Introducing:
[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, becuase that may give
401                                 -- more errors still
402        ; (deriv_inst_info, deriv_binds, deriv_dus) 
403               <- tcDeriving tycl_decls inst_decls deriv_decls
404        ; gbl_env <- addInsts deriv_inst_info getGblEnv
405        ; return ( addTcgDUs gbl_env deriv_dus,
406                   generic_inst_info ++ deriv_inst_info ++ local_info,
407                   aux_binds `plusHsValBinds` deriv_binds)
408     }}}
409
410 addInsts :: [InstInfo Name] -> TcM a -> TcM a
411 addInsts infos thing_inside
412   = tcExtendLocalInstEnv (map iSpec infos) thing_inside
413
414 addFamInsts :: [TyThing] -> TcM a -> TcM a
415 addFamInsts tycons thing_inside
416   = tcExtendLocalFamInstEnv (map mkLocalFamInstTyThing tycons) thing_inside
417   where
418     mkLocalFamInstTyThing (ATyCon tycon) = mkLocalFamInst tycon
419     mkLocalFamInstTyThing tything        = pprPanic "TcInstDcls.addFamInsts"
420                                                     (ppr tything)
421 \end{code}
422
423 \begin{code}
424 tcLocalInstDecl1 :: LInstDecl Name
425                  -> TcM (InstInfo Name, [TyThing])
426         -- A source-file instance declaration
427         -- Type-check all the stuff before the "where"
428         --
429         -- We check for respectable instance type, and context
430 tcLocalInstDecl1 (L loc (InstDecl poly_ty binds uprags ats))
431   = setSrcSpan loc                      $
432     addErrCtxt (instDeclCtxt1 poly_ty)  $
433
434     do  { is_boot <- tcIsHsBoot
435         ; checkTc (not is_boot || (isEmptyLHsBinds binds && null uprags))
436                   badBootDeclErr
437
438         ; (tyvars, theta, clas, inst_tys) <- tcHsInstHead poly_ty
439         ; checkValidInstance poly_ty tyvars theta clas inst_tys
440
441         -- Next, process any associated types.
442         ; idx_tycons <- recoverM (return []) $
443                      do { idx_tycons <- checkNoErrs $ 
444                                         mapAndRecoverM (tcFamInstDecl NotTopLevel) ats
445                         ; checkValidAndMissingATs clas (tyvars, inst_tys)
446                                                   (zip ats idx_tycons)
447                         ; return idx_tycons }
448
449         -- Finally, construct the Core representation of the instance.
450         -- (This no longer includes the associated types.)
451         ; dfun_name <- newDFunName clas inst_tys (getLoc poly_ty)
452                 -- Dfun location is that of instance *header*
453         ; overlap_flag <- getOverlapFlag
454         ; let (eq_theta,dict_theta) = partition isEqPred theta
455               theta'         = eq_theta ++ dict_theta
456               dfun           = mkDictFunId dfun_name tyvars theta' clas inst_tys
457               ispec          = mkLocalInstance dfun overlap_flag
458
459         ; return (InstInfo { iSpec  = ispec, iBinds = VanillaInst binds uprags False },
460                   idx_tycons)
461         }
462   where
463     -- We pass in the source form and the type checked form of the ATs.  We
464     -- really need the source form only to be able to produce more informative
465     -- error messages.
466     checkValidAndMissingATs :: Class
467                             -> ([TyVar], [TcType])     -- instance types
468                             -> [(LTyClDecl Name,       -- source form of AT
469                                  TyThing)]             -- Core form of AT
470                             -> TcM ()
471     checkValidAndMissingATs clas inst_tys ats
472       = do { -- Issue a warning for each class AT that is not defined in this
473              -- instance.
474            ; let class_ats   = map tyConName (classATs clas)
475                  defined_ats = listToNameSet . map (tcdName.unLoc.fst)  $ ats
476                  omitted     = filterOut (`elemNameSet` defined_ats) class_ats
477            ; warn <- doptM Opt_WarnMissingMethods
478            ; mapM_ (warnTc warn . omittedATWarn) omitted
479
480              -- Ensure that all AT indexes that correspond to class parameters
481              -- coincide with the types in the instance head.  All remaining
482              -- AT arguments must be variables.  Also raise an error for any
483              -- type instances that are not associated with this class.
484            ; mapM_ (checkIndexes clas inst_tys) ats
485            }
486
487     checkIndexes clas inst_tys (hsAT, ATyCon tycon)
488 -- !!!TODO: check that this does the Right Thing for indexed synonyms, too!
489       = checkIndexes' clas inst_tys hsAT
490                       (tyConTyVars tycon,
491                        snd . fromJust . tyConFamInst_maybe $ tycon)
492     checkIndexes _ _ _ = panic "checkIndexes"
493
494     checkIndexes' clas (instTvs, instTys) hsAT (atTvs, atTys)
495       = let atName = tcdName . unLoc $ hsAT
496         in
497         setSrcSpan (getLoc hsAT)       $
498         addErrCtxt (atInstCtxt atName) $
499         case find ((atName ==) . tyConName) (classATs clas) of
500           Nothing     -> addErrTc $ badATErr clas atName  -- not in this class
501           Just atycon ->
502                 -- The following is tricky!  We need to deal with three
503                 -- complications: (1) The AT possibly only uses a subset of
504                 -- the class parameters as indexes and those it uses may be in
505                 -- a different order; (2) the AT may have extra arguments,
506                 -- which must be type variables; and (3) variables in AT and
507                 -- instance head will be different `Name's even if their
508                 -- source lexemes are identical.
509                 --
510                 -- e.g.    class C a b c where 
511                 --           data D b a :: * -> *           -- NB (1) b a, omits c
512                 --         instance C [x] Bool Char where 
513                 --           data D Bool [x] v = MkD x [v]  -- NB (2) v
514                 --                -- NB (3) the x in 'instance C...' have differnt
515                 --                --        Names to x's in 'data D...'
516                 --
517                 -- Re (1), `poss' contains a permutation vector to extract the
518                 -- class parameters in the right order.
519                 --
520                 -- Re (2), we wrap the (permuted) class parameters in a Maybe
521                 -- type and use Nothing for any extra AT arguments.  (First
522                 -- equation of `checkIndex' below.)
523                 --
524                 -- Re (3), we replace any type variable in the AT parameters
525                 -- that has the same source lexeme as some variable in the
526                 -- instance types with the instance type variable sharing its
527                 -- source lexeme.
528                 --
529                 let poss :: [Int]
530                     -- For *associated* type families, gives the position
531                     -- of that 'TyVar' in the class argument list (0-indexed)
532                     -- e.g.  class C a b c where { type F c a :: *->* }
533                     --       Then we get Just [2,0]
534                     poss = catMaybes [ tv `elemIndex` classTyVars clas 
535                                      | tv <- tyConTyVars atycon]
536                        -- We will get Nothings for the "extra" type 
537                        -- variables in an associated data type
538                        -- e.g. class C a where { data D a :: *->* }
539                        -- here D gets arity 2 and has two tyvars
540
541                     relevantInstTys = map (instTys !!) poss
542                     instArgs        = map Just relevantInstTys ++
543                                       repeat Nothing  -- extra arguments
544                     renaming        = substSameTyVar atTvs instTvs
545                 in
546                 zipWithM_ checkIndex (substTys renaming atTys) instArgs
547
548     checkIndex ty Nothing
549       | isTyVarTy ty         = return ()
550       | otherwise            = addErrTc $ mustBeVarArgErr ty
551     checkIndex ty (Just instTy)
552       | ty `tcEqType` instTy = return ()
553       | otherwise            = addErrTc $ wrongATArgErr ty instTy
554
555     listToNameSet = addListToNameSet emptyNameSet
556
557     substSameTyVar []       _            = emptyTvSubst
558     substSameTyVar (tv:tvs) replacingTvs =
559       let replacement = case find (tv `sameLexeme`) replacingTvs of
560                         Nothing  -> mkTyVarTy tv
561                         Just rtv -> mkTyVarTy rtv
562           --
563           tv1 `sameLexeme` tv2 =
564             nameOccName (tyVarName tv1) == nameOccName (tyVarName tv2)
565       in
566       extendTvSubst (substSameTyVar tvs replacingTvs) tv replacement
567 \end{code}
568
569
570 %************************************************************************
571 %*                                                                      *
572       Type-checking instance declarations, pass 2
573 %*                                                                      *
574 %************************************************************************
575
576 \begin{code}
577 tcInstDecls2 :: [LTyClDecl Name] -> [InstInfo Name]
578              -> TcM (LHsBinds Id)
579 -- (a) From each class declaration,
580 --      generate any default-method bindings
581 -- (b) From each instance decl
582 --      generate the dfun binding
583
584 tcInstDecls2 tycl_decls inst_decls
585   = do  { -- (a) Default methods from class decls
586           let class_decls = filter (isClassDecl . unLoc) tycl_decls
587         ; dm_binds_s <- mapM tcClassDecl2 class_decls
588         ; let dm_binds = unionManyBags dm_binds_s
589                                     
590           -- (b) instance declarations
591         ; let dm_ids = collectHsBindsBinders dm_binds
592               -- Add the default method Ids (again)
593               -- See Note [Default methods and instances]
594         ; inst_binds_s <- tcExtendIdEnv dm_ids $
595                           mapM tcInstDecl2 inst_decls
596
597           -- Done
598         ; return (dm_binds `unionBags` unionManyBags inst_binds_s) }
599 \end{code}
600
601 See Note [Default methods and instances]
602 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
603 The default method Ids are already in the type environment (see Note
604 [Default method Ids and Template Haskell] in TcTyClsDcls), BUT they
605 don't have their InlinePragmas yet.  Usually that would not matter,
606 because the simplifier propagates information from binding site to
607 use.  But, unusually, when compiling instance decls we *copy* the
608 INLINE pragma from the default method to the method for that
609 particular operation (see Note [INLINE and default methods] below).
610
611 So right here in tcInstDecl2 we must re-extend the type envt with
612 the default method Ids replete with their INLINE pragmas.  Urk.
613
614 \begin{code}
615
616 tcInstDecl2 :: InstInfo Name -> TcM (LHsBinds Id)
617             -- Returns a binding for the dfun
618 tcInstDecl2 (InstInfo { iSpec = ispec, iBinds = ibinds })
619   = recoverM (return emptyLHsBinds)             $
620     setSrcSpan loc                              $
621     addErrCtxt (instDeclCtxt2 (idType dfun_id)) $ 
622     do {  -- Instantiate the instance decl with skolem constants
623        ; (inst_tyvars, dfun_theta, inst_head) <- tcSkolDFunType (idType dfun_id)
624                      -- We instantiate the dfun_id with superSkolems.
625                      -- See Note [Subtle interaction of recursion and overlap]
626                      -- and Note [Binding when looking up instances]
627        ; let (clas, inst_tys) = tcSplitDFunHead inst_head
628              (class_tyvars, sc_theta, _, op_items) = classBigSig clas
629              sc_theta' = substTheta (zipOpenTvSubst class_tyvars inst_tys) sc_theta
630              n_ty_args = length inst_tyvars
631              n_silent  = dfunNSilent dfun_id
632              (silent_theta, orig_theta) = splitAt n_silent dfun_theta
633
634        ; silent_ev_vars <- mapM newSilentGiven silent_theta
635        ; orig_ev_vars   <- newEvVars orig_theta
636        ; let dfun_ev_vars = silent_ev_vars ++ orig_ev_vars
637
638        ; (sc_dicts, sc_args)
639              <- mapAndUnzipM (tcSuperClass n_ty_args dfun_ev_vars) sc_theta'
640
641        -- Check that any superclasses gotten from a silent arguemnt
642        -- can be deduced from the originally-specified dfun arguments
643        ; ct_loc <- getCtLoc ScOrigin
644        ; _ <- checkConstraints skol_info inst_tyvars orig_ev_vars $
645               emitFlats $ listToBag $
646               [ mkEvVarX sc ct_loc | sc <- sc_dicts, isSilentEvVar sc ]
647
648        -- Deal with 'SPECIALISE instance' pragmas
649        -- See Note [SPECIALISE instance pragmas]
650        ; spec_info@(spec_inst_prags,_) <- tcSpecInstPrags dfun_id ibinds
651
652         -- Typecheck the methods
653        ; (meth_ids, meth_binds) 
654            <- tcExtendTyVarEnv inst_tyvars $
655                 -- The inst_tyvars scope over the 'where' part
656                 -- Those tyvars are inside the dfun_id's type, which is a bit
657                 -- bizarre, but OK so long as you realise it!
658               tcInstanceMethods dfun_id clas inst_tyvars dfun_ev_vars
659                                 inst_tys spec_info
660                                 op_items ibinds
661
662        -- Create the result bindings
663        ; self_dict <- newEvVar (ClassP clas inst_tys)
664        ; let class_tc      = classTyCon clas
665              [dict_constr] = tyConDataCons class_tc
666              dict_bind     = mkVarBind self_dict dict_rhs
667              dict_rhs      = foldl mk_app inst_constr $
668                              map HsVar sc_dicts ++ map (wrapId arg_wrapper) meth_ids
669              inst_constr   = L loc $ wrapId (mkWpTyApps inst_tys)
670                                             (dataConWrapId dict_constr)
671                      -- We don't produce a binding for the dict_constr; instead we
672                      -- rely on the simplifier to unfold this saturated application
673                      -- We do this rather than generate an HsCon directly, because
674                      -- it means that the special cases (e.g. dictionary with only one
675                      -- member) are dealt with by the common MkId.mkDataConWrapId 
676                      -- code rather than needing to be repeated here.
677
678              mk_app :: LHsExpr Id -> HsExpr Id -> LHsExpr Id
679              mk_app fun arg = L loc (HsApp fun (L loc arg))
680
681              arg_wrapper = mkWpEvVarApps dfun_ev_vars <.> mkWpTyApps (mkTyVarTys inst_tyvars)
682
683                 -- Do not inline the dfun; instead give it a magic DFunFunfolding
684                 -- See Note [ClassOp/DFun selection]
685                 -- See also note [Single-method classes]
686              dfun_id_w_fun
687                 | isNewTyCon class_tc
688                 = dfun_id `setInlinePragma` alwaysInlinePragma { inl_sat = Just 0 }
689                 | otherwise
690                 = dfun_id `setIdUnfolding`  mkDFunUnfolding dfun_ty (sc_args ++ meth_args)
691                           `setInlinePragma` dfunInlinePragma
692              meth_args = map (DFunPolyArg . Var) meth_ids
693
694              main_bind = AbsBinds { abs_tvs = inst_tyvars
695                                   , abs_ev_vars = dfun_ev_vars
696                                   , abs_exports = [(inst_tyvars, dfun_id_w_fun, self_dict,
697                                                     SpecPrags spec_inst_prags)]
698                                   , abs_ev_binds = emptyTcEvBinds
699                                   , abs_binds = unitBag dict_bind }
700
701        ; return (unitBag (L loc main_bind) `unionBags`
702                  listToBag meth_binds)
703        }
704  where
705    skol_info = InstSkol         
706    dfun_ty   = idType dfun_id
707    dfun_id   = instanceDFunId ispec
708    loc       = getSrcSpan dfun_id
709
710 ------------------------------
711 tcSuperClass :: Int -> [EvVar] -> PredType -> TcM (EvVar, DFunArg CoreExpr)
712 -- All superclasses should be either
713 --   (a) be one of the arguments to the dfun, of
714 --   (b) be a constant, soluble at top level
715 tcSuperClass n_ty_args ev_vars pred
716   | Just (ev, i) <- find n_ty_args ev_vars
717   = return (ev, DFunLamArg i)
718   | otherwise
719   = ASSERT2( isEmptyVarSet (tyVarsOfPred pred), ppr pred)       -- Constant!
720     do { sc_dict  <- emitWanted ScOrigin pred
721        ; return (sc_dict, DFunConstArg (Var sc_dict)) }
722   where
723     find _ [] = Nothing
724     find i (ev:evs) | pred `tcEqPred` evVarPred ev = Just (ev, i)
725                     | otherwise                    = find (i+1) evs
726
727 ------------------------------
728 tcSpecInstPrags :: DFunId -> InstBindings Name
729                 -> TcM ([Located TcSpecPrag], PragFun)
730 tcSpecInstPrags _ (NewTypeDerived {})
731   = return ([], \_ -> [])
732 tcSpecInstPrags dfun_id (VanillaInst binds uprags _)
733   = do { spec_inst_prags <- mapM (wrapLocM (tcSpecInst dfun_id)) $
734                             filter isSpecInstLSig uprags
735              -- The filter removes the pragmas for methods
736        ; return (spec_inst_prags, mkPragFun uprags binds) }
737 \end{code}
738
739 Note [Silent Superclass Arguments]
740 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
741 Consider the following (extreme) situation:
742         class C a => D a where ...
743         instance D [a] => D [a] where ...
744 Although this looks wrong (assume D [a] to prove D [a]), it is only a
745 more extreme case of what happens with recursive dictionaries.
746
747 To implement the dfun we must generate code for the superclass C [a],
748 which we can get by superclass selection from the supplied argument!
749 So we’d generate:
750        dfun :: forall a. D [a] -> D [a]
751        dfun = \d::D [a] -> MkD (scsel d) ..
752
753 However this means that if we later encounter a situation where
754 we have a [Wanted] dw::D [a] we could solve it thus:
755      dw := dfun dw
756 Although recursive, this binding would pass the TcSMonadisGoodRecEv
757 check because it appears as guarded.  But in reality, it will make a
758 bottom superclass. The trouble is that isGoodRecEv can't "see" the
759 superclass-selection inside dfun.
760
761 Our solution to this problem is to change the way â€˜dfuns’ are created
762 for instances, so that we pass as first arguments to the dfun some
763 ``silent superclass arguments’’, which are the immediate superclasses
764 of the dictionary we are trying to construct. In our example:
765        dfun :: forall a. (C [a], D [a] -> D [a]
766        dfun = \(dc::C [a]) (dd::D [a]) -> DOrd dc ...
767
768 This gives us:
769
770      -----------------------------------------------------------
771      DFun Superclass Invariant
772      ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
773      In the body of a DFun, every superclass argument to the
774      returned dictionary is
775        either   * one of the arguments of the DFun,
776        or       * constant, bound at top level
777      -----------------------------------------------------------
778
779 This means that no superclass is hidden inside a dfun application, so
780 the counting argument in isGoodRecEv (more dfun calls than superclass
781 selections) works correctly.
782
783 The extra arguments required to satisfy the DFun Superclass Invariant
784 always come first, and are called the "silent" arguments.  DFun types
785 are built (only) by MkId.mkDictFunId, so that is where we decide
786 what silent arguments are to be added.
787
788 This net effect is that it is safe to treat a dfun application as
789 wrapping a dictionary constructor around its arguments (in particular,
790 a dfun never picks superclasses from the arguments under the dictionary
791 constructor).
792
793 In our example, if we had  [Wanted] dw :: D [a] we would get via the instance:
794     dw := dfun d1 d2
795     [Wanted] (d1 :: C [a])
796     [Wanted] (d2 :: D [a])
797     [Derived] (d :: D [a])
798     [Derived] (scd :: C [a])   scd  := scsel d
799     [Derived] (scd2 :: C [a])  scd2 := scsel d2
800
801 And now, though we *can* solve: 
802      d2 := dw
803 we will get an isGoodRecEv failure when we try to solve:
804     d1 := scsel d 
805  or
806     d1 := scsel d2 
807
808 Test case SCLoop tests this fix. 
809          
810 Note [SPECIALISE instance pragmas]
811 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
812 Consider
813
814    instance (Ix a, Ix b) => Ix (a,b) where
815      {-# SPECIALISE instance Ix (Int,Int) #-}
816      range (x,y) = ...
817
818 We do *not* want to make a specialised version of the dictionary
819 function.  Rather, we want specialised versions of each method.
820 Thus we should generate something like this:
821
822   $dfIx :: (Ix a, Ix x) => Ix (a,b)
823   {- DFUN [$crange, ...] -}
824   $dfIx da db = Ix ($crange da db) (...other methods...)
825
826   $dfIxPair :: (Ix a, Ix x) => Ix (a,b)
827   {- DFUN [$crangePair, ...] -}
828   $dfIxPair = Ix ($crangePair da db) (...other methods...)
829
830   $crange :: (Ix a, Ix b) -> ((a,b),(a,b)) -> [(a,b)]
831   {-# SPECIALISE $crange :: ((Int,Int),(Int,Int)) -> [(Int,Int)] #-}
832   $crange da db = <blah>
833
834   {-# RULE  range ($dfIx da db) = $crange da db #-}
835
836 Note that  
837
838   * The RULE is unaffected by the specialisation.  We don't want to
839     specialise $dfIx, because then it would need a specialised RULE
840     which is a pain.  The single RULE works fine at all specialisations.
841     See Note [How instance declarations are translated] above
842
843   * Instead, we want to specialise the *method*, $crange
844
845 In practice, rather than faking up a SPECIALISE pragama for each
846 method (which is painful, since we'd have to figure out its
847 specialised type), we call tcSpecPrag *as if* were going to specialise
848 $dfIx -- you can see that in the call to tcSpecInst.  That generates a
849 SpecPrag which, as it turns out, can be used unchanged for each method.
850 The "it turns out" bit is delicate, but it works fine!
851
852 \begin{code}
853 tcSpecInst :: Id -> Sig Name -> TcM TcSpecPrag
854 tcSpecInst dfun_id prag@(SpecInstSig hs_ty) 
855   = addErrCtxt (spec_ctxt prag) $
856     do  { let name = idName dfun_id
857         ; (tyvars, theta, clas, tys) <- tcHsInstHead hs_ty
858         ; let (_, spec_dfun_ty) = mkDictFunTy tyvars theta clas tys
859
860         ; co_fn <- tcSubType (SpecPragOrigin name) SpecInstCtxt
861                              (idType dfun_id) spec_dfun_ty
862         ; return (SpecPrag dfun_id co_fn defaultInlinePragma) }
863   where
864     spec_ctxt prag = hang (ptext (sLit "In the SPECIALISE pragma")) 2 (ppr prag)
865
866 tcSpecInst _  _ = panic "tcSpecInst"
867 \end{code}
868
869 %************************************************************************
870 %*                                                                      *
871       Type-checking an instance method
872 %*                                                                      *
873 %************************************************************************
874
875 tcInstanceMethod
876 - Make the method bindings, as a [(NonRec, HsBinds)], one per method
877 - Remembering to use fresh Name (the instance method Name) as the binder
878 - Bring the instance method Ids into scope, for the benefit of tcInstSig
879 - Use sig_fn mapping instance method Name -> instance tyvars
880 - Ditto prag_fn
881 - Use tcValBinds to do the checking
882
883 \begin{code}
884 tcInstanceMethods :: DFunId -> Class -> [TcTyVar]
885                   -> [EvVar]
886                   -> [TcType]
887                   -> ([Located TcSpecPrag], PragFun)
888                   -> [(Id, DefMeth)]
889                   -> InstBindings Name 
890                   -> TcM ([Id], [LHsBind Id])
891         -- The returned inst_meth_ids all have types starting
892         --      forall tvs. theta => ...
893 tcInstanceMethods dfun_id clas tyvars dfun_ev_vars inst_tys 
894                   (spec_inst_prags, prag_fn)
895                   op_items (VanillaInst binds _ standalone_deriv)
896   = mapAndUnzipM tc_item op_items
897   where
898     ----------------------
899     tc_item :: (Id, DefMeth) -> TcM (Id, LHsBind Id)
900     tc_item (sel_id, dm_info)
901       = case findMethodBind (idName sel_id) binds of
902             Just user_bind -> tc_body sel_id standalone_deriv user_bind
903             Nothing        -> tc_default sel_id dm_info
904
905     ----------------------
906     tc_body :: Id -> Bool -> LHsBind Name -> TcM (TcId, LHsBind Id)
907     tc_body sel_id generated_code rn_bind 
908       = add_meth_ctxt sel_id generated_code rn_bind $
909         do { (meth_id, local_meth_id) <- mkMethIds clas tyvars dfun_ev_vars 
910                                                    inst_tys sel_id
911            ; let prags = prag_fn (idName sel_id)
912            ; meth_id1 <- addInlinePrags meth_id prags
913            ; spec_prags <- tcSpecPrags meth_id1 prags
914            ; bind <- tcInstanceMethodBody InstSkol
915                           tyvars dfun_ev_vars
916                           meth_id1 local_meth_id meth_sig_fn 
917                           (mk_meth_spec_prags meth_id1 spec_prags)
918                           rn_bind 
919            ; return (meth_id1, bind) }
920
921     ----------------------
922     tc_default :: Id -> DefMeth -> TcM (TcId, LHsBind Id)
923     tc_default sel_id GenDefMeth    -- Derivable type classes stuff
924       = do { meth_bind <- mkGenericDefMethBind clas inst_tys sel_id
925            ; tc_body sel_id False {- Not generated code? -} meth_bind }
926           
927     tc_default sel_id NoDefMeth     -- No default method at all
928       = do { warnMissingMethod sel_id
929            ; (meth_id, _) <- mkMethIds clas tyvars dfun_ev_vars 
930                                          inst_tys sel_id
931            ; return (meth_id, mkVarBind meth_id $ 
932                               mkLHsWrap lam_wrapper error_rhs) }
933       where
934         error_rhs    = L loc $ HsApp error_fun error_msg
935         error_fun    = L loc $ wrapId (WpTyApp meth_tau) nO_METHOD_BINDING_ERROR_ID
936         error_msg    = L loc (HsLit (HsStringPrim (mkFastString error_string)))
937         meth_tau     = funResultTy (applyTys (idType sel_id) inst_tys)
938         error_string = showSDoc (hcat [ppr loc, text "|", ppr sel_id ])
939         lam_wrapper  = mkWpTyLams tyvars <.> mkWpLams dfun_ev_vars
940
941     tc_default sel_id (DefMeth dm_name) -- A polymorphic default method
942       = do {   -- Build the typechecked version directly, 
943                  -- without calling typecheck_method; 
944                  -- see Note [Default methods in instances]
945                  -- Generate   /\as.\ds. let self = df as ds
946                  --                      in $dm inst_tys self
947                  -- The 'let' is necessary only because HsSyn doesn't allow
948                  -- you to apply a function to a dictionary *expression*.
949
950            ; self_dict <- newEvVar (ClassP clas inst_tys)
951            ; let self_ev_bind = EvBind self_dict $
952                                 EvDFunApp dfun_id (mkTyVarTys tyvars) dfun_ev_vars
953
954            ; (meth_id, local_meth_id) <- mkMethIds clas tyvars dfun_ev_vars 
955                                                    inst_tys sel_id
956            ; dm_id <- tcLookupId dm_name
957            ; let dm_inline_prag = idInlinePragma dm_id
958                  rhs = HsWrap (mkWpEvVarApps [self_dict] <.> mkWpTyApps inst_tys) $
959                          HsVar dm_id 
960
961                  meth_bind = L loc $ VarBind { var_id = local_meth_id
962                                              , var_rhs = L loc rhs 
963                                              , var_inline = False }
964                  meth_id1 = meth_id `setInlinePragma` dm_inline_prag
965                             -- Copy the inline pragma (if any) from the default
966                             -- method to this version. Note [INLINE and default methods]
967                             
968                  bind = AbsBinds { abs_tvs = tyvars, abs_ev_vars =  dfun_ev_vars
969                                  , abs_exports = [( tyvars, meth_id1, local_meth_id
970                                                   , mk_meth_spec_prags meth_id1 [])]
971                                  , abs_ev_binds = EvBinds (unitBag self_ev_bind)
972                                  , abs_binds    = unitBag meth_bind }
973              -- Default methods in an instance declaration can't have their own 
974              -- INLINE or SPECIALISE pragmas. It'd be possible to allow them, but
975              -- currently they are rejected with 
976              --           "INLINE pragma lacks an accompanying binding"
977
978            ; return (meth_id1, L loc bind) } 
979
980     ----------------------
981     mk_meth_spec_prags :: Id -> [LTcSpecPrag] -> TcSpecPrags
982         -- Adapt the SPECIALISE pragmas to work for this method Id
983         -- There are two sources: 
984         --   * spec_inst_prags: {-# SPECIALISE instance :: <blah> #-}
985         --     These ones have the dfun inside, but [perhaps surprisingly] 
986         --     the correct wrapper
987         --   * spec_prags_for_me: {-# SPECIALISE op :: <blah> #-}
988     mk_meth_spec_prags meth_id spec_prags_for_me
989       = SpecPrags (spec_prags_for_me ++ 
990                    [ L loc (SpecPrag meth_id wrap inl)
991                    | L loc (SpecPrag _ wrap inl) <- spec_inst_prags])
992    
993     loc = getSrcSpan dfun_id
994     meth_sig_fn _ = Just ([],loc)       -- The 'Just' says "yes, there's a type sig"
995         -- But there are no scoped type variables from local_method_id
996         -- Only the ones from the instance decl itself, which are already
997         -- in scope.  Example:
998         --      class C a where { op :: forall b. Eq b => ... }
999         --      instance C [c] where { op = <rhs> }
1000         -- In <rhs>, 'c' is scope but 'b' is not!
1001
1002         -- For instance decls that come from standalone deriving clauses
1003         -- we want to print out the full source code if there's an error
1004         -- because otherwise the user won't see the code at all
1005     add_meth_ctxt sel_id generated_code rn_bind thing 
1006       | generated_code = addLandmarkErrCtxt (derivBindCtxt sel_id clas inst_tys rn_bind) thing
1007       | otherwise      = thing
1008
1009
1010 tcInstanceMethods dfun_id clas tyvars dfun_ev_vars inst_tys 
1011                   _ op_items (NewTypeDerived coi _)
1012
1013 -- Running example:
1014 --   class Show b => Foo a b where
1015 --     op :: a -> b -> b
1016 --   newtype N a = MkN (Tree [a]) 
1017 --   deriving instance (Show p, Foo Int p) => Foo Int (N p)
1018 --               -- NB: standalone deriving clause means
1019 --               --     that the contex is user-specified
1020 -- Hence op :: forall a b. Foo a b => a -> b -> b
1021 --
1022 -- We're going to make an instance like
1023 --   instance (Show p, Foo Int p) => Foo Int (N p)
1024 --      op = $copT
1025 --
1026 --   $copT :: forall p. (Show p, Foo Int p) => Int -> N p -> N p
1027 --   $copT p (d1:Show p) (d2:Foo Int p) 
1028 --     = op Int (Tree [p]) rep_d |> op_co
1029 --     where 
1030 --       rep_d :: Foo Int (Tree [p]) = ...d1...d2...
1031 --       op_co :: (Int -> Tree [p] -> Tree [p]) ~ (Int -> T p -> T p)
1032 -- We get op_co by substituting [Int/a] and [co/b] in type for op
1033 -- where co : [p] ~ T p
1034 --
1035 -- Notice that the dictionary bindings "..d1..d2.." must be generated
1036 -- by the constraint solver, since the <context> may be
1037 -- user-specified.
1038
1039   = do { rep_d_stuff <- checkConstraints InstSkol tyvars dfun_ev_vars $
1040                         emitWanted ScOrigin rep_pred
1041                          
1042        ; mapAndUnzipM (tc_item rep_d_stuff) op_items }
1043   where
1044      loc = getSrcSpan dfun_id
1045
1046      inst_tvs = fst (tcSplitForAllTys (idType dfun_id))
1047      Just (init_inst_tys, _) = snocView inst_tys
1048      rep_ty   = fst (coercionKind co)  -- [p]
1049      rep_pred = mkClassPred clas (init_inst_tys ++ [rep_ty])
1050
1051      -- co : [p] ~ T p
1052      co = substTyWith inst_tvs (mkTyVarTys tyvars) $
1053           case coi of { IdCo ty -> ty ;
1054                         ACo co  -> mkSymCoercion co }
1055
1056      ----------------
1057      tc_item :: (TcEvBinds, EvVar) -> (Id, DefMeth) -> TcM (TcId, LHsBind TcId)
1058      tc_item (rep_ev_binds, rep_d) (sel_id, _)
1059        = do { (meth_id, local_meth_id) <- mkMethIds clas tyvars dfun_ev_vars 
1060                                                     inst_tys sel_id
1061
1062             ; let meth_rhs  = wrapId (mk_op_wrapper sel_id rep_d) sel_id
1063                   meth_bind = VarBind { var_id = local_meth_id
1064                                       , var_rhs = L loc meth_rhs
1065                                       , var_inline = False }
1066
1067                   bind = AbsBinds { abs_tvs = tyvars, abs_ev_vars = dfun_ev_vars
1068                                    , abs_exports = [(tyvars, meth_id, 
1069                                                      local_meth_id, noSpecPrags)]
1070                                    , abs_ev_binds = rep_ev_binds
1071                                    , abs_binds = unitBag $ L loc meth_bind }
1072
1073             ; return (meth_id, L loc bind) }
1074
1075      ----------------
1076      mk_op_wrapper :: Id -> EvVar -> HsWrapper
1077      mk_op_wrapper sel_id rep_d 
1078        = WpCast (substTyWith sel_tvs (init_inst_tys ++ [co]) local_meth_ty)
1079          <.> WpEvApp (EvId rep_d)
1080          <.> mkWpTyApps (init_inst_tys ++ [rep_ty]) 
1081        where
1082          (sel_tvs, sel_rho) = tcSplitForAllTys (idType sel_id)
1083          (_, local_meth_ty) = tcSplitPredFunTy_maybe sel_rho
1084                               `orElse` pprPanic "tcInstanceMethods" (ppr sel_id)
1085
1086 ----------------------
1087 mkMethIds :: Class -> [TcTyVar] -> [EvVar] -> [TcType] -> Id -> TcM (TcId, TcId)
1088 mkMethIds clas tyvars dfun_ev_vars inst_tys sel_id
1089   = do  { uniq <- newUnique
1090         ; let meth_name = mkDerivedInternalName mkClassOpAuxOcc uniq sel_name
1091         ; local_meth_name <- newLocalName sel_name
1092                   -- Base the local_meth_name on the selector name, becuase
1093                   -- type errors from tcInstanceMethodBody come from here
1094
1095         ; let meth_id       = mkLocalId meth_name meth_ty
1096               local_meth_id = mkLocalId local_meth_name local_meth_ty
1097         ; return (meth_id, local_meth_id) }
1098   where
1099     local_meth_ty = instantiateMethod clas sel_id inst_tys
1100     meth_ty = mkForAllTys tyvars $ mkPiTypes dfun_ev_vars local_meth_ty
1101     sel_name = idName sel_id
1102
1103 ----------------------
1104 wrapId :: HsWrapper -> id -> HsExpr id
1105 wrapId wrapper id = mkHsWrap wrapper (HsVar id)
1106
1107 derivBindCtxt :: Id -> Class -> [Type ] -> LHsBind Name -> SDoc
1108 derivBindCtxt sel_id clas tys _bind
1109    = vcat [ ptext (sLit "When typechecking the code for ") <+> quotes (ppr sel_id)
1110           , nest 2 (ptext (sLit "in a standalone derived instance for")
1111                     <+> quotes (pprClassPred clas tys) <> colon)
1112           , nest 2 $ ptext (sLit "To see the code I am typechecking, use -ddump-deriv") ]
1113
1114 -- Too voluminous
1115 --        , nest 2 $ pprSetDepth AllTheWay $ ppr bind ]
1116
1117 warnMissingMethod :: Id -> TcM ()
1118 warnMissingMethod sel_id
1119   = do { warn <- doptM Opt_WarnMissingMethods           
1120        ; warnTc (warn  -- Warn only if -fwarn-missing-methods
1121                  && not (startsWithUnderscore (getOccName sel_id)))
1122                                         -- Don't warn about _foo methods
1123                 (ptext (sLit "No explicit method nor default method for")
1124                  <+> quotes (ppr sel_id)) }
1125 \end{code}
1126
1127 Note [Export helper functions]
1128 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1129 We arrange to export the "helper functions" of an instance declaration,
1130 so that they are not subject to preInlineUnconditionally, even if their
1131 RHS is trivial.  Reason: they are mentioned in the DFunUnfolding of
1132 the dict fun as Ids, not as CoreExprs, so we can't substitute a 
1133 non-variable for them.
1134
1135 We could change this by making DFunUnfoldings have CoreExprs, but it
1136 seems a bit simpler this way.
1137
1138 Note [Default methods in instances]
1139 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1140 Consider this
1141
1142    class Baz v x where
1143       foo :: x -> x
1144       foo y = <blah>
1145
1146    instance Baz Int Int
1147
1148 From the class decl we get
1149
1150    $dmfoo :: forall v x. Baz v x => x -> x
1151    $dmfoo y = <blah>
1152
1153 Notice that the type is ambiguous.  That's fine, though. The instance
1154 decl generates
1155
1156    $dBazIntInt = MkBaz fooIntInt
1157    fooIntInt = $dmfoo Int Int $dBazIntInt
1158
1159 BUT this does mean we must generate the dictionary translation of
1160 fooIntInt directly, rather than generating source-code and
1161 type-checking it.  That was the bug in Trac #1061. In any case it's
1162 less work to generate the translated version!
1163
1164 Note [INLINE and default methods]
1165 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1166 Default methods need special case.  They are supposed to behave rather like
1167 macros.  For exmample
1168
1169   class Foo a where
1170     op1, op2 :: Bool -> a -> a
1171
1172     {-# INLINE op1 #-}
1173     op1 b x = op2 (not b) x
1174
1175   instance Foo Int where
1176     -- op1 via default method
1177     op2 b x = <blah>
1178    
1179 The instance declaration should behave
1180
1181    just as if 'op1' had been defined with the
1182    code, and INLINE pragma, from its original
1183    definition. 
1184
1185 That is, just as if you'd written
1186
1187   instance Foo Int where
1188     op2 b x = <blah>
1189
1190     {-# INLINE op1 #-}
1191     op1 b x = op2 (not b) x
1192
1193 So for the above example we generate:
1194
1195
1196   {-# INLINE $dmop1 #-}
1197   -- $dmop1 has an InlineCompulsory unfolding
1198   $dmop1 d b x = op2 d (not b) x
1199
1200   $fFooInt = MkD $cop1 $cop2
1201
1202   {-# INLINE $cop1 #-}
1203   $cop1 = $dmop1 $fFooInt
1204
1205   $cop2 = <blah>
1206
1207 Note carefullly:
1208
1209 * We *copy* any INLINE pragma from the default method $dmop1 to the
1210   instance $cop1.  Otherwise we'll just inline the former in the
1211   latter and stop, which isn't what the user expected
1212
1213 * Regardless of its pragma, we give the default method an 
1214   unfolding with an InlineCompulsory source. That means
1215   that it'll be inlined at every use site, notably in
1216   each instance declaration, such as $cop1.  This inlining
1217   must happen even though 
1218     a) $dmop1 is not saturated in $cop1
1219     b) $cop1 itself has an INLINE pragma
1220
1221   It's vital that $dmop1 *is* inlined in this way, to allow the mutual
1222   recursion between $fooInt and $cop1 to be broken
1223
1224 * To communicate the need for an InlineCompulsory to the desugarer
1225   (which makes the Unfoldings), we use the IsDefaultMethod constructor
1226   in TcSpecPrags.
1227
1228
1229 %************************************************************************
1230 %*                                                                      *
1231 \subsection{Error messages}
1232 %*                                                                      *
1233 %************************************************************************
1234
1235 \begin{code}
1236 instDeclCtxt1 :: LHsType Name -> SDoc
1237 instDeclCtxt1 hs_inst_ty
1238   = inst_decl_ctxt (case unLoc hs_inst_ty of
1239                         HsForAllTy _ _ _ (L _ (HsPredTy pred)) -> ppr pred
1240                         HsPredTy pred                    -> ppr pred
1241                         _                                -> ppr hs_inst_ty)     -- Don't expect this
1242 instDeclCtxt2 :: Type -> SDoc
1243 instDeclCtxt2 dfun_ty
1244   = inst_decl_ctxt (ppr (mkClassPred cls tys))
1245   where
1246     (_,_,cls,tys) = tcSplitDFunTy dfun_ty
1247
1248 inst_decl_ctxt :: SDoc -> SDoc
1249 inst_decl_ctxt doc = ptext (sLit "In the instance declaration for") <+> quotes doc
1250
1251 atInstCtxt :: Name -> SDoc
1252 atInstCtxt name = ptext (sLit "In the associated type instance for") <+>
1253                   quotes (ppr name)
1254
1255 mustBeVarArgErr :: Type -> SDoc
1256 mustBeVarArgErr ty =
1257   sep [ ptext (sLit "Arguments that do not correspond to a class parameter") <+>
1258         ptext (sLit "must be variables")
1259       , ptext (sLit "Instead of a variable, found") <+> ppr ty
1260       ]
1261
1262 wrongATArgErr :: Type -> Type -> SDoc
1263 wrongATArgErr ty instTy =
1264   sep [ ptext (sLit "Type indexes must match class instance head")
1265       , ptext (sLit "Found") <+> quotes (ppr ty)
1266         <+> ptext (sLit "but expected") <+> quotes (ppr instTy)
1267       ]
1268 \end{code}