Initial commit for Pedro's new generic default methods
[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcInstDcls.lhs
1 %
2 % (c) The University of Glasgow 2006
3 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
4 %
5
6 TcInstDecls: Typechecking instance declarations
7
8 \begin{code}
9 module TcInstDcls ( tcInstDecls1, tcInstDecls2 ) where
10
11 import HsSyn
12 import TcBinds
13 import TcTyClsDecls
14 import TcClassDcl
15 import TcPat( addInlinePrags )
16 import TcRnMonad
17 import TcMType
18 import TcType
19 import Inst
20 import InstEnv
21 import FamInst
22 import FamInstEnv
23 import MkCore   ( nO_METHOD_BINDING_ERROR_ID )
24 import TcDeriv
25 import TcEnv
26 import RnSource ( addTcgDUs )
27 import TcHsType
28 import TcUnify
29 import Type
30 import Coercion
31 import TyCon
32 import DataCon
33 import Class
34 import Var
35 import VarSet
36 import CoreUtils  ( mkPiTypes )
37 import CoreUnfold ( mkDFunUnfolding )
38 import CoreSyn    ( Expr(Var), DFunArg(..), CoreExpr )
39 import Id
40 import MkId
41 import Name
42 import NameSet
43 import DynFlags
44 import SrcLoc
45 import Util
46 import Outputable
47 import Bag
48 import BasicTypes
49 import HscTypes
50 import FastString
51 import Maybes   ( orElse )
52 import Data.Maybe
53 import Control.Monad
54 import Data.List
55
56 #include "HsVersions.h"
57 \end{code}
58
59 Typechecking instance declarations is done in two passes. The first
60 pass, made by @tcInstDecls1@, collects information to be used in the
61 second pass.
62
63 This pre-processed info includes the as-yet-unprocessed bindings
64 inside the instance declaration.  These are type-checked in the second
65 pass, when the class-instance envs and GVE contain all the info from
66 all the instance and value decls.  Indeed that's the reason we need
67 two passes over the instance decls.
68
69
70 Note [How instance declarations are translated]
71 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
72 Here is how we translation instance declarations into Core
73
74 Running example:
75         class C a where
76            op1, op2 :: Ix b => a -> b -> b
77            op2 = <dm-rhs>
78
79         instance C a => C [a]
80            {-# INLINE [2] op1 #-}
81            op1 = <rhs>
82 ===>
83         -- Method selectors
84         op1,op2 :: forall a. C a => forall b. Ix b => a -> b -> b
85         op1 = ...
86         op2 = ...
87
88         -- Default methods get the 'self' dictionary as argument
89         -- so they can call other methods at the same type
90         -- Default methods get the same type as their method selector
91         $dmop2 :: forall a. C a => forall b. Ix b => a -> b -> b
92         $dmop2 = /\a. \(d:C a). /\b. \(d2: Ix b). <dm-rhs>
93                -- NB: type variables 'a' and 'b' are *both* in scope in <dm-rhs>
94                -- Note [Tricky type variable scoping]
95
96         -- A top-level definition for each instance method
97         -- Here op1_i, op2_i are the "instance method Ids"
98         -- The INLINE pragma comes from the user pragma
99         {-# INLINE [2] op1_i #-}  -- From the instance decl bindings
100         op1_i, op2_i :: forall a. C a => forall b. Ix b => [a] -> b -> b
101         op1_i = /\a. \(d:C a). 
102                let this :: C [a]
103                    this = df_i a d
104                      -- Note [Subtle interaction of recursion and overlap]
105
106                    local_op1 :: forall b. Ix b => [a] -> b -> b
107                    local_op1 = <rhs>
108                      -- Source code; run the type checker on this
109                      -- NB: Type variable 'a' (but not 'b') is in scope in <rhs>
110                      -- Note [Tricky type variable scoping]
111
112                in local_op1 a d
113
114         op2_i = /\a \d:C a. $dmop2 [a] (df_i a d) 
115
116         -- The dictionary function itself
117         {-# NOINLINE CONLIKE df_i #-}   -- Never inline dictionary functions
118         df_i :: forall a. C a -> C [a]
119         df_i = /\a. \d:C a. MkC (op1_i a d) (op2_i a d)
120                 -- But see Note [Default methods in instances]
121                 -- We can't apply the type checker to the default-method call
122
123         -- Use a RULE to short-circuit applications of the class ops
124         {-# RULE "op1@C[a]" forall a, d:C a. 
125                             op1 [a] (df_i d) = op1_i a d #-}
126
127 Note [Instances and loop breakers]
128 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
129 * Note that df_i may be mutually recursive with both op1_i and op2_i.
130   It's crucial that df_i is not chosen as the loop breaker, even 
131   though op1_i has a (user-specified) INLINE pragma.
132
133 * Instead the idea is to inline df_i into op1_i, which may then select
134   methods from the MkC record, and thereby break the recursion with
135   df_i, leaving a *self*-recurisve op1_i.  (If op1_i doesn't call op at
136   the same type, it won't mention df_i, so there won't be recursion in
137   the first place.)  
138
139 * If op1_i is marked INLINE by the user there's a danger that we won't
140   inline df_i in it, and that in turn means that (since it'll be a
141   loop-breaker because df_i isn't), op1_i will ironically never be 
142   inlined.  But this is OK: the recursion breaking happens by way of
143   a RULE (the magic ClassOp rule above), and RULES work inside InlineRule
144   unfoldings. See Note [RULEs enabled in SimplGently] in SimplUtils
145
146 Note [ClassOp/DFun selection]
147 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
148 One thing we see a lot is stuff like
149     op2 (df d1 d2)
150 where 'op2' is a ClassOp and 'df' is DFun.  Now, we could inline *both*
151 'op2' and 'df' to get
152      case (MkD ($cop1 d1 d2) ($cop2 d1 d2) ... of
153        MkD _ op2 _ _ _ -> op2
154 And that will reduce to ($cop2 d1 d2) which is what we wanted.
155
156 But it's tricky to make this work in practice, because it requires us to 
157 inline both 'op2' and 'df'.  But neither is keen to inline without having
158 seen the other's result; and it's very easy to get code bloat (from the 
159 big intermediate) if you inline a bit too much.
160
161 Instead we use a cunning trick.
162  * We arrange that 'df' and 'op2' NEVER inline.  
163
164  * We arrange that 'df' is ALWAYS defined in the sylised form
165       df d1 d2 = MkD ($cop1 d1 d2) ($cop2 d1 d2) ...
166
167  * We give 'df' a magical unfolding (DFunUnfolding [$cop1, $cop2, ..])
168    that lists its methods.
169
170  * We make CoreUnfold.exprIsConApp_maybe spot a DFunUnfolding and return
171    a suitable constructor application -- inlining df "on the fly" as it 
172    were.
173
174  * We give the ClassOp 'op2' a BuiltinRule that extracts the right piece
175    iff its argument satisfies exprIsConApp_maybe.  This is done in
176    MkId mkDictSelId
177
178  * We make 'df' CONLIKE, so that shared uses stil match; eg
179       let d = df d1 d2
180       in ...(op2 d)...(op1 d)...
181
182 Note [Single-method classes]
183 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
184 If the class has just one method (or, more accurately, just one element
185 of {superclasses + methods}), then we use a different strategy.
186
187    class C a where op :: a -> a
188    instance C a => C [a] where op = <blah>
189
190 We translate the class decl into a newtype, which just gives a
191 top-level axiom. The "constructor" MkC expands to a cast, as does the
192 class-op selector.
193
194    axiom Co:C a :: C a ~ (a->a)
195
196    op :: forall a. C a -> (a -> a)
197    op a d = d |> (Co:C a)
198
199    MkC :: forall a. (a->a) -> C a
200    MkC = /\a.\op. op |> (sym Co:C a)
201
202 The clever RULE stuff doesn't work now, because ($df a d) isn't
203 a constructor application, so exprIsConApp_maybe won't return 
204 Just <blah>.
205
206 Instead, we simply rely on the fact that casts are cheap:
207
208    $df :: forall a. C a => C [a]
209    {-# INLINE df #}  -- NB: INLINE this
210    $df = /\a. \d. MkC [a] ($cop_list a d)
211        = $cop_list |> forall a. C a -> (sym (Co:C [a]))
212
213    $cop_list :: forall a. C a => [a] -> [a]
214    $cop_list = <blah>
215
216 So if we see
217    (op ($df a d))
218 we'll inline 'op' and '$df', since both are simply casts, and
219 good things happen.
220
221 Why do we use this different strategy?  Because otherwise we
222 end up with non-inlined dictionaries that look like
223     $df = $cop |> blah
224 which adds an extra indirection to every use, which seems stupid.  See
225 Trac #4138 for an example (although the regression reported there
226 wasn't due to the indirction).
227
228 There is an awkward wrinkle though: we want to be very 
229 careful when we have
230     instance C a => C [a] where
231       {-# INLINE op #-}
232       op = ...
233 then we'll get an INLINE pragma on $cop_list but it's important that
234 $cop_list only inlines when it's applied to *two* arguments (the
235 dictionary and the list argument).  So we nust not eta-expand $df
236 above.  We ensure that this doesn't happen by putting an INLINE 
237 pragma on the dfun itself; after all, it ends up being just a cast.
238
239 There is one more dark corner to the INLINE story, even more deeply 
240 buried.  Consider this (Trac #3772):
241
242     class DeepSeq a => C a where
243       gen :: Int -> a
244
245     instance C a => C [a] where
246       gen n = ...
247
248     class DeepSeq a where
249       deepSeq :: a -> b -> b
250
251     instance DeepSeq a => DeepSeq [a] where
252       {-# INLINE deepSeq #-}
253       deepSeq xs b = foldr deepSeq b xs
254
255 That gives rise to these defns:
256
257     $cdeepSeq :: DeepSeq a -> [a] -> b -> b
258     -- User INLINE( 3 args )!
259     $cdeepSeq a (d:DS a) b (x:[a]) (y:b) = ...
260
261     $fDeepSeq[] :: DeepSeq a -> DeepSeq [a]
262     -- DFun (with auto INLINE pragma)
263     $fDeepSeq[] a d = $cdeepSeq a d |> blah
264
265     $cp1 a d :: C a => DeepSep [a]
266     -- We don't want to eta-expand this, lest
267     -- $cdeepSeq gets inlined in it!
268     $cp1 a d = $fDeepSep[] a (scsel a d)
269
270     $fC[] :: C a => C [a]
271     -- Ordinary DFun
272     $fC[] a d = MkC ($cp1 a d) ($cgen a d)
273
274 Here $cp1 is the code that generates the superclass for C [a].  The
275 issue is this: we must not eta-expand $cp1 either, or else $fDeepSeq[]
276 and then $cdeepSeq will inline there, which is definitely wrong.  Like
277 on the dfun, we solve this by adding an INLINE pragma to $cp1.
278
279 Note [Subtle interaction of recursion and overlap]
280 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
281 Consider this
282   class C a where { op1,op2 :: a -> a }
283   instance C a => C [a] where
284     op1 x = op2 x ++ op2 x
285     op2 x = ...
286   instance C [Int] where
287     ...
288
289 When type-checking the C [a] instance, we need a C [a] dictionary (for
290 the call of op2).  If we look up in the instance environment, we find
291 an overlap.  And in *general* the right thing is to complain (see Note
292 [Overlapping instances] in InstEnv).  But in *this* case it's wrong to
293 complain, because we just want to delegate to the op2 of this same
294 instance.  
295
296 Why is this justified?  Because we generate a (C [a]) constraint in 
297 a context in which 'a' cannot be instantiated to anything that matches
298 other overlapping instances, or else we would not be excecuting this
299 version of op1 in the first place.
300
301 It might even be a bit disguised:
302
303   nullFail :: C [a] => [a] -> [a]
304   nullFail x = op2 x ++ op2 x
305
306   instance C a => C [a] where
307     op1 x = nullFail x
308
309 Precisely this is used in package 'regex-base', module Context.hs.
310 See the overlapping instances for RegexContext, and the fact that they
311 call 'nullFail' just like the example above.  The DoCon package also
312 does the same thing; it shows up in module Fraction.hs
313
314 Conclusion: when typechecking the methods in a C [a] instance, we want to
315 treat the 'a' as an *existential* type variable, in the sense described
316 by Note [Binding when looking up instances].  That is why isOverlappableTyVar
317 responds True to an InstSkol, which is the kind of skolem we use in
318 tcInstDecl2.
319
320
321 Note [Tricky type variable scoping]
322 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
323 In our example
324         class C a where
325            op1, op2 :: Ix b => a -> b -> b
326            op2 = <dm-rhs>
327
328         instance C a => C [a]
329            {-# INLINE [2] op1 #-}
330            op1 = <rhs>
331
332 note that 'a' and 'b' are *both* in scope in <dm-rhs>, but only 'a' is
333 in scope in <rhs>.  In particular, we must make sure that 'b' is in
334 scope when typechecking <dm-rhs>.  This is achieved by subFunTys,
335 which brings appropriate tyvars into scope. This happens for both
336 <dm-rhs> and for <rhs>, but that doesn't matter: the *renamer* will have
337 complained if 'b' is mentioned in <rhs>.
338
339
340
341 %************************************************************************
342 %*                                                                      *
343 \subsection{Extracting instance decls}
344 %*                                                                      *
345 %************************************************************************
346
347 Gather up the instance declarations from their various sources
348
349 \begin{code}
350 tcInstDecls1    -- Deal with both source-code and imported instance decls
351    :: [LTyClDecl Name]          -- For deriving stuff
352    -> [LInstDecl Name]          -- Source code instance decls
353    -> [LDerivDecl Name]         -- Source code stand-alone deriving decls
354    -> TcM (TcGblEnv,            -- The full inst env
355            [InstInfo Name],     -- Source-code instance decls to process;
356                                 -- contains all dfuns for this module
357            HsValBinds Name)     -- Supporting bindings for derived instances
358
359 tcInstDecls1 tycl_decls inst_decls deriv_decls
360   = checkNoErrs $
361     do {        -- Stop if addInstInfos etc discovers any errors
362                 -- (they recover, so that we get more than one error each
363                 -- round)
364
365                 -- (1) Do class and family instance declarations
366        ; idx_tycons        <- mapAndRecoverM (tcFamInstDecl TopLevel) $
367                               filter (isFamInstDecl . unLoc) tycl_decls 
368        ; local_info_tycons <- mapAndRecoverM tcLocalInstDecl1  inst_decls
369
370        ; let { (local_info,
371                 at_tycons_s)   = unzip local_info_tycons
372              ; at_idx_tycons   = concat at_tycons_s ++ idx_tycons
373              ; clas_decls      = filter (isClassDecl . unLoc) tycl_decls
374              ; implicit_things = concatMap implicitTyThings at_idx_tycons
375              ; aux_binds       = mkRecSelBinds at_idx_tycons
376              }
377
378                 -- (2) Add the tycons of indexed types and their implicit
379                 --     tythings to the global environment
380        ; tcExtendGlobalEnv (at_idx_tycons ++ implicit_things) $ do {
381
382                 -- (3) Instances from generic class declarations
383        ; generic_inst_info <- getGenericInstances clas_decls
384
385                 -- Next, construct the instance environment so far, consisting
386                 -- of
387                 --   (a) local instance decls
388                 --   (b) generic instances
389                 --   (c) local family instance decls
390        ; addInsts local_info         $
391          addInsts generic_inst_info  $
392          addFamInsts at_idx_tycons   $ do {
393
394                 -- (4) Compute instances from "deriving" clauses;
395                 -- This stuff computes a context for the derived instance
396                 -- decl, so it needs to know about all the instances possible
397                 -- NB: class instance declarations can contain derivings as
398                 --     part of associated data type declarations
399          failIfErrsM            -- If the addInsts stuff gave any errors, don't
400                                 -- try the deriving stuff, because that may give
401                                 -- more errors still
402        ; (deriv_inst_info, deriv_binds, deriv_dus, deriv_tys, deriv_ty_insts) 
403               <- tcDeriving tycl_decls inst_decls deriv_decls
404
405        -- Extend the global environment also with the generated datatypes for
406        -- the generic representation
407        ; gbl_env <- addFamInsts (map ATyCon deriv_ty_insts) $
408                       tcExtendGlobalEnv (map ATyCon (deriv_tys ++ deriv_ty_insts)) $
409                         addInsts deriv_inst_info getGblEnv
410 --       ; traceTc "Generic deriving" (vcat (map pprInstInfo deriv_inst_info))
411          ; return ( addTcgDUs gbl_env deriv_dus,
412                   generic_inst_info ++ deriv_inst_info ++ local_info,
413                   aux_binds `plusHsValBinds` deriv_binds)
414     }}}
415
416 addInsts :: [InstInfo Name] -> TcM a -> TcM a
417 addInsts infos thing_inside
418   = tcExtendLocalInstEnv (map iSpec infos) thing_inside
419
420 addFamInsts :: [TyThing] -> TcM a -> TcM a
421 addFamInsts tycons thing_inside
422   = tcExtendLocalFamInstEnv (map mkLocalFamInstTyThing tycons) thing_inside
423   where
424     mkLocalFamInstTyThing (ATyCon tycon) = mkLocalFamInst tycon
425     mkLocalFamInstTyThing tything        = pprPanic "TcInstDcls.addFamInsts"
426                                                     (ppr tything)
427 \end{code}
428
429 \begin{code}
430 tcLocalInstDecl1 :: LInstDecl Name
431                  -> TcM (InstInfo Name, [TyThing])
432         -- A source-file instance declaration
433         -- Type-check all the stuff before the "where"
434         --
435         -- We check for respectable instance type, and context
436 tcLocalInstDecl1 (L loc (InstDecl poly_ty binds uprags ats))
437   = setSrcSpan loc                      $
438     addErrCtxt (instDeclCtxt1 poly_ty)  $
439
440     do  { is_boot <- tcIsHsBoot
441         ; checkTc (not is_boot || (isEmptyLHsBinds binds && null uprags))
442                   badBootDeclErr
443
444         ; (tyvars, theta, clas, inst_tys) <- tcHsInstHead poly_ty
445         ; checkValidInstance poly_ty tyvars theta clas inst_tys
446
447         -- Next, process any associated types.
448         ; idx_tycons <- recoverM (return []) $
449                      do { idx_tycons <- checkNoErrs $ 
450                                         mapAndRecoverM (tcFamInstDecl NotTopLevel) ats
451                         ; checkValidAndMissingATs clas (tyvars, inst_tys)
452                                                   (zip ats idx_tycons)
453                         ; return idx_tycons }
454
455         -- Finally, construct the Core representation of the instance.
456         -- (This no longer includes the associated types.)
457         ; dfun_name <- newDFunName clas inst_tys (getLoc poly_ty)
458                 -- Dfun location is that of instance *header*
459         ; overlap_flag <- getOverlapFlag
460         ; let (eq_theta,dict_theta) = partition isEqPred theta
461               theta'         = eq_theta ++ dict_theta
462               dfun           = mkDictFunId dfun_name tyvars theta' clas inst_tys
463               ispec          = mkLocalInstance dfun overlap_flag
464
465         ; return (InstInfo { iSpec  = ispec, iBinds = VanillaInst binds uprags False },
466                   idx_tycons)
467         }
468   where
469     -- We pass in the source form and the type checked form of the ATs.  We
470     -- really need the source form only to be able to produce more informative
471     -- error messages.
472     checkValidAndMissingATs :: Class
473                             -> ([TyVar], [TcType])     -- instance types
474                             -> [(LTyClDecl Name,       -- source form of AT
475                                  TyThing)]             -- Core form of AT
476                             -> TcM ()
477     checkValidAndMissingATs clas inst_tys ats
478       = do { -- Issue a warning for each class AT that is not defined in this
479              -- instance.
480            ; let class_ats   = map tyConName (classATs clas)
481                  defined_ats = listToNameSet . map (tcdName.unLoc.fst)  $ ats
482                  omitted     = filterOut (`elemNameSet` defined_ats) class_ats
483            ; warn <- doptM Opt_WarnMissingMethods
484            ; mapM_ (warnTc warn . omittedATWarn) omitted
485
486              -- Ensure that all AT indexes that correspond to class parameters
487              -- coincide with the types in the instance head.  All remaining
488              -- AT arguments must be variables.  Also raise an error for any
489              -- type instances that are not associated with this class.
490            ; mapM_ (checkIndexes clas inst_tys) ats
491            }
492
493     checkIndexes clas inst_tys (hsAT, ATyCon tycon)
494 -- !!!TODO: check that this does the Right Thing for indexed synonyms, too!
495       = checkIndexes' clas inst_tys hsAT
496                       (tyConTyVars tycon,
497                        snd . fromJust . tyConFamInst_maybe $ tycon)
498     checkIndexes _ _ _ = panic "checkIndexes"
499
500     checkIndexes' clas (instTvs, instTys) hsAT (atTvs, atTys)
501       = let atName = tcdName . unLoc $ hsAT
502         in
503         setSrcSpan (getLoc hsAT)       $
504         addErrCtxt (atInstCtxt atName) $
505         case find ((atName ==) . tyConName) (classATs clas) of
506           Nothing     -> addErrTc $ badATErr clas atName  -- not in this class
507           Just atycon ->
508                 -- The following is tricky!  We need to deal with three
509                 -- complications: (1) The AT possibly only uses a subset of
510                 -- the class parameters as indexes and those it uses may be in
511                 -- a different order; (2) the AT may have extra arguments,
512                 -- which must be type variables; and (3) variables in AT and
513                 -- instance head will be different `Name's even if their
514                 -- source lexemes are identical.
515                 --
516                 -- e.g.    class C a b c where 
517                 --           data D b a :: * -> *           -- NB (1) b a, omits c
518                 --         instance C [x] Bool Char where 
519                 --           data D Bool [x] v = MkD x [v]  -- NB (2) v
520                 --                -- NB (3) the x in 'instance C...' have differnt
521                 --                --        Names to x's in 'data D...'
522                 --
523                 -- Re (1), `poss' contains a permutation vector to extract the
524                 -- class parameters in the right order.
525                 --
526                 -- Re (2), we wrap the (permuted) class parameters in a Maybe
527                 -- type and use Nothing for any extra AT arguments.  (First
528                 -- equation of `checkIndex' below.)
529                 --
530                 -- Re (3), we replace any type variable in the AT parameters
531                 -- that has the same source lexeme as some variable in the
532                 -- instance types with the instance type variable sharing its
533                 -- source lexeme.
534                 --
535                 let poss :: [Int]
536                     -- For *associated* type families, gives the position
537                     -- of that 'TyVar' in the class argument list (0-indexed)
538                     -- e.g.  class C a b c where { type F c a :: *->* }
539                     --       Then we get Just [2,0]
540                     poss = catMaybes [ tv `elemIndex` classTyVars clas 
541                                      | tv <- tyConTyVars atycon]
542                        -- We will get Nothings for the "extra" type 
543                        -- variables in an associated data type
544                        -- e.g. class C a where { data D a :: *->* }
545                        -- here D gets arity 2 and has two tyvars
546
547                     relevantInstTys = map (instTys !!) poss
548                     instArgs        = map Just relevantInstTys ++
549                                       repeat Nothing  -- extra arguments
550                     renaming        = substSameTyVar atTvs instTvs
551                 in
552                 zipWithM_ checkIndex (substTys renaming atTys) instArgs
553
554     checkIndex ty Nothing
555       | isTyVarTy ty         = return ()
556       | otherwise            = addErrTc $ mustBeVarArgErr ty
557     checkIndex ty (Just instTy)
558       | ty `tcEqType` instTy = return ()
559       | otherwise            = addErrTc $ wrongATArgErr ty instTy
560
561     listToNameSet = addListToNameSet emptyNameSet
562
563     substSameTyVar []       _            = emptyTvSubst
564     substSameTyVar (tv:tvs) replacingTvs =
565       let replacement = case find (tv `sameLexeme`) replacingTvs of
566                         Nothing  -> mkTyVarTy tv
567                         Just rtv -> mkTyVarTy rtv
568           --
569           tv1 `sameLexeme` tv2 =
570             nameOccName (tyVarName tv1) == nameOccName (tyVarName tv2)
571       in
572       extendTvSubst (substSameTyVar tvs replacingTvs) tv replacement
573 \end{code}
574
575
576 %************************************************************************
577 %*                                                                      *
578       Type-checking instance declarations, pass 2
579 %*                                                                      *
580 %************************************************************************
581
582 \begin{code}
583 tcInstDecls2 :: [LTyClDecl Name] -> [InstInfo Name]
584              -> TcM (LHsBinds Id)
585 -- (a) From each class declaration,
586 --      generate any default-method bindings
587 -- (b) From each instance decl
588 --      generate the dfun binding
589
590 tcInstDecls2 tycl_decls inst_decls
591   = do  { -- (a) Default methods from class decls
592           let class_decls = filter (isClassDecl . unLoc) tycl_decls
593         ; dm_binds_s <- mapM tcClassDecl2 class_decls
594         ; let dm_binds = unionManyBags dm_binds_s
595                                     
596           -- (b) instance declarations
597         ; let dm_ids = collectHsBindsBinders dm_binds
598               -- Add the default method Ids (again)
599               -- See Note [Default methods and instances]
600         ; inst_binds_s <- tcExtendIdEnv dm_ids $
601                           mapM tcInstDecl2 inst_decls
602
603           -- Done
604         ; return (dm_binds `unionBags` unionManyBags inst_binds_s) }
605 \end{code}
606
607 See Note [Default methods and instances]
608 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
609 The default method Ids are already in the type environment (see Note
610 [Default method Ids and Template Haskell] in TcTyClsDcls), BUT they
611 don't have their InlinePragmas yet.  Usually that would not matter,
612 because the simplifier propagates information from binding site to
613 use.  But, unusually, when compiling instance decls we *copy* the
614 INLINE pragma from the default method to the method for that
615 particular operation (see Note [INLINE and default methods] below).
616
617 So right here in tcInstDecl2 we must re-extend the type envt with
618 the default method Ids replete with their INLINE pragmas.  Urk.
619
620 \begin{code}
621
622 tcInstDecl2 :: InstInfo Name -> TcM (LHsBinds Id)
623             -- Returns a binding for the dfun
624 tcInstDecl2 (InstInfo { iSpec = ispec, iBinds = ibinds })
625   = recoverM (return emptyLHsBinds)             $
626     setSrcSpan loc                              $
627     addErrCtxt (instDeclCtxt2 (idType dfun_id)) $ 
628     do {  -- Instantiate the instance decl with skolem constants
629        ; (inst_tyvars, dfun_theta, inst_head) <- tcSkolDFunType (idType dfun_id)
630        ; let (clas, inst_tys) = tcSplitDFunHead inst_head
631              (class_tyvars, sc_theta, _, op_items) = classBigSig clas
632              sc_theta' = substTheta (zipOpenTvSubst class_tyvars inst_tys) sc_theta
633              n_ty_args = length inst_tyvars
634              n_silent  = dfunNSilent dfun_id
635              (silent_theta, orig_theta) = splitAt n_silent dfun_theta
636
637        ; silent_ev_vars <- mapM newSilentGiven silent_theta
638        ; orig_ev_vars   <- newEvVars orig_theta
639        ; let dfun_ev_vars = silent_ev_vars ++ orig_ev_vars
640
641        ; (sc_dicts, sc_args)
642              <- mapAndUnzipM (tcSuperClass n_ty_args dfun_ev_vars) sc_theta'
643
644        -- Check that any superclasses gotten from a silent arguemnt
645        -- can be deduced from the originally-specified dfun arguments
646        ; ct_loc <- getCtLoc ScOrigin
647        ; _ <- checkConstraints skol_info inst_tyvars orig_ev_vars $
648               emitFlats $ listToBag $
649               [ mkEvVarX sc ct_loc | sc <- sc_dicts, isSilentEvVar sc ]
650
651        -- Deal with 'SPECIALISE instance' pragmas
652        -- See Note [SPECIALISE instance pragmas]
653        ; spec_info@(spec_inst_prags,_) <- tcSpecInstPrags dfun_id ibinds
654
655         -- Typecheck the methods
656        ; (meth_ids, meth_binds) 
657            <- tcExtendTyVarEnv inst_tyvars $
658                 -- The inst_tyvars scope over the 'where' part
659                 -- Those tyvars are inside the dfun_id's type, which is a bit
660                 -- bizarre, but OK so long as you realise it!
661               tcInstanceMethods dfun_id clas inst_tyvars dfun_ev_vars
662                                 inst_tys spec_info
663                                 op_items ibinds
664
665        -- Create the result bindings
666        ; self_dict <- newEvVar (ClassP clas inst_tys)
667        ; let class_tc      = classTyCon clas
668              [dict_constr] = tyConDataCons class_tc
669              dict_bind     = mkVarBind self_dict dict_rhs
670              dict_rhs      = foldl mk_app inst_constr $
671                              map HsVar sc_dicts ++ map (wrapId arg_wrapper) meth_ids
672              inst_constr   = L loc $ wrapId (mkWpTyApps inst_tys)
673                                             (dataConWrapId dict_constr)
674                      -- We don't produce a binding for the dict_constr; instead we
675                      -- rely on the simplifier to unfold this saturated application
676                      -- We do this rather than generate an HsCon directly, because
677                      -- it means that the special cases (e.g. dictionary with only one
678                      -- member) are dealt with by the common MkId.mkDataConWrapId 
679                      -- code rather than needing to be repeated here.
680
681              mk_app :: LHsExpr Id -> HsExpr Id -> LHsExpr Id
682              mk_app fun arg = L loc (HsApp fun (L loc arg))
683
684              arg_wrapper = mkWpEvVarApps dfun_ev_vars <.> mkWpTyApps (mkTyVarTys inst_tyvars)
685
686                 -- Do not inline the dfun; instead give it a magic DFunFunfolding
687                 -- See Note [ClassOp/DFun selection]
688                 -- See also note [Single-method classes]
689              dfun_id_w_fun
690                 | isNewTyCon class_tc
691                 = dfun_id `setInlinePragma` alwaysInlinePragma { inl_sat = Just 0 }
692                 | otherwise
693                 = dfun_id `setIdUnfolding`  mkDFunUnfolding dfun_ty (sc_args ++ meth_args)
694                           `setInlinePragma` dfunInlinePragma
695              meth_args = map (DFunPolyArg . Var) meth_ids
696
697              main_bind = AbsBinds { abs_tvs = inst_tyvars
698                                   , abs_ev_vars = dfun_ev_vars
699                                   , abs_exports = [(inst_tyvars, dfun_id_w_fun, self_dict,
700                                                     SpecPrags spec_inst_prags)]
701                                   , abs_ev_binds = emptyTcEvBinds
702                                   , abs_binds = unitBag dict_bind }
703
704        ; return (unitBag (L loc main_bind) `unionBags`
705                  listToBag meth_binds)
706        }
707  where
708    skol_info = InstSkol         -- See Note [Subtle interaction of recursion and overlap]
709    dfun_ty   = idType dfun_id
710    dfun_id   = instanceDFunId ispec
711    loc       = getSrcSpan dfun_id
712
713 ------------------------------
714 tcSuperClass :: Int -> [EvVar] -> PredType -> TcM (EvVar, DFunArg CoreExpr)
715 -- All superclasses should be either
716 --   (a) be one of the arguments to the dfun, of
717 --   (b) be a constant, soluble at top level
718 tcSuperClass n_ty_args ev_vars pred
719   | Just (ev, i) <- find n_ty_args ev_vars
720   = return (ev, DFunLamArg i)
721   | otherwise
722   = ASSERT2( isEmptyVarSet (tyVarsOfPred pred), ppr pred)       -- Constant!
723     do { sc_dict  <- emitWanted ScOrigin pred
724        ; return (sc_dict, DFunConstArg (Var sc_dict)) }
725   where
726     find _ [] = Nothing
727     find i (ev:evs) | pred `tcEqPred` evVarPred ev = Just (ev, i)
728                     | otherwise                    = find (i+1) evs
729
730 ------------------------------
731 tcSpecInstPrags :: DFunId -> InstBindings Name
732                 -> TcM ([Located TcSpecPrag], PragFun)
733 tcSpecInstPrags _ (NewTypeDerived {})
734   = return ([], \_ -> [])
735 tcSpecInstPrags dfun_id (VanillaInst binds uprags _)
736   = do { spec_inst_prags <- mapM (wrapLocM (tcSpecInst dfun_id)) $
737                             filter isSpecInstLSig uprags
738              -- The filter removes the pragmas for methods
739        ; return (spec_inst_prags, mkPragFun uprags binds) }
740 \end{code}
741
742 Note [Silent Superclass Arguments]
743 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
744 Consider the following (extreme) situation:
745         class C a => D a where ...
746         instance D [a] => D [a] where ...
747 Although this looks wrong (assume D [a] to prove D [a]), it is only a
748 more extreme case of what happens with recursive dictionaries.
749
750 To implement the dfun we must generate code for the superclass C [a],
751 which we can get by superclass selection from the supplied argument!
752 So we’d generate:
753        dfun :: forall a. D [a] -> D [a]
754        dfun = \d::D [a] -> MkD (scsel d) ..
755
756 However this means that if we later encounter a situation where
757 we have a [Wanted] dw::D [a] we could solve it thus:
758      dw := dfun dw
759 Although recursive, this binding would pass the TcSMonadisGoodRecEv
760 check because it appears as guarded.  But in reality, it will make a
761 bottom superclass. The trouble is that isGoodRecEv can't "see" the
762 superclass-selection inside dfun.
763
764 Our solution to this problem is to change the way â€˜dfuns’ are created
765 for instances, so that we pass as first arguments to the dfun some
766 ``silent superclass arguments’’, which are the immediate superclasses
767 of the dictionary we are trying to construct. In our example:
768        dfun :: forall a. (C [a], D [a] -> D [a]
769        dfun = \(dc::C [a]) (dd::D [a]) -> DOrd dc ...
770
771 This gives us:
772
773      -----------------------------------------------------------
774      DFun Superclass Invariant
775      ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
776      In the body of a DFun, every superclass argument to the
777      returned dictionary is
778        either   * one of the arguments of the DFun,
779        or       * constant, bound at top level
780      -----------------------------------------------------------
781
782 This means that no superclass is hidden inside a dfun application, so
783 the counting argument in isGoodRecEv (more dfun calls than superclass
784 selections) works correctly.
785
786 The extra arguments required to satisfy the DFun Superclass Invariant
787 always come first, and are called the "silent" arguments.  DFun types
788 are built (only) by MkId.mkDictFunId, so that is where we decide
789 what silent arguments are to be added.
790
791 This net effect is that it is safe to treat a dfun application as
792 wrapping a dictionary constructor around its arguments (in particular,
793 a dfun never picks superclasses from the arguments under the dictionary
794 constructor).
795
796 In our example, if we had  [Wanted] dw :: D [a] we would get via the instance:
797     dw := dfun d1 d2
798     [Wanted] (d1 :: C [a])
799     [Wanted] (d2 :: D [a])
800     [Derived] (d :: D [a])
801     [Derived] (scd :: C [a])   scd  := scsel d
802     [Derived] (scd2 :: C [a])  scd2 := scsel d2
803
804 And now, though we *can* solve: 
805      d2 := dw
806 we will get an isGoodRecEv failure when we try to solve:
807     d1 := scsel d 
808  or
809     d1 := scsel d2 
810
811 Test case SCLoop tests this fix. 
812          
813 Note [SPECIALISE instance pragmas]
814 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
815 Consider
816
817    instance (Ix a, Ix b) => Ix (a,b) where
818      {-# SPECIALISE instance Ix (Int,Int) #-}
819      range (x,y) = ...
820
821 We do *not* want to make a specialised version of the dictionary
822 function.  Rather, we want specialised versions of each method.
823 Thus we should generate something like this:
824
825   $dfIx :: (Ix a, Ix x) => Ix (a,b)
826   {- DFUN [$crange, ...] -}
827   $dfIx da db = Ix ($crange da db) (...other methods...)
828
829   $dfIxPair :: (Ix a, Ix x) => Ix (a,b)
830   {- DFUN [$crangePair, ...] -}
831   $dfIxPair = Ix ($crangePair da db) (...other methods...)
832
833   $crange :: (Ix a, Ix b) -> ((a,b),(a,b)) -> [(a,b)]
834   {-# SPECIALISE $crange :: ((Int,Int),(Int,Int)) -> [(Int,Int)] #-}
835   $crange da db = <blah>
836
837   {-# RULE  range ($dfIx da db) = $crange da db #-}
838
839 Note that  
840
841   * The RULE is unaffected by the specialisation.  We don't want to
842     specialise $dfIx, because then it would need a specialised RULE
843     which is a pain.  The single RULE works fine at all specialisations.
844     See Note [How instance declarations are translated] above
845
846   * Instead, we want to specialise the *method*, $crange
847
848 In practice, rather than faking up a SPECIALISE pragama for each
849 method (which is painful, since we'd have to figure out its
850 specialised type), we call tcSpecPrag *as if* were going to specialise
851 $dfIx -- you can see that in the call to tcSpecInst.  That generates a
852 SpecPrag which, as it turns out, can be used unchanged for each method.
853 The "it turns out" bit is delicate, but it works fine!
854
855 \begin{code}
856 tcSpecInst :: Id -> Sig Name -> TcM TcSpecPrag
857 tcSpecInst dfun_id prag@(SpecInstSig hs_ty) 
858   = addErrCtxt (spec_ctxt prag) $
859     do  { let name = idName dfun_id
860         ; (tyvars, theta, clas, tys) <- tcHsInstHead hs_ty
861         ; let (_, spec_dfun_ty) = mkDictFunTy tyvars theta clas tys
862
863         ; co_fn <- tcSubType (SpecPragOrigin name) SpecInstCtxt
864                              (idType dfun_id) spec_dfun_ty
865         ; return (SpecPrag dfun_id co_fn defaultInlinePragma) }
866   where
867     spec_ctxt prag = hang (ptext (sLit "In the SPECIALISE pragma")) 2 (ppr prag)
868
869 tcSpecInst _  _ = panic "tcSpecInst"
870 \end{code}
871
872 %************************************************************************
873 %*                                                                      *
874       Type-checking an instance method
875 %*                                                                      *
876 %************************************************************************
877
878 tcInstanceMethod
879 - Make the method bindings, as a [(NonRec, HsBinds)], one per method
880 - Remembering to use fresh Name (the instance method Name) as the binder
881 - Bring the instance method Ids into scope, for the benefit of tcInstSig
882 - Use sig_fn mapping instance method Name -> instance tyvars
883 - Ditto prag_fn
884 - Use tcValBinds to do the checking
885
886 \begin{code}
887 tcInstanceMethods :: DFunId -> Class -> [TcTyVar]
888                   -> [EvVar]
889                   -> [TcType]
890                   -> ([Located TcSpecPrag], PragFun)
891                   -> [(Id, DefMeth)]
892                   -> InstBindings Name 
893                   -> TcM ([Id], [LHsBind Id])
894         -- The returned inst_meth_ids all have types starting
895         --      forall tvs. theta => ...
896 tcInstanceMethods dfun_id clas tyvars dfun_ev_vars inst_tys 
897                   (spec_inst_prags, prag_fn)
898                   op_items (VanillaInst binds _ standalone_deriv)
899   = mapAndUnzipM tc_item op_items
900   where
901     ----------------------
902     tc_item :: (Id, DefMeth) -> TcM (Id, LHsBind Id)
903     tc_item (sel_id, dm_info)
904       = case findMethodBind (idName sel_id) binds of
905             Just user_bind -> tc_body sel_id standalone_deriv user_bind
906             Nothing        -> tc_default sel_id dm_info
907
908     ----------------------
909     tc_body :: Id -> Bool -> LHsBind Name -> TcM (TcId, LHsBind Id)
910     tc_body sel_id generated_code rn_bind 
911       = add_meth_ctxt sel_id generated_code rn_bind $
912         do { (meth_id, local_meth_id) <- mkMethIds clas tyvars dfun_ev_vars 
913                                                    inst_tys sel_id
914            ; let prags = prag_fn (idName sel_id)
915            ; meth_id1 <- addInlinePrags meth_id prags
916            ; spec_prags <- tcSpecPrags meth_id1 prags
917            ; bind <- tcInstanceMethodBody InstSkol
918                           tyvars dfun_ev_vars
919                           meth_id1 local_meth_id meth_sig_fn 
920                           (mk_meth_spec_prags meth_id1 spec_prags)
921                           rn_bind 
922            ; return (meth_id1, bind) }
923
924     ----------------------
925     tc_default :: Id -> DefMeth -> TcM (TcId, LHsBind Id)
926
927     -- JPM: This is probably not that simple...
928     tc_default sel_id (GenDefMeth dm_name) = tc_default sel_id (DefMeth dm_name)
929 {-
930     tc_default sel_id GenDefMeth    -- Derivable type classes stuff
931       = do { meth_bind <- mkGenericDefMethBind clas inst_tys sel_id
932            ; tc_body sel_id False {- Not generated code? -} meth_bind }
933 -}
934     tc_default sel_id NoDefMeth     -- No default method at all
935       = do { warnMissingMethod sel_id
936            ; (meth_id, _) <- mkMethIds clas tyvars dfun_ev_vars 
937                                          inst_tys sel_id
938            ; return (meth_id, mkVarBind meth_id $ 
939                               mkLHsWrap lam_wrapper error_rhs) }
940       where
941         error_rhs    = L loc $ HsApp error_fun error_msg
942         error_fun    = L loc $ wrapId (WpTyApp meth_tau) nO_METHOD_BINDING_ERROR_ID
943         error_msg    = L loc (HsLit (HsStringPrim (mkFastString error_string)))
944         meth_tau     = funResultTy (applyTys (idType sel_id) inst_tys)
945         error_string = showSDoc (hcat [ppr loc, text "|", ppr sel_id ])
946         lam_wrapper  = mkWpTyLams tyvars <.> mkWpLams dfun_ev_vars
947
948     tc_default sel_id (DefMeth dm_name) -- A polymorphic default method
949       = do {   -- Build the typechecked version directly, 
950                  -- without calling typecheck_method; 
951                  -- see Note [Default methods in instances]
952                  -- Generate   /\as.\ds. let self = df as ds
953                  --                      in $dm inst_tys self
954                  -- The 'let' is necessary only because HsSyn doesn't allow
955                  -- you to apply a function to a dictionary *expression*.
956
957            ; self_dict <- newEvVar (ClassP clas inst_tys)
958            ; let self_ev_bind = EvBind self_dict $
959                                 EvDFunApp dfun_id (mkTyVarTys tyvars) dfun_ev_vars
960
961            ; (meth_id, local_meth_id) <- mkMethIds clas tyvars dfun_ev_vars 
962                                                    inst_tys sel_id
963            ; dm_id <- tcLookupId dm_name
964            ; let dm_inline_prag = idInlinePragma dm_id
965                  rhs = HsWrap (mkWpEvVarApps [self_dict] <.> mkWpTyApps inst_tys) $
966                          HsVar dm_id 
967
968                  meth_bind = L loc $ VarBind { var_id = local_meth_id
969                                              , var_rhs = L loc rhs 
970                                              , var_inline = False }
971                  meth_id1 = meth_id `setInlinePragma` dm_inline_prag
972                             -- Copy the inline pragma (if any) from the default
973                             -- method to this version. Note [INLINE and default methods]
974                             
975                  bind = AbsBinds { abs_tvs = tyvars, abs_ev_vars =  dfun_ev_vars
976                                  , abs_exports = [( tyvars, meth_id1, local_meth_id
977                                                   , mk_meth_spec_prags meth_id1 [])]
978                                  , abs_ev_binds = EvBinds (unitBag self_ev_bind)
979                                  , abs_binds    = unitBag meth_bind }
980              -- Default methods in an instance declaration can't have their own 
981              -- INLINE or SPECIALISE pragmas. It'd be possible to allow them, but
982              -- currently they are rejected with 
983              --           "INLINE pragma lacks an accompanying binding"
984
985            ; return (meth_id1, L loc bind) } 
986
987     ----------------------
988     mk_meth_spec_prags :: Id -> [LTcSpecPrag] -> TcSpecPrags
989         -- Adapt the SPECIALISE pragmas to work for this method Id
990         -- There are two sources: 
991         --   * spec_inst_prags: {-# SPECIALISE instance :: <blah> #-}
992         --     These ones have the dfun inside, but [perhaps surprisingly] 
993         --     the correct wrapper
994         --   * spec_prags_for_me: {-# SPECIALISE op :: <blah> #-}
995     mk_meth_spec_prags meth_id spec_prags_for_me
996       = SpecPrags (spec_prags_for_me ++ 
997                    [ L loc (SpecPrag meth_id wrap inl)
998                    | L loc (SpecPrag _ wrap inl) <- spec_inst_prags])
999    
1000     loc = getSrcSpan dfun_id
1001     meth_sig_fn _ = Just ([],loc)       -- The 'Just' says "yes, there's a type sig"
1002         -- But there are no scoped type variables from local_method_id
1003         -- Only the ones from the instance decl itself, which are already
1004         -- in scope.  Example:
1005         --      class C a where { op :: forall b. Eq b => ... }
1006         --      instance C [c] where { op = <rhs> }
1007         -- In <rhs>, 'c' is scope but 'b' is not!
1008
1009         -- For instance decls that come from standalone deriving clauses
1010         -- we want to print out the full source code if there's an error
1011         -- because otherwise the user won't see the code at all
1012     add_meth_ctxt sel_id generated_code rn_bind thing 
1013       | generated_code = addLandmarkErrCtxt (derivBindCtxt sel_id clas inst_tys rn_bind) thing
1014       | otherwise      = thing
1015
1016
1017 tcInstanceMethods dfun_id clas tyvars dfun_ev_vars inst_tys 
1018                   _ op_items (NewTypeDerived coi _)
1019
1020 -- Running example:
1021 --   class Show b => Foo a b where
1022 --     op :: a -> b -> b
1023 --   newtype N a = MkN (Tree [a]) 
1024 --   deriving instance (Show p, Foo Int p) => Foo Int (N p)
1025 --               -- NB: standalone deriving clause means
1026 --               --     that the contex is user-specified
1027 -- Hence op :: forall a b. Foo a b => a -> b -> b
1028 --
1029 -- We're going to make an instance like
1030 --   instance (Show p, Foo Int p) => Foo Int (N p)
1031 --      op = $copT
1032 --
1033 --   $copT :: forall p. (Show p, Foo Int p) => Int -> N p -> N p
1034 --   $copT p (d1:Show p) (d2:Foo Int p) 
1035 --     = op Int (Tree [p]) rep_d |> op_co
1036 --     where 
1037 --       rep_d :: Foo Int (Tree [p]) = ...d1...d2...
1038 --       op_co :: (Int -> Tree [p] -> Tree [p]) ~ (Int -> T p -> T p)
1039 -- We get op_co by substituting [Int/a] and [co/b] in type for op
1040 -- where co : [p] ~ T p
1041 --
1042 -- Notice that the dictionary bindings "..d1..d2.." must be generated
1043 -- by the constraint solver, since the <context> may be
1044 -- user-specified.
1045
1046   = do { rep_d_stuff <- checkConstraints InstSkol tyvars dfun_ev_vars $
1047                         emitWanted ScOrigin rep_pred
1048                          
1049        ; mapAndUnzipM (tc_item rep_d_stuff) op_items }
1050   where
1051      loc = getSrcSpan dfun_id
1052
1053      inst_tvs = fst (tcSplitForAllTys (idType dfun_id))
1054      Just (init_inst_tys, _) = snocView inst_tys
1055      rep_ty   = fst (coercionKind co)  -- [p]
1056      rep_pred = mkClassPred clas (init_inst_tys ++ [rep_ty])
1057
1058      -- co : [p] ~ T p
1059      co = substTyWith inst_tvs (mkTyVarTys tyvars) $
1060           case coi of { IdCo ty -> ty ;
1061                         ACo co  -> mkSymCoercion co }
1062
1063      ----------------
1064      tc_item :: (TcEvBinds, EvVar) -> (Id, DefMeth) -> TcM (TcId, LHsBind TcId)
1065      tc_item (rep_ev_binds, rep_d) (sel_id, _)
1066        = do { (meth_id, local_meth_id) <- mkMethIds clas tyvars dfun_ev_vars 
1067                                                     inst_tys sel_id
1068
1069             ; let meth_rhs  = wrapId (mk_op_wrapper sel_id rep_d) sel_id
1070                   meth_bind = VarBind { var_id = local_meth_id
1071                                       , var_rhs = L loc meth_rhs
1072                                       , var_inline = False }
1073
1074                   bind = AbsBinds { abs_tvs = tyvars, abs_ev_vars = dfun_ev_vars
1075                                    , abs_exports = [(tyvars, meth_id, 
1076                                                      local_meth_id, noSpecPrags)]
1077                                    , abs_ev_binds = rep_ev_binds
1078                                    , abs_binds = unitBag $ L loc meth_bind }
1079
1080             ; return (meth_id, L loc bind) }
1081
1082      ----------------
1083      mk_op_wrapper :: Id -> EvVar -> HsWrapper
1084      mk_op_wrapper sel_id rep_d 
1085        = WpCast (substTyWith sel_tvs (init_inst_tys ++ [co]) local_meth_ty)
1086          <.> WpEvApp (EvId rep_d)
1087          <.> mkWpTyApps (init_inst_tys ++ [rep_ty]) 
1088        where
1089          (sel_tvs, sel_rho) = tcSplitForAllTys (idType sel_id)
1090          (_, local_meth_ty) = tcSplitPredFunTy_maybe sel_rho
1091                               `orElse` pprPanic "tcInstanceMethods" (ppr sel_id)
1092
1093 ----------------------
1094 mkMethIds :: Class -> [TcTyVar] -> [EvVar] -> [TcType] -> Id -> TcM (TcId, TcId)
1095 mkMethIds clas tyvars dfun_ev_vars inst_tys sel_id
1096   = do  { uniq <- newUnique
1097         ; let meth_name = mkDerivedInternalName mkClassOpAuxOcc uniq sel_name
1098         ; local_meth_name <- newLocalName sel_name
1099                   -- Base the local_meth_name on the selector name, becuase
1100                   -- type errors from tcInstanceMethodBody come from here
1101
1102         ; let meth_id       = mkLocalId meth_name meth_ty
1103               local_meth_id = mkLocalId local_meth_name local_meth_ty
1104         ; return (meth_id, local_meth_id) }
1105   where
1106     local_meth_ty = instantiateMethod clas sel_id inst_tys
1107     meth_ty = mkForAllTys tyvars $ mkPiTypes dfun_ev_vars local_meth_ty
1108     sel_name = idName sel_id
1109
1110 ----------------------
1111 wrapId :: HsWrapper -> id -> HsExpr id
1112 wrapId wrapper id = mkHsWrap wrapper (HsVar id)
1113
1114 derivBindCtxt :: Id -> Class -> [Type ] -> LHsBind Name -> SDoc
1115 derivBindCtxt sel_id clas tys _bind
1116    = vcat [ ptext (sLit "When typechecking the code for ") <+> quotes (ppr sel_id)
1117           , nest 2 (ptext (sLit "in a standalone derived instance for")
1118                     <+> quotes (pprClassPred clas tys) <> colon)
1119           , nest 2 $ ptext (sLit "To see the code I am typechecking, use -ddump-deriv") ]
1120
1121 -- Too voluminous
1122 --        , nest 2 $ pprSetDepth AllTheWay $ ppr bind ]
1123
1124 warnMissingMethod :: Id -> TcM ()
1125 warnMissingMethod sel_id
1126   = do { warn <- doptM Opt_WarnMissingMethods           
1127        ; warnTc (warn  -- Warn only if -fwarn-missing-methods
1128                  && not (startsWithUnderscore (getOccName sel_id)))
1129                                         -- Don't warn about _foo methods
1130                 (ptext (sLit "No explicit method nor default method for")
1131                  <+> quotes (ppr sel_id)) }
1132 \end{code}
1133
1134 Note [Export helper functions]
1135 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1136 We arrange to export the "helper functions" of an instance declaration,
1137 so that they are not subject to preInlineUnconditionally, even if their
1138 RHS is trivial.  Reason: they are mentioned in the DFunUnfolding of
1139 the dict fun as Ids, not as CoreExprs, so we can't substitute a 
1140 non-variable for them.
1141
1142 We could change this by making DFunUnfoldings have CoreExprs, but it
1143 seems a bit simpler this way.
1144
1145 Note [Default methods in instances]
1146 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1147 Consider this
1148
1149    class Baz v x where
1150       foo :: x -> x
1151       foo y = <blah>
1152
1153    instance Baz Int Int
1154
1155 From the class decl we get
1156
1157    $dmfoo :: forall v x. Baz v x => x -> x
1158    $dmfoo y = <blah>
1159
1160 Notice that the type is ambiguous.  That's fine, though. The instance
1161 decl generates
1162
1163    $dBazIntInt = MkBaz fooIntInt
1164    fooIntInt = $dmfoo Int Int $dBazIntInt
1165
1166 BUT this does mean we must generate the dictionary translation of
1167 fooIntInt directly, rather than generating source-code and
1168 type-checking it.  That was the bug in Trac #1061. In any case it's
1169 less work to generate the translated version!
1170
1171 Note [INLINE and default methods]
1172 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1173 Default methods need special case.  They are supposed to behave rather like
1174 macros.  For exmample
1175
1176   class Foo a where
1177     op1, op2 :: Bool -> a -> a
1178
1179     {-# INLINE op1 #-}
1180     op1 b x = op2 (not b) x
1181
1182   instance Foo Int where
1183     -- op1 via default method
1184     op2 b x = <blah>
1185    
1186 The instance declaration should behave
1187
1188    just as if 'op1' had been defined with the
1189    code, and INLINE pragma, from its original
1190    definition. 
1191
1192 That is, just as if you'd written
1193
1194   instance Foo Int where
1195     op2 b x = <blah>
1196
1197     {-# INLINE op1 #-}
1198     op1 b x = op2 (not b) x
1199
1200 So for the above example we generate:
1201
1202
1203   {-# INLINE $dmop1 #-}
1204   -- $dmop1 has an InlineCompulsory unfolding
1205   $dmop1 d b x = op2 d (not b) x
1206
1207   $fFooInt = MkD $cop1 $cop2
1208
1209   {-# INLINE $cop1 #-}
1210   $cop1 = $dmop1 $fFooInt
1211
1212   $cop2 = <blah>
1213
1214 Note carefullly:
1215
1216 * We *copy* any INLINE pragma from the default method $dmop1 to the
1217   instance $cop1.  Otherwise we'll just inline the former in the
1218   latter and stop, which isn't what the user expected
1219
1220 * Regardless of its pragma, we give the default method an 
1221   unfolding with an InlineCompulsory source. That means
1222   that it'll be inlined at every use site, notably in
1223   each instance declaration, such as $cop1.  This inlining
1224   must happen even though 
1225     a) $dmop1 is not saturated in $cop1
1226     b) $cop1 itself has an INLINE pragma
1227
1228   It's vital that $dmop1 *is* inlined in this way, to allow the mutual
1229   recursion between $fooInt and $cop1 to be broken
1230
1231 * To communicate the need for an InlineCompulsory to the desugarer
1232   (which makes the Unfoldings), we use the IsDefaultMethod constructor
1233   in TcSpecPrags.
1234
1235
1236 %************************************************************************
1237 %*                                                                      *
1238 \subsection{Error messages}
1239 %*                                                                      *
1240 %************************************************************************
1241
1242 \begin{code}
1243 instDeclCtxt1 :: LHsType Name -> SDoc
1244 instDeclCtxt1 hs_inst_ty
1245   = inst_decl_ctxt (case unLoc hs_inst_ty of
1246                         HsForAllTy _ _ _ (L _ (HsPredTy pred)) -> ppr pred
1247                         HsPredTy pred                    -> ppr pred
1248                         _                                -> ppr hs_inst_ty)     -- Don't expect this
1249 instDeclCtxt2 :: Type -> SDoc
1250 instDeclCtxt2 dfun_ty
1251   = inst_decl_ctxt (ppr (mkClassPred cls tys))
1252   where
1253     (_,_,cls,tys) = tcSplitDFunTy dfun_ty
1254
1255 inst_decl_ctxt :: SDoc -> SDoc
1256 inst_decl_ctxt doc = ptext (sLit "In the instance declaration for") <+> quotes doc
1257
1258 atInstCtxt :: Name -> SDoc
1259 atInstCtxt name = ptext (sLit "In the associated type instance for") <+>
1260                   quotes (ppr name)
1261
1262 mustBeVarArgErr :: Type -> SDoc
1263 mustBeVarArgErr ty =
1264   sep [ ptext (sLit "Arguments that do not correspond to a class parameter") <+>
1265         ptext (sLit "must be variables")
1266       , ptext (sLit "Instead of a variable, found") <+> ppr ty
1267       ]
1268
1269 wrongATArgErr :: Type -> Type -> SDoc
1270 wrongATArgErr ty instTy =
1271   sep [ ptext (sLit "Type indexes must match class instance head")
1272       , ptext (sLit "Found") <+> quotes (ppr ty)
1273         <+> ptext (sLit "but expected") <+> quotes (ppr instTy)
1274       ]
1275 \end{code}