Fixes the way we check if flattening happened during
[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcRnTypes.lhs
1
2 % (c) The University of Glasgow 2006
3 % (c) The GRASP Project, Glasgow University, 1992-2002
4 %
5 \begin{code}
6 module TcRnTypes(
7         TcRnIf, TcRn, TcM, RnM, IfM, IfL, IfG, -- The monad is opaque outside this module
8         TcRef,
9
10         -- The environment types
11         Env(..), 
12         TcGblEnv(..), TcLclEnv(..), 
13         IfGblEnv(..), IfLclEnv(..), 
14
15         -- Ranamer types
16         ErrCtxt, RecFieldEnv(..),
17         ImportAvails(..), emptyImportAvails, plusImportAvails, 
18         WhereFrom(..), mkModDeps,
19
20         -- Typechecker types
21         TcTypeEnv, TcTyThing(..), pprTcTyThingCategory, 
22
23         -- Template Haskell
24         ThStage(..), topStage, topAnnStage, topSpliceStage,
25         ThLevel, impLevel, outerLevel, thLevel,
26
27         -- Arrows
28         ArrowCtxt(NoArrowCtxt), newArrowScope, escapeArrowScope,
29
30         -- Constraints
31         Untouchables(..), inTouchableRange, isNoUntouchables,
32
33         WantedConstraints(..), insolubleWC, emptyWC, isEmptyWC,
34         andWC, addFlats, addImplics, mkFlatWC,
35
36         EvVarX(..), mkEvVarX, evVarOf, evVarX, evVarOfPred,
37         WantedEvVar, wantedToFlavored,
38         keepWanted,
39
40         Implication(..),
41         CtLoc(..), ctLocSpan, ctLocOrigin, setCtLocOrigin,
42         CtOrigin(..), EqOrigin(..), 
43         WantedLoc, GivenLoc, GivenKind(..), pushErrCtxt,
44
45         SkolemInfo(..),
46
47         CtFlavor(..), pprFlavorArising, isWanted, 
48         isGivenOrSolved, isGiven_maybe,
49         isDerived,
50         FlavoredEvVar,
51
52         -- Pretty printing
53         pprEvVarTheta, pprWantedEvVar, pprWantedsWithLocs,
54         pprEvVars, pprEvVarWithType,
55         pprArising, pprArisingAt,
56
57         -- Misc other types
58         TcId, TcIdSet, TcTyVarBind(..), TcTyVarBinds
59         
60   ) where
61
62 #include "HsVersions.h"
63
64 import HsSyn
65 import HscTypes
66 import Type
67 import Class    ( Class )
68 import DataCon  ( DataCon, dataConUserType )
69 import TcType
70 import Annotations
71 import InstEnv
72 import FamInstEnv
73 import IOEnv
74 import RdrName
75 import Name
76 import NameEnv
77 import NameSet
78 import Var
79 import VarEnv
80 import Module
81 import SrcLoc
82 import VarSet
83 import ErrUtils
84 import UniqFM
85 import UniqSupply
86 import Unique
87 import BasicTypes
88 import Bag
89 import Outputable
90 import ListSetOps
91 import FastString
92
93 import Data.Set (Set)
94 \end{code}
95
96
97 %************************************************************************
98 %*                                                                      *
99                Standard monad definition for TcRn
100     All the combinators for the monad can be found in TcRnMonad
101 %*                                                                      *
102 %************************************************************************
103
104 The monad itself has to be defined here, because it is mentioned by ErrCtxt
105
106 \begin{code}
107 type TcRef a     = IORef a
108 type TcId        = Id                   -- Type may be a TcType  DV: WHAT??????????
109 type TcIdSet     = IdSet
110
111
112 type TcRnIf a b c = IOEnv (Env a b) c
113 type IfM lcl a  = TcRnIf IfGblEnv lcl a         -- Iface stuff
114
115 type IfG a  = IfM () a                          -- Top level
116 type IfL a  = IfM IfLclEnv a                    -- Nested
117 type TcRn a = TcRnIf TcGblEnv TcLclEnv a
118 type RnM  a = TcRn a            -- Historical
119 type TcM  a = TcRn a            -- Historical
120 \end{code}
121
122 Representation of type bindings to uninstantiated meta variables used during
123 constraint solving.
124
125 \begin{code}
126 data TcTyVarBind = TcTyVarBind TcTyVar TcType
127
128 type TcTyVarBinds = Bag TcTyVarBind
129
130 instance Outputable TcTyVarBind where
131   ppr (TcTyVarBind tv ty) = ppr tv <+> text ":=" <+> ppr ty
132 \end{code}
133
134
135 %************************************************************************
136 %*                                                                      *
137                 The main environment types
138 %*                                                                      *
139 %************************************************************************
140
141 \begin{code}
142 data Env gbl lcl        -- Changes as we move into an expression
143   = Env {
144         env_top  :: HscEnv,     -- Top-level stuff that never changes
145                                 -- Includes all info about imported things
146
147         env_us   :: {-# UNPACK #-} !(IORef UniqSupply), 
148                                 -- Unique supply for local varibles
149
150         env_gbl  :: gbl,        -- Info about things defined at the top level
151                                 -- of the module being compiled
152
153         env_lcl  :: lcl         -- Nested stuff; changes as we go into 
154     }
155
156 -- TcGblEnv describes the top-level of the module at the 
157 -- point at which the typechecker is finished work.
158 -- It is this structure that is handed on to the desugarer
159
160 data TcGblEnv
161   = TcGblEnv {
162         tcg_mod     :: Module,         -- ^ Module being compiled
163         tcg_src     :: HscSource,
164           -- ^ What kind of module (regular Haskell, hs-boot, ext-core)
165
166         tcg_rdr_env :: GlobalRdrEnv,   -- ^ Top level envt; used during renaming
167         tcg_default :: Maybe [Type],
168           -- ^ Types used for defaulting. @Nothing@ => no @default@ decl
169
170         tcg_fix_env   :: FixityEnv,     -- ^ Just for things in this module
171         tcg_field_env :: RecFieldEnv,   -- ^ Just for things in this module
172
173         tcg_type_env :: TypeEnv,
174           -- ^ Global type env for the module we are compiling now.  All
175           -- TyCons and Classes (for this module) end up in here right away,
176           -- along with their derived constructors, selectors.
177           --
178           -- (Ids defined in this module start in the local envt, though they
179           --  move to the global envt during zonking)
180
181         tcg_type_env_var :: TcRef TypeEnv,
182                 -- Used only to initialise the interface-file
183                 -- typechecker in initIfaceTcRn, so that it can see stuff
184                 -- bound in this module when dealing with hi-boot recursions
185                 -- Updated at intervals (e.g. after dealing with types and classes)
186         
187         tcg_inst_env     :: InstEnv,
188           -- ^ Instance envt for /home-package/ modules; Includes the dfuns in
189           -- tcg_insts
190         tcg_fam_inst_env :: FamInstEnv, -- ^ Ditto for family instances
191
192                 -- Now a bunch of things about this module that are simply 
193                 -- accumulated, but never consulted until the end.  
194                 -- Nevertheless, it's convenient to accumulate them along 
195                 -- with the rest of the info from this module.
196         tcg_exports :: [AvailInfo],     -- ^ What is exported
197         tcg_imports :: ImportAvails,
198           -- ^ Information about what was imported from where, including
199           -- things bound in this module.
200
201         tcg_dus :: DefUses,
202           -- ^ What is defined in this module and what is used.
203           -- The latter is used to generate
204           --
205           --  (a) version tracking; no need to recompile if these things have
206           --      not changed version stamp
207           --
208           --  (b) unused-import info
209
210         tcg_keep :: TcRef NameSet,
211           -- ^ Locally-defined top-level names to keep alive.
212           --
213           -- "Keep alive" means give them an Exported flag, so that the
214           -- simplifier does not discard them as dead code, and so that they
215           -- are exposed in the interface file (but not to export to the
216           -- user).
217           --
218           -- Some things, like dict-fun Ids and default-method Ids are "born"
219           -- with the Exported flag on, for exactly the above reason, but some
220           -- we only discover as we go.  Specifically:
221           --
222           --   * The to/from functions for generic data types
223           --
224           --   * Top-level variables appearing free in the RHS of an orphan
225           --     rule
226           --
227           --   * Top-level variables appearing free in a TH bracket
228
229         tcg_th_used :: TcRef Bool,
230           -- ^ @True@ <=> Template Haskell syntax used.
231           --
232           -- We need this so that we can generate a dependency on the
233           -- Template Haskell package, becuase the desugarer is going
234           -- to emit loads of references to TH symbols.  The reference
235           -- is implicit rather than explicit, so we have to zap a
236           -- mutable variable.
237
238         tcg_dfun_n  :: TcRef OccSet,
239           -- ^ Allows us to choose unique DFun names.
240
241         -- The next fields accumulate the payload of the module
242         -- The binds, rules and foreign-decl fiels are collected
243         -- initially in un-zonked form and are finally zonked in tcRnSrcDecls
244
245         tcg_rn_exports :: Maybe [Located (IE Name)],
246         tcg_rn_imports :: [LImportDecl Name],
247                 -- Keep the renamed imports regardless.  They are not 
248                 -- voluminous and are needed if you want to report unused imports
249
250         tcg_used_rdrnames :: TcRef (Set RdrName),
251                 -- The set of used *imported* (not locally-defined) RdrNames
252                 -- Used only to report unused import declarations
253
254         tcg_rn_decls :: Maybe (HsGroup Name),
255           -- ^ Renamed decls, maybe.  @Nothing@ <=> Don't retain renamed
256           -- decls.
257
258         tcg_ev_binds  :: Bag EvBind,        -- Top-level evidence bindings
259         tcg_binds     :: LHsBinds Id,       -- Value bindings in this module
260         tcg_sigs      :: NameSet,           -- ...Top-level names that *lack* a signature
261         tcg_imp_specs :: [LTcSpecPrag],     -- ...SPECIALISE prags for imported Ids
262         tcg_warns     :: Warnings,          -- ...Warnings and deprecations
263         tcg_anns      :: [Annotation],      -- ...Annotations
264         tcg_insts     :: [Instance],        -- ...Instances
265         tcg_fam_insts :: [FamInst],         -- ...Family instances
266         tcg_rules     :: [LRuleDecl Id],    -- ...Rules
267         tcg_fords     :: [LForeignDecl Id], -- ...Foreign import & exports
268         tcg_vects     :: [LVectDecl Id],    -- ...Vectorisation declarations
269
270         tcg_doc_hdr   :: Maybe LHsDocString, -- ^ Maybe Haddock header docs
271         tcg_hpc       :: AnyHpcUsage,        -- ^ @True@ if any part of the
272                                              --  prog uses hpc instrumentation.
273
274         tcg_main      :: Maybe Name          -- ^ The Name of the main
275                                              -- function, if this module is
276                                              -- the main module.
277     }
278
279 data RecFieldEnv 
280   = RecFields (NameEnv [Name])  -- Maps a constructor name *in this module*
281                                 -- to the fields for that constructor
282               NameSet           -- Set of all fields declared *in this module*;
283                                 -- used to suppress name-shadowing complaints
284                                 -- when using record wild cards
285                                 -- E.g.  let fld = e in C {..}
286         -- This is used when dealing with ".." notation in record 
287         -- construction and pattern matching.
288         -- The FieldEnv deals *only* with constructors defined in *this*
289         -- module.  For imported modules, we get the same info from the
290         -- TypeEnv
291 \end{code}
292
293 %************************************************************************
294 %*                                                                      *
295                 The interface environments
296               Used when dealing with IfaceDecls
297 %*                                                                      *
298 %************************************************************************
299
300 \begin{code}
301 data IfGblEnv 
302   = IfGblEnv {
303         -- The type environment for the module being compiled,
304         -- in case the interface refers back to it via a reference that
305         -- was originally a hi-boot file.
306         -- We need the module name so we can test when it's appropriate
307         -- to look in this env.
308         if_rec_types :: Maybe (Module, IfG TypeEnv)
309                 -- Allows a read effect, so it can be in a mutable
310                 -- variable; c.f. handling the external package type env
311                 -- Nothing => interactive stuff, no loops possible
312     }
313
314 data IfLclEnv
315   = IfLclEnv {
316         -- The module for the current IfaceDecl
317         -- So if we see   f = \x -> x
318         -- it means M.f = \x -> x, where M is the if_mod
319         if_mod :: Module,
320
321         -- The field is used only for error reporting
322         -- if (say) there's a Lint error in it
323         if_loc :: SDoc,
324                 -- Where the interface came from:
325                 --      .hi file, or GHCi state, or ext core
326                 -- plus which bit is currently being examined
327
328         if_tv_env  :: UniqFM TyVar,     -- Nested tyvar bindings
329         if_id_env  :: UniqFM Id         -- Nested id binding
330     }
331 \end{code}
332
333
334 %************************************************************************
335 %*                                                                      *
336                 The local typechecker environment
337 %*                                                                      *
338 %************************************************************************
339
340 The Global-Env/Local-Env story
341 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
342 During type checking, we keep in the tcg_type_env
343         * All types and classes
344         * All Ids derived from types and classes (constructors, selectors)
345
346 At the end of type checking, we zonk the local bindings,
347 and as we do so we add to the tcg_type_env
348         * Locally defined top-level Ids
349
350 Why?  Because they are now Ids not TcIds.  This final GlobalEnv is
351         a) fed back (via the knot) to typechecking the 
352            unfoldings of interface signatures
353         b) used in the ModDetails of this module
354
355 \begin{code}
356 data TcLclEnv           -- Changes as we move inside an expression
357                         -- Discarded after typecheck/rename; not passed on to desugarer
358   = TcLclEnv {
359         tcl_loc  :: SrcSpan,            -- Source span
360         tcl_ctxt :: [ErrCtxt],          -- Error context, innermost on top
361         tcl_errs :: TcRef Messages,     -- Place to accumulate errors
362
363         tcl_th_ctxt    :: ThStage,            -- Template Haskell context
364         tcl_arrow_ctxt :: ArrowCtxt,          -- Arrow-notation context
365
366         tcl_rdr :: LocalRdrEnv,         -- Local name envt
367                 -- Maintained during renaming, of course, but also during
368                 -- type checking, solely so that when renaming a Template-Haskell
369                 -- splice we have the right environment for the renamer.
370                 -- 
371                 --   Does *not* include global name envt; may shadow it
372                 --   Includes both ordinary variables and type variables;
373                 --   they are kept distinct because tyvar have a different
374                 --   occurrence contructor (Name.TvOcc)
375                 -- We still need the unsullied global name env so that
376                 --   we can look up record field names
377
378         tcl_env  :: TcTypeEnv,    -- The local type environment: Ids and
379                                   -- TyVars defined in this module
380                                         
381         tcl_tyvars :: TcRef TcTyVarSet, -- The "global tyvars"
382                         -- Namely, the in-scope TyVars bound in tcl_env, 
383                         -- plus the tyvars mentioned in the types of Ids bound
384                         -- in tcl_lenv. 
385                         -- Why mutable? see notes with tcGetGlobalTyVars
386
387         tcl_lie   :: TcRef WantedConstraints,    -- Place to accumulate type constraints
388
389         -- TcMetaTyVars have 
390         tcl_meta  :: TcRef Unique,  -- The next free unique for TcMetaTyVars
391                                     -- Guaranteed to be allocated linearly
392         tcl_untch :: Unique         -- Any TcMetaTyVar with 
393                                     --     unique >= tcl_untch is touchable
394                                     --     unique <  tcl_untch is untouchable
395     }
396
397 type TcTypeEnv = NameEnv TcTyThing
398
399
400 {- Note [Given Insts]
401    ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
402 Because of GADTs, we have to pass inwards the Insts provided by type signatures 
403 and existential contexts. Consider
404         data T a where { T1 :: b -> b -> T [b] }
405         f :: Eq a => T a -> Bool
406         f (T1 x y) = [x]==[y]
407
408 The constructor T1 binds an existential variable 'b', and we need Eq [b].
409 Well, we have it, because Eq a refines to Eq [b], but we can only spot that if we 
410 pass it inwards.
411
412 -}
413
414 ---------------------------
415 -- Template Haskell stages and levels 
416 ---------------------------
417
418 data ThStage    -- See Note [Template Haskell state diagram] in TcSplice
419   = Splice      -- Top-level splicing
420                 -- This code will be run *at compile time*;
421                 --   the result replaces the splice
422                 -- Binding level = 0
423  
424   | Comp        -- Ordinary Haskell code
425                 -- Binding level = 1
426
427   | Brack                       -- Inside brackets 
428       ThStage                   --   Binding level = level(stage) + 1
429       (TcRef [PendingSplice])   --   Accumulate pending splices here
430       (TcRef WantedConstraints) --     and type constraints here
431
432 topStage, topAnnStage, topSpliceStage :: ThStage
433 topStage       = Comp
434 topAnnStage    = Splice
435 topSpliceStage = Splice
436
437 instance Outputable ThStage where
438    ppr Splice        = text "Splice"
439    ppr Comp          = text "Comp"
440    ppr (Brack s _ _) = text "Brack" <> parens (ppr s)
441
442 type ThLevel = Int      
443         -- See Note [Template Haskell levels] in TcSplice
444         -- Incremented when going inside a bracket,
445         -- decremented when going inside a splice
446         -- NB: ThLevel is one greater than the 'n' in Fig 2 of the
447         --     original "Template meta-programming for Haskell" paper
448
449 impLevel, outerLevel :: ThLevel
450 impLevel = 0    -- Imported things; they can be used inside a top level splice
451 outerLevel = 1  -- Things defined outside brackets
452 -- NB: Things at level 0 are not *necessarily* imported.
453 --      eg  $( \b -> ... )   here b is bound at level 0
454 --
455 -- For example: 
456 --      f = ...
457 --      g1 = $(map ...)         is OK
458 --      g2 = $(f ...)           is not OK; because we havn't compiled f yet
459
460 thLevel :: ThStage -> ThLevel
461 thLevel Splice        = 0
462 thLevel Comp          = 1
463 thLevel (Brack s _ _) = thLevel s + 1
464
465 ---------------------------
466 -- Arrow-notation context
467 ---------------------------
468
469 {-
470 In arrow notation, a variable bound by a proc (or enclosed let/kappa)
471 is not in scope to the left of an arrow tail (-<) or the head of (|..|).
472 For example
473
474         proc x -> (e1 -< e2)
475
476 Here, x is not in scope in e1, but it is in scope in e2.  This can get
477 a bit complicated:
478
479         let x = 3 in
480         proc y -> (proc z -> e1) -< e2
481
482 Here, x and z are in scope in e1, but y is not.  We implement this by
483 recording the environment when passing a proc (using newArrowScope),
484 and returning to that (using escapeArrowScope) on the left of -< and the
485 head of (|..|).
486 -}
487
488 data ArrowCtxt
489   = NoArrowCtxt
490   | ArrowCtxt (Env TcGblEnv TcLclEnv)
491
492 -- Record the current environment (outside a proc)
493 newArrowScope :: TcM a -> TcM a
494 newArrowScope
495   = updEnv $ \env ->
496         env { env_lcl = (env_lcl env) { tcl_arrow_ctxt = ArrowCtxt env } }
497
498 -- Return to the stored environment (from the enclosing proc)
499 escapeArrowScope :: TcM a -> TcM a
500 escapeArrowScope
501   = updEnv $ \ env -> case tcl_arrow_ctxt (env_lcl env) of
502         NoArrowCtxt -> env
503         ArrowCtxt env' -> env'
504
505 ---------------------------
506 -- TcTyThing
507 ---------------------------
508
509 data TcTyThing
510   = AGlobal TyThing             -- Used only in the return type of a lookup
511
512   | ATcId   {           -- Ids defined in this module; may not be fully zonked
513         tct_id    :: TcId,              
514         tct_level :: ThLevel }
515
516   | ATyVar  Name TcType         -- The type to which the lexically scoped type vaiable
517                                 -- is currently refined. We only need the Name
518                                 -- for error-message purposes; it is the corresponding
519                                 -- Name in the domain of the envt
520
521   | AThing  TcKind              -- Used temporarily, during kind checking, for the
522                                 --      tycons and clases in this recursive group
523
524 instance Outputable TcTyThing where     -- Debugging only
525    ppr (AGlobal g)      = pprTyThing g
526    ppr elt@(ATcId {})   = text "Identifier" <> 
527                           brackets (ppr (tct_id elt) <> dcolon 
528                                  <> ppr (varType (tct_id elt)) <> comma
529                                  <+> ppr (tct_level elt))
530    ppr (ATyVar tv _)    = text "Type variable" <+> quotes (ppr tv)
531    ppr (AThing k)       = text "AThing" <+> ppr k
532
533 pprTcTyThingCategory :: TcTyThing -> SDoc
534 pprTcTyThingCategory (AGlobal thing) = pprTyThingCategory thing
535 pprTcTyThingCategory (ATyVar {})     = ptext (sLit "Type variable")
536 pprTcTyThingCategory (ATcId {})      = ptext (sLit "Local identifier")
537 pprTcTyThingCategory (AThing {})     = ptext (sLit "Kinded thing")
538 \end{code}
539
540 \begin{code}
541 type ErrCtxt = (Bool, TidyEnv -> TcM (TidyEnv, Message))
542         -- Monadic so that we have a chance
543         -- to deal with bound type variables just before error
544         -- message construction
545
546         -- Bool:  True <=> this is a landmark context; do not
547         --                 discard it when trimming for display
548 \end{code}
549
550
551 %************************************************************************
552 %*                                                                      *
553         Operations over ImportAvails
554 %*                                                                      *
555 %************************************************************************
556
557 \begin{code}
558 -- | 'ImportAvails' summarises what was imported from where, irrespective of
559 -- whether the imported things are actually used or not.  It is used:
560 --
561 --  * when processing the export list,
562 --
563 --  * when constructing usage info for the interface file,
564 --
565 --  * to identify the list of directly imported modules for initialisation
566 --    purposes and for optimised overlap checking of family instances,
567 --
568 --  * when figuring out what things are really unused
569 --
570 data ImportAvails 
571    = ImportAvails {
572         imp_mods :: ModuleEnv [(ModuleName, Bool, SrcSpan)],
573           -- ^ Domain is all directly-imported modules
574           -- The 'ModuleName' is what the module was imported as, e.g. in
575           -- @
576           --     import Foo as Bar
577           -- @
578           -- it is @Bar@.
579           --
580           -- The 'Bool' means:
581           --
582           --  - @True@ => import was @import Foo ()@
583           --
584           --  - @False@ => import was some other form
585           --
586           -- Used
587           --
588           --   (a) to help construct the usage information in the interface
589           --       file; if we import somethign we need to recompile if the
590           --       export version changes
591           --
592           --   (b) to specify what child modules to initialise
593           --
594           -- We need a full ModuleEnv rather than a ModuleNameEnv here,
595           -- because we might be importing modules of the same name from
596           -- different packages. (currently not the case, but might be in the
597           -- future).
598
599         imp_dep_mods :: ModuleNameEnv (ModuleName, IsBootInterface),
600           -- ^ Home-package modules needed by the module being compiled
601           --
602           -- It doesn't matter whether any of these dependencies
603           -- are actually /used/ when compiling the module; they
604           -- are listed if they are below it at all.  For
605           -- example, suppose M imports A which imports X.  Then
606           -- compiling M might not need to consult X.hi, but X
607           -- is still listed in M's dependencies.
608
609         imp_dep_pkgs :: [PackageId],
610           -- ^ Packages needed by the module being compiled, whether directly,
611           -- or via other modules in this package, or via modules imported
612           -- from other packages.
613
614         imp_orphs :: [Module],
615           -- ^ Orphan modules below us in the import tree (and maybe including
616           -- us for imported modules)
617
618         imp_finsts :: [Module]
619           -- ^ Family instance modules below us in the import tree (and maybe
620           -- including us for imported modules)
621       }
622
623 mkModDeps :: [(ModuleName, IsBootInterface)]
624           -> ModuleNameEnv (ModuleName, IsBootInterface)
625 mkModDeps deps = foldl add emptyUFM deps
626                where
627                  add env elt@(m,_) = addToUFM env m elt
628
629 emptyImportAvails :: ImportAvails
630 emptyImportAvails = ImportAvails { imp_mods     = emptyModuleEnv,
631                                    imp_dep_mods = emptyUFM,
632                                    imp_dep_pkgs = [],
633                                    imp_orphs    = [],
634                                    imp_finsts   = [] }
635
636 plusImportAvails ::  ImportAvails ->  ImportAvails ->  ImportAvails
637 plusImportAvails
638   (ImportAvails { imp_mods = mods1,
639                   imp_dep_mods = dmods1, imp_dep_pkgs = dpkgs1, 
640                   imp_orphs = orphs1, imp_finsts = finsts1 })
641   (ImportAvails { imp_mods = mods2,
642                   imp_dep_mods = dmods2, imp_dep_pkgs = dpkgs2,
643                   imp_orphs = orphs2, imp_finsts = finsts2 })
644   = ImportAvails { imp_mods     = plusModuleEnv_C (++) mods1 mods2,
645                    imp_dep_mods = plusUFM_C plus_mod_dep dmods1 dmods2, 
646                    imp_dep_pkgs = dpkgs1 `unionLists` dpkgs2,
647                    imp_orphs    = orphs1 `unionLists` orphs2,
648                    imp_finsts   = finsts1 `unionLists` finsts2 }
649   where
650     plus_mod_dep (m1, boot1) (m2, boot2) 
651         = WARN( not (m1 == m2), (ppr m1 <+> ppr m2) $$ (ppr boot1 <+> ppr boot2) )
652                 -- Check mod-names match
653           (m1, boot1 && boot2)  -- If either side can "see" a non-hi-boot interface, use that
654 \end{code}
655
656 %************************************************************************
657 %*                                                                      *
658 \subsection{Where from}
659 %*                                                                      *
660 %************************************************************************
661
662 The @WhereFrom@ type controls where the renamer looks for an interface file
663
664 \begin{code}
665 data WhereFrom 
666   = ImportByUser IsBootInterface        -- Ordinary user import (perhaps {-# SOURCE #-})
667   | ImportBySystem                      -- Non user import.
668
669 instance Outputable WhereFrom where
670   ppr (ImportByUser is_boot) | is_boot     = ptext (sLit "{- SOURCE -}")
671                              | otherwise   = empty
672   ppr ImportBySystem                       = ptext (sLit "{- SYSTEM -}")
673 \end{code}
674
675
676 %************************************************************************
677 %*                                                                      *
678                 Wanted constraints
679
680      These are forced to be in TcRnTypes because
681            TcLclEnv mentions WantedConstraints
682            WantedConstraint mentions CtLoc
683            CtLoc mentions ErrCtxt
684            ErrCtxt mentions TcM
685 %*                                                                      *
686 v%************************************************************************
687
688 \begin{code}
689 data WantedConstraints
690   = WC { wc_flat  :: Bag WantedEvVar   -- Unsolved constraints, all wanted
691        , wc_impl  :: Bag Implication
692        , wc_insol :: Bag FlavoredEvVar -- Insoluble constraints, can be
693                                        -- wanted, given, or derived
694                                        -- See Note [Insoluble constraints]
695     }
696
697 emptyWC :: WantedConstraints
698 emptyWC = WC { wc_flat = emptyBag, wc_impl = emptyBag, wc_insol = emptyBag }
699
700 mkFlatWC :: Bag WantedEvVar -> WantedConstraints
701 mkFlatWC wevs = WC { wc_flat = wevs, wc_impl = emptyBag, wc_insol = emptyBag }
702
703 isEmptyWC :: WantedConstraints -> Bool
704 isEmptyWC (WC { wc_flat = f, wc_impl = i, wc_insol = n })
705   = isEmptyBag f && isEmptyBag i && isEmptyBag n
706
707 insolubleWC :: WantedConstraints -> Bool
708 -- True if there are any insoluble constraints in the wanted bag
709 insolubleWC wc = not (isEmptyBag (wc_insol wc))
710                || anyBag ic_insol (wc_impl wc)
711
712 andWC :: WantedConstraints -> WantedConstraints -> WantedConstraints
713 andWC (WC { wc_flat = f1, wc_impl = i1, wc_insol = n1 })
714       (WC { wc_flat = f2, wc_impl = i2, wc_insol = n2 })
715   = WC { wc_flat  = f1 `unionBags` f2
716        , wc_impl  = i1 `unionBags` i2
717        , wc_insol = n1 `unionBags` n2 }
718
719 addFlats :: WantedConstraints -> Bag WantedEvVar -> WantedConstraints
720 addFlats wc wevs = wc { wc_flat = wc_flat wc `unionBags` wevs }
721
722 addImplics :: WantedConstraints -> Bag Implication -> WantedConstraints
723 addImplics wc implic = wc { wc_impl = wc_impl wc `unionBags` implic }
724
725 instance Outputable WantedConstraints where
726   ppr (WC {wc_flat = f, wc_impl = i, wc_insol = n})
727    = ptext (sLit "WC") <+> braces (vcat
728         [ if isEmptyBag f then empty else
729           ptext (sLit "wc_flat =")  <+> pprBag pprWantedEvVar f
730         , if isEmptyBag i then empty else
731           ptext (sLit "wc_impl =")  <+> pprBag ppr i
732         , if isEmptyBag n then empty else
733           ptext (sLit "wc_insol =") <+> pprBag ppr n ])
734
735 pprBag :: (a -> SDoc) -> Bag a -> SDoc
736 pprBag pp b = foldrBag (($$) . pp) empty b
737 \end{code}
738  
739
740 \begin{code}
741 data Untouchables = NoUntouchables
742                   | TouchableRange
743                           Unique  -- Low end
744                           Unique  -- High end
745  -- A TcMetaTyvar is *touchable* iff its unique u satisfies
746  --   u >= low
747  --   u < high
748
749 instance Outputable Untouchables where
750   ppr NoUntouchables = ptext (sLit "No untouchables")
751   ppr (TouchableRange low high) = ptext (sLit "Touchable range:") <+> 
752                                   ppr low <+> char '-' <+> ppr high
753
754 isNoUntouchables :: Untouchables -> Bool
755 isNoUntouchables NoUntouchables      = True
756 isNoUntouchables (TouchableRange {}) = False
757
758 inTouchableRange :: Untouchables -> TcTyVar -> Bool
759 inTouchableRange NoUntouchables _ = True
760 inTouchableRange (TouchableRange low high) tv 
761   = uniq >= low && uniq < high
762   where
763     uniq = varUnique tv
764
765 -- EvVar defined in module Var.lhs:
766 -- Evidence variables include all *quantifiable* constraints
767 --   dictionaries
768 --   implicit parameters
769 --   coercion variables
770 \end{code}
771
772 %************************************************************************
773 %*                                                                      *
774                 Implication constraints
775 %*                                                                      *
776 %************************************************************************
777
778 \begin{code}
779 data Implication
780   = Implic {  
781       ic_untch :: Untouchables, -- Untouchables: unification variables
782                                 -- free in the environment
783       ic_env   :: TcTypeEnv,    -- The type environment
784                                 -- Used only when generating error messages
785           -- Generally, ic_untch is a superset of tvsof(ic_env)
786           -- However, we don't zonk ic_env when zonking the Implication
787           -- Instead we do that when generating a skolem-escape error message
788
789       ic_skols  :: TcTyVarSet,   -- Introduced skolems 
790                                  -- See Note [Skolems in an implication]
791
792       ic_given  :: [EvVar],      -- Given evidence variables
793                                  --   (order does not matter)
794       ic_loc   :: GivenLoc,      -- Binding location of the implication,
795                                  --   which is also the location of all the
796                                  --   given evidence variables
797
798       ic_wanted :: WantedConstraints,  -- The wanted
799       ic_insol  :: Bool,               -- True iff insolubleWC ic_wanted is true
800
801       ic_binds  :: EvBindsVar   -- Points to the place to fill in the
802                                 -- abstraction and bindings
803     }
804
805 instance Outputable Implication where
806   ppr (Implic { ic_untch = untch, ic_skols = skols, ic_given = given
807               , ic_wanted = wanted
808               , ic_binds = binds, ic_loc = loc })
809    = ptext (sLit "Implic") <+> braces 
810      (sep [ ptext (sLit "Untouchables = ") <+> ppr untch
811           , ptext (sLit "Skolems = ") <+> ppr skols
812           , ptext (sLit "Given = ") <+> pprEvVars given
813           , ptext (sLit "Wanted = ") <+> ppr wanted
814           , ptext (sLit "Binds = ") <+> ppr binds
815           , pprSkolInfo (ctLocOrigin loc)
816           , ppr (ctLocSpan loc) ])
817 \end{code}
818
819 Note [Skolems in an implication]
820 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
821 The skolems in an implication are not there to perform a skolem escape
822 check.  That happens because all the environment variables are in the
823 untouchables, and therefore cannot be unified with anything at all,
824 let alone the skolems.
825
826 Instead, ic_skols is used only when considering floating a constraint
827 outside the implication in TcSimplify.floatEqualities or 
828 TcSimplify.approximateImplications
829
830 Note [Insoluble constraints]
831 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
832 Some of the errors that we get during canonicalization are best
833 reported when all constraints have been simplified as much as
834 possible. For instance, assume that during simplification the
835 following constraints arise:
836    
837  [Wanted]   F alpha ~  uf1 
838  [Wanted]   beta ~ uf1 beta 
839
840 When canonicalizing the wanted (beta ~ uf1 beta), if we eagerly fail
841 we will simply see a message:
842     'Can't construct the infinite type  beta ~ uf1 beta' 
843 and the user has no idea what the uf1 variable is.
844
845 Instead our plan is that we will NOT fail immediately, but:
846     (1) Record the "frozen" error in the ic_insols field
847     (2) Isolate the offending constraint from the rest of the inerts 
848     (3) Keep on simplifying/canonicalizing
849
850 At the end, we will hopefully have substituted uf1 := F alpha, and we
851 will be able to report a more informative error:
852     'Can't construct the infinite type beta ~ F alpha beta'
853
854 %************************************************************************
855 %*                                                                      *
856             EvVarX, WantedEvVar, FlavoredEvVar
857 %*                                                                      *
858 %************************************************************************
859
860 \begin{code}
861 data EvVarX a = EvVarX EvVar a
862      -- An evidence variable with accompanying info
863
864 type WantedEvVar   = EvVarX WantedLoc     -- The location where it arose
865 type FlavoredEvVar = EvVarX CtFlavor
866
867 instance Outputable (EvVarX a) where
868   ppr (EvVarX ev _) = pprEvVarWithType ev
869   -- If you want to see the associated info,
870   -- use a more specific printing function
871
872 mkEvVarX :: EvVar -> a -> EvVarX a
873 mkEvVarX = EvVarX
874
875 evVarOf :: EvVarX a -> EvVar
876 evVarOf (EvVarX ev _) = ev
877
878 evVarX :: EvVarX a -> a
879 evVarX (EvVarX _ a) = a
880
881 evVarOfPred :: EvVarX a -> PredType
882 evVarOfPred wev = evVarPred (evVarOf wev)
883
884 wantedToFlavored :: WantedEvVar -> FlavoredEvVar
885 wantedToFlavored (EvVarX v wl) = EvVarX v (Wanted wl)
886
887 keepWanted :: Bag FlavoredEvVar -> Bag WantedEvVar
888 keepWanted flevs
889   = foldrBag keep_wanted emptyBag flevs
890     -- Important: use fold*r*Bag to preserve the order of the evidence variables.
891   where
892     keep_wanted :: FlavoredEvVar -> Bag WantedEvVar -> Bag WantedEvVar
893     keep_wanted (EvVarX ev (Wanted wloc)) r = consBag (EvVarX ev wloc) r
894     keep_wanted _                         r = r
895 \end{code}
896
897
898 \begin{code}
899 pprEvVars :: [EvVar] -> SDoc    -- Print with their types
900 pprEvVars ev_vars = vcat (map pprEvVarWithType ev_vars)
901
902 pprEvVarTheta :: [EvVar] -> SDoc
903 pprEvVarTheta ev_vars = pprTheta (map evVarPred ev_vars)
904                               
905 pprEvVarWithType :: EvVar -> SDoc
906 pprEvVarWithType v = ppr v <+> dcolon <+> pprPred (evVarPred v)
907
908 pprWantedsWithLocs :: WantedConstraints -> SDoc
909 pprWantedsWithLocs wcs
910   =  vcat [ pprBag pprWantedEvVarWithLoc (wc_flat wcs)
911           , pprBag ppr (wc_impl wcs)
912           , pprBag ppr (wc_insol wcs) ]
913
914 pprWantedEvVarWithLoc, pprWantedEvVar :: WantedEvVar -> SDoc
915 pprWantedEvVarWithLoc (EvVarX v loc) = hang (pprEvVarWithType v)
916                                           2 (pprArisingAt loc)
917 pprWantedEvVar        (EvVarX v _)   = pprEvVarWithType v
918 \end{code}
919
920 %************************************************************************
921 %*                                                                      *
922             CtLoc
923 %*                                                                      *
924 %************************************************************************
925
926 \begin{code}
927 data CtFlavor
928   = Given GivenLoc GivenKind -- We have evidence for this constraint in TcEvBinds
929   | Derived WantedLoc        -- Derived's are just hints for unifications 
930   | Wanted WantedLoc         -- We have no evidence bindings for this constraint. 
931
932 data GivenKind
933   = GivenOrig   -- Originates in some given, such as signature or pattern match
934   | GivenSolved -- Is given as result of being solved, maybe provisionally on
935                 -- some other wanted constraints. 
936
937 instance Outputable CtFlavor where
938   ppr (Given _ GivenOrig)   = ptext (sLit "[G]")
939   ppr (Given _ GivenSolved) = ptext (sLit "[S]") -- Print [S] for Given/Solved's
940   ppr (Wanted {})           = ptext (sLit "[W]")
941   ppr (Derived {})          = ptext (sLit "[D]") 
942
943 pprFlavorArising :: CtFlavor -> SDoc
944 pprFlavorArising (Derived wl)   = pprArisingAt wl
945 pprFlavorArising (Wanted  wl)   = pprArisingAt wl
946 pprFlavorArising (Given gl _)   = pprArisingAt gl
947
948 isWanted :: CtFlavor -> Bool
949 isWanted (Wanted {}) = True
950 isWanted _           = False
951
952 isGivenOrSolved :: CtFlavor -> Bool
953 isGivenOrSolved (Given {}) = True
954 isGivenOrSolved _ = False
955
956 isGiven_maybe :: CtFlavor -> Maybe GivenKind 
957 isGiven_maybe (Given _ gk) = Just gk
958 isGiven_maybe _            = Nothing
959
960 isDerived :: CtFlavor -> Bool 
961 isDerived (Derived {}) = True
962 isDerived _            = False
963 \end{code}
964
965 %************************************************************************
966 %*                                                                      *
967             CtLoc
968 %*                                                                      *
969 %************************************************************************
970
971 The 'CtLoc' gives information about where a constraint came from.
972 This is important for decent error message reporting because
973 dictionaries don't appear in the original source code.
974 type will evolve...
975
976 \begin{code}
977 data CtLoc orig = CtLoc orig SrcSpan [ErrCtxt]
978
979 type WantedLoc = CtLoc CtOrigin      -- Instantiation for wanted constraints
980 type GivenLoc  = CtLoc SkolemInfo    -- Instantiation for given constraints
981
982 ctLocSpan :: CtLoc o -> SrcSpan
983 ctLocSpan (CtLoc _ s _) = s
984
985 ctLocOrigin :: CtLoc o -> o
986 ctLocOrigin (CtLoc o _ _) = o
987
988 setCtLocOrigin :: CtLoc o -> o' -> CtLoc o'
989 setCtLocOrigin (CtLoc _ s c) o = CtLoc o s c
990
991 pushErrCtxt :: orig -> ErrCtxt -> CtLoc orig -> CtLoc orig
992 pushErrCtxt o err (CtLoc _ s errs) = CtLoc o s (err:errs)
993
994 pprArising :: CtOrigin -> SDoc
995 -- Used for the main, top-level error message
996 -- We've done special processing for TypeEq and FunDep origins
997 pprArising (TypeEqOrigin {}) = empty
998 pprArising FunDepOrigin      = empty
999 pprArising orig              = text "arising from" <+> ppr orig
1000
1001 pprArisingAt :: Outputable o => CtLoc o -> SDoc
1002 pprArisingAt (CtLoc o s _) = sep [ text "arising from" <+> ppr o
1003                                  , text "at" <+> ppr s]
1004 \end{code}
1005
1006 %************************************************************************
1007 %*                                                                      *
1008                 SkolemInfo
1009 %*                                                                      *
1010 %************************************************************************
1011
1012 \begin{code}
1013 -- SkolemInfo gives the origin of *given* constraints
1014 --   a) type variables are skolemised
1015 --   b) an implication constraint is generated
1016 data SkolemInfo
1017   = SigSkol UserTypeCtxt        -- A skolem that is created by instantiating
1018             Type                -- a programmer-supplied type signature
1019                                 -- Location of the binding site is on the TyVar
1020
1021         -- The rest are for non-scoped skolems
1022   | ClsSkol Class       -- Bound at a class decl
1023   | InstSkol            -- Bound at an instance decl
1024   | DataSkol            -- Bound at a data type declaration
1025   | FamInstSkol         -- Bound at a family instance decl
1026   | PatSkol             -- An existential type variable bound by a pattern for
1027       DataCon           -- a data constructor with an existential type.
1028       (HsMatchContext Name)     
1029              -- e.g.   data T = forall a. Eq a => MkT a
1030              --        f (MkT x) = ...
1031              -- The pattern MkT x will allocate an existential type
1032              -- variable for 'a'.  
1033
1034   | ArrowSkol           -- An arrow form (see TcArrows)
1035
1036   | IPSkol [IPName Name]  -- Binding site of an implicit parameter
1037
1038   | RuleSkol RuleName   -- The LHS of a RULE
1039
1040   | InferSkol [(Name,TcType)]
1041                         -- We have inferred a type for these (mutually-recursivive)
1042                         -- polymorphic Ids, and are now checking that their RHS
1043                         -- constraints are satisfied.
1044
1045   | BracketSkol         -- Template Haskell bracket
1046
1047   | UnkSkol             -- Unhelpful info (until I improve it)
1048
1049 instance Outputable SkolemInfo where
1050   ppr = pprSkolInfo
1051
1052 pprSkolInfo :: SkolemInfo -> SDoc
1053 -- Complete the sentence "is a rigid type variable bound by..."
1054 pprSkolInfo (SigSkol (FunSigCtxt f) ty)
1055                             = hang (ptext (sLit "the type signature for"))
1056                                  2 (ppr f <+> dcolon <+> ppr ty)
1057 pprSkolInfo (SigSkol cx ty) = hang (pprUserTypeCtxt cx <> colon)
1058                                  2 (ppr ty)
1059 pprSkolInfo (IPSkol ips)    = ptext (sLit "the implicit-parameter bindings for")
1060                               <+> pprWithCommas ppr ips
1061 pprSkolInfo (ClsSkol cls)   = ptext (sLit "the class declaration for") <+> quotes (ppr cls)
1062 pprSkolInfo InstSkol        = ptext (sLit "the instance declaration")
1063 pprSkolInfo DataSkol        = ptext (sLit "the data type declaration")
1064 pprSkolInfo FamInstSkol     = ptext (sLit "the family instance declaration")
1065 pprSkolInfo BracketSkol     = ptext (sLit "a Template Haskell bracket")
1066 pprSkolInfo (RuleSkol name) = ptext (sLit "the RULE") <+> doubleQuotes (ftext name)
1067 pprSkolInfo ArrowSkol       = ptext (sLit "the arrow form")
1068 pprSkolInfo (PatSkol dc mc)  = sep [ ptext (sLit "a pattern with constructor")
1069                                    , nest 2 $ ppr dc <+> dcolon
1070                                               <+> ppr (dataConUserType dc) <> comma
1071                                   , ptext (sLit "in") <+> pprMatchContext mc ]
1072 pprSkolInfo (InferSkol ids) = sep [ ptext (sLit "the inferred type of")
1073                                   , vcat [ ppr name <+> dcolon <+> ppr ty
1074                                          | (name,ty) <- ids ]]
1075
1076 -- UnkSkol
1077 -- For type variables the others are dealt with by pprSkolTvBinding.  
1078 -- For Insts, these cases should not happen
1079 pprSkolInfo UnkSkol = WARN( True, text "pprSkolInfo: UnkSkol" ) ptext (sLit "UnkSkol")
1080 \end{code}
1081
1082
1083 %************************************************************************
1084 %*                                                                      *
1085             CtOrigin
1086 %*                                                                      *
1087 %************************************************************************
1088
1089 \begin{code}
1090 -- CtOrigin gives the origin of *wanted* constraints
1091 data CtOrigin
1092   = OccurrenceOf Name           -- Occurrence of an overloaded identifier
1093   | AppOrigin                   -- An application of some kind
1094
1095   | SpecPragOrigin Name         -- Specialisation pragma for identifier
1096
1097   | TypeEqOrigin EqOrigin
1098
1099   | IPOccOrigin  (IPName Name)  -- Occurrence of an implicit parameter
1100
1101   | LiteralOrigin (HsOverLit Name)      -- Occurrence of a literal
1102   | NegateOrigin                        -- Occurrence of syntactic negation
1103
1104   | ArithSeqOrigin (ArithSeqInfo Name) -- [x..], [x..y] etc
1105   | PArrSeqOrigin  (ArithSeqInfo Name) -- [:x..y:] and [:x,y..z:]
1106   | SectionOrigin
1107   | TupleOrigin                        -- (..,..)
1108   | ExprSigOrigin       -- e :: ty
1109   | PatSigOrigin        -- p :: ty
1110   | PatOrigin           -- Instantiating a polytyped pattern at a constructor
1111   | RecordUpdOrigin
1112   | ViewPatOrigin
1113
1114   | ScOrigin            -- Typechecking superclasses of an instance declaration
1115   | DerivOrigin         -- Typechecking deriving
1116   | StandAloneDerivOrigin -- Typechecking stand-alone deriving
1117   | DefaultOrigin       -- Typechecking a default decl
1118   | DoOrigin            -- Arising from a do expression
1119   | MCompOrigin         -- Arising from a monad comprehension
1120   | IfOrigin            -- Arising from an if statement
1121   | ProcOrigin          -- Arising from a proc expression
1122   | AnnOrigin           -- An annotation
1123   | FunDepOrigin
1124
1125 data EqOrigin 
1126   = UnifyOrigin 
1127        { uo_actual   :: TcType
1128        , uo_expected :: TcType }
1129
1130 instance Outputable CtOrigin where
1131   ppr orig = pprO orig
1132
1133 pprO :: CtOrigin -> SDoc
1134 pprO (OccurrenceOf name)   = hsep [ptext (sLit "a use of"), quotes (ppr name)]
1135 pprO AppOrigin             = ptext (sLit "an application")
1136 pprO (SpecPragOrigin name) = hsep [ptext (sLit "a specialisation pragma for"), quotes (ppr name)]
1137 pprO (IPOccOrigin name)    = hsep [ptext (sLit "a use of implicit parameter"), quotes (ppr name)]
1138 pprO RecordUpdOrigin       = ptext (sLit "a record update")
1139 pprO ExprSigOrigin         = ptext (sLit "an expression type signature")
1140 pprO PatSigOrigin          = ptext (sLit "a pattern type signature")
1141 pprO PatOrigin             = ptext (sLit "a pattern")
1142 pprO ViewPatOrigin         = ptext (sLit "a view pattern")
1143 pprO IfOrigin              = ptext (sLit "an if statement")
1144 pprO (LiteralOrigin lit)   = hsep [ptext (sLit "the literal"), quotes (ppr lit)]
1145 pprO (ArithSeqOrigin seq)  = hsep [ptext (sLit "the arithmetic sequence"), quotes (ppr seq)]
1146 pprO (PArrSeqOrigin seq)   = hsep [ptext (sLit "the parallel array sequence"), quotes (ppr seq)]
1147 pprO SectionOrigin         = ptext (sLit "an operator section")
1148 pprO TupleOrigin           = ptext (sLit "a tuple")
1149 pprO NegateOrigin          = ptext (sLit "a use of syntactic negation")
1150 pprO ScOrigin              = ptext (sLit "the superclasses of an instance declaration")
1151 pprO DerivOrigin           = ptext (sLit "the 'deriving' clause of a data type declaration")
1152 pprO StandAloneDerivOrigin = ptext (sLit "a 'deriving' declaration")
1153 pprO DefaultOrigin         = ptext (sLit "a 'default' declaration")
1154 pprO DoOrigin              = ptext (sLit "a do statement")
1155 pprO MCompOrigin           = ptext (sLit "a statement in a monad comprehension")
1156 pprO ProcOrigin            = ptext (sLit "a proc expression")
1157 pprO (TypeEqOrigin eq)     = ptext (sLit "an equality") <+> ppr eq
1158 pprO AnnOrigin             = ptext (sLit "an annotation")
1159 pprO FunDepOrigin          = ptext (sLit "a functional dependency")
1160
1161 instance Outputable EqOrigin where
1162   ppr (UnifyOrigin t1 t2) = ppr t1 <+> char '~' <+> ppr t2
1163 \end{code}
1164