, typechecks
63 the scope of the bindings returning a typechecked thing and (most
64 important) an LIE.  It is this LIE which is then used as the basis for
65 specialising the things bound.
66
67 @tcBindsAndThen@ also takes a "combiner" which glues together the
68 bindings and the "thing" to make a new "thing".
69
70 The real work is done by @tcBindWithSigsAndThen@.
71
72 Recursive and non-recursive binds are handled in essentially the same
73 way: because of uniques there are no scoping issues left.  The only
74 difference is that non-recursive bindings can bind primitive values.
75
76 Even for non-recursive binding groups we add typings for each binder
77 to the LVE for the following reason.  When each individual binding is
78 checked the type of its LHS is unified with that of its RHS; and
79 type-checking the LHS of course requires that the binder is in scope.
80
81 At the top-level the LIE is sure to contain nothing but constant
82 dictionaries, which we resolve at the module level.
83
84 \begin{code}
85 tcTopBinds :: HsValBinds Name -> TcM (LHsBinds TcId, TcLclEnv)
86         -- Note: returning the TcLclEnv is more than we really
87         --       want.  The bit we care about is the local bindings
88         --       and the free type variables thereof
89 tcTopBinds binds
90   = do  { (ValBindsOut prs _, env) <- tcValBinds TopLevel binds getLclEnv
91         ; return (foldr (unionBags . snd) emptyBag prs, env) }
92         -- The top level bindings are flattened into a giant 
93         -- implicitly-mutually-recursive LHsBinds
94
95 tcHsBootSigs :: HsValBinds Name -> TcM [Id]
96 -- A hs-boot file has only one BindGroup, and it only has type
97 -- signatures in it.  The renamer checked all this
98 tcHsBootSigs (ValBindsOut binds sigs)
99   = do  { checkTc (null binds) badBootDeclErr
100         ; mapM (addLocM tc_boot_sig) (filter isTypeLSig sigs) }
101   where
102     tc_boot_sig (TypeSig (L _ name) ty)
103       = do { sigma_ty <- tcHsSigType (FunSigCtxt name) ty
104            ; return (mkVanillaGlobal name sigma_ty) }
105         -- Notice that we make GlobalIds, not LocalIds
106     tc_boot_sig s = pprPanic "tcHsBootSigs/tc_boot_sig" (ppr s)
107 tcHsBootSigs groups = pprPanic "tcHsBootSigs" (ppr groups)
108
109 badBootDeclErr :: Message
110 badBootDeclErr = ptext (sLit "Illegal declarations in an hs-boot file")
111
112 ------------------------
113 tcLocalBinds :: HsLocalBinds Name -> TcM thing
114              -> TcM (HsLocalBinds TcId, thing)
115
116 tcLocalBinds EmptyLocalBinds thing_inside 
117   = do  { thing <- thing_inside
118         ; return (EmptyLocalBinds, thing) }
119
120 tcLocalBinds (HsValBinds binds) thing_inside
121   = do  { (binds', thing) <- tcValBinds NotTopLevel binds thing_inside
122         ; return (HsValBinds binds', thing) }
123
124 tcLocalBinds (HsIPBinds (IPBinds ip_binds _)) thing_inside
125   = do  { (thing, lie) <- getLIE thing_inside
126         ; (avail_ips, ip_binds') <- mapAndUnzipM (wrapLocSndM tc_ip_bind) ip_binds
127
128         -- If the binding binds ?x = E, we  must now 
129         -- discharge any ?x constraints in expr_lie
130         ; dict_binds <- tcSimplifyIPs avail_ips lie
131         ; return (HsIPBinds (IPBinds ip_binds' dict_binds), thing) }
132   where
133         -- I wonder if we should do these one at at time
134         -- Consider     ?x = 4
135         --              ?y = ?x + 1
136     tc_ip_bind (IPBind ip expr) = do
137         ty <- newFlexiTyVarTy argTypeKind
138         (ip', ip_inst) <- newIPDict (IPBindOrigin ip) ip ty
139         expr' <- tcMonoExpr expr ty
140         return (ip_inst, (IPBind ip' expr'))
141
142 ------------------------
143 tcValBinds :: TopLevelFlag 
144            -> HsValBinds Name -> TcM thing
145            -> TcM (HsValBinds TcId, thing) 
146
147 tcValBinds _ (ValBindsIn binds _) _
148   = pprPanic "tcValBinds" (ppr binds)
149
150 tcValBinds top_lvl (ValBindsOut binds sigs) thing_inside
151   = do  {       -- Typecheck the signature
152         ; let { prag_fn = mkPragFun sigs (foldr (unionBags . snd) emptyBag binds)
153               ; ty_sigs = filter isTypeLSig sigs
154               ; sig_fn  = mkTcSigFun ty_sigs }
155
156         ; poly_ids <- checkNoErrs (mapAndRecoverM tcTySig ty_sigs)
157                 -- No recovery from bad signatures, because the type sigs
158                 -- may bind type variables, so proceeding without them
159                 -- can lead to a cascade of errors
160                 -- ToDo: this means we fall over immediately if any type sig
161                 -- is wrong, which is over-conservative, see Trac bug #745
162
163                 -- Extend the envt right away with all 
164                 -- the Ids declared with type signatures
165         ; poly_rec <- doptM Opt_RelaxedPolyRec
166         ; (binds', thing) <- tcExtendIdEnv poly_ids $
167                              tcBindGroups poly_rec top_lvl sig_fn prag_fn 
168                                           binds thing_inside
169
170         ; return (ValBindsOut binds' sigs, thing) }
171
172 ------------------------
173 tcBindGroups :: Bool -> TopLevelFlag -> TcSigFun -> TcPragFun
174              -> [(RecFlag, LHsBinds Name)] -> TcM thing
175              -> TcM ([(RecFlag, LHsBinds TcId)], thing)
176 -- Typecheck a whole lot of value bindings,
177 -- one strongly-connected component at a time
178 -- Here a "strongly connected component" has the strightforward
179 -- meaning of a group of bindings that mention each other, 
180 -- ignoring type signatures (that part comes later)
181
182 tcBindGroups _ _ _ _ [] thing_inside
183   = do  { thing <- thing_inside
184         ; return ([], thing) }
185
186 tcBindGroups poly_rec top_lvl sig_fn prag_fn (group : groups) thing_inside
187   = do  { (group', (groups', thing))
188                 <- tc_group poly_rec top_lvl sig_fn prag_fn group $ 
189                    tcBindGroups poly_rec top_lvl sig_fn prag_fn groups thing_inside
190         ; return (group' ++ groups', thing) }
191
192 ------------------------
193 tc_group :: Bool -> TopLevelFlag -> TcSigFun -> TcPragFun
194          -> (RecFlag, LHsBinds Name) -> TcM thing
195          -> TcM ([(RecFlag, LHsBinds TcId)], thing)
196
197 -- Typecheck one strongly-connected component of the original program.
198 -- We get a list of groups back, because there may 
199 -- be specialisations etc as well
200
201 tc_group _ top_lvl sig_fn prag_fn (NonRecursive, binds) thing_inside
202         -- A single non-recursive binding
203         -- We want to keep non-recursive things non-recursive
204         -- so that we desugar unlifted bindings correctly
205  =  do  { (binds1, lie_binds, thing) <- tc_haskell98 top_lvl sig_fn prag_fn 
206                                                      NonRecursive binds thing_inside
207         ; return ( [(NonRecursive, unitBag b) | b <- bagToList binds1]
208                      ++ [(Recursive, lie_binds)]  -- TcDictBinds have scrambled dependency order
209                  , thing) }
210
211 tc_group poly_rec top_lvl sig_fn prag_fn (Recursive, binds) thing_inside
212   | not poly_rec        -- Recursive group, normal Haskell 98 route
213   = do  { (binds1, lie_binds, thing) <- tc_haskell98 top_lvl sig_fn prag_fn 
214                                                      Recursive binds thing_inside
215         ; return ([(Recursive, binds1 `unionBags` lie_binds)], thing) }
216
217   | otherwise           -- Recursive group, with -XRelaxedPolyRec
218   =     -- To maximise polymorphism (with -XRelaxedPolyRec), we do a new 
219         -- strongly-connected-component analysis, this time omitting 
220         -- any references to variables with type signatures.
221         --
222         -- Notice that the bindInsts thing covers *all* the bindings in
223         -- the original group at once; an earlier one may use a later one!
224     do  { traceTc (text "tc_group rec" <+> pprLHsBinds binds)
225         ; (binds1,lie_binds,thing) <- bindLocalInsts top_lvl $
226                             go (stronglyConnCompFromEdgedVertices (mkEdges sig_fn binds))
227         ; return ([(Recursive, binds1 `unionBags` lie_binds)], thing) }
228                 -- Rec them all together
229   where
230 --  go :: SCC (LHsBind Name) -> TcM (LHsBinds TcId, [TcId], thing)
231     go (scc:sccs) = do  { (binds1, ids1) <- tc_scc scc
232                         ; (binds2, ids2, thing) <- tcExtendIdEnv ids1 $ go sccs
233                         ; return (binds1 `unionBags` binds2, ids1 ++ ids2, thing) }
234     go []         = do  { thing <- thing_inside; return (emptyBag, [], thing) }
235
236     tc_scc (AcyclicSCC bind) = tc_sub_group NonRecursive (unitBag bind)
237     tc_scc (CyclicSCC binds) = tc_sub_group Recursive    (listToBag binds)
238
239     tc_sub_group = tcPolyBinds top_lvl sig_fn prag_fn Recursive
240
241 tc_haskell98 :: TopLevelFlag -> TcSigFun -> TcPragFun -> RecFlag
242              -> LHsBinds Name -> TcM a -> TcM (LHsBinds TcId, TcDictBinds, a)
243 tc_haskell98 top_lvl sig_fn prag_fn rec_flag binds thing_inside
244   = bindLocalInsts top_lvl $ 
245     do { (binds1, ids) <- tcPolyBinds top_lvl sig_fn prag_fn rec_flag rec_flag binds
246        ; thing <- tcExtendIdEnv ids thing_inside
247        ; return (binds1, ids, thing) }
248
249 ------------------------
250 bindLocalInsts :: TopLevelFlag
251                -> TcM (LHsBinds TcId, [TcId],      a)
252                -> TcM (LHsBinds TcId, TcDictBinds, a)
253 bindLocalInsts top_lvl thing_inside
254   | isTopLevel top_lvl
255   = do { (binds, _, thing) <- thing_inside; return (binds, emptyBag, thing) }
256         -- For the top level don't bother with all this bindInstsOfLocalFuns stuff. 
257         -- All the top level things are rec'd together anyway, so it's fine to
258         -- leave them to the tcSimplifyTop, and quite a bit faster too
259
260   | otherwise   -- Nested case
261   = do  { ((binds, ids, thing), lie) <- getLIE thing_inside
262         ; lie_binds <- bindInstsOfLocalFuns lie ids
263         ; return (binds, lie_binds, thing) }
264
265 ------------------------
266 mkEdges :: TcSigFun -> LHsBinds Name
267         -> [(LHsBind Name, BKey, [BKey])]
268
269 type BKey  = Int -- Just number off the bindings
270
271 mkEdges sig_fn binds
272   = [ (bind, key, [key | n <- nameSetToList (bind_fvs (unLoc bind)),
273                          Just key <- [lookupNameEnv key_map n], no_sig n ])
274     | (bind, key) <- keyd_binds
275     ]
276   where
277     no_sig :: Name -> Bool
278     no_sig n = isNothing (sig_fn n)
279
280     keyd_binds = bagToList binds `zip` [0::BKey ..]
281
282     key_map :: NameEnv BKey     -- Which binding it comes from
283     key_map = mkNameEnv [(bndr, key) | (L _ bind, key) <- keyd_binds
284                                      , bndr <- bindersOfHsBind bind ]
285
286 bindersOfHsBind :: HsBind Name -> [Name]
287 bindersOfHsBind (PatBind { pat_lhs = pat })  = collectPatBinders pat
288 bindersOfHsBind (FunBind { fun_id = L _ f }) = [f]
289 bindersOfHsBind (AbsBinds {})                = panic "bindersOfHsBind AbsBinds"
290 bindersOfHsBind (VarBind {})                 = panic "bindersOfHsBind VarBind"
291
292 ------------------------
293 tcPolyBinds :: TopLevelFlag -> TcSigFun -> TcPragFun
294             -> RecFlag                  -- Whether the group is really recursive
295             -> RecFlag                  -- Whether it's recursive after breaking
296                                         -- dependencies based on type signatures
297             -> LHsBinds Name
298             -> TcM (LHsBinds TcId, [TcId])
299
300 -- Typechecks a single bunch of bindings all together, 
301 -- and generalises them.  The bunch may be only part of a recursive
302 -- group, because we use type signatures to maximise polymorphism
303 --
304 -- Returns a list because the input may be a single non-recursive binding,
305 -- in which case the dependency order of the resulting bindings is
306 -- important.  
307 -- 
308 -- Knows nothing about the scope of the bindings
309
310 tcPolyBinds top_lvl sig_fn prag_fn rec_group rec_tc binds
311   = let 
312         bind_list    = bagToList binds
313         binder_names = collectHsBindsBinders binds
314         loc          = getLoc (head bind_list)
315                 -- TODO: location a bit awkward, but the mbinds have been
316                 --       dependency analysed and may no longer be adjacent
317     in
318         -- SET UP THE MAIN RECOVERY; take advantage of any type sigs
319     setSrcSpan loc                              $
320     recoverM (recoveryCode binder_names sig_fn) $ do 
321
322   { traceTc (ptext (sLit "------------------------------------------------"))
323   ; traceTc (ptext (sLit "Bindings for") <+> ppr binder_names)
324
325         -- TYPECHECK THE BINDINGS
326   ; ((binds', mono_bind_infos), lie_req) 
327         <- getLIE (tcMonoBinds bind_list sig_fn rec_tc)
328   ; traceTc (text "temp" <+> (ppr binds' $$ ppr lie_req))
329
330         -- CHECK FOR UNLIFTED BINDINGS
331         -- These must be non-recursive etc, and are not generalised
332         -- They desugar to a case expression in the end
333   ; zonked_mono_tys <- zonkTcTypes (map getMonoType mono_bind_infos)
334   ; is_strict <- checkStrictBinds top_lvl rec_group binds' 
335                                   zonked_mono_tys mono_bind_infos
336   ; if is_strict then
337     do  { extendLIEs lie_req
338         ; let exports = zipWith mk_export mono_bind_infos zonked_mono_tys
339               mk_export (name, mb_sig,  mono_id) mono_ty 
340                 = ([], the_id, mono_id, noSpecPrags)
341                               -- ToDo: prags for unlifted bindings
342                 where
343                   the_id = case mb_sig of
344                              Just sig -> sig_id sig
345                              Nothing  -> mkLocalId name mono_ty
346
347         ; return ( unitBag $ L loc $ AbsBinds [] [] exports binds',
348                    [poly_id | (_, poly_id, _, _) <- exports]) } -- Guaranteed zonked
349
350     else do     -- The normal lifted case: GENERALISE
351   { dflags <- getDOpts 
352   ; (tyvars_to_gen, dicts, dict_binds)
353         <- addErrCtxt (genCtxt (bndrNames mono_bind_infos)) $
354            generalise dflags top_lvl bind_list sig_fn mono_bind_infos lie_req
355
356         -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
357   ; let dict_vars = map instToVar dicts -- May include equality constraints
358   ; exports <- mapM (mkExport top_lvl rec_group (length mono_bind_infos > 1)
359                               prag_fn tyvars_to_gen (map varType dict_vars))
360                     mono_bind_infos
361
362   ; let poly_ids = [poly_id | (_, poly_id, _, _) <- exports]
363   ; traceTc (text "binding:" <+> ppr (poly_ids `zip` map idType poly_ids))
364
365   ; let abs_bind = L loc $ AbsBinds tyvars_to_gen
366                                     dict_vars exports
367                                     (dict_binds `unionBags` binds')
368
369   ; return (unitBag abs_bind, poly_ids)       -- poly_ids are guaranteed zonked by mkExport
370   } }
371
372
373 --------------
374 mkExport :: TopLevelFlag -> RecFlag
375          -> Bool         -- More than one variable is bound, so we'll desugar to
376                          -- a tuple, so INLINE pragmas won't work
377          -> TcPragFun -> [TyVar] -> [TcType]
378          -> MonoBindInfo
379          -> TcM ([TyVar], Id, Id, TcSpecPrags)
380 -- mkExport generates exports with 
381 --      zonked type variables, 
382 --      zonked poly_ids
383 -- The former is just because no further unifications will change
384 -- the quantified type variables, so we can fix their final form
385 -- right now.
386 -- The latter is needed because the poly_ids are used to extend the
387 -- type environment; see the invariant on TcEnv.tcExtendIdEnv 
388
389 -- Pre-condition: the inferred_tvs are already zonked
390
391 mkExport top_lvl rec_group multi_bind prag_fn inferred_tvs dict_tys
392          (poly_name, mb_sig, mono_id)
393   = do  { warn_missing_sigs <- doptM Opt_WarnMissingSigs
394         ; let warn = isTopLevel top_lvl && warn_missing_sigs
395         ; (tvs, poly_id) <- mk_poly_id warn mb_sig
396                 -- poly_id has a zonked type
397
398         ; (poly_id', spec_prags) <- tcPrags rec_group multi_bind (notNull dict_tys)
399                                             poly_id (prag_fn poly_name)
400                 -- tcPrags requires a zonked poly_id
401
402         ; return (tvs, poly_id', mono_id, SpecPrags spec_prags) }
403   where
404     poly_ty = mkForAllTys inferred_tvs (mkFunTys dict_tys (idType mono_id))
405
406     mk_poly_id warn Nothing    = do { poly_ty' <- zonkTcType poly_ty
407                                     ; missingSigWarn warn poly_name poly_ty'
408                                     ; return (inferred_tvs, mkLocalId poly_name poly_ty') }
409     mk_poly_id _    (Just sig) = do { tvs <- mapM zonk_tv (sig_tvs sig)
410                                     ; return (tvs,  sig_id sig) }
411
412     zonk_tv tv = do { ty <- zonkTcTyVar tv; return (tcGetTyVar "mkExport" ty) }
413
414 ------------------------
415 type TcPragFun = Name -> [LSig Name]
416
417 mkPragFun :: [LSig Name] -> LHsBinds Name -> TcPragFun
418 mkPragFun sigs binds = \n -> lookupNameEnv prag_env n `orElse` []
419   where
420     prs = mapCatMaybes get_sig sigs
421
422     get_sig :: LSig Name -> Maybe (Located Name, LSig Name)
423     get_sig (L l (SpecSig nm ty inl)) = Just (nm, L l $ SpecSig  nm ty (add_arity nm inl))
424     get_sig (L l (InlineSig nm inl))  = Just (nm, L l $ InlineSig nm   (add_arity nm inl))
425     get_sig _                         = Nothing
426
427     add_arity (L _ n) inl_prag   -- Adjust inl_sat field to match visible arity of function
428       | Just ar <- lookupNameEnv ar_env n = inl_prag { inl_sat = Just ar }
429       | otherwise                         = inl_prag
430
431     prag_env :: NameEnv [LSig Name]
432     prag_env = foldl add emptyNameEnv prs
433     add env (L _ n,p) = extendNameEnv_Acc (:) singleton env n p
434
435     -- ar_env maps a local to the arity of its definition
436     ar_env :: NameEnv Arity
437     ar_env = foldrBag lhsBindArity emptyNameEnv binds
438
439 lhsBindArity :: LHsBind Name -> NameEnv Arity -> NameEnv Arity
440 lhsBindArity (L _ (FunBind { fun_id = id, fun_matches = ms })) env
441   = extendNameEnv env (unLoc id) (matchGroupArity ms)
442 lhsBindArity _ env = env        -- PatBind/VarBind
443
444 tcPrags :: RecFlag
445         -> Bool     -- True <=> AbsBinds binds more than one variable
446         -> Bool     -- True <=> function is overloaded
447         -> Id -> [LSig Name]
448         -> TcM (Id, [Located TcSpecPrag])
449 -- Add INLINE and SPECIALSE pragmas
450 --    INLINE prags are added to the (polymorphic) Id directly
451 --    SPECIALISE prags are passed to the desugarer via TcSpecPrags
452 -- Pre-condition: the poly_id is zonked
453 -- Reason: required by tcSubExp
454 tcPrags _rec_group _multi_bind is_overloaded_id poly_id prag_sigs
455   = do { poly_id' <- tc_inl inl_sigs
456
457        ; spec_prags <- mapM (wrapLocM (tcSpecPrag poly_id')) spec_sigs
458
459        ; unless (null spec_sigs || is_overloaded_id) warn_discarded_spec
460
461        ; unless (null bad_sigs) warn_discarded_sigs
462
463        ; return (poly_id', spec_prags) }
464   where
465     (inl_sigs, other_sigs) = partition isInlineLSig prag_sigs
466     (spec_sigs, bad_sigs)  = partition isSpecLSig   other_sigs
467
468     warn_discarded_spec = warnPrags poly_id spec_sigs $
469                           ptext (sLit "SPECIALISE pragmas for non-overloaded function")
470     warn_dup_inline     = warnPrags poly_id inl_sigs $
471                           ptext (sLit "Duplicate INLINE pragmas for")
472     warn_discarded_sigs = warnPrags poly_id bad_sigs $
473                           ptext (sLit "Discarding unexpected pragmas for")
474
475     -----------
476     tc_inl [] = return poly_id
477     tc_inl (L loc (InlineSig _ prag) : other_inls)
478        = do { unless (null other_inls) (setSrcSpan loc warn_dup_inline)
479             ; return (poly_id `setInlinePragma` prag) }
480     tc_inl _ = panic "tc_inl"
481
482 {- Earlier we tried to warn about
483    (a) INLINE for recursive function
484    (b) INLINE for function that is part of a multi-binder group
485    Code fragments below. But we want to allow
486        {-# INLINE f #-}
487        f x = x : g y
488        g y = ....f...f....
489    even though they are mutually recursive.  
490    So I'm just omitting the warnings for now
491
492        | multi_bind && isInlinePragma prag
493        = do { setSrcSpan loc $ addWarnTc multi_bind_warn
494             ; return poly_id }
495        | otherwise
496             ; when (isInlinePragma prag && isRec rec_group)
497                    (setSrcSpan loc (addWarnTc rec_inline_warn))
498
499     rec_inline_warn = ptext (sLit "INLINE pragma for recursive binder")
500                       <+> quotes (ppr poly_id) <+> ptext (sLit "may be discarded")
501  
502     multi_bind_warn = hang (ptext (sLit "Discarding INLINE pragma for") <+> quotes (ppr poly_id))
503                          2 (ptext (sLit "because it is bound by a pattern, or mutual recursion") )
504 -}
505
506
507 warnPrags :: Id -> [LSig Name] -> SDoc -> TcM ()
508 warnPrags id bad_sigs herald
509   = addWarnTc (hang (herald <+> quotes (ppr id))
510                   2 (ppr_sigs bad_sigs))
511   where
512     ppr_sigs sigs = vcat (map (ppr . getLoc) sigs)
513
514 --------------
515 tcSpecPrag :: TcId -> Sig Name -> TcM TcSpecPrag
516 tcSpecPrag poly_id prag@(SpecSig _ hs_ty inl) 
517   = addErrCtxt (spec_ctxt prag) $
518     do  { let name = idName poly_id
519         ; spec_ty <- tcHsSigType (FunSigCtxt name) hs_ty
520         ; co_fn <- tcSubExp (SpecPragOrigin name) (idType poly_id) spec_ty
521         ; return (SpecPrag co_fn inl) }
522   where
523     spec_ctxt prag = hang (ptext (sLit "In the SPECIALISE pragma")) 2 (ppr prag)
524 tcSpecPrag _ sig = pprPanic "tcSpecPrag" (ppr sig)
525
526
527 --------------
528 -- If typechecking the binds fails, then return with each
529 -- signature-less binder given type (forall a.a), to minimise 
530 -- subsequent error messages
531 recoveryCode :: [Name] -> (Name -> Maybe [Name])
532              -> TcM (LHsBinds TcId, [Id])
533 recoveryCode binder_names sig_fn
534   = do  { traceTc (text "tcBindsWithSigs: error recovery" <+> ppr binder_names)
535         ; poly_ids <- mapM mk_dummy binder_names
536         ; return (emptyBag, poly_ids) }
537   where
538     mk_dummy name 
539         | isJust (sig_fn name) = tcLookupId name        -- Had signature; look it up
540         | otherwise            = return (mkLocalId name forall_a_a)    -- No signature
541
542 forall_a_a :: TcType
543 forall_a_a = mkForAllTy alphaTyVar (mkTyVarTy alphaTyVar)
544
545
546 -- Check that non-overloaded unlifted bindings are
547 --      a) non-recursive,
548 --      b) not top level, 
549 --      c) not a multiple-binding group (more or less implied by (a))
550
551 checkStrictBinds :: TopLevelFlag -> RecFlag
552                  -> LHsBinds TcId -> [TcType] -> [MonoBindInfo]
553                  -> TcM Bool
554 checkStrictBinds top_lvl rec_group mbind mono_tys infos
555   | unlifted || bang_pat
556   = do  { checkTc (isNotTopLevel top_lvl)
557                   (strictBindErr "Top-level" unlifted mbind)
558         ; checkTc (isNonRec rec_group)
559                   (strictBindErr "Recursive" unlifted mbind)
560         ; checkTc (isSingletonBag mbind)
561                   (strictBindErr "Multiple" unlifted mbind) 
562         -- This should be a checkTc, not a warnTc, but as of GHC 6.11
563         -- the versions of alex and happy available have non-conforming
564         -- templates, so the GHC build fails if it's an error:
565         ; warnUnlifted <- doptM Opt_WarnLazyUnliftedBindings
566         ; warnTc (warnUnlifted && not bang_pat)
567                  (unliftedMustBeBang mbind)
568         ; mapM_ check_sig infos
569         ; return True }
570   | otherwise
571   = return False
572   where
573     unlifted = any isUnLiftedType mono_tys
574     bang_pat = anyBag (isBangHsBind . unLoc) mbind
575     check_sig (_, Just sig, _) = checkTc (null (sig_tvs sig) && null (sig_theta sig))
576                                          (badStrictSig unlifted sig)
577     check_sig _                = return ()
578
579 unliftedMustBeBang :: LHsBindsLR Var Var -> SDoc
580 unliftedMustBeBang mbind
581   = hang (text "Bindings containing unlifted types must use an outermost bang pattern:")
582          4 (pprLHsBinds mbind)
583  $$ text "*** This will be an error in GHC 6.14! Fix your code now!"
584
585 strictBindErr :: String -> Bool -> LHsBindsLR Var Var -> SDoc
586 strictBindErr flavour unlifted mbind
587   = hang (text flavour <+> msg <+> ptext (sLit "aren't allowed:")) 
588          4 (pprLHsBinds mbind)
589   where
590     msg | unlifted  = ptext (sLit "bindings for unlifted types")
591         | otherwise = ptext (sLit "bang-pattern bindings")
592
593 badStrictSig :: Bool -> TcSigInfo -> SDoc
594 badStrictSig unlifted sig
595   = hang (ptext (sLit "Illegal polymorphic signature in") <+> msg)
596          4 (ppr sig)
597   where
598     msg | unlifted  = ptext (sLit "an unlifted binding")
599         | otherwise = ptext (sLit "a bang-pattern binding")
600 \end{code}
601
602
603 %************************************************************************
604 %*                                                                      *
605 \subsection{tcMonoBind}
606 %*                                                                      *
607 %************************************************************************
608
609 @tcMonoBinds@ deals with a perhaps-recursive group of HsBinds.
610 The signatures have been dealt with already.
611
612 \begin{code}
613 tcMonoBinds :: [LHsBind Name]
614             -> TcSigFun
615             -> RecFlag  -- Whether the binding is recursive for typechecking purposes
616                         -- i.e. the binders are mentioned in their RHSs, and
617                         --      we are not resuced by a type signature
618             -> TcM (LHsBinds TcId, [MonoBindInfo])
619
620 tcMonoBinds [L b_loc (FunBind { fun_id = L nm_loc name, fun_infix = inf, 
621                                 fun_matches = matches, bind_fvs = fvs })]
622             sig_fn              -- Single function binding,
623             NonRecursive        -- binder isn't mentioned in RHS,
624   | Nothing <- sig_fn name      -- ...with no type signature
625   =     -- In this very special case we infer the type of the
626         -- right hand side first (it may have a higher-rank type)
627         -- and *then* make the monomorphic Id for the LHS
628         -- e.g.         f = \(x::forall a. a->a) -> <body>
629         --      We want to infer a higher-rank type for f
630     setSrcSpan b_loc    $
631     do  { ((co_fn, matches'), rhs_ty) <- tcInfer (tcMatchesFun name inf matches)
632
633                 -- Check for an unboxed tuple type
634                 --      f = (# True, False #)
635                 -- Zonk first just in case it's hidden inside a meta type variable
636                 -- (This shows up as a (more obscure) kind error 
637                 --  in the 'otherwise' case of tcMonoBinds.)
638         ; zonked_rhs_ty <- zonkTcType rhs_ty
639         ; checkTc (not (isUnboxedTupleType zonked_rhs_ty))
640                   (unboxedTupleErr name zonked_rhs_ty)
641
642         ; mono_name <- newLocalName name
643         ; let mono_id = mkLocalId mono_name zonked_rhs_ty
644         ; return (unitBag (L b_loc (FunBind { fun_id = L nm_loc mono_id, fun_infix = inf,
645                                               fun_matches = matches', bind_fvs = fvs,
646                                               fun_co_fn = co_fn, fun_tick = Nothing })),
647                   [(name, Nothing, mono_id)]) }
648
649 tcMonoBinds [L b_loc (FunBind { fun_id = L nm_loc name, fun_infix = inf, 
650                                 fun_matches = matches })]
651             sig_fn              -- Single function binding
652             _
653   | Just scoped_tvs <- sig_fn name      -- ...with a type signature
654   =     -- When we have a single function binding, with a type signature
655         -- we can (a) use genuine, rigid skolem constants for the type variables
656         --        (b) bring (rigid) scoped type variables into scope
657     setSrcSpan b_loc    $
658     do  { tc_sig <- tcInstSig True name
659         ; mono_name <- newLocalName name
660         ; let mono_ty = sig_tau tc_sig
661               mono_id = mkLocalId mono_name mono_ty
662               rhs_tvs = [ (name, mkTyVarTy tv)
663                         | (name, tv) <- scoped_tvs `zip` sig_tvs tc_sig ]
664                         -- See Note [More instantiated than scoped]
665                         -- Note that the scoped_tvs and the (sig_tvs sig) 
666                         -- may have different Names. That's quite ok.
667
668         ; traceTc (text "tcMoonBinds" <+> ppr scoped_tvs $$ ppr tc_sig)
669         ; (co_fn, matches') <- tcExtendTyVarEnv2 rhs_tvs $
670                                tcMatchesFun mono_name inf matches mono_ty
671              -- Note that "mono_ty" might actually be a polymorphic type,
672              -- if the original function had a signature like
673              --    forall a. Eq a => forall b. Ord b => ....
674              -- But that's ok: tcMatchesFun can deal with that
675              -- It happens, too!  See Note [Polymorphic methods] in TcClassDcl.
676
677         ; let fun_bind' = FunBind { fun_id = L nm_loc mono_id, 
678                                     fun_infix = inf, fun_matches = matches',
679                                     bind_fvs = placeHolderNames, fun_co_fn = co_fn, 
680                                     fun_tick = Nothing }
681         ; return (unitBag (L b_loc fun_bind'),
682                   [(name, Just tc_sig, mono_id)]) }
683
684 tcMonoBinds binds sig_fn _
685   = do  { tc_binds <- mapM (wrapLocM (tcLhs sig_fn)) binds
686
687         -- Bring the monomorphic Ids, into scope for the RHSs
688         ; let mono_info  = getMonoBindInfo tc_binds
689               rhs_id_env = [(name,mono_id) | (name, Nothing, mono_id) <- mono_info]
690                                 -- A monomorphic binding for each term variable that lacks 
691                                 -- a type sig.  (Ones with a sig are already in scope.)
692
693         ; binds' <- tcExtendIdEnv2 rhs_id_env $ do
694                     traceTc (text "tcMonoBinds" <+> vcat [ ppr n <+> ppr id <+> ppr (idType id) 
695                                                          | (n,id) <- rhs_id_env])
696                     mapM (wrapLocM tcRhs) tc_binds
697         ; return (listToBag binds', mono_info) }
698
699 ------------------------
700 -- tcLhs typechecks the LHS of the bindings, to construct the environment in which
701 -- we typecheck the RHSs.  Basically what we are doing is this: for each binder:
702 --      if there's a signature for it, use the instantiated signature type
703 --      otherwise invent a type variable
704 -- You see that quite directly in the FunBind case.
705 -- 
706 -- But there's a complication for pattern bindings:
707 --      data T = MkT (forall a. a->a)
708 --      MkT f = e
709 -- Here we can guess a type variable for the entire LHS (which will be refined to T)
710 -- but we want to get (f::forall a. a->a) as the RHS environment.
711 -- The simplest way to do this is to typecheck the pattern, and then look up the
712 -- bound mono-ids.  Then we want to retain the typechecked pattern to avoid re-doing
713 -- it; hence the TcMonoBind data type in which the LHS is done but the RHS isn't
714
715 data TcMonoBind         -- Half completed; LHS done, RHS not done
716   = TcFunBind  MonoBindInfo  (Located TcId) Bool (MatchGroup Name) 
717   | TcPatBind [MonoBindInfo] (LPat TcId) (GRHSs Name) TcSigmaType
718
719 type MonoBindInfo = (Name, Maybe TcSigInfo, TcId)
720         -- Type signature (if any), and
721         -- the monomorphic bound things
722
723 bndrNames :: [MonoBindInfo] -> [Name]
724 bndrNames mbi = [n | (n,_,_) <- mbi]
725
726 getMonoType :: MonoBindInfo -> TcTauType
727 getMonoType (_,_,mono_id) = idType mono_id
728
729 tcLhs :: TcSigFun -> HsBind Name -> TcM TcMonoBind
730 tcLhs sig_fn (FunBind { fun_id = L nm_loc name, fun_infix = inf, fun_matches = matches })
731   = do  { mb_sig <- tcInstSig_maybe sig_fn name
732         ; mono_name <- newLocalName name
733         ; mono_ty   <- mk_mono_ty mb_sig
734         ; let mono_id = mkLocalId mono_name mono_ty
735         ; return (TcFunBind (name, mb_sig, mono_id) (L nm_loc mono_id) inf matches) }
736   where
737     mk_mono_ty (Just sig) = return (sig_tau sig)
738     mk_mono_ty Nothing    = newFlexiTyVarTy argTypeKind
739
740 tcLhs sig_fn (PatBind { pat_lhs = pat, pat_rhs = grhss })
741   = do  { mb_sigs <- mapM (tcInstSig_maybe sig_fn) names
742         ; mono_pat_binds <- doptM Opt_MonoPatBinds
743                 -- With -XMonoPatBinds, we do no generalisation of pattern bindings
744                 -- But the signature can still be polymoprhic!
745                 --      data T = MkT (forall a. a->a)
746                 --      x :: forall a. a->a
747                 --      MkT x = <rhs>
748                 -- The function get_sig_ty decides whether the pattern-bound variables
749                 -- should have exactly the type in the type signature (-XMonoPatBinds), 
750                 -- or the instantiated version (-XMonoPatBinds)
751
752         ; let nm_sig_prs  = names `zip` mb_sigs
753               get_sig_ty | mono_pat_binds = idType . sig_id
754                          | otherwise      = sig_tau
755               tau_sig_env = mkNameEnv [ (name, get_sig_ty sig) 
756                                       | (name, Just sig) <- nm_sig_prs]
757               sig_tau_fn  = lookupNameEnv tau_sig_env
758
759               tc_pat exp_ty = tcLetPat sig_tau_fn pat exp_ty $
760                               mapM lookup_info nm_sig_prs
761
762                 -- After typechecking the pattern, look up the binder
763                 -- names, which the pattern has brought into scope.
764               lookup_info :: (Name, Maybe TcSigInfo) -> TcM MonoBindInfo
765               lookup_info (name, mb_sig) = do { mono_id <- tcLookupId name
766                                               ; return (name, mb_sig, mono_id) }
767
768         ; ((pat', infos), pat_ty) <- addErrCtxt (patMonoBindsCtxt pat grhss) $
769                                      tcInfer tc_pat
770
771         ; return (TcPatBind infos pat' grhss pat_ty) }
772   where
773     names = collectPatBinders pat
774
775
776 tcLhs _ other_bind = pprPanic "tcLhs" (ppr other_bind)
777         -- AbsBind, VarBind impossible
778
779 -------------------
780 tcRhs :: TcMonoBind -> TcM (HsBind TcId)
781 -- When we are doing pattern bindings, or multiple function bindings at a time
782 -- we *don't* bring any scoped type variables into scope
783 -- Wny not?  They are not completely rigid.
784 -- That's why we have the special case for a single FunBind in tcMonoBinds
785 tcRhs (TcFunBind (_,_,mono_id) fun' inf matches)
786   = do  { (co_fn, matches') <- tcMatchesFun (idName mono_id) inf 
787                                             matches (idType mono_id)
788         ; return (FunBind { fun_id = fun', fun_infix = inf, fun_matches = matches',
789                             bind_fvs = placeHolderNames, fun_co_fn = co_fn,
790                             fun_tick = Nothing }) }
791
792 tcRhs (TcPatBind _ pat' grhss pat_ty)
793   = do  { grhss' <- addErrCtxt (patMonoBindsCtxt pat' grhss) $
794                     tcGRHSsPat grhss pat_ty
795         ; return (PatBind { pat_lhs = pat', pat_rhs = grhss', pat_rhs_ty = pat_ty, 
796                             bind_fvs = placeHolderNames }) }
797
798
799 ---------------------
800 getMonoBindInfo :: [Located TcMonoBind] -> [MonoBindInfo]
801 getMonoBindInfo tc_binds
802   = foldr (get_info . unLoc) [] tc_binds
803   where
804     get_info (TcFunBind info _ _ _)  rest = info : rest
805     get_info (TcPatBind infos _ _ _) rest = infos ++ rest
806 \end{code}
807
808
809 %************************************************************************
810 %*                                                                      *
811                 Generalisation
812 %*                                                                      *
813 %************************************************************************
814
815 \begin{code}
816 generalise :: DynFlags -> TopLevelFlag 
817            -> [LHsBind Name] -> TcSigFun 
818            -> [MonoBindInfo] -> [Inst]
819            -> TcM ([TyVar], [Inst], TcDictBinds)
820 -- The returned [TyVar] are all ready to quantify
821
822 generalise dflags top_lvl bind_list sig_fn mono_infos lie_req
823   | isMonoGroup dflags top_lvl bind_list sigs
824   = do  { extendLIEs lie_req
825         ; return ([], [], emptyBag) }
826
827   | isRestrictedGroup dflags bind_list sig_fn   -- RESTRICTED CASE
828   =     -- Check signature contexts are empty 
829     do  { checkTc (all is_mono_sig sigs)
830                   (restrictedBindCtxtErr bndrs)
831
832         -- Now simplify with exactly that set of tyvars
833         -- We have to squash those Methods
834         ; (qtvs, binds) <- tcSimplifyRestricted doc top_lvl bndrs 
835                                                 tau_tvs lie_req
836
837         -- Check that signature type variables are OK
838         ; final_qtvs <- checkSigsTyVars qtvs sigs
839
840         ; return (final_qtvs, [], binds) }
841
842   | null sigs   -- UNRESTRICTED CASE, NO TYPE SIGS
843   = tcSimplifyInfer doc tau_tvs lie_req
844
845   | otherwise   -- UNRESTRICTED CASE, WITH TYPE SIGS
846   = do  { sig_lie <- unifyCtxts sigs    -- sigs is non-empty; sig_lie is zonked
847         ; let   -- The "sig_avails" is the stuff available.  We get that from
848                 -- the context of the type signature, BUT ALSO the lie_avail
849                 -- so that polymorphic recursion works right (see Note [Polymorphic recursion])
850                 local_meths = [mkMethInst sig mono_id | (_, Just sig, mono_id) <- mono_infos]
851                 sig_avails = sig_lie ++ local_meths
852                 loc = sig_loc (head sigs)
853
854         -- Check that the needed dicts can be
855         -- expressed in terms of the signature ones
856         ; (qtvs, binds) <- tcSimplifyInferCheck loc tau_tvs sig_avails lie_req
857         
858         -- Check that signature type variables are OK
859         ; final_qtvs <- checkSigsTyVars qtvs sigs
860
861         ; return (final_qtvs, sig_lie, binds) }
862   where
863     bndrs   = bndrNames mono_infos
864     sigs    = [sig | (_, Just sig, _) <- mono_infos]
865     get_tvs | isTopLevel top_lvl = tyVarsOfType  -- See Note [Silly type synonym] in TcType
866             | otherwise          = exactTyVarsOfType
867     tau_tvs = foldr (unionVarSet . get_tvs . getMonoType) emptyVarSet mono_infos
868     is_mono_sig sig = null (sig_theta sig)
869     doc = ptext (sLit "type signature(s) for") <+> pprBinders bndrs
870
871     mkMethInst (TcSigInfo { sig_id = poly_id, sig_tvs = tvs, 
872                             sig_theta = theta, sig_loc = loc }) mono_id
873       = Method {tci_id = mono_id, tci_oid = poly_id, tci_tys = mkTyVarTys tvs,
874                 tci_theta = theta, tci_loc = loc}
875 \end{code}
876
877 unifyCtxts checks that all the signature contexts are the same
878 The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
879 must all have the same context (or none).
880
881 The trick here is that all the signatures should have the same
882 context, and we want to share type variables for that context, so that
883 all the right hand sides agree a common vocabulary for their type
884 constraints
885
886 We unify them because, with polymorphic recursion, their types
887 might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
888
889 \begin{code}
890 unifyCtxts :: [TcSigInfo] -> TcM [Inst]
891 -- Post-condition: the returned Insts are full zonked
892 unifyCtxts [] = panic "unifyCtxts []"
893 unifyCtxts (sig1 : sigs)        -- Argument is always non-empty
894   = do  { traceTc $ text "unifyCtxts" <+> ppr (sig1 : sigs)
895         ; mapM_ unify_ctxt sigs
896         ; theta <- zonkTcThetaType (sig_theta sig1)
897         ; newDictBndrs (sig_loc sig1) theta }
898   where
899     theta1 = sig_theta sig1
900     unify_ctxt :: TcSigInfo -> TcM ()
901     unify_ctxt sig@(TcSigInfo { sig_theta = theta })
902         = setSrcSpan (instLocSpan (sig_loc sig))        $
903           addErrCtxt (sigContextsCtxt sig1 sig)         $
904           do { cois <- unifyTheta theta1 theta
905              ; -- Check whether all coercions are identity coercions
906                -- That can happen if we have, say
907                --         f :: C [a]   => ...
908                --         g :: C (F a) => ...
909                -- where F is a type function and (F a ~ [a])
910                -- Then unification might succeed with a coercion.  But it's much
911                -- much simpler to require that such signatures have identical contexts
912                checkTc (all isIdentityCoI cois)
913                        (ptext (sLit "Mutually dependent functions have syntactically distinct contexts"))
914              }
915
916 checkSigsTyVars :: [TcTyVar] -> [TcSigInfo] -> TcM [TcTyVar]
917 checkSigsTyVars qtvs sigs 
918   = do  { gbl_tvs <- tcGetGlobalTyVars
919         ; sig_tvs_s <- mapM (check_sig gbl_tvs) sigs
920
921         ; let   -- Sigh.  Make sure that all the tyvars in the type sigs
922                 -- appear in the returned ty var list, which is what we are
923                 -- going to generalise over.  Reason: we occasionally get
924                 -- silly types like
925                 --      type T a = () -> ()
926                 --      f :: T a
927                 --      f () = ()
928                 -- Here, 'a' won't appear in qtvs, so we have to add it
929                 sig_tvs = foldl extendVarSetList emptyVarSet sig_tvs_s
930                 all_tvs = varSetElems (extendVarSetList sig_tvs qtvs)
931         ; return all_tvs }
932   where
933     check_sig gbl_tvs (TcSigInfo {sig_id = id, sig_tvs = tvs, 
934                                   sig_theta = theta, sig_tau = tau})
935       = addErrCtxt (ptext (sLit "In the type signature for") <+> quotes (ppr id))       $
936         addErrCtxtM (sigCtxt id tvs theta tau)                                          $
937         do { tvs' <- checkDistinctTyVars tvs
938            ; when (any (`elemVarSet` gbl_tvs) tvs')
939                   (bleatEscapedTvs gbl_tvs tvs tvs')
940            ; return tvs' }
941
942 checkDistinctTyVars :: [TcTyVar] -> TcM [TcTyVar]
943 -- (checkDistinctTyVars tvs) checks that the tvs from one type signature
944 -- are still all type variables, and all distinct from each other.  
945 -- It returns a zonked set of type variables.
946 -- For example, if the type sig is
947 --      f :: forall a b. a -> b -> b
948 -- we want to check that 'a' and 'b' haven't 
949 --      (a) been unified with a non-tyvar type
950 --      (b) been unified with each other (all distinct)
951
952 checkDistinctTyVars sig_tvs
953   = do  { zonked_tvs <- mapM zonkSigTyVar sig_tvs
954         ; foldlM_ check_dup emptyVarEnv (sig_tvs `zip` zonked_tvs)
955         ; return zonked_tvs }
956   where
957     check_dup :: TyVarEnv TcTyVar -> (TcTyVar, TcTyVar) -> TcM (TyVarEnv TcTyVar)
958         -- The TyVarEnv maps each zonked type variable back to its
959         -- corresponding user-written signature type variable
960     check_dup acc (sig_tv, zonked_tv)
961         = case lookupVarEnv acc zonked_tv of
962                 Just sig_tv' -> bomb_out sig_tv sig_tv'
963
964                 Nothing -> return (extendVarEnv acc zonked_tv sig_tv)
965
966     bomb_out sig_tv1 sig_tv2
967        = do { env0 <- tcInitTidyEnv
968             ; let (env1, tidy_tv1) = tidyOpenTyVar env0 sig_tv1
969                   (env2, tidy_tv2) = tidyOpenTyVar env1 sig_tv2
970                   msg = ptext (sLit "Quantified type variable") <+> quotes (ppr tidy_tv1) 
971                          <+> ptext (sLit "is unified with another quantified type variable") 
972                          <+> quotes (ppr tidy_tv2)
973             ; failWithTcM (env2, msg) }
974 \end{code}
975
976
977 @getTyVarsToGen@ decides what type variables to generalise over.
978
979 For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
980 for a definition -- we bind no dictionaries, and
981 remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
982
983 *Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
984 to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
985 we may well know more.  For example (this actually came up)
986         f :: Array Int Int
987         f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
988 We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
989 stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
990 we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
991 Int literals!
992
993 Find all the type variables involved in overloading, the
994 "constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
995 generalise.  We must be careful about doing this:
996
997  (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
998         constrained, then it will never, ever get bound, and lands
999         up printed out in interface files!  Notorious example:
1000                 instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
1001         Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
1002         Another, more common, example is when there's a Method inst in
1003         the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
1004         type variables.
1005   [NOTE: Jan 2001: I don't understand the problem here so I'm doing 
1006         the simple thing instead]
1007
1008  (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
1009         because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
1010         tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
1011
1012 So we are careful, and do a complete simplification just to find the
1013 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
1014 find which tyvars are constrained.
1015
1016 Note [Polymorphic recursion]
1017 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1018 The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
1019
1020         * Bind any variable for which we have a type signature
1021           to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
1022           the RHSs we'll make a full polymorphic call.
1023
1024 This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
1025 amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
1026
1027         f :: Eq a => [a] -> [a]
1028         f xs = ...f...
1029
1030 If we don't take care, after typechecking we get
1031
1032         f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
1033                                in
1034                                \ys:[a] -> ...f'...
1035
1036 Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
1037 identical to the function we're executing.  In this case, the
1038 polymorphic recursion isn't being used (but that's a very common case).
1039 This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn
1040 (post-typechecking)
1041
1042         ff :: [Int] -> [Int]
1043         ff = f Int dEqInt
1044
1045 Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
1046 f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
1047 up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
1048
1049         ff = f Int dEqInt
1050
1051            = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
1052
1053            = let f' = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
1054                       in \ys. ...f'...
1055
1056 Etc.
1057
1058 NOTE: a bit of arity anaysis would push the (f a d) inside the (\ys...),
1059 which would make the space leak go away in this case
1060
1061 Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
1062 *monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
1063 if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
1064 we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
1065 to the "givens" when simplifying constraints.  That's what the "lies_avail"
1066 is doing.
1067
1068 Then we get
1069
1070         f = /\a -> \d::Eq a -> letrec
1071                                  fm = \ys:[a] -> ...fm...
1072                                in
1073                                fm
1074
1075
1076
1077 %************************************************************************
1078 %*                                                                      *
1079                 Signatures
1080 %*                                                                      *
1081 %************************************************************************
1082
1083 Type signatures are tricky.  See Note [Signature skolems] in TcType
1084
1085 @tcSigs@ checks the signatures for validity, and returns a list of
1086 {\em freshly-instantiated} signatures.  That is, the types are already
1087 split up, and have fresh type variables installed.  All non-type-signature
1088 "RenamedSigs" are ignored.
1089
1090 The @TcSigInfo@ contains @TcTypes@ because they are unified with
1091 the variable's type, and after that checked to see whether they've
1092 been instantiated.
1093
1094 Note [Scoped tyvars]
1095 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1096 The -XScopedTypeVariables flag brings lexically-scoped type variables
1097 into scope for any explicitly forall-quantified type variables:
1098         f :: forall a. a -> a
1099         f x = e
1100 Then 'a' is in scope inside 'e'.
1101
1102 However, we do *not* support this 
1103   - For pattern bindings e.g
1104         f :: forall a. a->a
1105         (f,g) = e
1106
1107   - For multiple function bindings, unless Opt_RelaxedPolyRec is on
1108         f :: forall a. a -> a
1109         f = g
1110         g :: forall b. b -> b
1111         g = ...f...
1112     Reason: we use mutable variables for 'a' and 'b', since they may
1113     unify to each other, and that means the scoped type variable would
1114     not stand for a completely rigid variable.
1115
1116     Currently, we simply make Opt_ScopedTypeVariables imply Opt_RelaxedPolyRec
1117
1118
1119 Note [More instantiated than scoped]
1120 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1121 There may be more instantiated type variables than lexically-scoped 
1122 ones.  For example:
1123         type T a = forall b. b -> (a,b)
1124         f :: forall c. T c
1125 Here, the signature for f will have one scoped type variable, c,
1126 but two instantiated type variables, c' and b'.  
1127
1128 We assume that the scoped ones are at the *front* of sig_tvs,
1129 and remember the names from the original HsForAllTy in the TcSigFun.
1130
1131
1132 \begin{code}
1133 type TcSigFun = Name -> Maybe [Name]    -- Maps a let-binder to the list of
1134                                         -- type variables brought into scope
1135                                         -- by its type signature.
1136                                         -- Nothing => no type signature
1137
1138 mkTcSigFun :: [LSig Name] -> TcSigFun
1139 -- Search for a particular type signature
1140 -- Precondition: the sigs are all type sigs
1141 -- Precondition: no duplicates
1142 mkTcSigFun sigs = lookupNameEnv env
1143   where
1144     env = mkNameEnv (mapCatMaybes mk_pair sigs)
1145     mk_pair (L _ (TypeSig (L _ name) lhs_ty)) = Just (name, hsExplicitTvs lhs_ty)
1146     mk_pair (L _ (IdSig id))                  = Just (idName id, [])
1147     mk_pair _                                 = Nothing    
1148         -- The scoped names are the ones explicitly mentioned
1149         -- in the HsForAll.  (There may be more in sigma_ty, because
1150         -- of nested type synonyms.  See Note [More instantiated than scoped].)
1151         -- See Note [Only scoped tyvars are in the TyVarEnv]
1152
1153 ---------------
1154 data TcSigInfo
1155   = TcSigInfo {
1156         sig_id     :: TcId,             --  *Polymorphic* binder for this value...
1157
1158         sig_tvs    :: [TcTyVar],        -- Instantiated type variables
1159                                         -- See Note [Instantiate sig]
1160
1161         sig_theta  :: TcThetaType,      -- Instantiated theta
1162         sig_tau    :: TcTauType,        -- Instantiated tau
1163         sig_loc    :: InstLoc           -- The location of the signature
1164     }
1165
1166
1167 --      Note [Only scoped tyvars are in the TyVarEnv]
1168 -- We are careful to keep only the *lexically scoped* type variables in
1169 -- the type environment.  Why?  After all, the renamer has ensured
1170 -- that only legal occurrences occur, so we could put all type variables
1171 -- into the type env.
1172 --
1173 -- But we want to check that two distinct lexically scoped type variables
1174 -- do not map to the same internal type variable.  So we need to know which
1175 -- the lexically-scoped ones are... and at the moment we do that by putting
1176 -- only the lexically scoped ones into the environment.
1177
1178
1179 --      Note [Instantiate sig]
1180 -- It's vital to instantiate a type signature with fresh variables.
1181 -- For example:
1182 --      type S = forall a. a->a
1183 --      f,g :: S
1184 --      f = ...
1185 --      g = ...
1186 -- Here, we must use distinct type variables when checking f,g's right hand sides.
1187 -- (Instantiation is only necessary because of type synonyms.  Otherwise,
1188 -- it's all cool; each signature has distinct type variables from the renamer.)
1189
1190 instance Outputable TcSigInfo where
1191     ppr (TcSigInfo { sig_id = id, sig_tvs = tyvars, sig_theta = theta, sig_tau = tau})
1192         = ppr id <+> ptext (sLit "::") <+> ppr tyvars <+> ppr theta <+> ptext (sLit "=>") <+> ppr tau
1193 \end{code}
1194
1195 \begin{code}
1196 tcTySig :: LSig Name -> TcM TcId
1197 tcTySig (L span (TypeSig (L _ name) ty))
1198   = setSrcSpan span             $
1199     do  { sigma_ty <- tcHsSigType (FunSigCtxt name) ty
1200         ; return (mkLocalId name sigma_ty) }
1201 tcTySig (L _ (IdSig id))
1202   = return id
1203 tcTySig s = pprPanic "tcTySig" (ppr s)
1204
1205 -------------------
1206 tcInstSig_maybe :: TcSigFun -> Name -> TcM (Maybe TcSigInfo)
1207 -- Instantiate with *meta* type variables; 
1208 -- this signature is part of a multi-signature group
1209 tcInstSig_maybe sig_fn name 
1210   = case sig_fn name of
1211         Nothing -> return Nothing
1212         Just _scoped_tvs -> do   { tc_sig <- tcInstSig False name
1213                                  ; return (Just tc_sig) }
1214         -- NB: the _scoped_tvs may be non-empty, but we can 
1215         -- just ignore them.  See Note [Scoped tyvars].
1216
1217 tcInstSig :: Bool -> Name -> TcM TcSigInfo
1218 -- Instantiate the signature, with either skolems or meta-type variables
1219 -- depending on the use_skols boolean.  This variable is set True
1220 -- when we are typechecking a single function binding; and False for
1221 -- pattern bindings and a group of several function bindings.
1222 -- Reason: in the latter cases, the "skolems" can be unified together, 
1223 --         so they aren't properly rigid in the type-refinement sense.
1224 -- NB: unless we are doing H98, each function with a sig will be done
1225 --     separately, even if it's mutually recursive, so use_skols will be True
1226 --
1227 -- We always instantiate with fresh uniques,
1228 -- although we keep the same print-name
1229 --      
1230 --      type T = forall a. [a] -> [a]
1231 --      f :: T; 
1232 --      f = g where { g :: T; g = <rhs> }
1233 --
1234 -- We must not use the same 'a' from the defn of T at both places!!
1235
1236 tcInstSig use_skols name
1237   = do  { poly_id <- tcLookupId name    -- Cannot fail; the poly ids are put into 
1238                                         -- scope when starting the binding group
1239         ; let skol_info = SigSkol (FunSigCtxt name)
1240         ; (tvs, theta, tau) <- tcInstSigType use_skols skol_info (idType poly_id)
1241         ; loc <- getInstLoc (SigOrigin skol_info)
1242         ; return (TcSigInfo { sig_id = poly_id,
1243                               sig_tvs = tvs, sig_theta = theta, sig_tau = tau, 
1244                               sig_loc = loc }) }
1245
1246 -------------------
1247 isMonoGroup :: DynFlags -> TopLevelFlag -> [LHsBind Name]
1248             -> [TcSigInfo] ->  Bool
1249 -- No generalisation at all
1250 isMonoGroup dflags top_lvl binds sigs
1251   =  (dopt Opt_MonoPatBinds dflags && any is_pat_bind binds)
1252   || (dopt Opt_MonoLocalBinds dflags && null sigs && not (isTopLevel top_lvl))
1253   where
1254     is_pat_bind (L _ (PatBind {})) = True
1255     is_pat_bind _                  = False
1256
1257 -------------------
1258 isRestrictedGroup :: DynFlags -> [LHsBind Name] -> TcSigFun -> Bool
1259 isRestrictedGroup dflags binds sig_fn
1260   = mono_restriction && not all_unrestricted
1261   where 
1262     mono_restriction = dopt Opt_MonomorphismRestriction dflags
1263     all_unrestricted = all (unrestricted . unLoc) binds
1264     has_sig n = isJust (sig_fn n)
1265
1266     unrestricted (PatBind {})                                    = False
1267     unrestricted (VarBind { var_id = v })                        = has_sig v
1268     unrestricted (FunBind { fun_id = v, fun_matches = matches }) = unrestricted_match matches 
1269                                                                  || has_sig (unLoc v)
1270     unrestricted (AbsBinds {})
1271         = panic "isRestrictedGroup/unrestricted AbsBinds"
1272
1273     unrestricted_match (MatchGroup (L _ (Match [] _ _) : _) _) = False
1274         -- No args => like a pattern binding
1275     unrestricted_match _                                       = True
1276         -- Some args => a function binding
1277 \end{code}
1278
1279
1280 %************************************************************************
1281 %*                                                                      *
1282 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
1283 %*                                                                      *
1284 %************************************************************************
1285
1286
1287 \begin{code}
1288 -- This one is called on LHS, when pat and grhss are both Name 
1289 -- and on RHS, when pat is TcId and grhss is still Name
1290 patMonoBindsCtxt :: OutputableBndr id => LPat id -> GRHSs Name -> SDoc
1291 patMonoBindsCtxt pat grhss
1292   = hang (ptext (sLit "In a pattern binding:")) 4 (pprPatBind pat grhss)
1293
1294 -----------------------------------------------
1295 sigContextsCtxt :: TcSigInfo -> TcSigInfo -> SDoc
1296 sigContextsCtxt sig1 sig2
1297   = vcat [ptext (sLit "When matching the contexts of the signatures for"), 
1298           nest 2 (vcat [ppr id1 <+> dcolon <+> ppr (idType id1),
1299                         ppr id2 <+> dcolon <+> ppr (idType id2)]),
1300           ptext (sLit "The signature contexts in a mutually recursive group should all be identical")]
1301   where
1302     id1 = sig_id sig1
1303     id2 = sig_id sig2
1304
1305
1306 -----------------------------------------------
1307 unboxedTupleErr :: Name -> Type -> SDoc
1308 unboxedTupleErr name ty
1309   = hang (ptext (sLit "Illegal binding of unboxed tuple"))
1310          4 (ppr name <+> dcolon <+> ppr ty)
1311
1312 -----------------------------------------------
1313 restrictedBindCtxtErr :: [Name] -> SDoc
1314 restrictedBindCtxtErr binder_names
1315   = hang (ptext (sLit "Illegal overloaded type signature(s)"))
1316        4 (vcat [ptext (sLit "in a binding group for") <+> pprBinders binder_names,
1317                 ptext (sLit "that falls under the monomorphism restriction")])
1318
1319 genCtxt :: [Name] -> SDoc
1320 genCtxt binder_names
1321   = ptext (sLit "When generalising the type(s) for") <+> pprBinders binder_names
1322
1323 missingSigWarn :: Bool -> Name -> Type -> TcM ()
1324 missingSigWarn False _    _  = return ()
1325 missingSigWarn True  name ty
1326   = do  { env0 <- tcInitTidyEnv
1327         ; let (env1, tidy_ty) = tidyOpenType env0 ty
1328         ; addWarnTcM (env1, mk_msg tidy_ty) }
1329   where
1330     mk_msg ty = vcat [ptext (sLit "Definition but no type signature for") <+> quotes (ppr name),
1331                       sep [ptext (sLit "Inferred type:") <+> pprHsVar name <+> dcolon <+> ppr ty]]
1332 \end{code}