Fix corner case of useless constraint in SPECIALISE pragma
[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 #include "HsVersions.h"
12
13 import HsSyn
14 import TcBinds
15 import TcTyClsDecls
16 import TcClassDcl
17 import TcRnMonad       
18 import TcMType
19 import TcType
20 import Inst
21 import InstEnv
22 import FamInst
23 import FamInstEnv
24 import TcDeriv
25 import TcEnv
26 import TcHsType
27 import TcUnify
28 import TcSimplify
29 import Type
30 import Coercion
31 import TyCon
32 import DataCon
33 import Class
34 import Var
35 import MkId
36 import Name
37 import NameSet
38 import DynFlags
39 import SrcLoc
40 import ListSetOps
41 import Util
42 import Outputable
43 import Bag
44 import BasicTypes
45 import HscTypes
46 import FastString
47
48 import Data.Maybe
49 import Control.Monad hiding (zipWithM_, mapAndUnzipM)
50 import Data.List
51 \end{code}
52
53 Typechecking instance declarations is done in two passes. The first
54 pass, made by @tcInstDecls1@, collects information to be used in the
55 second pass.
56
57 This pre-processed info includes the as-yet-unprocessed bindings
58 inside the instance declaration.  These are type-checked in the second
59 pass, when the class-instance envs and GVE contain all the info from
60 all the instance and value decls.  Indeed that's the reason we need
61 two passes over the instance decls.
62
63 Here is the overall algorithm.
64 Assume that we have an instance declaration
65
66     instance c => k (t tvs) where b
67
68 \begin{enumerate}
69 \item
70 $LIE_c$ is the LIE for the context of class $c$
71 \item
72 $betas_bar$ is the free variables in the class method type, excluding the
73    class variable
74 \item
75 $LIE_cop$ is the LIE constraining a particular class method
76 \item
77 $tau_cop$ is the tau type of a class method
78 \item
79 $LIE_i$ is the LIE for the context of instance $i$
80 \item
81 $X$ is the instance constructor tycon
82 \item
83 $gammas_bar$ is the set of type variables of the instance
84 \item
85 $LIE_iop$ is the LIE for a particular class method instance
86 \item
87 $tau_iop$ is the tau type for this instance of a class method
88 \item
89 $alpha$ is the class variable
90 \item
91 $LIE_cop' = LIE_cop [X gammas_bar / alpha, fresh betas_bar]$
92 \item
93 $tau_cop' = tau_cop [X gammas_bar / alpha, fresh betas_bar]$
94 \end{enumerate}
95
96 ToDo: Update the list above with names actually in the code.
97
98 \begin{enumerate}
99 \item
100 First, make the LIEs for the class and instance contexts, which means
101 instantiate $thetaC [X inst_tyvars / alpha ]$, yielding LIElistC' and LIEC',
102 and make LIElistI and LIEI.
103 \item
104 Then process each method in turn.
105 \item
106 order the instance methods according to the ordering of the class methods
107 \item
108 express LIEC' in terms of LIEI, yielding $dbinds_super$ or an error
109 \item
110 Create final dictionary function from bindings generated already
111 \begin{pseudocode}
112 df = lambda inst_tyvars
113        lambda LIEI
114          let Bop1
115              Bop2
116              ...
117              Bopn
118          and dbinds_super
119               in <op1,op2,...,opn,sd1,...,sdm>
120 \end{pseudocode}
121 Here, Bop1 \ldots Bopn bind the methods op1 \ldots opn,
122 and $dbinds_super$ bind the superclass dictionaries sd1 \ldots sdm.
123 \end{enumerate}
124
125
126 %************************************************************************
127 %*                                                                      *
128 \subsection{Extracting instance decls}
129 %*                                                                      *
130 %************************************************************************
131
132 Gather up the instance declarations from their various sources
133
134 \begin{code}
135 tcInstDecls1    -- Deal with both source-code and imported instance decls
136    :: [LTyClDecl Name]          -- For deriving stuff
137    -> [LInstDecl Name]          -- Source code instance decls
138    -> [LDerivDecl Name]         -- Source code stand-alone deriving decls
139    -> TcM (TcGblEnv,            -- The full inst env
140            [InstInfo],          -- Source-code instance decls to process; 
141                                 -- contains all dfuns for this module
142            HsValBinds Name)     -- Supporting bindings for derived instances
143
144 tcInstDecls1 tycl_decls inst_decls deriv_decls
145   = checkNoErrs $
146     do {        -- Stop if addInstInfos etc discovers any errors
147                 -- (they recover, so that we get more than one error each
148                 -- round) 
149
150                 -- (1) Do class and family instance declarations
151        ; let { idxty_decls = filter (isFamInstDecl . unLoc) tycl_decls }
152        ; local_info_tycons <- mappM tcLocalInstDecl1  inst_decls
153        ; idx_tycons        <- mappM tcIdxTyInstDeclTL idxty_decls
154
155        ; let { (local_infos,
156                 at_tycons)     = unzip local_info_tycons
157              ; local_info      = concat local_infos
158              ; at_idx_tycon    = concat at_tycons ++ catMaybes idx_tycons
159              ; clas_decls      = filter (isClassDecl.unLoc) tycl_decls 
160              ; implicit_things = concatMap implicitTyThings at_idx_tycon
161              }
162
163                 -- (2) Add the tycons of indexed types and their implicit
164                 --     tythings to the global environment
165        ; tcExtendGlobalEnv (at_idx_tycon ++ implicit_things) $ do {
166
167                 -- (3) Instances from generic class declarations
168        ; generic_inst_info <- getGenericInstances clas_decls
169
170                 -- Next, construct the instance environment so far, consisting
171                 -- of 
172                 --   a) local instance decls
173                 --   b) generic instances
174                 --   c) local family instance decls
175        ; addInsts local_info         $ do {
176        ; addInsts generic_inst_info  $ do {
177        ; addFamInsts at_idx_tycon    $ do {
178
179                 -- (4) Compute instances from "deriving" clauses; 
180                 -- This stuff computes a context for the derived instance
181                 -- decl, so it needs to know about all the instances possible
182        ; (deriv_inst_info, deriv_binds) <- tcDeriving tycl_decls deriv_decls
183        ; addInsts deriv_inst_info   $ do {
184
185        ; gbl_env <- getGblEnv
186        ; returnM (gbl_env, 
187                   generic_inst_info ++ deriv_inst_info ++ local_info,
188                   deriv_binds) 
189     }}}}}}
190   where
191     -- Make sure that toplevel type instance are not for associated types.
192     -- !!!TODO: Need to perform this check for the TyThing of type functions,
193     --          too.
194     tcIdxTyInstDeclTL ldecl@(L loc decl) =
195       do { tything <- tcFamInstDecl ldecl
196          ; setSrcSpan loc $
197              when (isAssocFamily tything) $
198                addErr $ assocInClassErr (tcdName decl)
199          ; return tything
200          }
201     isAssocFamily (Just (ATyCon tycon)) =
202       case tyConFamInst_maybe tycon of
203         Nothing       -> panic "isAssocFamily: no family?!?"
204         Just (fam, _) -> isTyConAssoc fam
205     isAssocFamily (Just _             ) = panic "isAssocFamily: no tycon?!?"
206     isAssocFamily Nothing               = False
207
208 assocInClassErr name = 
209   ptext SLIT("Associated type") <+> quotes (ppr name) <+> 
210   ptext SLIT("must be inside a class instance")
211
212 addInsts :: [InstInfo] -> TcM a -> TcM a
213 addInsts infos thing_inside
214   = tcExtendLocalInstEnv (map iSpec infos) thing_inside
215
216 addFamInsts :: [TyThing] -> TcM a -> TcM a
217 addFamInsts tycons thing_inside
218   = tcExtendLocalFamInstEnv (map mkLocalFamInstTyThing tycons) thing_inside
219   where
220     mkLocalFamInstTyThing (ATyCon tycon) = mkLocalFamInst tycon
221     mkLocalFamInstTyThing tything        = pprPanic "TcInstDcls.addFamInsts"
222                                                     (ppr tything)
223 \end{code}
224
225 \begin{code}
226 tcLocalInstDecl1 :: LInstDecl Name 
227                  -> TcM ([InstInfo], [TyThing]) -- [] if there was an error
228         -- A source-file instance declaration
229         -- Type-check all the stuff before the "where"
230         --
231         -- We check for respectable instance type, and context
232 tcLocalInstDecl1 decl@(L loc (InstDecl poly_ty binds uprags ats))
233   =     -- Prime error recovery, set source location
234     recoverM (returnM ([], []))         $
235     setSrcSpan loc                      $
236     addErrCtxt (instDeclCtxt1 poly_ty)  $
237
238     do  { is_boot <- tcIsHsBoot
239         ; checkTc (not is_boot || (isEmptyLHsBinds binds && null uprags))
240                   badBootDeclErr
241
242         ; (tyvars, theta, tau) <- tcHsInstHead poly_ty
243         
244         -- Next, process any associated types.
245         ; idx_tycons <- mappM tcFamInstDecl ats
246
247         -- Now, check the validity of the instance.
248         ; (clas, inst_tys) <- checkValidInstHead tau
249         ; checkValidInstance tyvars theta clas inst_tys
250         ; checkValidAndMissingATs clas (tyvars, inst_tys) 
251                                   (zip ats idx_tycons)
252
253         -- Finally, construct the Core representation of the instance.
254         -- (This no longer includes the associated types.)
255         ; dfun_name <- newDFunName clas inst_tys (srcSpanStart loc)
256         ; overlap_flag <- getOverlapFlag
257         ; let dfun           = mkDictFunId dfun_name tyvars theta clas inst_tys
258               ispec          = mkLocalInstance dfun overlap_flag
259
260         ; return ([InstInfo { iSpec  = ispec, 
261                               iBinds = VanillaInst binds uprags }],
262                   catMaybes idx_tycons)
263         }
264   where
265     -- We pass in the source form and the type checked form of the ATs.  We
266     -- really need the source form only to be able to produce more informative
267     -- error messages.
268     checkValidAndMissingATs :: Class
269                             -> ([TyVar], [TcType])     -- instance types
270                             -> [(LTyClDecl Name,       -- source form of AT
271                                  Maybe TyThing)]       -- Core form of AT
272                             -> TcM ()
273     checkValidAndMissingATs clas inst_tys ats
274       = do { -- Issue a warning for each class AT that is not defined in this
275              -- instance.
276            ; let class_ats   = map tyConName (classATs clas)
277                  defined_ats = listToNameSet . map (tcdName.unLoc.fst)  $ ats
278                  omitted     = filterOut (`elemNameSet` defined_ats) class_ats
279            ; warn <- doptM Opt_WarnMissingMethods
280            ; mapM_ (warnTc warn . omittedATWarn) omitted
281            
282              -- Ensure that all AT indexes that correspond to class parameters
283              -- coincide with the types in the instance head.  All remaining
284              -- AT arguments must be variables.  Also raise an error for any
285              -- type instances that are not associated with this class.
286            ; mapM_ (checkIndexes clas inst_tys) ats
287            }
288
289     checkIndexes _    _        (hsAT, Nothing)             = 
290       return ()    -- skip, we already had an error here
291     checkIndexes clas inst_tys (hsAT, Just (ATyCon tycon)) = 
292 -- !!!TODO: check that this does the Right Thing for indexed synonyms, too!
293       checkIndexes' clas inst_tys hsAT 
294                     (tyConTyVars tycon, 
295                      snd . fromJust . tyConFamInst_maybe $ tycon)
296     checkIndexes _ _ _ = panic "checkIndexes"
297
298     checkIndexes' clas (instTvs, instTys) hsAT (atTvs, atTys)
299       = let atName = tcdName . unLoc $ hsAT
300         in
301         setSrcSpan (getLoc hsAT)       $
302         addErrCtxt (atInstCtxt atName) $
303         case find ((atName ==) . tyConName) (classATs clas) of
304           Nothing     -> addErrTc $ badATErr clas atName  -- not in this class
305           Just atDecl -> 
306             case assocTyConArgPoss_maybe atDecl of
307               Nothing   -> panic "checkIndexes': AT has no args poss?!?"
308               Just poss -> 
309
310                 -- The following is tricky!  We need to deal with three
311                 -- complications: (1) The AT possibly only uses a subset of
312                 -- the class parameters as indexes and those it uses may be in
313                 -- a different order; (2) the AT may have extra arguments,
314                 -- which must be type variables; and (3) variables in AT and
315                 -- instance head will be different `Name's even if their
316                 -- source lexemes are identical.
317                 --
318                 -- Re (1), `poss' contains a permutation vector to extract the
319                 -- class parameters in the right order.
320                 --
321                 -- Re (2), we wrap the (permuted) class parameters in a Maybe
322                 -- type and use Nothing for any extra AT arguments.  (First
323                 -- equation of `checkIndex' below.)
324                 --
325                 -- Re (3), we replace any type variable in the AT parameters
326                 -- that has the same source lexeme as some variable in the
327                 -- instance types with the instance type variable sharing its
328                 -- source lexeme.
329                 --
330                 let relevantInstTys = map (instTys !!) poss
331                     instArgs        = map Just relevantInstTys ++ 
332                                       repeat Nothing  -- extra arguments
333                     renaming        = substSameTyVar atTvs instTvs
334                 in
335                 zipWithM_ checkIndex (substTys renaming atTys) instArgs
336
337     checkIndex ty Nothing 
338       | isTyVarTy ty         = return ()
339       | otherwise            = addErrTc $ mustBeVarArgErr ty
340     checkIndex ty (Just instTy) 
341       | ty `tcEqType` instTy = return ()
342       | otherwise            = addErrTc $ wrongATArgErr ty instTy
343
344     listToNameSet = addListToNameSet emptyNameSet 
345
346     substSameTyVar []       _            = emptyTvSubst
347     substSameTyVar (tv:tvs) replacingTvs = 
348       let replacement = case find (tv `sameLexeme`) replacingTvs of
349                           Nothing  -> mkTyVarTy tv
350                           Just rtv -> mkTyVarTy rtv
351           --
352           tv1 `sameLexeme` tv2 = 
353             nameOccName (tyVarName tv1) == nameOccName (tyVarName tv2)
354       in
355       extendTvSubst (substSameTyVar tvs replacingTvs) tv replacement
356 \end{code}
357
358
359 %************************************************************************
360 %*                                                                      *
361 \subsection{Type-checking instance declarations, pass 2}
362 %*                                                                      *
363 %************************************************************************
364
365 \begin{code}
366 tcInstDecls2 :: [LTyClDecl Name] -> [InstInfo] 
367              -> TcM (LHsBinds Id, TcLclEnv)
368 -- (a) From each class declaration, 
369 --      generate any default-method bindings
370 -- (b) From each instance decl
371 --      generate the dfun binding
372
373 tcInstDecls2 tycl_decls inst_decls
374   = do  {       -- (a) Default methods from class decls
375           (dm_binds_s, dm_ids_s) <- mapAndUnzipM tcClassDecl2 $
376                                     filter (isClassDecl.unLoc) tycl_decls
377         ; tcExtendIdEnv (concat dm_ids_s)       $ do 
378     
379                 -- (b) instance declarations
380         ; inst_binds_s <- mappM tcInstDecl2 inst_decls
381
382                 -- Done
383         ; let binds = unionManyBags dm_binds_s `unionBags` 
384                       unionManyBags inst_binds_s
385         ; tcl_env <- getLclEnv          -- Default method Ids in here
386         ; returnM (binds, tcl_env) }
387 \end{code}
388
389 ======= New documentation starts here (Sept 92)  ==============
390
391 The main purpose of @tcInstDecl2@ is to return a @HsBinds@ which defines
392 the dictionary function for this instance declaration.  For example
393 \begin{verbatim}
394         instance Foo a => Foo [a] where
395                 op1 x = ...
396                 op2 y = ...
397 \end{verbatim}
398 might generate something like
399 \begin{verbatim}
400         dfun.Foo.List dFoo_a = let op1 x = ...
401                                    op2 y = ...
402                                in
403                                    Dict [op1, op2]
404 \end{verbatim}
405
406 HOWEVER, if the instance decl has no context, then it returns a
407 bigger @HsBinds@ with declarations for each method.  For example
408 \begin{verbatim}
409         instance Foo [a] where
410                 op1 x = ...
411                 op2 y = ...
412 \end{verbatim}
413 might produce
414 \begin{verbatim}
415         dfun.Foo.List a = Dict [Foo.op1.List a, Foo.op2.List a]
416         const.Foo.op1.List a x = ...
417         const.Foo.op2.List a y = ...
418 \end{verbatim}
419 This group may be mutually recursive, because (for example) there may
420 be no method supplied for op2 in which case we'll get
421 \begin{verbatim}
422         const.Foo.op2.List a = default.Foo.op2 (dfun.Foo.List a)
423 \end{verbatim}
424 that is, the default method applied to the dictionary at this type.
425
426 What we actually produce in either case is:
427
428         AbsBinds [a] [dfun_theta_dicts]
429                  [(dfun.Foo.List, d)] ++ (maybe) [(const.Foo.op1.List, op1), ...]
430                  { d = (sd1,sd2, ..., op1, op2, ...)
431                    op1 = ...
432                    op2 = ...
433                  }
434
435 The "maybe" says that we only ask AbsBinds to make global constant methods
436 if the dfun_theta is empty.
437
438                 
439 For an instance declaration, say,
440
441         instance (C1 a, C2 b) => C (T a b) where
442                 ...
443
444 where the {\em immediate} superclasses of C are D1, D2, we build a dictionary
445 function whose type is
446
447         (C1 a, C2 b, D1 (T a b), D2 (T a b)) => C (T a b)
448
449 Notice that we pass it the superclass dictionaries at the instance type; this
450 is the ``Mark Jones optimisation''.  The stuff before the "=>" here
451 is the @dfun_theta@ below.
452
453 First comes the easy case of a non-local instance decl.
454
455
456 \begin{code}
457 tcInstDecl2 :: InstInfo -> TcM (LHsBinds Id)
458 -- Returns a binding for the dfun
459
460 ------------------------
461 -- Derived newtype instances; surprisingly tricky!
462 --
463 -- In the case of a newtype, things are rather easy
464 --      class Show a => Foo a b where ...
465 --      newtype T a = MkT (Tree [a]) deriving( Foo Int )
466 -- The newtype gives an FC axiom looking like
467 --      axiom CoT a ::  T a :=: Tree [a]
468 --   (see Note [Newtype coercions] in TyCon for this unusual form of axiom)
469 --
470 -- So all need is to generate a binding looking like: 
471 --      dfunFooT :: forall a. (Foo Int (Tree [a], Show (T a)) => Foo Int (T a)
472 --      dfunFooT = /\a. \(ds:Show (T a)) (df:Foo (Tree [a])).
473 --                case df `cast` (Foo Int (sym (CoT a))) of
474 --                   Foo _ op1 .. opn -> Foo ds op1 .. opn
475 --
476 -- If there are no superclasses, matters are simpler, because we don't need the case
477 -- see Note [Newtype deriving superclasses] in TcDeriv.lhs
478
479 tcInstDecl2 (InstInfo { iSpec = ispec, iBinds = NewTypeDerived mb_preds })
480   = do  { let dfun_id      = instanceDFunId ispec 
481               rigid_info   = InstSkol
482               origin       = SigOrigin rigid_info
483               inst_ty      = idType dfun_id
484         ; (tvs, theta, inst_head_ty) <- tcSkolSigType rigid_info inst_ty
485                 -- inst_head_ty is a PredType
486
487         ; inst_loc <- getInstLoc origin
488         ; (rep_dict_id : sc_dict_ids, wrap_fn, sc_binds)
489                 <- make_wrapper inst_loc tvs theta mb_preds
490                 -- Here, we are relying on the order of dictionary 
491                 -- arguments built by NewTypeDerived in TcDeriv; 
492                 -- namely, that the rep_dict_id comes first
493            
494         ; let (cls, cls_inst_tys) = tcSplitDFunHead inst_head_ty
495               cls_tycon           = classTyCon cls
496               the_coercion        = make_coercion cls_tycon cls_inst_tys
497               coerced_rep_dict    = mkHsWrap the_coercion (HsVar rep_dict_id)
498
499         ; body <- make_body cls_tycon cls_inst_tys sc_dict_ids coerced_rep_dict
500               
501         ; return (sc_binds `snocBag` (noLoc $ VarBind dfun_id $ noLoc $ mkHsWrap wrap_fn body)) }
502   where
503
504       -----------------------
505       --        make_wrapper
506       -- We distinguish two cases:
507       -- (a) there is no tyvar abstraction in the dfun, so all dicts are constant,
508       --     and the new dict can just be a constant
509       --        (mb_preds = Just preds)
510       -- (b) there are tyvars, so we must make a dict *fun*
511       --        (mb_preds = Nothing)
512       -- See the defn of NewTypeDerived for the meaning of mb_preds
513     make_wrapper inst_loc tvs theta (Just preds)        -- Case (a)
514       = ASSERT( null tvs && null theta )
515         do { dicts <- newDictBndrs inst_loc preds
516            ; sc_binds <- addErrCtxt superClassCtxt $
517                          tcSimplifySuperClasses inst_loc [] dicts
518                 -- Use tcSimplifySuperClasses to avoid creating loops, for the
519                 -- same reason as Note [SUPERCLASS-LOOP 1] in TcSimplify
520            ; return (map instToId dicts, idHsWrapper, sc_binds) }
521
522     make_wrapper inst_loc tvs theta Nothing     -- Case (b)
523       = do { dicts <- newDictBndrs inst_loc theta
524            ; let dict_ids = map instToId dicts
525            ; return (dict_ids, mkWpTyLams tvs <.> mkWpLams dict_ids, emptyBag) }
526
527       -----------------------
528       --        make_coercion
529       -- The inst_head looks like (C s1 .. sm (T a1 .. ak))
530       -- But we want the coercion (C s1 .. sm (sym (CoT a1 .. ak)))
531       --        with kind (C s1 .. sm (T a1 .. ak)  :=:  C s1 .. sm <rep_ty>)
532       --        where rep_ty is the (eta-reduced) type rep of T
533       -- So we just replace T with CoT, and insert a 'sym'
534       -- NB: we know that k will be >= arity of CoT, because the latter fully eta-reduced
535
536     make_coercion cls_tycon cls_inst_tys
537         | Just (all_tys_but_last, last_ty) <- snocView cls_inst_tys
538         , (tycon, tc_args) <- tcSplitTyConApp last_ty   -- Should not fail
539         , Just co_con <- newTyConCo_maybe tycon
540         , let co = mkSymCoercion (mkTyConApp co_con tc_args)
541         = WpCo (mkTyConApp cls_tycon (all_tys_but_last ++ [co]))
542         | otherwise     -- The newtype is transparent; no need for a cast
543         = idHsWrapper
544
545       -----------------------
546       --        make_body
547       -- Two cases; see Note [Newtype deriving superclasses] in TcDeriv.lhs
548       -- (a) no superclasses; then we can just use the coerced dict
549       -- (b) one or more superclasses; then new need to do the unpack/repack
550         
551     make_body cls_tycon cls_inst_tys sc_dict_ids coerced_rep_dict
552         | null sc_dict_ids              -- Case (a)
553         = return coerced_rep_dict
554         | otherwise                     -- Case (b)
555         = do { op_ids            <- newSysLocalIds FSLIT("op") op_tys
556              ; dummy_sc_dict_ids <- newSysLocalIds FSLIT("sc") (map idType sc_dict_ids)
557              ; let the_pat = ConPatOut { pat_con = noLoc cls_data_con, pat_tvs = [],
558                                          pat_dicts = dummy_sc_dict_ids,
559                                          pat_binds = emptyLHsBinds,
560                                          pat_args = PrefixCon (map nlVarPat op_ids),
561                                          pat_ty = pat_ty} 
562                    the_match = mkSimpleMatch [noLoc the_pat] the_rhs
563                    the_rhs = mkHsConApp cls_data_con cls_inst_tys $
564                              map HsVar (sc_dict_ids ++ op_ids)
565
566                 -- Warning: this HsCase scrutinises a value with a PredTy, which is
567                 --          never otherwise seen in Haskell source code. It'd be
568                 --          nicer to generate Core directly!
569              ; return (HsCase (noLoc coerced_rep_dict) $
570                        MatchGroup [the_match] (mkFunTy pat_ty pat_ty)) }
571         where
572           pat_ty       = mkTyConApp cls_tycon cls_inst_tys
573           cls_data_con = head (tyConDataCons cls_tycon)
574           cls_arg_tys  = dataConInstArgTys cls_data_con cls_inst_tys 
575           op_tys       = dropList sc_dict_ids cls_arg_tys
576
577 ------------------------
578 -- Ordinary instances
579
580 tcInstDecl2 (InstInfo { iSpec = ispec, iBinds = VanillaInst monobinds uprags })
581   = let 
582         dfun_id    = instanceDFunId ispec
583         rigid_info = InstSkol
584         inst_ty    = idType dfun_id
585         loc        = srcLocSpan (getSrcLoc dfun_id)
586     in
587          -- Prime error recovery
588     recoverM (returnM emptyLHsBinds)            $
589     setSrcSpan loc                              $
590     addErrCtxt (instDeclCtxt2 (idType dfun_id)) $
591
592         -- Instantiate the instance decl with skolem constants 
593     tcSkolSigType rigid_info inst_ty    `thenM` \ (inst_tyvars', dfun_theta', inst_head') ->
594                 -- These inst_tyvars' scope over the 'where' part
595                 -- Those tyvars are inside the dfun_id's type, which is a bit
596                 -- bizarre, but OK so long as you realise it!
597     let
598         (clas, inst_tys') = tcSplitDFunHead inst_head'
599         (class_tyvars, sc_theta, _, op_items) = classBigSig clas
600
601         -- Instantiate the super-class context with inst_tys
602         sc_theta' = substTheta (zipOpenTvSubst class_tyvars inst_tys') sc_theta
603         origin    = SigOrigin rigid_info
604     in
605          -- Create dictionary Ids from the specified instance contexts.
606     getInstLoc InstScOrigin                             `thenM` \ sc_loc -> 
607     newDictBndrs sc_loc sc_theta'                       `thenM` \ sc_dicts ->
608     getInstLoc origin                                   `thenM` \ inst_loc -> 
609     newDictBndrs inst_loc dfun_theta'                   `thenM` \ dfun_arg_dicts ->
610     newDictBndr inst_loc (mkClassPred clas inst_tys')   `thenM` \ this_dict ->
611                 -- Default-method Ids may be mentioned in synthesised RHSs,
612                 -- but they'll already be in the environment.
613
614         -- Typecheck the methods
615     let         -- These insts are in scope; quite a few, eh?
616         avail_insts = [this_dict] ++ dfun_arg_dicts ++ sc_dicts
617     in
618     tcMethods origin clas inst_tyvars' 
619               dfun_theta' inst_tys' avail_insts 
620               op_items monobinds uprags         `thenM` \ (meth_ids, meth_binds) ->
621
622         -- Figure out bindings for the superclass context
623         -- Don't include this_dict in the 'givens', else
624         -- sc_dicts get bound by just selecting  from this_dict!!
625     addErrCtxt superClassCtxt
626         (tcSimplifySuperClasses inst_loc
627                          dfun_arg_dicts sc_dicts)       `thenM` \ sc_binds ->
628
629         -- It's possible that the superclass stuff might unified one
630         -- of the inst_tyavars' with something in the envt
631     checkSigTyVars inst_tyvars'         `thenM_`
632
633         -- Deal with 'SPECIALISE instance' pragmas 
634     tcPrags dfun_id (filter isSpecInstLSig uprags)      `thenM` \ prags -> 
635     
636         -- Create the result bindings
637     let
638         dict_constr   = classDataCon clas
639         scs_and_meths = map instToId sc_dicts ++ meth_ids
640         this_dict_id  = instToId this_dict
641         inline_prag | null dfun_arg_dicts = []
642                     | otherwise = [L loc (InlinePrag (Inline AlwaysActive True))]
643                 -- Always inline the dfun; this is an experimental decision
644                 -- because it makes a big performance difference sometimes.
645                 -- Often it means we can do the method selection, and then
646                 -- inline the method as well.  Marcin's idea; see comments below.
647                 --
648                 -- BUT: don't inline it if it's a constant dictionary;
649                 -- we'll get all the benefit without inlining, and we get
650                 -- a **lot** of code duplication if we inline it
651                 --
652                 --      See Note [Inline dfuns] below
653
654         dict_rhs
655           = mkHsConApp dict_constr inst_tys' (map HsVar scs_and_meths)
656                 -- We don't produce a binding for the dict_constr; instead we
657                 -- rely on the simplifier to unfold this saturated application
658                 -- We do this rather than generate an HsCon directly, because
659                 -- it means that the special cases (e.g. dictionary with only one
660                 -- member) are dealt with by the common MkId.mkDataConWrapId code rather
661                 -- than needing to be repeated here.
662
663         dict_bind  = noLoc (VarBind this_dict_id dict_rhs)
664         all_binds  = dict_bind `consBag` (sc_binds `unionBags` meth_binds)
665
666         main_bind = noLoc $ AbsBinds
667                             inst_tyvars'
668                             (map instToId dfun_arg_dicts)
669                             [(inst_tyvars', dfun_id, this_dict_id, 
670                                             inline_prag ++ prags)] 
671                             all_binds
672     in
673     showLIE (text "instance")           `thenM_`
674     returnM (unitBag main_bind)
675
676
677 tcMethods origin clas inst_tyvars' dfun_theta' inst_tys' 
678           avail_insts op_items monobinds uprags
679   =     -- Check that all the method bindings come from this class
680     let
681         sel_names = [idName sel_id | (sel_id, _) <- op_items]
682         bad_bndrs = collectHsBindBinders monobinds `minusList` sel_names
683     in
684     mappM (addErrTc . badMethodErr clas) bad_bndrs      `thenM_`
685
686         -- Make the method bindings
687     let
688         mk_method_bind = mkMethodBind origin clas inst_tys' monobinds
689     in
690     mapAndUnzipM mk_method_bind op_items        `thenM` \ (meth_insts, meth_infos) ->
691
692         -- And type check them
693         -- It's really worth making meth_insts available to the tcMethodBind
694         -- Consider     instance Monad (ST s) where
695         --                {-# INLINE (>>) #-}
696         --                (>>) = ...(>>=)...
697         -- If we don't include meth_insts, we end up with bindings like this:
698         --      rec { dict = MkD then bind ...
699         --            then = inline_me (... (GHC.Base.>>= dict) ...)
700         --            bind = ... }
701         -- The trouble is that (a) 'then' and 'dict' are mutually recursive, 
702         -- and (b) the inline_me prevents us inlining the >>= selector, which
703         -- would unravel the loop.  Result: (>>) ends up as a loop breaker, and
704         -- is not inlined across modules. Rather ironic since this does not
705         -- happen without the INLINE pragma!  
706         --
707         -- Solution: make meth_insts available, so that 'then' refers directly
708         --           to the local 'bind' rather than going via the dictionary.
709         --
710         -- BUT WATCH OUT!  If the method type mentions the class variable, then
711         -- this optimisation is not right.  Consider
712         --      class C a where
713         --        op :: Eq a => a
714         --
715         --      instance C Int where
716         --        op = op
717         -- The occurrence of 'op' on the rhs gives rise to a constraint
718         --      op at Int
719         -- The trouble is that the 'meth_inst' for op, which is 'available', also
720         -- looks like 'op at Int'.  But they are not the same.
721     let
722         prag_fn        = mkPragFun uprags
723         all_insts      = avail_insts ++ catMaybes meth_insts
724         sig_fn n       = Just []        -- No scoped type variables, but every method has
725                                         -- a type signature, in effect, so that we check
726                                         -- the method has the right type
727         tc_method_bind = tcMethodBind inst_tyvars' dfun_theta' all_insts sig_fn prag_fn
728         meth_ids       = [meth_id | (_,meth_id,_) <- meth_infos]
729     in
730
731     mapM tc_method_bind meth_infos              `thenM` \ meth_binds_s ->
732    
733     returnM (meth_ids, unionManyBags meth_binds_s)
734 \end{code}
735
736
737                 ------------------------------
738         [Inline dfuns] Inlining dfuns unconditionally
739                 ------------------------------
740
741 The code above unconditionally inlines dict funs.  Here's why.
742 Consider this program:
743
744     test :: Int -> Int -> Bool
745     test x y = (x,y) == (y,x) || test y x
746     -- Recursive to avoid making it inline.
747
748 This needs the (Eq (Int,Int)) instance.  If we inline that dfun
749 the code we end up with is good:
750
751     Test.$wtest =
752         \r -> case ==# [ww ww1] of wild {
753                 PrelBase.False -> Test.$wtest ww1 ww;
754                 PrelBase.True ->
755                   case ==# [ww1 ww] of wild1 {
756                     PrelBase.False -> Test.$wtest ww1 ww;
757                     PrelBase.True -> PrelBase.True [];
758                   };
759             };
760     Test.test = \r [w w1]
761             case w of w2 {
762               PrelBase.I# ww ->
763                   case w1 of w3 { PrelBase.I# ww1 -> Test.$wtest ww ww1; };
764             };
765
766 If we don't inline the dfun, the code is not nearly as good:
767
768     (==) = case PrelTup.$fEq(,) PrelBase.$fEqInt PrelBase.$fEqInt of tpl {
769               PrelBase.:DEq tpl1 tpl2 -> tpl2;
770             };
771     
772     Test.$wtest =
773         \r [ww ww1]
774             let { y = PrelBase.I#! [ww1]; } in
775             let { x = PrelBase.I#! [ww]; } in
776             let { sat_slx = PrelTup.(,)! [y x]; } in
777             let { sat_sly = PrelTup.(,)! [x y];
778             } in
779               case == sat_sly sat_slx of wild {
780                 PrelBase.False -> Test.$wtest ww1 ww;
781                 PrelBase.True -> PrelBase.True [];
782               };
783     
784     Test.test =
785         \r [w w1]
786             case w of w2 {
787               PrelBase.I# ww ->
788                   case w1 of w3 { PrelBase.I# ww1 -> Test.$wtest ww ww1; };
789             };
790
791 Why doesn't GHC inline $fEq?  Because it looks big:
792
793     PrelTup.zdfEqZ1T{-rcX-}
794         = \ @ a{-reT-} :: * @ b{-reS-} :: *
795             zddEq{-rf6-} _Ks :: {PrelBase.Eq{-23-} a{-reT-}}
796             zddEq1{-rf7-} _Ks :: {PrelBase.Eq{-23-} b{-reS-}} ->
797             let {
798               zeze{-rf0-} _Kl :: (b{-reS-} -> b{-reS-} -> PrelBase.Bool{-3c-})
799               zeze{-rf0-} = PrelBase.zeze{-01L-}@ b{-reS-} zddEq1{-rf7-} } in
800             let {
801               zeze1{-rf3-} _Kl :: (a{-reT-} -> a{-reT-} -> PrelBase.Bool{-3c-})
802               zeze1{-rf3-} = PrelBase.zeze{-01L-} @ a{-reT-} zddEq{-rf6-} } in
803             let {
804               zeze2{-reN-} :: ((a{-reT-}, b{-reS-}) -> (a{-reT-}, b{-reS-})-> PrelBase.Bool{-3c-})
805               zeze2{-reN-} = \ ds{-rf5-} _Ks :: (a{-reT-}, b{-reS-})
806                                ds1{-rf4-} _Ks :: (a{-reT-}, b{-reS-}) ->
807                              case ds{-rf5-}
808                              of wild{-reW-} _Kd { (a1{-rf2-} _Ks, a2{-reZ-} _Ks) ->
809                              case ds1{-rf4-}
810                              of wild1{-reX-} _Kd { (b1{-rf1-} _Ks, b2{-reY-} _Ks) ->
811                              PrelBase.zaza{-r4e-}
812                                (zeze1{-rf3-} a1{-rf2-} b1{-rf1-})
813                                (zeze{-rf0-} a2{-reZ-} b2{-reY-})
814                              }
815                              } } in     
816             let {
817               a1{-reR-} :: ((a{-reT-}, b{-reS-})-> (a{-reT-}, b{-reS-})-> PrelBase.Bool{-3c-})
818               a1{-reR-} = \ a2{-reV-} _Ks :: (a{-reT-}, b{-reS-})
819                             b1{-reU-} _Ks :: (a{-reT-}, b{-reS-}) ->
820                           PrelBase.not{-r6I-} (zeze2{-reN-} a2{-reV-} b1{-reU-})
821             } in
822               PrelBase.zdwZCDEq{-r8J-} @ (a{-reT-}, b{-reS-}) a1{-reR-} zeze2{-reN-})
823
824 and it's not as bad as it seems, because it's further dramatically
825 simplified: only zeze2 is extracted and its body is simplified.
826
827
828 %************************************************************************
829 %*                                                                      *
830 \subsection{Error messages}
831 %*                                                                      *
832 %************************************************************************
833
834 \begin{code}
835 instDeclCtxt1 hs_inst_ty 
836   = inst_decl_ctxt (case unLoc hs_inst_ty of
837                         HsForAllTy _ _ _ (L _ (HsPredTy pred)) -> ppr pred
838                         HsPredTy pred                    -> ppr pred
839                         other                            -> ppr hs_inst_ty)     -- Don't expect this
840 instDeclCtxt2 dfun_ty
841   = inst_decl_ctxt (ppr (mkClassPred cls tys))
842   where
843     (_,_,cls,tys) = tcSplitDFunTy dfun_ty
844
845 inst_decl_ctxt doc = ptext SLIT("In the instance declaration for") <+> quotes doc
846
847 superClassCtxt = ptext SLIT("When checking the super-classes of an instance declaration")
848
849 atInstCtxt name = ptext SLIT("In the associated type instance for") <+> 
850                   quotes (ppr name)
851
852 mustBeVarArgErr ty = 
853   sep [ ptext SLIT("Arguments that do not correspond to a class parameter") <+>
854         ptext SLIT("must be variables")
855       , ptext SLIT("Instead of a variable, found") <+> ppr ty
856       ]
857
858 wrongATArgErr ty instTy =
859   sep [ ptext SLIT("Type indexes must match class instance head")
860       , ptext SLIT("Found") <+> ppr ty <+> ptext SLIT("but expected") <+>
861          ppr instTy
862       ]
863 \end{code}