b1a281994f2d470ae5ea2164eedec6ae46a957ae
[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcDeriv.lhs
1 %
2 % (c) The University of Glasgow 2006
3 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
4 %
5
6 Handles @deriving@ clauses on @data@ declarations.
7
8 \begin{code}
9 module TcDeriv ( tcDeriving ) where
10
11 #include "HsVersions.h"
12
13 import HsSyn
14 import DynFlags
15
16 import Generics
17 import TcRnMonad
18 import TcEnv
19 import TcClassDcl( tcAddDeclCtxt )      -- Small helper
20 import TcGenDeriv                       -- Deriv stuff
21 import InstEnv
22 import Inst
23 import TcHsType
24 import TcMType
25 import TcSimplify
26
27 import RnBinds
28 import RnEnv
29 import HscTypes
30
31 import Class
32 import Type
33 import ErrUtils
34 import MkId
35 import DataCon
36 import Maybes
37 import RdrName
38 import Name
39 import NameSet
40 import TyCon
41 import TcType
42 import Var
43 import VarSet
44 import PrelNames
45 import SrcLoc
46 import Util
47 import ListSetOps
48 import Outputable
49 import FastString
50 import Bag
51 \end{code}
52
53 %************************************************************************
54 %*                                                                      *
55                 Overview
56 %*                                                                      *
57 %************************************************************************
58
59 Overall plan
60 ~~~~~~~~~~~~
61 1.  Convert the decls (i.e. data/newtype deriving clauses, 
62     plus standalone deriving) to [EarlyDerivSpec]
63
64 2.  Infer the missing contexts for the Left DerivSpecs
65
66 3.  Add the derived bindings, generating InstInfos
67
68 \begin{code}
69 -- DerivSpec is purely  local to this module
70 data DerivSpec  = DS { ds_loc     :: SrcSpan 
71                      , ds_orig    :: InstOrigin 
72                      , ds_name    :: Name
73                      , ds_tvs     :: [TyVar] 
74                      , ds_theta   :: ThetaType
75                      , ds_cls     :: Class
76                      , ds_tys     :: [Type]
77                      , ds_newtype :: Bool }
78         -- This spec implies a dfun declaration of the form
79         --       df :: forall tvs. theta => C tys
80         -- The Name is the name for the DFun we'll build
81         -- The tyvars bind all the variables in the theta
82         -- For family indexes, the tycon is the *family* tycon
83         --              (not the representation tycon)
84
85         -- ds_newtype = True  <=> Newtype deriving
86         --              False <=> Vanilla deriving
87
88 type EarlyDerivSpec = Either DerivSpec DerivSpec
89         -- Left  ds => the context for the instance should be inferred
90         --             In this case ds_theta is the list of all the 
91         --                constraints needed, such as (Eq [a], Eq a)
92         --                The inference process is to reduce this to a 
93         --                simpler form (e.g. Eq a)
94         -- 
95         -- Right ds => the exact context for the instance is supplied 
96         --             by the programmer; it is ds_theta
97
98 pprDerivSpec :: DerivSpec -> SDoc
99 pprDerivSpec (DS { ds_loc = l, ds_name = n, ds_tvs = tvs, 
100                    ds_cls = c, ds_tys = tys, ds_theta = rhs })
101   = parens (hsep [ppr l, ppr n, ppr tvs, ppr c, ppr tys]
102             <+> equals <+> ppr rhs)
103 \end{code}
104
105
106 Inferring missing contexts 
107 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
108 Consider
109
110         data T a b = C1 (Foo a) (Bar b)
111                    | C2 Int (T b a)
112                    | C3 (T a a)
113                    deriving (Eq)
114
115 [NOTE: See end of these comments for what to do with 
116         data (C a, D b) => T a b = ...
117 ]
118
119 We want to come up with an instance declaration of the form
120
121         instance (Ping a, Pong b, ...) => Eq (T a b) where
122                 x == y = ...
123
124 It is pretty easy, albeit tedious, to fill in the code "...".  The
125 trick is to figure out what the context for the instance decl is,
126 namely @Ping@, @Pong@ and friends.
127
128 Let's call the context reqd for the T instance of class C at types
129 (a,b, ...)  C (T a b).  Thus:
130
131         Eq (T a b) = (Ping a, Pong b, ...)
132
133 Now we can get a (recursive) equation from the @data@ decl:
134
135         Eq (T a b) = Eq (Foo a) u Eq (Bar b)    -- From C1
136                    u Eq (T b a) u Eq Int        -- From C2
137                    u Eq (T a a)                 -- From C3
138
139 Foo and Bar may have explicit instances for @Eq@, in which case we can
140 just substitute for them.  Alternatively, either or both may have
141 their @Eq@ instances given by @deriving@ clauses, in which case they
142 form part of the system of equations.
143
144 Now all we need do is simplify and solve the equations, iterating to
145 find the least fixpoint.  Notice that the order of the arguments can
146 switch around, as here in the recursive calls to T.
147
148 Let's suppose Eq (Foo a) = Eq a, and Eq (Bar b) = Ping b.
149
150 We start with:
151
152         Eq (T a b) = {}         -- The empty set
153
154 Next iteration:
155         Eq (T a b) = Eq (Foo a) u Eq (Bar b)    -- From C1
156                    u Eq (T b a) u Eq Int        -- From C2
157                    u Eq (T a a)                 -- From C3
158
159         After simplification:
160                    = Eq a u Ping b u {} u {} u {}
161                    = Eq a u Ping b
162
163 Next iteration:
164
165         Eq (T a b) = Eq (Foo a) u Eq (Bar b)    -- From C1
166                    u Eq (T b a) u Eq Int        -- From C2
167                    u Eq (T a a)                 -- From C3
168
169         After simplification:
170                    = Eq a u Ping b
171                    u (Eq b u Ping a)
172                    u (Eq a u Ping a)
173
174                    = Eq a u Ping b u Eq b u Ping a
175
176 The next iteration gives the same result, so this is the fixpoint.  We
177 need to make a canonical form of the RHS to ensure convergence.  We do
178 this by simplifying the RHS to a form in which
179
180         - the classes constrain only tyvars
181         - the list is sorted by tyvar (major key) and then class (minor key)
182         - no duplicates, of course
183
184 So, here are the synonyms for the ``equation'' structures:
185
186
187 Note [Data decl contexts]
188 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
189 Consider
190
191         data (RealFloat a) => Complex a = !a :+ !a deriving( Read )
192
193 We will need an instance decl like:
194
195         instance (Read a, RealFloat a) => Read (Complex a) where
196           ...
197
198 The RealFloat in the context is because the read method for Complex is bound
199 to construct a Complex, and doing that requires that the argument type is
200 in RealFloat. 
201
202 But this ain't true for Show, Eq, Ord, etc, since they don't construct
203 a Complex; they only take them apart.
204
205 Our approach: identify the offending classes, and add the data type
206 context to the instance decl.  The "offending classes" are
207
208         Read, Enum?
209
210 FURTHER NOTE ADDED March 2002.  In fact, Haskell98 now requires that
211 pattern matching against a constructor from a data type with a context
212 gives rise to the constraints for that context -- or at least the thinned
213 version.  So now all classes are "offending".
214
215 Note [Newtype deriving]
216 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
217 Consider this:
218     class C a b
219     instance C [a] Char
220     newtype T = T Char deriving( C [a] )
221
222 Notice the free 'a' in the deriving.  We have to fill this out to 
223     newtype T = T Char deriving( forall a. C [a] )
224
225 And then translate it to:
226     instance C [a] Char => C [a] T where ...
227     
228         
229 Note [Newtype deriving superclasses]
230 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
231 (See also Trac #1220 for an interesting exchange on newtype
232 deriving and superclasses.)
233
234 The 'tys' here come from the partial application in the deriving
235 clause. The last arg is the new instance type.
236
237 We must pass the superclasses; the newtype might be an instance
238 of them in a different way than the representation type
239 E.g.            newtype Foo a = Foo a deriving( Show, Num, Eq )
240 Then the Show instance is not done via isomorphism; it shows
241         Foo 3 as "Foo 3"
242 The Num instance is derived via isomorphism, but the Show superclass
243 dictionary must the Show instance for Foo, *not* the Show dictionary
244 gotten from the Num dictionary. So we must build a whole new dictionary
245 not just use the Num one.  The instance we want is something like:
246      instance (Num a, Show (Foo a), Eq (Foo a)) => Num (Foo a) where
247         (+) = ((+)@a)
248         ...etc...
249 There may be a coercion needed which we get from the tycon for the newtype
250 when the dict is constructed in TcInstDcls.tcInstDecl2
251
252
253
254
255 %************************************************************************
256 %*                                                                      *
257 \subsection[TcDeriv-driver]{Top-level function for \tr{derivings}}
258 %*                                                                      *
259 %************************************************************************
260
261 \begin{code}
262 tcDeriving  :: [LTyClDecl Name]  -- All type constructors
263             -> [LInstDecl Name]  -- All instance declarations
264             -> [LDerivDecl Name] -- All stand-alone deriving declarations
265             -> TcM ([InstInfo],         -- The generated "instance decls"
266                     HsValBinds Name)    -- Extra generated top-level bindings
267
268 tcDeriving tycl_decls inst_decls deriv_decls
269   = recoverM (return ([], emptyValBindsOut)) $
270     do  {       -- Fish the "deriving"-related information out of the TcEnv
271                 -- And make the necessary "equations".
272         ; early_specs <- makeDerivSpecs tycl_decls inst_decls deriv_decls
273
274         ; overlap_flag <- getOverlapFlag
275         ; let (infer_specs, given_specs) = splitEithers early_specs
276         ; (insts1, aux_binds1) <- mapAndUnzipM (genInst overlap_flag) given_specs
277
278         ; final_specs <- extendLocalInstEnv (map iSpec insts1) $
279                          inferInstanceContexts overlap_flag infer_specs
280
281         ; (insts2, aux_binds2) <- mapAndUnzipM (genInst overlap_flag) final_specs
282
283         ; is_boot <- tcIsHsBoot
284         ; rn_binds <- makeAuxBinds is_boot tycl_decls
285                                    (concat aux_binds1 ++ concat aux_binds2)
286
287         ; let inst_info = insts1 ++ insts2
288
289         ; dflags <- getDOpts
290         ; liftIO (dumpIfSet_dyn dflags Opt_D_dump_deriv "Derived instances"
291                  (ddump_deriving inst_info rn_binds))
292
293         ; return (inst_info, rn_binds) }
294   where
295     ddump_deriving :: [InstInfo] -> HsValBinds Name -> SDoc
296     ddump_deriving inst_infos extra_binds
297       = vcat (map pprInstInfoDetails inst_infos) $$ ppr extra_binds
298
299 makeAuxBinds :: Bool -> [LTyClDecl Name] -> DerivAuxBinds -> TcM (HsValBinds Name)
300 makeAuxBinds is_boot tycl_decls deriv_aux_binds
301   | is_boot     -- If we are compiling a hs-boot file, 
302                 -- don't generate any derived bindings
303   = return emptyValBindsOut
304
305   | otherwise
306   = do  { let aux_binds = listToBag (map genAuxBind (rm_dups [] deriv_aux_binds))
307                 -- Generate any extra not-one-inst-decl-specific binds, 
308                 -- notably "con2tag" and/or "tag2con" functions.  
309
310         -- Generate the generic to/from functions from each type declaration
311         ; gen_binds <- mkGenericBinds tycl_decls
312
313         -- Rename these extra bindings, discarding warnings about unused bindings etc
314         -- Type signatures in patterns are used in the generic binds
315         ; discardWarnings $
316           setOptM Opt_PatternSignatures $
317           do    { (rn_deriv, _dus1) <- rnTopBinds (ValBindsIn aux_binds [])
318                 ; (rn_gen, dus_gen) <- rnTopBinds (ValBindsIn gen_binds [])
319                 ; keepAliveSetTc (duDefs dus_gen)       -- Mark these guys to
320                                                         -- be kept alive
321                 ; return (rn_deriv `plusHsValBinds` rn_gen) } }
322   where
323         -- Remove duplicate requests for auxilliary bindings
324     rm_dups acc [] = acc
325     rm_dups acc (b:bs) | any (isDupAux b) acc = rm_dups acc bs
326                        | otherwise            = rm_dups (b:acc) bs
327
328 -----------------------------------------
329 mkGenericBinds :: [LTyClDecl Name] -> TcM (LHsBinds RdrName)
330 mkGenericBinds tycl_decls
331   = do  { tcs <- mapM tcLookupTyCon 
332                         [ tc_name | 
333                           L _ (TyData { tcdLName = L _ tc_name }) <- tycl_decls]
334                 -- We are only interested in the data type declarations
335         ; return (unionManyBags [ mkTyConGenericBinds tc | 
336                                   tc <- tcs, tyConHasGenerics tc ]) }
337                 -- And then only in the ones whose 'has-generics' flag is on
338 \end{code}
339
340
341 %************************************************************************
342 %*                                                                      *
343                 From HsSyn to DerivSpec
344 %*                                                                      *
345 %************************************************************************
346
347 @makeDerivSpecs@ fishes around to find the info about needed derived
348 instances.  Complicating factors:
349 \begin{itemize}
350 \item
351 We can only derive @Enum@ if the data type is an enumeration
352 type (all nullary data constructors).
353
354 \item
355 We can only derive @Ix@ if the data type is an enumeration {\em
356 or} has just one data constructor (e.g., tuples).
357 \end{itemize}
358
359 [See Appendix~E in the Haskell~1.2 report.] This code here deals w/
360 all those.
361
362 \begin{code}
363 makeDerivSpecs :: [LTyClDecl Name] 
364                -> [LInstDecl Name]
365                -> [LDerivDecl Name] 
366                -> TcM [EarlyDerivSpec]
367
368 makeDerivSpecs tycl_decls inst_decls deriv_decls
369   = do  { eqns1 <- mapAndRecoverM deriveTyData $
370                      extractTyDataPreds tycl_decls ++
371                      [ pd                        -- traverse assoc data families
372                      | L _ (InstDecl _ _ _ ats) <- inst_decls
373                      , pd <- extractTyDataPreds ats ]
374         ; eqns2 <- mapAndRecoverM deriveStandalone deriv_decls
375         ; return (catMaybes (eqns1 ++ eqns2)) }
376   where
377     extractTyDataPreds decls =             
378       [(p, d) | d@(L _ (TyData {tcdDerivs = Just preds})) <- decls, p <- preds]
379
380
381 ------------------------------------------------------------------
382 deriveStandalone :: LDerivDecl Name -> TcM (Maybe EarlyDerivSpec)
383 -- Standalone deriving declarations
384 --  e.g.   deriving instance show a => Show (T a)
385 -- Rather like tcLocalInstDecl
386 deriveStandalone (L loc (DerivDecl deriv_ty))
387   = setSrcSpan loc                   $
388     addErrCtxt (standaloneCtxt deriv_ty)  $
389     do { traceTc (text "standalone deriving decl for" <+> ppr deriv_ty)
390        ; (tvs, theta, tau) <- tcHsInstHead deriv_ty
391        ; traceTc (text "standalone deriving;"
392               <+> text "tvs:" <+> ppr tvs
393               <+> text "theta:" <+> ppr theta
394               <+> text "tau:" <+> ppr tau)
395        ; (cls, inst_tys) <- checkValidInstHead tau
396        ; let cls_tys = take (length inst_tys - 1) inst_tys
397              inst_ty = last inst_tys
398
399        ; traceTc (text "standalone deriving;"
400               <+> text "class:" <+> ppr cls
401               <+> text "class types:" <+> ppr cls_tys
402               <+> text "type:" <+> ppr inst_ty)
403        ; mkEqnHelp StandAloneDerivOrigin tvs cls cls_tys inst_ty
404                    (Just theta) }
405
406 ------------------------------------------------------------------
407 deriveTyData :: (LHsType Name, LTyClDecl Name) -> TcM (Maybe EarlyDerivSpec)
408 deriveTyData (deriv_pred, L loc decl@(TyData { tcdLName = L _ tycon_name, 
409                                                tcdTyVars = tv_names, 
410                                                tcdTyPats = ty_pats }))
411   = setSrcSpan loc                   $
412     tcAddDeclCtxt decl               $
413     do  { let hs_ty_args = ty_pats `orElse` map (nlHsTyVar . hsLTyVarName) tv_names
414               hs_app     = nlHsTyConApp tycon_name hs_ty_args
415                 -- We get kinding info for the tyvars by typechecking (T a b)
416                 -- Hence forming a tycon application and then dis-assembling it
417         ; (tvs, tc_app) <- tcHsQuantifiedType tv_names hs_app
418         ; tcExtendTyVarEnv tvs $        -- Deriving preds may (now) mention
419                                         -- the type variables for the type constructor
420     do  { (deriv_tvs, cls, cls_tys) <- tcHsDeriv deriv_pred
421                 -- The "deriv_pred" is a LHsType to take account of the fact that for
422                 -- newtype deriving we allow deriving (forall a. C [a]).
423         ; mkEqnHelp DerivOrigin (tvs++deriv_tvs) cls cls_tys tc_app Nothing } }
424
425 deriveTyData _other
426   = panic "derivTyData" -- Caller ensures that only TyData can happen
427
428 ------------------------------------------------------------------
429 mkEqnHelp :: InstOrigin -> [TyVar] -> Class -> [Type] -> Type
430           -> Maybe ThetaType    -- Just    => context supplied (standalone deriving)
431                                 -- Nothing => context inferred (deriving on data decl)
432           -> TcRn (Maybe EarlyDerivSpec)
433 mkEqnHelp orig tvs cls cls_tys tc_app mtheta
434   | Just (tycon, tc_args) <- tcSplitTyConApp_maybe tc_app
435   = do  {
436         -- For standalone deriving (mtheta /= Nothing), 
437         -- check that all the data constructors are in scope
438         -- By this time we know that the thing is algebraic
439         --      because we've called checkInstHead in derivingStandalone
440           rdr_env <- getGlobalRdrEnv
441         ; let hidden_data_cons = filter not_in_scope (tyConDataCons tycon)
442               not_in_scope dc = null (lookupGRE_Name rdr_env (dataConName dc))
443         ; checkTc (isNothing mtheta || null hidden_data_cons) 
444                   (derivingHiddenErr tycon)
445
446         ; mayDeriveDataTypeable <- doptM Opt_DeriveDataTypeable
447         ; newtype_deriving <- doptM Opt_GeneralizedNewtypeDeriving
448
449         ; (rep_tc, rep_tc_args) <- tcLookupFamInstExact tycon tc_args
450
451           -- Be careful to test rep_tc here: in the case of families, we want
452           -- to check the instance tycon, not the family tycon
453         ; if isDataTyCon rep_tc then
454                 mkDataTypeEqn orig mayDeriveDataTypeable tvs cls cls_tys 
455                               tycon tc_args rep_tc rep_tc_args mtheta
456           else
457                 mkNewTypeEqn orig mayDeriveDataTypeable newtype_deriving
458                              tvs cls cls_tys 
459                              tycon tc_args rep_tc rep_tc_args mtheta }
460   | otherwise
461   = baleOut (derivingThingErr cls cls_tys tc_app
462                 (ptext (sLit "Last argument of the instance must be a type application")))
463
464 baleOut :: Message -> TcM (Maybe a)
465 baleOut err = do { addErrTc err;  return Nothing }
466 \end{code}
467
468 Note [Looking up family instances for deriving]
469 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
470 tcLookupFamInstExact is an auxiliary lookup wrapper which requires
471 that looked-up family instances exist.  If called with a vanilla
472 tycon, the old type application is simply returned.
473
474 If we have
475   data instance F () = ... deriving Eq
476   data instance F () = ... deriving Eq
477 then tcLookupFamInstExact will be confused by the two matches;
478 but that can't happen because tcInstDecls1 doesn't call tcDeriving
479 if there are any overlaps.
480
481 There are two other things that might go wrong with the lookup.
482 First, we might see a standalone deriving clause
483         deriving Eq (F ())
484 when there is no data instance F () in scope. 
485
486 Note that it's OK to have
487   data instance F [a] = ...
488   deriving Eq (F [(a,b)])
489 where the match is not exact; the same holds for ordinary data types
490 with standalone deriving declrations.
491
492 \begin{code}
493 tcLookupFamInstExact :: TyCon -> [Type] -> TcM (TyCon, [Type])
494 tcLookupFamInstExact tycon tys
495   | not (isOpenTyCon tycon)
496   = return (tycon, tys)
497   | otherwise
498   = do { maybeFamInst <- tcLookupFamInst tycon tys
499        ; case maybeFamInst of
500            Nothing      -> famInstNotFound tycon tys
501            Just famInst -> return famInst
502        }
503
504 famInstNotFound :: TyCon -> [Type] -> TcM a
505 famInstNotFound tycon tys 
506   = failWithTc (ptext (sLit "No family instance for")
507                         <+> quotes (pprTypeApp tycon (ppr tycon) tys))
508 \end{code}
509
510
511 %************************************************************************
512 %*                                                                      *
513                 Deriving data types
514 %*                                                                      *
515 %************************************************************************
516
517 \begin{code}
518 mkDataTypeEqn :: InstOrigin -> Bool -> [Var] -> Class -> [Type]
519               -> TyCon -> [Type] -> TyCon -> [Type] -> Maybe ThetaType
520               -> TcRn (Maybe EarlyDerivSpec)    -- Return 'Nothing' if error
521                 
522 mkDataTypeEqn orig mayDeriveDataTypeable tvs cls cls_tys
523               tycon tc_args rep_tc rep_tc_args mtheta
524   | Just err <- checkSideConditions mayDeriveDataTypeable cls cls_tys rep_tc
525         -- NB: pass the *representation* tycon to checkSideConditions
526   = baleOut (derivingThingErr cls cls_tys (mkTyConApp tycon tc_args) err)
527
528   | otherwise 
529   = ASSERT( null cls_tys )
530     mk_data_eqn orig tvs cls tycon tc_args rep_tc rep_tc_args mtheta
531
532 mk_data_eqn, mk_typeable_eqn
533    :: InstOrigin -> [TyVar] -> Class 
534    -> TyCon -> [TcType] -> TyCon -> [TcType] -> Maybe ThetaType
535    -> TcM (Maybe EarlyDerivSpec)
536 mk_data_eqn orig tvs cls tycon tc_args rep_tc rep_tc_args mtheta
537   | getName cls `elem` typeableClassNames
538   = mk_typeable_eqn orig tvs cls tycon tc_args rep_tc rep_tc_args mtheta
539
540   | otherwise
541   = do  { dfun_name <- new_dfun_name cls tycon
542         ; loc <- getSrcSpanM
543         ; let ordinary_constraints
544                 = [ mkClassPred cls [arg_ty] 
545                   | data_con <- tyConDataCons rep_tc,
546                     arg_ty   <- ASSERT( isVanillaDataCon data_con )
547                                 dataConInstOrigArgTys data_con rep_tc_args,
548                     not (isUnLiftedType arg_ty) ] -- No constraints for unlifted types?
549
550                         -- See Note [Superclasses of derived instance]
551               sc_constraints = substTheta (zipOpenTvSubst (classTyVars cls) inst_tys)
552                                           (classSCTheta cls)
553               inst_tys =  [mkTyConApp tycon tc_args]
554
555               stupid_subst = zipTopTvSubst (tyConTyVars rep_tc) rep_tc_args
556               stupid_constraints = substTheta stupid_subst (tyConStupidTheta rep_tc)
557               all_constraints = stupid_constraints ++ sc_constraints ++ ordinary_constraints
558
559               spec = DS { ds_loc = loc, ds_orig = orig
560                         , ds_name = dfun_name, ds_tvs = tvs 
561                         , ds_cls = cls, ds_tys = inst_tys
562                         , ds_theta =  mtheta `orElse` all_constraints
563                         , ds_newtype = False }
564
565         ; return (if isJust mtheta then Just (Right spec)       -- Specified context
566                                    else Just (Left spec)) }     -- Infer context
567
568 mk_typeable_eqn orig tvs cls tycon tc_args rep_tc _rep_tc_args mtheta
569         -- The Typeable class is special in several ways
570         --        data T a b = ... deriving( Typeable )
571         -- gives
572         --        instance Typeable2 T where ...
573         -- Notice that:
574         -- 1. There are no constraints in the instance
575         -- 2. There are no type variables either
576         -- 3. The actual class we want to generate isn't necessarily
577         --      Typeable; it depends on the arity of the type
578   | isNothing mtheta    -- deriving on a data type decl
579   = do  { checkTc (cls `hasKey` typeableClassKey)
580                   (ptext (sLit "Use deriving( Typeable ) on a data type declaration"))
581         ; real_cls <- tcLookupClass (typeableClassNames !! tyConArity tycon)
582         ; mk_typeable_eqn orig tvs real_cls tycon [] rep_tc [] (Just []) }
583
584   | otherwise           -- standaone deriving
585   = do  { checkTc (null tc_args)
586                   (ptext (sLit "Derived typeable instance must be of form (Typeable") 
587                         <> int (tyConArity tycon) <+> ppr tycon <> rparen)
588         ; dfun_name <- new_dfun_name cls tycon
589         ; loc <- getSrcSpanM
590         ; return (Just $ Right $
591                   DS { ds_loc = loc, ds_orig = orig, ds_name = dfun_name, ds_tvs = []
592                      , ds_cls = cls, ds_tys = [mkTyConApp tycon []] 
593                      , ds_theta = mtheta `orElse` [], ds_newtype = False })  }
594
595 ------------------------------------------------------------------
596 -- Check side conditions that dis-allow derivability for particular classes
597 -- This is *apart* from the newtype-deriving mechanism
598 --
599 -- Here we get the representation tycon in case of family instances as it has
600 -- the data constructors - but we need to be careful to fall back to the
601 -- family tycon (with indexes) in error messages.
602
603 checkSideConditions :: Bool -> Class -> [TcType] -> TyCon -> Maybe SDoc
604 checkSideConditions mayDeriveDataTypeable cls cls_tys rep_tc
605   | notNull cls_tys     
606   = Just ty_args_why    -- e.g. deriving( Foo s )
607   | otherwise
608   = case sideConditions cls of
609         Just cond -> cond (mayDeriveDataTypeable, rep_tc)
610         Nothing   -> Just non_std_why
611   where
612     ty_args_why = quotes (ppr (mkClassPred cls cls_tys)) <+> ptext (sLit "is not a class")
613     non_std_why = quotes (ppr cls) <+> ptext (sLit "is not a derivable class")
614
615 sideConditions :: Class -> Maybe Condition
616 sideConditions cls
617   | cls_key == eqClassKey   = Just cond_std
618   | cls_key == ordClassKey  = Just cond_std
619   | cls_key == readClassKey = Just cond_std
620   | cls_key == showClassKey = Just cond_std
621   | cls_key == enumClassKey = Just (cond_std `andCond` cond_isEnumeration)
622   | cls_key == ixClassKey   = Just (cond_std `andCond` (cond_isEnumeration `orCond` cond_isProduct))
623   | cls_key == boundedClassKey = Just (cond_std `andCond` (cond_isEnumeration `orCond` cond_isProduct))
624   | cls_key == dataClassKey    = Just (cond_mayDeriveDataTypeable `andCond` cond_std)
625   | getName cls `elem` typeableClassNames = Just (cond_mayDeriveDataTypeable `andCond` cond_typeableOK)
626   | otherwise = Nothing
627   where
628     cls_key = getUnique cls
629
630 type Condition = (Bool, TyCon) -> Maybe SDoc
631         -- Bool is whether or not we are allowed to derive Data and Typeable
632         -- TyCon is the *representation* tycon if the 
633         --      data type is an indexed one
634         -- Nothing => OK
635
636 orCond :: Condition -> Condition -> Condition
637 orCond c1 c2 tc 
638   = case c1 tc of
639         Nothing -> Nothing              -- c1 succeeds
640         Just x  -> case c2 tc of        -- c1 fails
641                      Nothing -> Nothing
642                      Just y  -> Just (x $$ ptext (sLit "  and") $$ y)
643                                         -- Both fail
644
645 andCond :: Condition -> Condition -> Condition
646 andCond c1 c2 tc = case c1 tc of
647                      Nothing -> c2 tc   -- c1 succeeds
648                      Just x  -> Just x  -- c1 fails
649
650 cond_std :: Condition
651 cond_std (_, rep_tc)
652   | any (not . isVanillaDataCon) data_cons = Just existential_why     
653   | null data_cons                         = Just no_cons_why
654   | otherwise                              = Nothing
655   where
656     data_cons       = tyConDataCons rep_tc
657     no_cons_why     = quotes (pprSourceTyCon rep_tc) <+> 
658                       ptext (sLit "has no data constructors")
659     existential_why = quotes (pprSourceTyCon rep_tc) <+> 
660                       ptext (sLit "has non-Haskell-98 constructor(s)")
661   
662 cond_isEnumeration :: Condition
663 cond_isEnumeration (_, rep_tc)
664   | isEnumerationTyCon rep_tc = Nothing
665   | otherwise                 = Just why
666   where
667     why = quotes (pprSourceTyCon rep_tc) <+> 
668           ptext (sLit "has non-nullary constructors")
669
670 cond_isProduct :: Condition
671 cond_isProduct (_, rep_tc)
672   | isProductTyCon rep_tc = Nothing
673   | otherwise             = Just why
674   where
675     why = quotes (pprSourceTyCon rep_tc) <+> 
676           ptext (sLit "has more than one constructor")
677
678 cond_typeableOK :: Condition
679 -- OK for Typeable class
680 -- Currently: (a) args all of kind *
681 --            (b) 7 or fewer args
682 cond_typeableOK (_, rep_tc)
683   | tyConArity rep_tc > 7       = Just too_many
684   | not (all (isSubArgTypeKind . tyVarKind) (tyConTyVars rep_tc)) 
685                                 = Just bad_kind
686   | isFamInstTyCon rep_tc       = Just fam_inst  -- no Typable for family insts
687   | otherwise                   = Nothing
688   where
689     too_many = quotes (pprSourceTyCon rep_tc) <+> 
690                ptext (sLit "has too many arguments")
691     bad_kind = quotes (pprSourceTyCon rep_tc) <+> 
692                ptext (sLit "has arguments of kind other than `*'")
693     fam_inst = quotes (pprSourceTyCon rep_tc) <+> 
694                ptext (sLit "is a type family")
695
696 cond_mayDeriveDataTypeable :: Condition
697 cond_mayDeriveDataTypeable (mayDeriveDataTypeable, _)
698  | mayDeriveDataTypeable = Nothing
699  | otherwise = Just why
700   where
701     why  = ptext (sLit "You need -XDeriveDataTypeable to derive an instance for this class")
702
703 std_class_via_iso :: Class -> Bool
704 std_class_via_iso clas  -- These standard classes can be derived for a newtype
705                         -- using the isomorphism trick *even if no -fglasgow-exts*
706   = classKey clas `elem`  [eqClassKey, ordClassKey, ixClassKey, boundedClassKey]
707         -- Not Read/Show because they respect the type
708         -- Not Enum, because newtypes are never in Enum
709
710
711 new_dfun_name :: Class -> TyCon -> TcM Name
712 new_dfun_name clas tycon        -- Just a simple wrapper
713   = newDFunName clas [mkTyConApp tycon []] (getSrcSpan tycon)
714         -- The type passed to newDFunName is only used to generate
715         -- a suitable string; hence the empty type arg list
716 \end{code}
717
718 Note [Superclasses of derived instance] 
719 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
720 In general, a derived instance decl needs the superclasses of the derived
721 class too.  So if we have
722         data T a = ...deriving( Ord )
723 then the initial context for Ord (T a) should include Eq (T a).  Often this is 
724 redundant; we'll also generate an Ord constraint for each constructor argument,
725 and that will probably generate enough constraints to make the Eq (T a) constraint 
726 be satisfied too.  But not always; consider:
727
728  data S a = S
729  instance Eq (S a)
730  instance Ord (S a)
731
732  data T a = MkT (S a) deriving( Ord )
733  instance Num a => Eq (T a)
734
735 The derived instance for (Ord (T a)) must have a (Num a) constraint!
736 Similarly consider:
737         data T a = MkT deriving( Data, Typeable )
738 Here there *is* no argument field, but we must nevertheless generate
739 a context for the Data instances:
740         instance Typable a => Data (T a) where ...
741
742
743 %************************************************************************
744 %*                                                                      *
745                 Deriving newtypes
746 %*                                                                      *
747 %************************************************************************
748
749 \begin{code}
750 mkNewTypeEqn :: InstOrigin -> Bool -> Bool -> [Var] -> Class
751              -> [Type] -> TyCon -> [Type] -> TyCon -> [Type]
752              -> Maybe ThetaType
753              -> TcRn (Maybe EarlyDerivSpec)
754 mkNewTypeEqn orig mayDeriveDataTypeable newtype_deriving tvs
755              cls cls_tys tycon tc_args rep_tycon rep_tc_args mtheta
756   | can_derive_via_isomorphism && (newtype_deriving || std_class_via_iso cls)
757   = do  { traceTc (text "newtype deriving:" <+> ppr tycon <+> ppr rep_tys)
758         ; dfun_name <- new_dfun_name cls tycon
759         ; loc <- getSrcSpanM
760         ; let spec = DS { ds_loc = loc, ds_orig = orig
761                         , ds_name = dfun_name, ds_tvs = dict_tvs 
762                         , ds_cls = cls, ds_tys = inst_tys
763                         , ds_theta =  mtheta `orElse` all_preds
764                         , ds_newtype = True }
765         ; return (if isJust mtheta then Just (Right spec)
766                                    else Just (Left spec)) }
767
768   | isNothing mb_std_err        -- Use the standard H98 method
769   = mk_data_eqn orig tvs cls tycon tc_args rep_tycon rep_tc_args mtheta
770
771         -- Otherwise we can't derive
772   | newtype_deriving = baleOut cant_derive_err -- Too hard
773   | otherwise        = baleOut std_err          -- Just complain about being a non-std instance
774   where
775         mb_std_err = checkSideConditions mayDeriveDataTypeable cls cls_tys rep_tycon
776         std_err = derivingThingErr cls cls_tys tc_app $
777                   vcat [fromJust mb_std_err,
778                         ptext (sLit "Try -XGeneralizedNewtypeDeriving for GHC's newtype-deriving extension")]
779
780         -- Here is the plan for newtype derivings.  We see
781         --        newtype T a1...an = MkT (t ak+1...an) deriving (.., C s1 .. sm, ...)
782         -- where t is a type,
783         --       ak+1...an is a suffix of a1..an, and are all tyars
784         --       ak+1...an do not occur free in t, nor in the s1..sm
785         --       (C s1 ... sm) is a  *partial applications* of class C 
786         --                      with the last parameter missing
787         --       (T a1 .. ak) matches the kind of C's last argument
788         --              (and hence so does t)
789         --
790         -- We generate the instance
791         --       instance forall ({a1..ak} u fvs(s1..sm)).
792         --                C s1 .. sm t => C s1 .. sm (T a1...ak)
793         -- where T a1...ap is the partial application of 
794         --       the LHS of the correct kind and p >= k
795         --
796         --      NB: the variables below are:
797         --              tc_tvs = [a1, ..., an]
798         --              tyvars_to_keep = [a1, ..., ak]
799         --              rep_ty = t ak .. an
800         --              deriv_tvs = fvs(s1..sm) \ tc_tvs
801         --              tys = [s1, ..., sm]
802         --              rep_fn' = t
803         --
804         -- Running example: newtype T s a = MkT (ST s a) deriving( Monad )
805         -- We generate the instance
806         --      instance Monad (ST s) => Monad (T s) where 
807
808         cls_tyvars = classTyVars cls
809         kind = tyVarKind (last cls_tyvars)
810                 -- Kind of the thing we want to instance
811                 --   e.g. argument kind of Monad, *->*
812
813         (arg_kinds, _) = splitKindFunTys kind
814         n_args_to_drop = length arg_kinds       
815                 -- Want to drop 1 arg from (T s a) and (ST s a)
816                 -- to get       instance Monad (ST s) => Monad (T s)
817
818         -- Note [Newtype representation]
819         -- ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
820         -- Need newTyConRhs (*not* a recursive representation finder) 
821         -- to get the representation type. For example
822         --      newtype B = MkB Int
823         --      newtype A = MkA B deriving( Num )
824         -- We want the Num instance of B, *not* the Num instance of Int,
825         -- when making the Num instance of A!
826         rep_ty                = newTyConInstRhs rep_tycon rep_tc_args
827         (rep_fn, rep_ty_args) = tcSplitAppTys rep_ty
828
829         n_tyargs_to_keep = tyConArity tycon - n_args_to_drop
830         dropped_tc_args = drop n_tyargs_to_keep tc_args
831         dropped_tvs     = tyVarsOfTypes dropped_tc_args
832
833         n_args_to_keep = length rep_ty_args - n_args_to_drop
834         args_to_drop   = drop n_args_to_keep rep_ty_args
835         args_to_keep   = take n_args_to_keep rep_ty_args
836
837         rep_fn'  = mkAppTys rep_fn args_to_keep
838         rep_tys  = cls_tys ++ [rep_fn']
839         rep_pred = mkClassPred cls rep_tys
840                 -- rep_pred is the representation dictionary, from where
841                 -- we are gong to get all the methods for the newtype
842                 -- dictionary 
843
844         tc_app = mkTyConApp tycon (take n_tyargs_to_keep tc_args)
845
846     -- Next we figure out what superclass dictionaries to use
847     -- See Note [Newtype deriving superclasses] above
848
849         inst_tys = cls_tys ++ [tc_app]
850         sc_theta = substTheta (zipOpenTvSubst cls_tyvars inst_tys)
851                               (classSCTheta cls)
852
853                 -- If there are no tyvars, there's no need
854                 -- to abstract over the dictionaries we need
855                 -- Example:     newtype T = MkT Int deriving( C )
856                 -- We get the derived instance
857                 --              instance C T
858                 -- rather than
859                 --              instance C Int => C T
860         dict_tvs = filterOut (`elemVarSet` dropped_tvs) tvs
861         all_preds = rep_pred : sc_theta         -- NB: rep_pred comes first
862
863         -------------------------------------------------------------------
864         --  Figuring out whether we can only do this newtype-deriving thing
865
866         right_arity = length cls_tys + 1 == classArity cls
867
868                 -- Never derive Read,Show,Typeable,Data this way 
869         non_iso_classes = [readClassKey, showClassKey, typeableClassKey, dataClassKey]
870         can_derive_via_isomorphism
871            =  not (getUnique cls `elem` non_iso_classes)
872            && right_arity                       -- Well kinded;
873                                                 -- eg not: newtype T ... deriving( ST )
874                                                 --      because ST needs *2* type params
875            && n_tyargs_to_keep >= 0             -- Type constructor has right kind:
876                                                 -- eg not: newtype T = T Int deriving( Monad )
877            && n_args_to_keep   >= 0             -- Rep type has right kind: 
878                                                 -- eg not: newtype T a = T Int deriving( Monad )
879            && eta_ok                            -- Eta reduction works
880            && not (isRecursiveTyCon tycon)      -- Does not work for recursive tycons:
881                                                 --      newtype A = MkA [A]
882                                                 -- Don't want
883                                                 --      instance Eq [A] => Eq A !!
884                         -- Here's a recursive newtype that's actually OK
885                         --      newtype S1 = S1 [T1 ()]
886                         --      newtype T1 a = T1 (StateT S1 IO a ) deriving( Monad )
887                         -- It's currently rejected.  Oh well.
888                         -- In fact we generate an instance decl that has method of form
889                         --      meth @ instTy = meth @ repTy
890                         -- (no coerce's).  We'd need a coerce if we wanted to handle
891                         -- recursive newtypes too
892
893         -- Check that eta reduction is OK
894         eta_ok = (args_to_drop `tcEqTypes` dropped_tc_args)
895                 -- (a) the dropped-off args are identical in the source and rep type
896                 --        newtype T a b = MkT (S [a] b) deriving( Monad )
897                 --     Here the 'b' must be the same in the rep type (S [a] b)
898
899               && (tyVarsOfType rep_fn' `disjointVarSet` dropped_tvs)
900                 -- (b) the remaining type args do not mention any of the dropped
901                 --     type variables 
902
903               && (tyVarsOfTypes cls_tys `disjointVarSet` dropped_tvs)
904                 -- (c) the type class args do not mention any of the dropped type
905                 --     variables 
906
907               && all isTyVarTy dropped_tc_args
908                 -- (d) in case of newtype family instances, the eta-dropped
909                 --      arguments must be type variables (not more complex indexes)
910
911         cant_derive_err = derivingThingErr cls cls_tys tc_app
912                                 (vcat [ptext (sLit "even with cunning newtype deriving:"),
913                                         if isRecursiveTyCon tycon then
914                                           ptext (sLit "the newtype may be recursive")
915                                         else empty,
916                                         if not right_arity then 
917                                           quotes (ppr (mkClassPred cls cls_tys)) <+> ptext (sLit "does not have arity 1")
918                                         else empty,
919                                         if not (n_tyargs_to_keep >= 0) then 
920                                           ptext (sLit "the type constructor has wrong kind")
921                                         else if not (n_args_to_keep >= 0) then
922                                           ptext (sLit "the representation type has wrong kind")
923                                         else if not eta_ok then 
924                                           ptext (sLit "the eta-reduction property does not hold")
925                                         else empty
926                                       ])
927 \end{code}
928
929
930 %************************************************************************
931 %*                                                                      *
932 \subsection[TcDeriv-fixpoint]{Finding the fixed point of \tr{deriving} equations}
933 %*                                                                      *
934 %************************************************************************
935
936 A ``solution'' (to one of the equations) is a list of (k,TyVarTy tv)
937 terms, which is the final correct RHS for the corresponding original
938 equation.
939 \begin{itemize}
940 \item
941 Each (k,TyVarTy tv) in a solution constrains only a type
942 variable, tv.
943
944 \item
945 The (k,TyVarTy tv) pairs in a solution are canonically
946 ordered by sorting on type varible, tv, (major key) and then class, k,
947 (minor key)
948 \end{itemize}
949
950 \begin{code}
951 inferInstanceContexts :: OverlapFlag -> [DerivSpec] -> TcM [DerivSpec]
952
953 inferInstanceContexts _ [] = return []
954
955 inferInstanceContexts oflag infer_specs
956   = do  { traceTc (text "inferInstanceContexts" <+> vcat (map pprDerivSpec infer_specs))
957         ; iterate_deriv 1 initial_solutions }
958   where
959     ------------------------------------------------------------------
960         -- The initial solutions for the equations claim that each
961         -- instance has an empty context; this solution is certainly
962         -- in canonical form.
963     initial_solutions :: [ThetaType]
964     initial_solutions = [ [] | _ <- infer_specs ]
965
966     ------------------------------------------------------------------
967         -- iterate_deriv calculates the next batch of solutions,
968         -- compares it with the current one; finishes if they are the
969         -- same, otherwise recurses with the new solutions.
970         -- It fails if any iteration fails
971     iterate_deriv :: Int -> [ThetaType] -> TcM [DerivSpec]
972     iterate_deriv n current_solns
973       | n > 20  -- Looks as if we are in an infinite loop
974                 -- This can happen if we have -fallow-undecidable-instances
975                 -- (See TcSimplify.tcSimplifyDeriv.)
976       = pprPanic "solveDerivEqns: probable loop" 
977                  (vcat (map pprDerivSpec infer_specs) $$ ppr current_solns)
978       | otherwise
979       = do {      -- Extend the inst info from the explicit instance decls
980                   -- with the current set of solutions, and simplify each RHS
981              let inst_specs = zipWithEqual "add_solns" (mkInstance2 oflag)
982                                            current_solns infer_specs
983            ; new_solns <- checkNoErrs $
984                           extendLocalInstEnv inst_specs $
985                           mapM gen_soln infer_specs
986
987            ; if (current_solns == new_solns) then
988                 return [ spec { ds_theta = soln } 
989                        | (spec, soln) <- zip infer_specs current_solns ]
990              else
991                 iterate_deriv (n+1) new_solns }
992
993     ------------------------------------------------------------------
994     gen_soln :: DerivSpec  -> TcM [PredType]
995     gen_soln (DS { ds_loc = loc, ds_orig = orig, ds_tvs = tyvars 
996                  , ds_cls = clas, ds_tys = inst_tys, ds_theta = deriv_rhs })
997       = setSrcSpan loc  $
998         addErrCtxt (derivInstCtxt clas inst_tys) $ 
999         do { theta <- tcSimplifyDeriv orig tyvars deriv_rhs
1000                 -- checkValidInstance tyvars theta clas inst_tys
1001                 -- Not necessary; see Note [Exotic derived instance contexts]
1002                 --                in TcSimplify
1003
1004                   -- Check for a bizarre corner case, when the derived instance decl should
1005                   -- have form  instance C a b => D (T a) where ...
1006                   -- Note that 'b' isn't a parameter of T.  This gives rise to all sorts
1007                   -- of problems; in particular, it's hard to compare solutions for
1008                   -- equality when finding the fixpoint.  So I just rule it out for now.
1009            ; let tv_set = mkVarSet tyvars
1010                  weird_preds = [pred | pred <- theta, not (tyVarsOfPred pred `subVarSet` tv_set)]  
1011            ; mapM_ (addErrTc . badDerivedPred) weird_preds      
1012
1013                 -- Claim: the result instance declaration is guaranteed valid
1014                 -- Hence no need to call:
1015                 --   checkValidInstance tyvars theta clas inst_tys
1016            ; return (sortLe (<=) theta) }       -- Canonicalise before returning the solution
1017
1018 ------------------------------------------------------------------
1019 mkInstance1 :: OverlapFlag -> DerivSpec -> Instance
1020 mkInstance1 overlap_flag spec = mkInstance2 overlap_flag (ds_theta spec) spec
1021
1022 mkInstance2 :: OverlapFlag -> ThetaType -> DerivSpec -> Instance
1023 mkInstance2 overlap_flag theta
1024             (DS { ds_name = dfun_name
1025                 , ds_tvs = tyvars, ds_cls = clas, ds_tys = tys })
1026   = mkLocalInstance dfun overlap_flag
1027   where
1028     dfun = mkDictFunId dfun_name tyvars theta clas tys
1029
1030
1031 extendLocalInstEnv :: [Instance] -> TcM a -> TcM a
1032 -- Add new locally-defined instances; don't bother to check
1033 -- for functional dependency errors -- that'll happen in TcInstDcls
1034 extendLocalInstEnv dfuns thing_inside
1035  = do { env <- getGblEnv
1036       ; let  inst_env' = extendInstEnvList (tcg_inst_env env) dfuns 
1037              env'      = env { tcg_inst_env = inst_env' }
1038       ; setGblEnv env' thing_inside }
1039 \end{code}
1040
1041
1042 %************************************************************************
1043 %*                                                                      *
1044 \subsection[TcDeriv-normal-binds]{Bindings for the various classes}
1045 %*                                                                      *
1046 %************************************************************************
1047
1048 After all the trouble to figure out the required context for the
1049 derived instance declarations, all that's left is to chug along to
1050 produce them.  They will then be shoved into @tcInstDecls2@, which
1051 will do all its usual business.
1052
1053 There are lots of possibilities for code to generate.  Here are
1054 various general remarks.
1055
1056 PRINCIPLES:
1057 \begin{itemize}
1058 \item
1059 We want derived instances of @Eq@ and @Ord@ (both v common) to be
1060 ``you-couldn't-do-better-by-hand'' efficient.
1061
1062 \item
1063 Deriving @Show@---also pretty common--- should also be reasonable good code.
1064
1065 \item
1066 Deriving for the other classes isn't that common or that big a deal.
1067 \end{itemize}
1068
1069 PRAGMATICS:
1070
1071 \begin{itemize}
1072 \item
1073 Deriving @Ord@ is done mostly with the 1.3 @compare@ method.
1074
1075 \item
1076 Deriving @Eq@ also uses @compare@, if we're deriving @Ord@, too.
1077
1078 \item
1079 We {\em normally} generate code only for the non-defaulted methods;
1080 there are some exceptions for @Eq@ and (especially) @Ord@...
1081
1082 \item
1083 Sometimes we use a @_con2tag_<tycon>@ function, which returns a data
1084 constructor's numeric (@Int#@) tag.  These are generated by
1085 @gen_tag_n_con_binds@, and the heuristic for deciding if one of
1086 these is around is given by @hasCon2TagFun@.
1087
1088 The examples under the different sections below will make this
1089 clearer.
1090
1091 \item
1092 Much less often (really just for deriving @Ix@), we use a
1093 @_tag2con_<tycon>@ function.  See the examples.
1094
1095 \item
1096 We use the renamer!!!  Reason: we're supposed to be
1097 producing @LHsBinds Name@ for the methods, but that means
1098 producing correctly-uniquified code on the fly.  This is entirely
1099 possible (the @TcM@ monad has a @UniqueSupply@), but it is painful.
1100 So, instead, we produce @MonoBinds RdrName@ then heave 'em through
1101 the renamer.  What a great hack!
1102 \end{itemize}
1103
1104 \begin{code}
1105 -- Generate the InstInfo for the required instance paired with the
1106 --   *representation* tycon for that instance,
1107 -- plus any auxiliary bindings required
1108 --
1109 -- Representation tycons differ from the tycon in the instance signature in
1110 -- case of instances for indexed families.
1111 --
1112 genInst :: OverlapFlag -> DerivSpec -> TcM (InstInfo, DerivAuxBinds)
1113 genInst oflag spec
1114   | ds_newtype spec
1115   = return (InstInfo { iSpec = mkInstance1 oflag spec 
1116                      , iBinds = NewTypeDerived }, [])
1117
1118   | otherwise
1119   = do  { fix_env <- getFixityEnv
1120         ; let
1121             inst                    = mkInstance1 oflag spec
1122             (tyvars,_,clas,[ty])    = instanceHead inst
1123             clas_nm                 = className clas
1124             (visible_tycon, tyArgs) = tcSplitTyConApp ty 
1125
1126           -- In case of a family instance, we need to use the representation
1127           -- tycon (after all, it has the data constructors)
1128         ; (tycon, _) <- tcLookupFamInstExact visible_tycon tyArgs
1129         ; let (meth_binds, aux_binds) = genDerivBinds clas fix_env tycon
1130
1131         -- Bring the right type variables into 
1132         -- scope, and rename the method binds
1133         -- It's a bit yukky that we return *renamed* InstInfo, but
1134         -- *non-renamed* auxiliary bindings
1135         ; (rn_meth_binds, _fvs) <- discardWarnings $ 
1136                                    bindLocalNames (map Var.varName tyvars) $
1137                                    rnMethodBinds clas_nm (\_ -> []) [] meth_binds
1138
1139         -- Build the InstInfo
1140         ; return (InstInfo { iSpec = inst, 
1141                              iBinds = VanillaInst rn_meth_binds [] },
1142                   aux_binds)
1143         }
1144
1145 genDerivBinds :: Class -> FixityEnv -> TyCon -> (LHsBinds RdrName, DerivAuxBinds)
1146 genDerivBinds clas fix_env tycon
1147   | className clas `elem` typeableClassNames
1148   = (gen_Typeable_binds tycon, [])
1149
1150   | otherwise
1151   = case assocMaybe gen_list (getUnique clas) of
1152         Just gen_fn -> gen_fn tycon
1153         Nothing     -> pprPanic "genDerivBinds: bad derived class" (ppr clas)
1154   where
1155     gen_list :: [(Unique, TyCon -> (LHsBinds RdrName, DerivAuxBinds))]
1156     gen_list = [(eqClassKey,       gen_Eq_binds)
1157                ,(ordClassKey,      gen_Ord_binds)
1158                ,(enumClassKey,     gen_Enum_binds)
1159                ,(boundedClassKey,  gen_Bounded_binds)
1160                ,(ixClassKey,       gen_Ix_binds)
1161                ,(showClassKey,     gen_Show_binds fix_env)
1162                ,(readClassKey,     gen_Read_binds fix_env)
1163                ,(dataClassKey,     gen_Data_binds fix_env)
1164                ]
1165 \end{code}
1166
1167
1168 %************************************************************************
1169 %*                                                                      *
1170 \subsection[TcDeriv-taggery-Names]{What con2tag/tag2con functions are available?}
1171 %*                                                                      *
1172 %************************************************************************
1173
1174 \begin{code}
1175 derivingThingErr :: Class -> [Type] -> Type -> Message -> Message
1176 derivingThingErr clas tys ty why
1177   = sep [hsep [ptext (sLit "Can't make a derived instance of"), 
1178                quotes (ppr pred)],
1179          nest 2 (parens why)]
1180   where
1181     pred = mkClassPred clas (tys ++ [ty])
1182
1183 derivingHiddenErr :: TyCon -> SDoc
1184 derivingHiddenErr tc
1185   = hang (ptext (sLit "The data constructors of") <+> quotes (ppr tc) <+> ptext (sLit "are not all in scope"))
1186        2 (ptext (sLit "so you cannot derive an instance for it"))
1187
1188 standaloneCtxt :: LHsType Name -> SDoc
1189 standaloneCtxt ty = hang (ptext (sLit "In the stand-alone deriving instance for")) 
1190                        2 (quotes (ppr ty))
1191
1192 derivInstCtxt :: Class -> [Type] -> Message
1193 derivInstCtxt clas inst_tys
1194   = ptext (sLit "When deriving the instance for") <+> parens (pprClassPred clas inst_tys)
1195
1196 badDerivedPred :: PredType -> Message
1197 badDerivedPred pred
1198   = vcat [ptext (sLit "Can't derive instances where the instance context mentions"),
1199           ptext (sLit "type variables that are not data type parameters"),
1200           nest 2 (ptext (sLit "Offending constraint:") <+> ppr pred)]
1201 \end{code}