compiler/typecheck/TcHsSyn.lhs

   1 %
   2 % (c) The University of Glasgow 2006
   3 % (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1996-1998
   4 %
   5
   6 TcHsSyn: Specialisations of the @HsSyn@ syntax for the typechecker
   7
   8 This module is an extension of @HsSyn@ syntax, for use in the type
   9 checker.
  10
  11 \begin{code}
  12 module TcHsSyn (
  13         mkHsConApp, mkHsDictLet, mkHsApp,
  14         hsLitType, hsLPatType, hsPatType,
  15         mkHsAppTy, mkSimpleHsAlt,
  16         nlHsIntLit, mkVanillaTuplePat,
  17
  18         mkArbitraryType,        -- Put this elsewhere?
  19
  20         -- re-exported from TcMonad
  21         TcId, TcIdSet, TcDictBinds,
  22
  23         zonkTopDecls, zonkTopExpr, zonkTopLExpr,
  24         zonkId, zonkTopBndrs
  25   ) where
  26
  27 #include "HsVersions.h"
  28
  29 -- friends:
  30 import HsSyn    -- oodles of it
  31
  32 -- others:
  33 import Id
  34
  35 import TcRnMonad
  36 import Type
  37 import TcType
  38 import qualified  Type
  39 import TcMType
  40 import TysPrim
  41 import TysWiredIn
  42 import TyCon
  43 import {- Kind parts of -} Type
  44 import Name
  45 import Var
  46 import VarSet
  47 import VarEnv
  48 import BasicTypes
  49 import Maybes
  50 import Unique
  51 import SrcLoc
  52 import Util
  53 import Bag
  54 import Outputable
  55 \end{code}
  56
  57
  58 %************************************************************************
  59 %*                                                                      *
  60 \subsection[mkFailurePair]{Code for pattern-matching and other failures}
  61 %*                                                                      *
  62 %************************************************************************
  63
  64 Note: If @hsLPatType@ doesn't bear a strong resemblance to @exprType@,
  65 then something is wrong.
  66 \begin{code}
  67 mkVanillaTuplePat :: [OutPat Id] -> Boxity -> Pat Id
  68 -- A vanilla tuple pattern simply gets its type from its sub-patterns
  69 mkVanillaTuplePat pats box
  70   = TuplePat pats box (mkTupleTy box (length pats) (map hsLPatType pats))
  71
  72 hsLPatType :: OutPat Id -> Type
  73 hsLPatType (L _ pat) = hsPatType pat
  74
  75 hsPatType (ParPat pat)              = hsLPatType pat
  76 hsPatType (WildPat ty)              = ty
  77 hsPatType (VarPat var)              = idType var
  78 hsPatType (VarPatOut var _)         = idType var
  79 hsPatType (BangPat pat)             = hsLPatType pat
  80 hsPatType (LazyPat pat)             = hsLPatType pat
  81 hsPatType (LitPat lit)              = hsLitType lit
  82 hsPatType (AsPat var pat)           = idType (unLoc var)
  83 hsPatType (ListPat _ ty)            = mkListTy ty
  84 hsPatType (PArrPat _ ty)            = mkPArrTy ty
  85 hsPatType (TuplePat pats box ty)    = ty
  86 hsPatType (ConPatOut{ pat_ty = ty })= ty
  87 hsPatType (SigPatOut pat ty)        = ty
  88 hsPatType (NPat lit _ _ ty)         = ty
  89 hsPatType (NPlusKPat id _ _ _)      = idType (unLoc id)
  90 hsPatType (CoPat _ _ ty)            = ty
  91 hsPatType (DictPat ds ms)           = case (ds ++ ms) of
  92                                        []  -> unitTy
  93                                        [d] -> idType d
  94                                        ds  -> mkTupleTy Boxed (length ds) (map idType ds)
  95
  96
  97 hsLitType :: HsLit -> TcType
  98 hsLitType (HsChar c)       = charTy
  99 hsLitType (HsCharPrim c)   = charPrimTy
 100 hsLitType (HsString str)   = stringTy
 101 hsLitType (HsStringPrim s) = addrPrimTy
 102 hsLitType (HsInt i)        = intTy
 103 hsLitType (HsIntPrim i)    = intPrimTy
 104 hsLitType (HsInteger i ty) = ty
 105 hsLitType (HsRat _ ty)     = ty
 106 hsLitType (HsFloatPrim f)  = floatPrimTy
 107 hsLitType (HsDoublePrim d) = doublePrimTy
 108 \end{code}
 109
 110
 111 %************************************************************************
 112 %*                                                                      *
 113 \subsection[BackSubst-HsBinds]{Running a substitution over @HsBinds@}
 114 %*                                                                      *
 115 %************************************************************************
 116
 117 \begin{code}
 118 -- zonkId is used *during* typechecking just to zonk the Id's type
 119 zonkId :: TcId -> TcM TcId
 120 zonkId id
 121   = zonkTcType (idType id) `thenM` \ ty' ->
 122     returnM (Id.setIdType id ty')
 123 \end{code}
 124
 125 The rest of the zonking is done *after* typechecking.
 126 The main zonking pass runs over the bindings
 127
 128  a) to convert TcTyVars to TyVars etc, dereferencing any bindings etc
 129  b) convert unbound TcTyVar to Void
 130  c) convert each TcId to an Id by zonking its type
 131
 132 The type variables are converted by binding mutable tyvars to immutable ones
 133 and then zonking as normal.
 134
 135 The Ids are converted by binding them in the normal Tc envt; that
 136 way we maintain sharing; eg an Id is zonked at its binding site and they
 137 all occurrences of that Id point to the common zonked copy
 138
 139 It's all pretty boring stuff, because HsSyn is such a large type, and
 140 the environment manipulation is tiresome.
 141
 142 \begin{code}
 143 data ZonkEnv = ZonkEnv  (TcType -> TcM Type)    -- How to zonk a type
 144                         (IdEnv Id)              -- What variables are in scope
 145         -- Maps an Id to its zonked version; both have the same Name
 146         -- Is only consulted lazily; hence knot-tying
 147
 148 emptyZonkEnv = ZonkEnv zonkTypeZapping emptyVarEnv
 149
 150 extendZonkEnv :: ZonkEnv -> [Id] -> ZonkEnv
 151 extendZonkEnv (ZonkEnv zonk_ty env) ids
 152   = ZonkEnv zonk_ty (extendVarEnvList env [(id,id) | id <- ids])
 153
 154 extendZonkEnv1 :: ZonkEnv -> Id -> ZonkEnv
 155 extendZonkEnv1 (ZonkEnv zonk_ty env) id
 156   = ZonkEnv zonk_ty (extendVarEnv env id id)
 157
 158 setZonkType :: ZonkEnv -> (TcType -> TcM Type) -> ZonkEnv
 159 setZonkType (ZonkEnv _ env) zonk_ty = ZonkEnv zonk_ty env
 160
 161 zonkEnvIds :: ZonkEnv -> [Id]
 162 zonkEnvIds (ZonkEnv _ env) = varEnvElts env
 163
 164 zonkIdOcc :: ZonkEnv -> TcId -> Id
 165 -- Ids defined in this module should be in the envt;
 166 -- ignore others.  (Actually, data constructors are also
 167 -- not LocalVars, even when locally defined, but that is fine.)
 168 -- (Also foreign-imported things aren't currently in the ZonkEnv;
 169 --  that's ok because they don't need zonking.)
 170 --
 171 -- Actually, Template Haskell works in 'chunks' of declarations, and
 172 -- an earlier chunk won't be in the 'env' that the zonking phase
 173 -- carries around.  Instead it'll be in the tcg_gbl_env, already fully
 174 -- zonked.  There's no point in looking it up there (except for error
 175 -- checking), and it's not conveniently to hand; hence the simple
 176 -- 'orElse' case in the LocalVar branch.
 177 --
 178 -- Even without template splices, in module Main, the checking of
 179 -- 'main' is done as a separate chunk.
 180 zonkIdOcc (ZonkEnv zonk_ty env) id
 181   | isLocalVar id = lookupVarEnv env id `orElse` id
 182   | otherwise     = id
 183
 184 zonkIdOccs env ids = map (zonkIdOcc env) ids
 185
 186 -- zonkIdBndr is used *after* typechecking to get the Id's type
 187 -- to its final form.  The TyVarEnv give
 188 zonkIdBndr :: ZonkEnv -> TcId -> TcM Id
 189 zonkIdBndr env id
 190   = zonkTcTypeToType env (idType id)    `thenM` \ ty' ->
 191     returnM (Id.setIdType id ty')
 192
 193 zonkIdBndrs :: ZonkEnv -> [TcId] -> TcM [Id]
 194 zonkIdBndrs env ids = mappM (zonkIdBndr env) ids
 195
 196 zonkTopBndrs :: [TcId] -> TcM [Id]
 197 zonkTopBndrs ids = zonkIdBndrs emptyZonkEnv ids
 198 \end{code}
 199
 200
 201 \begin{code}
 202 zonkTopExpr :: HsExpr TcId -> TcM (HsExpr Id)
 203 zonkTopExpr e = zonkExpr emptyZonkEnv e
 204
 205 zonkTopLExpr :: LHsExpr TcId -> TcM (LHsExpr Id)
 206 zonkTopLExpr e = zonkLExpr emptyZonkEnv e
 207
 208 zonkTopDecls :: LHsBinds TcId -> [LRuleDecl TcId] -> [LForeignDecl TcId]
 209              -> TcM ([Id],
 210                      Bag (LHsBind  Id),
 211                      [LForeignDecl Id],
 212                      [LRuleDecl    Id])
 213 zonkTopDecls binds rules fords
 214   = do  { (env, binds') <- zonkRecMonoBinds emptyZonkEnv binds
 215                         -- Top level is implicitly recursive
 216         ; rules' <- zonkRules env rules
 217         ; fords' <- zonkForeignExports env fords
 218         ; return (zonkEnvIds env, binds', fords', rules') }
 219
 220 ---------------------------------------------
 221 zonkLocalBinds :: ZonkEnv -> HsLocalBinds TcId -> TcM (ZonkEnv, HsLocalBinds Id)
 222 zonkLocalBinds env EmptyLocalBinds
 223   = return (env, EmptyLocalBinds)
 224
 225 zonkLocalBinds env (HsValBinds binds)
 226   = do  { (env1, new_binds) <- zonkValBinds env binds
 227         ; return (env1, HsValBinds new_binds) }
 228
 229 zonkLocalBinds env (HsIPBinds (IPBinds binds dict_binds))
 230   = mappM (wrapLocM zonk_ip_bind) binds `thenM` \ new_binds ->
 231     let
 232         env1 = extendZonkEnv env [ipNameName n | L _ (IPBind n _) <- new_binds]
 233     in
 234     zonkRecMonoBinds env1 dict_binds    `thenM` \ (env2, new_dict_binds) ->
 235     returnM (env2, HsIPBinds (IPBinds new_binds new_dict_binds))
 236   where
 237     zonk_ip_bind (IPBind n e)
 238         = mapIPNameTc (zonkIdBndr env) n        `thenM` \ n' ->
 239           zonkLExpr env e                       `thenM` \ e' ->
 240           returnM (IPBind n' e')
 241
 242
 243 ---------------------------------------------
 244 zonkValBinds :: ZonkEnv -> HsValBinds TcId -> TcM (ZonkEnv, HsValBinds Id)
 245 zonkValBinds env bs@(ValBindsIn _ _)
 246   = panic "zonkValBinds"        -- Not in typechecker output
 247 zonkValBinds env (ValBindsOut binds sigs)
 248   = do  { (env1, new_binds) <- go env binds
 249         ; return (env1, ValBindsOut new_binds sigs) }
 250   where
 251     go env []         = return (env, [])
 252     go env ((r,b):bs) = do { (env1, b')  <- zonkRecMonoBinds env b
 253                            ; (env2, bs') <- go env1 bs
 254                            ; return (env2, (r,b'):bs') }
 255
 256 ---------------------------------------------
 257 zonkRecMonoBinds :: ZonkEnv -> LHsBinds TcId -> TcM (ZonkEnv, LHsBinds Id)
 258 zonkRecMonoBinds env binds
 259  = fixM (\ ~(_, new_binds) -> do
 260         { let env1 = extendZonkEnv env (collectHsBindBinders new_binds)
 261         ; binds' <- zonkMonoBinds env1 binds
 262         ; return (env1, binds') })
 263
 264 ---------------------------------------------
 265 zonkMonoBinds :: ZonkEnv -> LHsBinds TcId -> TcM (LHsBinds Id)
 266 zonkMonoBinds env binds = mapBagM (wrapLocM (zonk_bind env)) binds
 267
 268 zonk_bind :: ZonkEnv -> HsBind TcId -> TcM (HsBind Id)
 269 zonk_bind env bind@(PatBind { pat_lhs = pat, pat_rhs = grhss, pat_rhs_ty = ty})
 270   = do  { (_env, new_pat) <- zonkPat env pat            -- Env already extended
 271         ; new_grhss <- zonkGRHSs env grhss
 272         ; new_ty    <- zonkTcTypeToType env ty
 273         ; return (bind { pat_lhs = new_pat, pat_rhs = new_grhss, pat_rhs_ty = new_ty }) }
 274
 275 zonk_bind env (VarBind { var_id = var, var_rhs = expr })
 276   = zonkIdBndr env var                  `thenM` \ new_var ->
 277     zonkLExpr env expr                  `thenM` \ new_expr ->
 278     returnM (VarBind { var_id = new_var, var_rhs = new_expr })
 279
 280 zonk_bind env bind@(FunBind { fun_id = var, fun_matches = ms, fun_co_fn = co_fn })
 281   = wrapLocM (zonkIdBndr env) var       `thenM` \ new_var ->
 282     zonkCoFn env co_fn                  `thenM` \ (env1, new_co_fn) ->
 283     zonkMatchGroup env1 ms              `thenM` \ new_ms ->
 284     returnM (bind { fun_id = new_var, fun_matches = new_ms, fun_co_fn = new_co_fn })
 285
 286 zonk_bind env (AbsBinds { abs_tvs = tyvars, abs_dicts = dicts,
 287                           abs_exports = exports, abs_binds = val_binds })
 288   = ASSERT( all isImmutableTyVar tyvars )
 289     zonkIdBndrs env dicts               `thenM` \ new_dicts ->
 290     fixM (\ ~(new_val_binds, _) ->
 291         let
 292           env1 = extendZonkEnv env new_dicts
 293           env2 = extendZonkEnv env1 (collectHsBindBinders new_val_binds)
 294         in
 295         zonkMonoBinds env2 val_binds            `thenM` \ new_val_binds ->
 296         mappM (zonkExport env2) exports         `thenM` \ new_exports ->
 297         returnM (new_val_binds, new_exports)
 298     )                                           `thenM` \ (new_val_bind, new_exports) ->
 299     returnM (AbsBinds { abs_tvs = tyvars, abs_dicts = new_dicts,
 300                         abs_exports = new_exports, abs_binds = new_val_bind })
 301   where
 302     zonkExport env (tyvars, global, local, prags)
 303         -- The tyvars are already zonked
 304         = zonkIdBndr env global                 `thenM` \ new_global ->
 305           mapM zonk_prag prags                  `thenM` \ new_prags ->
 306           returnM (tyvars, new_global, zonkIdOcc env local, new_prags)
 307     zonk_prag prag@(InlinePrag {})  = return prag
 308     zonk_prag (SpecPrag expr ty ds inl) = do { expr' <- zonkExpr env expr
 309                                              ; ty'   <- zonkTcTypeToType env ty
 310                                              ; let ds' = zonkIdOccs env ds
 311                                              ; return (SpecPrag expr' ty' ds' inl) }
 312 \end{code}
 313
 314 %************************************************************************
 315 %*                                                                      *
 316 \subsection[BackSubst-Match-GRHSs]{Match and GRHSs}
 317 %*                                                                      *
 318 %************************************************************************
 319
 320 \begin{code}
 321 zonkMatchGroup :: ZonkEnv -> MatchGroup TcId-> TcM (MatchGroup Id)
 322 zonkMatchGroup env (MatchGroup ms ty)
 323   = do  { ms' <- mapM (zonkMatch env) ms
 324         ; ty' <- zonkTcTypeToType env ty
 325         ; return (MatchGroup ms' ty') }
 326
 327 zonkMatch :: ZonkEnv -> LMatch TcId-> TcM (LMatch Id)
 328 zonkMatch env (L loc (Match pats _ grhss))
 329   = do  { (env1, new_pats) <- zonkPats env pats
 330         ; new_grhss <- zonkGRHSs env1 grhss
 331         ; return (L loc (Match new_pats Nothing new_grhss)) }
 332
 333 -------------------------------------------------------------------------
 334 zonkGRHSs :: ZonkEnv -> GRHSs TcId -> TcM (GRHSs Id)
 335
 336 zonkGRHSs env (GRHSs grhss binds)
 337   = zonkLocalBinds env binds    `thenM` \ (new_env, new_binds) ->
 338     let
 339         zonk_grhs (GRHS guarded rhs)
 340           = zonkStmts new_env guarded   `thenM` \ (env2, new_guarded) ->
 341             zonkLExpr env2 rhs          `thenM` \ new_rhs ->
 342             returnM (GRHS new_guarded new_rhs)
 343     in
 344     mappM (wrapLocM zonk_grhs) grhss    `thenM` \ new_grhss ->
 345     returnM (GRHSs new_grhss new_binds)
 346 \end{code}
 347
 348 %************************************************************************
 349 %*                                                                      *
 350 \subsection[BackSubst-HsExpr]{Running a zonkitution over a TypeCheckedExpr}
 351 %*                                                                      *
 352 %************************************************************************
 353
 354 \begin{code}
 355 zonkLExprs :: ZonkEnv -> [LHsExpr TcId] -> TcM [LHsExpr Id]
 356 zonkLExpr  :: ZonkEnv -> LHsExpr TcId   -> TcM (LHsExpr Id)
 357 zonkExpr   :: ZonkEnv -> HsExpr TcId    -> TcM (HsExpr Id)
 358
 359 zonkLExprs env exprs = mappM (zonkLExpr env) exprs
 360 zonkLExpr  env expr  = wrapLocM (zonkExpr env) expr
 361
 362 zonkExpr env (HsVar id)
 363   = returnM (HsVar (zonkIdOcc env id))
 364
 365 zonkExpr env (HsIPVar id)
 366   = returnM (HsIPVar (mapIPName (zonkIdOcc env) id))
 367
 368 zonkExpr env (HsLit (HsRat f ty))
 369   = zonkTcTypeToType env ty        `thenM` \ new_ty  ->
 370     returnM (HsLit (HsRat f new_ty))
 371
 372 zonkExpr env (HsLit lit)
 373   = returnM (HsLit lit)
 374
 375 zonkExpr env (HsOverLit lit)
 376   = do  { lit' <- zonkOverLit env lit
 377         ; return (HsOverLit lit') }
 378
 379 zonkExpr env (HsLam matches)
 380   = zonkMatchGroup env matches  `thenM` \ new_matches ->
 381     returnM (HsLam new_matches)
 382
 383 zonkExpr env (HsApp e1 e2)
 384   = zonkLExpr env e1    `thenM` \ new_e1 ->
 385     zonkLExpr env e2    `thenM` \ new_e2 ->
 386     returnM (HsApp new_e1 new_e2)
 387
 388 zonkExpr env (HsBracketOut body bs)
 389   = mappM zonk_b bs     `thenM` \ bs' ->
 390     returnM (HsBracketOut body bs')
 391   where
 392     zonk_b (n,e) = zonkLExpr env e      `thenM` \ e' ->
 393                    returnM (n,e')
 394
 395 zonkExpr env (HsSpliceE s) = WARN( True, ppr s )        -- Should not happen
 396                              returnM (HsSpliceE s)
 397
 398 zonkExpr env (OpApp e1 op fixity e2)
 399   = zonkLExpr env e1    `thenM` \ new_e1 ->
 400     zonkLExpr env op    `thenM` \ new_op ->
 401     zonkLExpr env e2    `thenM` \ new_e2 ->
 402     returnM (OpApp new_e1 new_op fixity new_e2)
 403
 404 zonkExpr env (NegApp expr op)
 405   = zonkLExpr env expr  `thenM` \ new_expr ->
 406     zonkExpr env op     `thenM` \ new_op ->
 407     returnM (NegApp new_expr new_op)
 408
 409 zonkExpr env (HsPar e)
 410   = zonkLExpr env e     `thenM` \new_e ->
 411     returnM (HsPar new_e)
 412
 413 zonkExpr env (SectionL expr op)
 414   = zonkLExpr env expr  `thenM` \ new_expr ->
 415     zonkLExpr env op            `thenM` \ new_op ->
 416     returnM (SectionL new_expr new_op)
 417
 418 zonkExpr env (SectionR op expr)
 419   = zonkLExpr env op            `thenM` \ new_op ->
 420     zonkLExpr env expr          `thenM` \ new_expr ->
 421     returnM (SectionR new_op new_expr)
 422
 423 zonkExpr env (HsCase expr ms)
 424   = zonkLExpr env expr          `thenM` \ new_expr ->
 425     zonkMatchGroup env ms       `thenM` \ new_ms ->
 426     returnM (HsCase new_expr new_ms)
 427
 428 zonkExpr env (HsIf e1 e2 e3)
 429   = zonkLExpr env e1    `thenM` \ new_e1 ->
 430     zonkLExpr env e2    `thenM` \ new_e2 ->
 431     zonkLExpr env e3    `thenM` \ new_e3 ->
 432     returnM (HsIf new_e1 new_e2 new_e3)
 433
 434 zonkExpr env (HsLet binds expr)
 435   = zonkLocalBinds env binds    `thenM` \ (new_env, new_binds) ->
 436     zonkLExpr new_env expr      `thenM` \ new_expr ->
 437     returnM (HsLet new_binds new_expr)
 438
 439 zonkExpr env (HsDo do_or_lc stmts body ty)
 440   = zonkStmts env stmts         `thenM` \ (new_env, new_stmts) ->
 441     zonkLExpr new_env body      `thenM` \ new_body ->
 442     zonkTcTypeToType env ty     `thenM` \ new_ty   ->
 443     returnM (HsDo (zonkDo env do_or_lc)
 444                   new_stmts new_body new_ty)
 445
 446 zonkExpr env (ExplicitList ty exprs)
 447   = zonkTcTypeToType env ty     `thenM` \ new_ty ->
 448     zonkLExprs env exprs        `thenM` \ new_exprs ->
 449     returnM (ExplicitList new_ty new_exprs)
 450
 451 zonkExpr env (ExplicitPArr ty exprs)
 452   = zonkTcTypeToType env ty     `thenM` \ new_ty ->
 453     zonkLExprs env exprs        `thenM` \ new_exprs ->
 454     returnM (ExplicitPArr new_ty new_exprs)
 455
 456 zonkExpr env (ExplicitTuple exprs boxed)
 457   = zonkLExprs env exprs        `thenM` \ new_exprs ->
 458     returnM (ExplicitTuple new_exprs boxed)
 459
 460 zonkExpr env (RecordCon data_con con_expr rbinds)
 461   = zonkExpr env con_expr       `thenM` \ new_con_expr ->
 462     zonkRbinds env rbinds       `thenM` \ new_rbinds ->
 463     returnM (RecordCon data_con new_con_expr new_rbinds)
 464
 465 zonkExpr env (RecordUpd expr rbinds in_ty out_ty)
 466   = zonkLExpr env expr          `thenM` \ new_expr ->
 467     zonkTcTypeToType env in_ty  `thenM` \ new_in_ty ->
 468     zonkTcTypeToType env out_ty `thenM` \ new_out_ty ->
 469     zonkRbinds env rbinds       `thenM` \ new_rbinds ->
 470     returnM (RecordUpd new_expr new_rbinds new_in_ty new_out_ty)
 471
 472 zonkExpr env (ExprWithTySigOut e ty)
 473   = do { e' <- zonkLExpr env e
 474        ; return (ExprWithTySigOut e' ty) }
 475
 476 zonkExpr env (ExprWithTySig _ _) = panic "zonkExpr env:ExprWithTySig"
 477
 478 zonkExpr env (ArithSeq expr info)
 479   = zonkExpr env expr           `thenM` \ new_expr ->
 480     zonkArithSeq env info       `thenM` \ new_info ->
 481     returnM (ArithSeq new_expr new_info)
 482
 483 zonkExpr env (PArrSeq expr info)
 484   = zonkExpr env expr           `thenM` \ new_expr ->
 485     zonkArithSeq env info       `thenM` \ new_info ->
 486     returnM (PArrSeq new_expr new_info)
 487
 488 zonkExpr env (HsSCC lbl expr)
 489   = zonkLExpr env expr  `thenM` \ new_expr ->
 490     returnM (HsSCC lbl new_expr)
 491
 492 zonkExpr env (HsTickPragma info expr)
 493   = zonkLExpr env expr  `thenM` \ new_expr ->
 494     returnM (HsTickPragma info new_expr)
 495
 496 -- hdaume: core annotations
 497 zonkExpr env (HsCoreAnn lbl expr)
 498   = zonkLExpr env expr   `thenM` \ new_expr ->
 499     returnM (HsCoreAnn lbl new_expr)
 500
 501 -- arrow notation extensions
 502 zonkExpr env (HsProc pat body)
 503   = do  { (env1, new_pat) <- zonkPat env pat
 504         ; new_body <- zonkCmdTop env1 body
 505         ; return (HsProc new_pat new_body) }
 506
 507 zonkExpr env (HsArrApp e1 e2 ty ho rl)
 508   = zonkLExpr env e1                    `thenM` \ new_e1 ->
 509     zonkLExpr env e2                    `thenM` \ new_e2 ->
 510     zonkTcTypeToType env ty             `thenM` \ new_ty ->
 511     returnM (HsArrApp new_e1 new_e2 new_ty ho rl)
 512
 513 zonkExpr env (HsArrForm op fixity args)
 514   = zonkLExpr env op                    `thenM` \ new_op ->
 515     mappM (zonkCmdTop env) args         `thenM` \ new_args ->
 516     returnM (HsArrForm new_op fixity new_args)
 517
 518 zonkExpr env (HsWrap co_fn expr)
 519   = zonkCoFn env co_fn  `thenM` \ (env1, new_co_fn) ->
 520     zonkExpr env1 expr  `thenM` \ new_expr ->
 521     return (HsWrap new_co_fn new_expr)
 522
 523 zonkExpr env other = pprPanic "zonkExpr" (ppr other)
 524
 525 zonkCmdTop :: ZonkEnv -> LHsCmdTop TcId -> TcM (LHsCmdTop Id)
 526 zonkCmdTop env cmd = wrapLocM (zonk_cmd_top env) cmd
 527
 528 zonk_cmd_top env (HsCmdTop cmd stack_tys ty ids)
 529   = zonkLExpr env cmd                   `thenM` \ new_cmd ->
 530     zonkTcTypeToTypes env stack_tys     `thenM` \ new_stack_tys ->
 531     zonkTcTypeToType env ty             `thenM` \ new_ty ->
 532     mapSndM (zonkExpr env) ids          `thenM` \ new_ids ->
 533     returnM (HsCmdTop new_cmd new_stack_tys new_ty new_ids)
 534
 535 -------------------------------------------------------------------------
 536 zonkCoFn :: ZonkEnv -> HsWrapper -> TcM (ZonkEnv, HsWrapper)
 537 zonkCoFn env WpHole = return (env, WpHole)
 538 zonkCoFn env (WpCompose c1 c2) = do { (env1, c1') <- zonkCoFn env c1
 539                                     ; (env2, c2') <- zonkCoFn env1 c2
 540                                     ; return (env2, WpCompose c1' c2') }
 541 zonkCoFn env (WpCo co)      = do { co' <- zonkTcTypeToType env co
 542                                  ; return (env, WpCo co') }
 543 zonkCoFn env (WpLam id)     = do { id' <- zonkIdBndr env id
 544                                  ; let env1 = extendZonkEnv1 env id'
 545                                  ; return (env1, WpLam id') }
 546 zonkCoFn env (WpTyLam tv)   = ASSERT( isImmutableTyVar tv )
 547                               do { return (env, WpTyLam tv) }
 548 zonkCoFn env (WpApp id)     = do { return (env, WpApp (zonkIdOcc env id)) }
 549 zonkCoFn env (WpTyApp ty)   = do { ty' <- zonkTcTypeToType env ty
 550                                  ; return (env, WpTyApp ty') }
 551 zonkCoFn env (WpLet bs)     = do { (env1, bs') <- zonkRecMonoBinds env bs
 552                                  ; return (env1, WpLet bs') }
 553
 554
 555 -------------------------------------------------------------------------
 556 zonkDo :: ZonkEnv -> HsStmtContext Name -> HsStmtContext Name
 557 -- Only used for 'do', so the only Ids are in a MDoExpr table
 558 zonkDo env (MDoExpr tbl) = MDoExpr (mapSnd (zonkIdOcc env) tbl)
 559 zonkDo env do_or_lc      = do_or_lc
 560
 561 -------------------------------------------------------------------------
 562 zonkOverLit :: ZonkEnv -> HsOverLit TcId -> TcM (HsOverLit Id)
 563 zonkOverLit env (HsIntegral i e)
 564   = do  { e' <- zonkExpr env e; return (HsIntegral i e') }
 565 zonkOverLit env (HsFractional r e)
 566   = do  { e' <- zonkExpr env e; return (HsFractional r e') }
 567 zonkOverLit env (HsIsString s e)
 568   = do  { e' <- zonkExpr env e; return (HsIsString s e') }
 569
 570 -------------------------------------------------------------------------
 571 zonkArithSeq :: ZonkEnv -> ArithSeqInfo TcId -> TcM (ArithSeqInfo Id)
 572
 573 zonkArithSeq env (From e)
 574   = zonkLExpr env e             `thenM` \ new_e ->
 575     returnM (From new_e)
 576
 577 zonkArithSeq env (FromThen e1 e2)
 578   = zonkLExpr env e1    `thenM` \ new_e1 ->
 579     zonkLExpr env e2    `thenM` \ new_e2 ->
 580     returnM (FromThen new_e1 new_e2)
 581
 582 zonkArithSeq env (FromTo e1 e2)
 583   = zonkLExpr env e1    `thenM` \ new_e1 ->
 584     zonkLExpr env e2    `thenM` \ new_e2 ->
 585     returnM (FromTo new_e1 new_e2)
 586
 587 zonkArithSeq env (FromThenTo e1 e2 e3)
 588   = zonkLExpr env e1    `thenM` \ new_e1 ->
 589     zonkLExpr env e2    `thenM` \ new_e2 ->
 590     zonkLExpr env e3    `thenM` \ new_e3 ->
 591     returnM (FromThenTo new_e1 new_e2 new_e3)
 592
 593
 594 -------------------------------------------------------------------------
 595 zonkStmts :: ZonkEnv -> [LStmt TcId] -> TcM (ZonkEnv, [LStmt Id])
 596 zonkStmts env []     = return (env, [])
 597 zonkStmts env (s:ss) = do { (env1, s')  <- wrapLocSndM (zonkStmt env) s
 598                           ; (env2, ss') <- zonkStmts env1 ss
 599                           ; return (env2, s' : ss') }
 600
 601 zonkStmt :: ZonkEnv -> Stmt TcId -> TcM (ZonkEnv, Stmt Id)
 602 zonkStmt env (ParStmt stmts_w_bndrs)
 603   = mappM zonk_branch stmts_w_bndrs     `thenM` \ new_stmts_w_bndrs ->
 604     let
 605         new_binders = concat (map snd new_stmts_w_bndrs)
 606         env1 = extendZonkEnv env new_binders
 607     in
 608     return (env1, ParStmt new_stmts_w_bndrs)
 609   where
 610     zonk_branch (stmts, bndrs) = zonkStmts env stmts    `thenM` \ (env1, new_stmts) ->
 611                                  returnM (new_stmts, zonkIdOccs env1 bndrs)
 612
 613 zonkStmt env (RecStmt segStmts lvs rvs rets binds)
 614   = zonkIdBndrs env rvs         `thenM` \ new_rvs ->
 615     let
 616         env1 = extendZonkEnv env new_rvs
 617     in
 618     zonkStmts env1 segStmts     `thenM` \ (env2, new_segStmts) ->
 619         -- Zonk the ret-expressions in an envt that
 620         -- has the polymorphic bindings in the envt
 621     mapM (zonkExpr env2) rets   `thenM` \ new_rets ->
 622     let
 623         new_lvs = zonkIdOccs env2 lvs
 624         env3 = extendZonkEnv env new_lvs        -- Only the lvs are needed
 625     in
 626     zonkRecMonoBinds env3 binds `thenM` \ (env4, new_binds) ->
 627     returnM (env4, RecStmt new_segStmts new_lvs new_rvs new_rets new_binds)
 628
 629 zonkStmt env (ExprStmt expr then_op ty)
 630   = zonkLExpr env expr          `thenM` \ new_expr ->
 631     zonkExpr env then_op        `thenM` \ new_then ->
 632     zonkTcTypeToType env ty     `thenM` \ new_ty ->
 633     returnM (env, ExprStmt new_expr new_then new_ty)
 634
 635 zonkStmt env (LetStmt binds)
 636   = zonkLocalBinds env binds    `thenM` \ (env1, new_binds) ->
 637     returnM (env1, LetStmt new_binds)
 638
 639 zonkStmt env (BindStmt pat expr bind_op fail_op)
 640   = do  { new_expr <- zonkLExpr env expr
 641         ; (env1, new_pat) <- zonkPat env pat
 642         ; new_bind <- zonkExpr env bind_op
 643         ; new_fail <- zonkExpr env fail_op
 644         ; return (env1, BindStmt new_pat new_expr new_bind new_fail) }
 645
 646
 647 -------------------------------------------------------------------------
 648 zonkRbinds :: ZonkEnv -> HsRecordBinds TcId -> TcM (HsRecordBinds Id)
 649
 650 zonkRbinds env rbinds
 651   = mappM zonk_rbind rbinds
 652   where
 653     zonk_rbind (field, expr)
 654       = zonkLExpr env expr      `thenM` \ new_expr ->
 655         returnM (fmap (zonkIdOcc env) field, new_expr)
 656
 657 -------------------------------------------------------------------------
 658 mapIPNameTc :: (a -> TcM b) -> IPName a -> TcM (IPName b)
 659 mapIPNameTc f (IPName n) = f n  `thenM` \ r -> returnM (IPName r)
 660 \end{code}
 661
 662
 663 %************************************************************************
 664 %*                                                                      *
 665 \subsection[BackSubst-Pats]{Patterns}
 666 %*                                                                      *
 667 %************************************************************************
 668
 669 \begin{code}
 670 zonkPat :: ZonkEnv -> OutPat TcId -> TcM (ZonkEnv, OutPat Id)
 671 -- Extend the environment as we go, because it's possible for one
 672 -- pattern to bind something that is used in another (inside or
 673 -- to the right)
 674 zonkPat env pat = wrapLocSndM (zonk_pat env) pat
 675
 676 zonk_pat env (ParPat p)
 677   = do  { (env', p') <- zonkPat env p
 678         ; return (env', ParPat p') }
 679
 680 zonk_pat env (WildPat ty)
 681   = do  { ty' <- zonkTcTypeToType env ty
 682         ; return (env, WildPat ty') }
 683
 684 zonk_pat env (VarPat v)
 685   = do  { v' <- zonkIdBndr env v
 686         ; return (extendZonkEnv1 env v', VarPat v') }
 687
 688 zonk_pat env (VarPatOut v binds)
 689   = do  { v' <- zonkIdBndr env v
 690         ; (env', binds') <- zonkRecMonoBinds (extendZonkEnv1 env v') binds
 691         ; returnM (env', VarPatOut v' binds') }
 692
 693 zonk_pat env (LazyPat pat)
 694   = do  { (env', pat') <- zonkPat env pat
 695         ; return (env',  LazyPat pat') }
 696
 697 zonk_pat env (BangPat pat)
 698   = do  { (env', pat') <- zonkPat env pat
 699         ; return (env',  BangPat pat') }
 700
 701 zonk_pat env (AsPat (L loc v) pat)
 702   = do  { v' <- zonkIdBndr env v
 703         ; (env', pat') <- zonkPat (extendZonkEnv1 env v') pat
 704         ; return (env', AsPat (L loc v') pat') }
 705
 706 zonk_pat env (ListPat pats ty)
 707   = do  { ty' <- zonkTcTypeToType env ty
 708         ; (env', pats') <- zonkPats env pats
 709         ; return (env', ListPat pats' ty') }
 710
 711 zonk_pat env (PArrPat pats ty)
 712   = do  { ty' <- zonkTcTypeToType env ty
 713         ; (env', pats') <- zonkPats env pats
 714         ; return (env', PArrPat pats' ty') }
 715
 716 zonk_pat env (TuplePat pats boxed ty)
 717   = do  { ty' <- zonkTcTypeToType env ty
 718         ; (env', pats') <- zonkPats env pats
 719         ; return (env', TuplePat pats' boxed ty') }
 720
 721 zonk_pat env p@(ConPatOut { pat_ty = ty, pat_dicts = dicts, pat_binds = binds, pat_args = args })
 722   = ASSERT( all isImmutableTyVar (pat_tvs p) )
 723     do  { new_ty <- zonkTcTypeToType env ty
 724         ; new_dicts <- zonkIdBndrs env dicts
 725         ; let env1 = extendZonkEnv env new_dicts
 726         ; (env2, new_binds) <- zonkRecMonoBinds env1 binds
 727         ; (env', new_args) <- zonkConStuff env2 args
 728         ; returnM (env', p { pat_ty = new_ty, pat_dicts = new_dicts,
 729                              pat_binds = new_binds, pat_args = new_args }) }
 730
 731 zonk_pat env (LitPat lit) = return (env, LitPat lit)
 732
 733 zonk_pat env (SigPatOut pat ty)
 734   = do  { ty' <- zonkTcTypeToType env ty
 735         ; (env', pat') <- zonkPat env pat
 736         ; return (env', SigPatOut pat' ty') }
 737
 738 zonk_pat env (NPat lit mb_neg eq_expr ty)
 739   = do  { lit' <- zonkOverLit env lit
 740         ; mb_neg' <- case mb_neg of
 741                         Nothing  -> return Nothing
 742                         Just neg -> do { neg' <- zonkExpr env neg
 743                                        ; return (Just neg') }
 744         ; eq_expr' <- zonkExpr env eq_expr
 745         ; ty' <- zonkTcTypeToType env ty
 746         ; return (env, NPat lit' mb_neg' eq_expr' ty') }
 747
 748 zonk_pat env (NPlusKPat (L loc n) lit e1 e2)
 749   = do  { n' <- zonkIdBndr env n
 750         ; lit' <- zonkOverLit env lit
 751         ; e1' <- zonkExpr env e1
 752         ; e2' <- zonkExpr env e2
 753         ; return (extendZonkEnv1 env n', NPlusKPat (L loc n') lit' e1' e2') }
 754
 755 zonk_pat env (DictPat ds ms)
 756   = do  { ds' <- zonkIdBndrs env ds
 757         ; ms' <- zonkIdBndrs env ms
 758         ; return (extendZonkEnv env (ds' ++ ms'), DictPat ds' ms') }
 759
 760 zonk_pat env (CoPat co_fn pat ty)
 761   = do { (env', co_fn') <- zonkCoFn env co_fn
 762        ; (env'', pat') <- zonkPat env' (noLoc pat)
 763        ; ty' <- zonkTcTypeToType env'' ty
 764        ; return (env'', CoPat co_fn' (unLoc pat') ty') }
 765
 766 zonk_pat env pat = pprPanic "zonk_pat" (ppr pat)
 767
 768 ---------------------------
 769 zonkConStuff env (PrefixCon pats)
 770   = do  { (env', pats') <- zonkPats env pats
 771         ; return (env', PrefixCon pats') }
 772
 773 zonkConStuff env (InfixCon p1 p2)
 774   = do  { (env1, p1') <- zonkPat env  p1
 775         ; (env', p2') <- zonkPat env1 p2
 776         ; return (env', InfixCon p1' p2') }
 777
 778 zonkConStuff env (RecCon rpats)
 779   = do  { let (fields, pats) = unzip [ (f, p) | HsRecField f p _  <- rpats ]
 780         ; (env', pats') <- zonkPats env pats
 781         ; let recCon = RecCon [ mkRecField f p | (f, p) <- zip fields pats' ]
 782         ; returnM (env', recCon) }
 783
 784 ---------------------------
 785 zonkPats env []         = return (env, [])
 786 zonkPats env (pat:pats) = do { (env1, pat') <- zonkPat env pat
 787                      ; (env', pats') <- zonkPats env1 pats
 788                      ; return (env', pat':pats') }
 789 \end{code}
 790
 791 %************************************************************************
 792 %*                                                                      *
 793 \subsection[BackSubst-Foreign]{Foreign exports}
 794 %*                                                                      *
 795 %************************************************************************
 796
 797
 798 \begin{code}
 799 zonkForeignExports :: ZonkEnv -> [LForeignDecl TcId] -> TcM [LForeignDecl Id]
 800 zonkForeignExports env ls = mappM (wrapLocM (zonkForeignExport env)) ls
 801
 802 zonkForeignExport :: ZonkEnv -> ForeignDecl TcId -> TcM (ForeignDecl Id)
 803 zonkForeignExport env (ForeignExport i hs_ty spec) =
 804    returnM (ForeignExport (fmap (zonkIdOcc env) i) undefined spec)
 805 zonkForeignExport env for_imp
 806   = returnM for_imp     -- Foreign imports don't need zonking
 807 \end{code}
 808
 809 \begin{code}
 810 zonkRules :: ZonkEnv -> [LRuleDecl TcId] -> TcM [LRuleDecl Id]
 811 zonkRules env rs = mappM (wrapLocM (zonkRule env)) rs
 812
 813 zonkRule :: ZonkEnv -> RuleDecl TcId -> TcM (RuleDecl Id)
 814 zonkRule env (HsRule name act (vars::[RuleBndr TcId]) lhs fv_lhs rhs fv_rhs)
 815   = mappM zonk_bndr vars                `thenM` \ new_bndrs ->
 816     newMutVar emptyVarSet               `thenM` \ unbound_tv_set ->
 817     let
 818         env_rhs = extendZonkEnv env [id | b <- new_bndrs, let id = unLoc b, isId id]
 819         -- Type variables don't need an envt
 820         -- They are bound through the mutable mechanism
 821
 822         env_lhs = setZonkType env_rhs (zonkTypeCollecting unbound_tv_set)
 823         -- We need to gather the type variables mentioned on the LHS so we can
 824         -- quantify over them.  Example:
 825         --   data T a = C
 826         --
 827         --   foo :: T a -> Int
 828         --   foo C = 1
 829         --
 830         --   {-# RULES "myrule"  foo C = 1 #-}
 831         --
 832         -- After type checking the LHS becomes (foo a (C a))
 833         -- and we do not want to zap the unbound tyvar 'a' to (), because
 834         -- that limits the applicability of the rule.  Instead, we
 835         -- want to quantify over it!
 836         --
 837         -- It's easiest to find the free tyvars here. Attempts to do so earlier
 838         -- are tiresome, because (a) the data type is big and (b) finding the
 839         -- free type vars of an expression is necessarily monadic operation.
 840         --      (consider /\a -> f @ b, where b is side-effected to a)
 841     in
 842     zonkLExpr env_lhs lhs               `thenM` \ new_lhs ->
 843     zonkLExpr env_rhs rhs               `thenM` \ new_rhs ->
 844
 845     readMutVar unbound_tv_set           `thenM` \ unbound_tvs ->
 846     let
 847         final_bndrs :: [Located Var]
 848         final_bndrs = map noLoc (varSetElems unbound_tvs) ++ new_bndrs
 849     in
 850     returnM (HsRule name act (map RuleBndr final_bndrs) new_lhs fv_lhs new_rhs fv_rhs)
 851                 -- I hate this map RuleBndr stuff
 852   where
 853    zonk_bndr (RuleBndr v)
 854         | isId (unLoc v) = wrapLocM (zonkIdBndr env)   v
 855         | otherwise      = ASSERT( isImmutableTyVar (unLoc v) )
 856                            return v
 857 \end{code}
 858
 859
 860 %************************************************************************
 861 %*                                                                      *
 862 \subsection[BackSubst-Foreign]{Foreign exports}
 863 %*                                                                      *
 864 %************************************************************************
 865
 866 \begin{code}
 867 zonkTcTypeToType :: ZonkEnv -> TcType -> TcM Type
 868 zonkTcTypeToType (ZonkEnv zonk_ty _) ty = zonk_ty ty
 869
 870 zonkTcTypeToTypes :: ZonkEnv -> [TcType] -> TcM [Type]
 871 zonkTcTypeToTypes env tys = mapM (zonkTcTypeToType env) tys
 872
 873 zonkTypeCollecting :: TcRef TyVarSet -> TcType -> TcM Type
 874 -- This variant collects unbound type variables in a mutable variable
 875 zonkTypeCollecting unbound_tv_set
 876   = zonkType zonk_unbound_tyvar
 877   where
 878     zonk_unbound_tyvar tv
 879         = zonkQuantifiedTyVar tv                                `thenM` \ tv' ->
 880           readMutVar unbound_tv_set                             `thenM` \ tv_set ->
 881           writeMutVar unbound_tv_set (extendVarSet tv_set tv')  `thenM_`
 882           return (mkTyVarTy tv')
 883
 884 zonkTypeZapping :: TcType -> TcM Type
 885 -- This variant is used for everything except the LHS of rules
 886 -- It zaps unbound type variables to (), or some other arbitrary type
 887 zonkTypeZapping ty
 888   = zonkType zonk_unbound_tyvar ty
 889   where
 890         -- Zonk a mutable but unbound type variable to an arbitrary type
 891         -- We know it's unbound even though we don't carry an environment,
 892         -- because at the binding site for a type variable we bind the
 893         -- mutable tyvar to a fresh immutable one.  So the mutable store
 894         -- plays the role of an environment.  If we come across a mutable
 895         -- type variable that isn't so bound, it must be completely free.
 896     zonk_unbound_tyvar tv = do { writeMetaTyVar tv ty; return ty }
 897                           where
 898                             ty = mkArbitraryType tv
 899
 900
 901 -- When the type checker finds a type variable with no binding,
 902 -- which means it can be instantiated with an arbitrary type, it
 903 -- usually instantiates it to Void.  Eg.
 904 --
 905 --      length []
 906 -- ===>
 907 --      length Void (Nil Void)
 908 --
 909 -- But in really obscure programs, the type variable might have
 910 -- a kind other than *, so we need to invent a suitably-kinded type.
 911 --
 912 -- This commit uses
 913 --      Void for kind *
 914 --      List for kind *->*
 915 --      Tuple for kind *->...*->*
 916 --
 917 -- which deals with most cases.  (Previously, it only dealt with
 918 -- kind *.)
 919 --
 920 -- In the other cases, it just makes up a TyCon with a suitable
 921 -- kind.  If this gets into an interface file, anyone reading that
 922 -- file won't understand it.  This is fixable (by making the client
 923 -- of the interface file make up a TyCon too) but it is tiresome and
 924 -- never happens, so I am leaving it
 925
 926 mkArbitraryType :: TcTyVar -> Type
 927 -- Make up an arbitrary type whose kind is the same as the tyvar.
 928 -- We'll use this to instantiate the (unbound) tyvar.
 929 mkArbitraryType tv
 930   | liftedTypeKind `isSubKind` kind = anyPrimTy         -- The vastly common case
 931   | otherwise                       = mkTyConApp tycon []
 932   where
 933     kind       = tyVarKind tv
 934     (args,res) = splitKindFunTys kind
 935
 936     tycon | eqKind kind (tyConKind anyPrimTyCon1)       --  *->*
 937           = anyPrimTyCon1                               -- No tuples this size
 938
 939           | all isLiftedTypeKind args && isLiftedTypeKind res
 940           = tupleTyCon Boxed (length args)      --  *-> ... ->*->*
 941                 -- Horrible hack to make less use of mkAnyPrimTyCon
 942
 943           | otherwise
 944           = mkAnyPrimTyCon (getUnique tv) kind
 945                 -- Same name as the tyvar, apart from making it start with a colon (sigh)
 946                 -- I dread to think what will happen if this gets out into an
 947                 -- interface file.  Catastrophe likely.  Major sigh.
 948 \end{code}