Check that exported modules were actually imported; fixes #1384
[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         TcTyThing(..), pprTcTyThingCategory, 
22
23         -- Template Haskell
24         ThStage(..), topStage, topSpliceStage,
25         ThLevel, impLevel, topLevel,
26
27         -- Arrows
28         ArrowCtxt(NoArrowCtxt), newArrowScope, escapeArrowScope,
29
30         -- Insts
31         Inst(..), InstOrigin(..), InstLoc(..), 
32         pprInstLoc, pprInstArising, instLocSpan, instLocOrigin,
33         LIE, emptyLIE, unitLIE, plusLIE, consLIE, instLoc, instSpan,
34         plusLIEs, mkLIE, isEmptyLIE, lieToList, listToLIE,
35
36         -- Misc other types
37         TcId, TcIdSet, TcDictBinds
38   ) where
39
40 #include "HsVersions.h"
41
42 import HsSyn hiding (LIE)
43 import HscTypes
44 import Packages
45 import Type
46 import TcType
47 import TcGadt
48 import InstEnv
49 import FamInstEnv
50 import IOEnv
51 import RdrName
52 import Name
53 import NameEnv
54 import NameSet
55 import Var
56 import VarEnv
57 import Module
58 import UniqFM
59 import SrcLoc
60 import VarSet
61 import ErrUtils
62 import UniqSupply
63 import BasicTypes
64 import Util
65 import Bag
66 import Outputable
67 import ListSetOps
68
69 import Data.Maybe
70 import Data.List
71 \end{code}
72
73
74 %************************************************************************
75 %*                                                                      *
76                Standard monad definition for TcRn
77     All the combinators for the monad can be found in TcRnMonad
78 %*                                                                      *
79 %************************************************************************
80
81 The monad itself has to be defined here, because it is mentioned by ErrCtxt
82
83 \begin{code}
84 type TcRef a     = IORef a
85 type TcId        = Id                   -- Type may be a TcType
86 type TcIdSet     = IdSet
87 type TcDictBinds = DictBinds TcId       -- Bag of dictionary bindings
88
89 type TcRnIf a b c = IOEnv (Env a b) c
90 type IfM lcl a  = TcRnIf IfGblEnv lcl a         -- Iface stuff
91
92 type IfG a  = IfM () a                          -- Top level
93 type IfL a  = IfM IfLclEnv a                    -- Nested
94 type TcRn a = TcRnIf TcGblEnv TcLclEnv a
95 type RnM  a = TcRn a            -- Historical
96 type TcM  a = TcRn a            -- Historical
97 \end{code}
98
99
100 %************************************************************************
101 %*                                                                      *
102                 The main environment types
103 %*                                                                      *
104 %************************************************************************
105
106 \begin{code}
107 data Env gbl lcl        -- Changes as we move into an expression
108   = Env {
109         env_top  :: HscEnv,     -- Top-level stuff that never changes
110                                 -- Includes all info about imported things
111
112         env_us   :: {-# UNPACK #-} !(IORef UniqSupply), 
113                                 -- Unique supply for local varibles
114
115         env_gbl  :: gbl,        -- Info about things defined at the top level
116                                 -- of the module being compiled
117
118         env_lcl  :: lcl         -- Nested stuff; changes as we go into 
119                                 -- an expression
120     }
121
122 -- TcGblEnv describes the top-level of the module at the 
123 -- point at which the typechecker is finished work.
124 -- It is this structure that is handed on to the desugarer
125
126 data TcGblEnv
127   = TcGblEnv {
128         tcg_mod     :: Module,          -- Module being compiled
129         tcg_src     :: HscSource,       -- What kind of module 
130                                         -- (regular Haskell, hs-boot, ext-core)
131
132         tcg_rdr_env :: GlobalRdrEnv,    -- Top level envt; used during renaming
133         tcg_default :: Maybe [Type],    -- Types used for defaulting
134                                         -- Nothing => no 'default' decl
135
136         tcg_fix_env   :: FixityEnv,     -- Just for things in this module
137         tcg_field_env :: RecFieldEnv,   -- Just for things in this module
138
139         tcg_type_env :: TypeEnv,        -- Global type env for the module we are compiling now
140                 -- All TyCons and Classes (for this module) end up in here right away,
141                 -- along with their derived constructors, selectors.
142                 --
143                 -- (Ids defined in this module start in the local envt, 
144                 --  though they move to the global envt during zonking)
145
146         tcg_type_env_var :: TcRef TypeEnv,      
147                 -- Used only to initialise the interface-file
148                 -- typechecker in initIfaceTcRn, so that it can see stuff
149                 -- bound in this module when dealing with hi-boot recursions
150                 -- Updated at intervals (e.g. after dealing with types and classes)
151         
152         tcg_inst_env     :: InstEnv,    -- Instance envt for *home-package* 
153                                         -- modules; Includes the dfuns in 
154                                         -- tcg_insts
155         tcg_fam_inst_env :: FamInstEnv, -- Ditto for family instances
156
157                 -- Now a bunch of things about this module that are simply 
158                 -- accumulated, but never consulted until the end.  
159                 -- Nevertheless, it's convenient to accumulate them along 
160                 -- with the rest of the info from this module.
161         tcg_exports :: [AvailInfo],     -- What is exported
162         tcg_imports :: ImportAvails,    -- Information about what was imported 
163                                         --    from where, including things bound
164                                         --    in this module
165
166         tcg_dus :: DefUses,     -- What is defined in this module and what is used.
167                                 -- The latter is used to generate 
168                                 --      (a) version tracking; no need to recompile if these
169                                 --              things have not changed version stamp
170                                 --      (b) unused-import info
171
172         tcg_keep :: TcRef NameSet,      -- Locally-defined top-level names to keep alive
173                 -- "Keep alive" means give them an Exported flag, so
174                 -- that the simplifier does not discard them as dead 
175                 -- code, and so that they are exposed in the interface file
176                 -- (but not to export to the user).
177                 --
178                 -- Some things, like dict-fun Ids and default-method Ids are 
179                 -- "born" with the Exported flag on, for exactly the above reason,
180                 -- but some we only discover as we go.  Specifically:
181                 --      * The to/from functions for generic data types
182                 --      * Top-level variables appearing free in the RHS of an orphan rule
183                 --      * Top-level variables appearing free in a TH bracket
184
185         tcg_inst_uses :: TcRef NameSet, -- Home-package Dfuns actually used 
186                 -- Used to generate version dependencies
187                 -- This records usages, rather like tcg_dus, but it has to
188                 -- be a mutable variable so it can be augmented 
189                 -- when we look up an instance.  These uses of dfuns are
190                 -- rather like the free variables of the program, but
191                 -- are implicit instead of explicit.
192
193         tcg_th_used :: TcRef Bool,      -- True <=> Template Haskell syntax used
194                 -- We need this so that we can generate a dependency on the
195                 -- Template Haskell package, becuase the desugarer is going to
196                 -- emit loads of references to TH symbols.  It's rather like 
197                 -- tcg_inst_uses; the reference is implicit rather than explicit,
198                 -- so we have to zap a mutable variable.
199
200         tcg_dfun_n  :: TcRef Int,       -- Allows us to number off the names of DFuns
201                 -- It's convenient to allocate an External Name for a DFun, with
202                 -- a permanently-fixed unique, just like other top-level functions
203                 -- defined in this module.  But that means we need a canonical 
204                 -- occurrence name, distinct from all other dfuns in this module,
205                 -- and this name supply serves that purpose (df1, df2, etc).
206
207                 -- The next fields accumulate the payload of the module
208                 -- The binds, rules and foreign-decl fiels are collected
209                 -- initially in un-zonked form and are finally zonked in tcRnSrcDecls
210
211                 -- The next fields accumulate the payload of the
212                 -- module The binds, rules and foreign-decl fiels are
213                 -- collected initially in un-zonked form and are
214                 -- finally zonked in tcRnSrcDecls
215
216         tcg_rn_imports :: Maybe [LImportDecl Name],
217         tcg_rn_exports :: Maybe [Located (IE Name)],
218         tcg_rn_decls :: Maybe (HsGroup Name),   -- renamed decls, maybe
219                 -- Nothing <=> Don't retain renamed decls
220
221         tcg_binds     :: LHsBinds Id,       -- Value bindings in this module
222         tcg_deprecs   :: Deprecations,      -- ...Deprecations 
223         tcg_insts     :: [Instance],        -- ...Instances
224         tcg_fam_insts :: [FamInst],         -- ...Family instances
225         tcg_rules     :: [LRuleDecl Id],    -- ...Rules
226         tcg_fords     :: [LForeignDecl Id], -- ...Foreign import & exports
227
228         tcg_doc :: Maybe (HsDoc Name), -- Maybe Haddock documentation
229         tcg_hmi :: HaddockModInfo Name, -- Haddock module information
230         tcg_hpc :: AnyHpcUsage -- True if any part of the prog uses hpc instrumentation.
231     }
232
233 type RecFieldEnv = NameEnv [Name]       -- Maps a constructor name *in this module*
234                                         -- to the fields for that constructor
235         -- This is used when dealing with ".." notation in record 
236         -- construction and pattern matching.
237         -- The FieldEnv deals *only* with constructors defined in
238         -- *thie* module.  For imported modules, we get the same info
239         -- from the TypeEnv
240 \end{code}
241
242 %************************************************************************
243 %*                                                                      *
244                 The interface environments
245               Used when dealing with IfaceDecls
246 %*                                                                      *
247 %************************************************************************
248
249 \begin{code}
250 data IfGblEnv 
251   = IfGblEnv {
252         -- The type environment for the module being compiled,
253         -- in case the interface refers back to it via a reference that
254         -- was originally a hi-boot file.
255         -- We need the module name so we can test when it's appropriate
256         -- to look in this env.
257         if_rec_types :: Maybe (Module, IfG TypeEnv)
258                 -- Allows a read effect, so it can be in a mutable
259                 -- variable; c.f. handling the external package type env
260                 -- Nothing => interactive stuff, no loops possible
261     }
262
263 data IfLclEnv
264   = IfLclEnv {
265         -- The module for the current IfaceDecl
266         -- So if we see   f = \x -> x
267         -- it means M.f = \x -> x, where M is the if_mod
268         if_mod :: Module,
269
270         -- The field is used only for error reporting
271         -- if (say) there's a Lint error in it
272         if_loc :: SDoc,
273                 -- Where the interface came from:
274                 --      .hi file, or GHCi state, or ext core
275                 -- plus which bit is currently being examined
276
277         if_tv_env  :: UniqFM TyVar,     -- Nested tyvar bindings
278         if_id_env  :: UniqFM Id         -- Nested id binding
279     }
280 \end{code}
281
282
283 %************************************************************************
284 %*                                                                      *
285                 The local typechecker environment
286 %*                                                                      *
287 %************************************************************************
288
289 The Global-Env/Local-Env story
290 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
291 During type checking, we keep in the tcg_type_env
292         * All types and classes
293         * All Ids derived from types and classes (constructors, selectors)
294
295 At the end of type checking, we zonk the local bindings,
296 and as we do so we add to the tcg_type_env
297         * Locally defined top-level Ids
298
299 Why?  Because they are now Ids not TcIds.  This final GlobalEnv is
300         a) fed back (via the knot) to typechecking the 
301            unfoldings of interface signatures
302         b) used in the ModDetails of this module
303
304 \begin{code}
305 data TcLclEnv           -- Changes as we move inside an expression
306                         -- Discarded after typecheck/rename; not passed on to desugarer
307   = TcLclEnv {
308         tcl_loc  :: SrcSpan,            -- Source span
309         tcl_ctxt :: ErrCtxt,            -- Error context
310         tcl_errs :: TcRef Messages,     -- Place to accumulate errors
311
312         tcl_th_ctxt    :: ThStage,      -- Template Haskell context
313         tcl_arrow_ctxt :: ArrowCtxt,    -- Arrow-notation context
314
315         tcl_rdr :: LocalRdrEnv,         -- Local name envt
316                 -- Maintained during renaming, of course, but also during
317                 -- type checking, solely so that when renaming a Template-Haskell
318                 -- splice we have the right environment for the renamer.
319                 --
320                 -- Used only for names bound within a value binding (bound by
321                 -- lambda, case, where, let etc), but *not* for top-level names.
322                 -- 
323                 -- Does *not* include global name envt; may shadow it
324                 -- Includes both ordinary variables and type variables;
325                 -- they are kept distinct because tyvar have a different
326                 -- occurrence contructor (Name.TvOcc)
327                 -- 
328                 -- We still need the unsullied global name env so that
329                 --   we can look up record field names
330
331         tcl_env  :: NameEnv TcTyThing,  -- The local type environment: Ids and TyVars
332                                         -- defined in this module
333                                         
334         tcl_tyvars :: TcRef TcTyVarSet, -- The "global tyvars"
335                         -- Namely, the in-scope TyVars bound in tcl_env, 
336                         -- plus the tyvars mentioned in the types of Ids bound in tcl_lenv
337                         -- Why mutable? see notes with tcGetGlobalTyVars
338
339         tcl_lie   :: TcRef LIE          -- Place to accumulate type constraints
340     }
341
342
343 {- Note [Given Insts]
344    ~~~~~~~~~~~~~~~~~~
345 Because of GADTs, we have to pass inwards the Insts provided by type signatures 
346 and existential contexts. Consider
347         data T a where { T1 :: b -> b -> T [b] }
348         f :: Eq a => T a -> Bool
349         f (T1 x y) = [x]==[y]
350
351 The constructor T1 binds an existential variable 'b', and we need Eq [b].
352 Well, we have it, because Eq a refines to Eq [b], but we can only spot that if we 
353 pass it inwards.
354
355 -}
356
357 ---------------------------
358 -- Template Haskell levels 
359 ---------------------------
360
361 type ThLevel = Int      
362         -- Indicates how many levels of brackets we are inside
363         --      (always >= 0)
364         -- Incremented when going inside a bracket,
365         -- decremented when going inside a splice
366         -- NB: ThLevel is one greater than the 'n' in Fig 2 of the
367         --     original "Template meta-programmign for Haskell" paper
368
369 impLevel, topLevel :: ThLevel
370 topLevel = 1    -- Things defined at top level of this module
371 impLevel = 0    -- Imported things; they can be used inside a top level splice
372 --
373 -- For example: 
374 --      f = ...
375 --      g1 = $(map ...)         is OK
376 --      g2 = $(f ...)           is not OK; because we havn't compiled f yet
377
378
379 data ThStage
380   = Comp                                -- Ordinary compiling, at level topLevel
381   | Splice ThLevel                      -- Inside a splice
382   | Brack  ThLevel                      -- Inside brackets; 
383            (TcRef [PendingSplice])      --   accumulate pending splices here
384            (TcRef LIE)                  --   and type constraints here
385 topStage, topSpliceStage :: ThStage
386 topStage       = Comp
387 topSpliceStage = Splice (topLevel - 1)  -- Stage for the body of a top-level splice
388
389 ---------------------------
390 -- Arrow-notation context
391 ---------------------------
392
393 {-
394 In arrow notation, a variable bound by a proc (or enclosed let/kappa)
395 is not in scope to the left of an arrow tail (-<) or the head of (|..|).
396 For example
397
398         proc x -> (e1 -< e2)
399
400 Here, x is not in scope in e1, but it is in scope in e2.  This can get
401 a bit complicated:
402
403         let x = 3 in
404         proc y -> (proc z -> e1) -< e2
405
406 Here, x and z are in scope in e1, but y is not.  We implement this by
407 recording the environment when passing a proc (using newArrowScope),
408 and returning to that (using escapeArrowScope) on the left of -< and the
409 head of (|..|).
410 -}
411
412 data ArrowCtxt
413   = NoArrowCtxt
414   | ArrowCtxt (Env TcGblEnv TcLclEnv)
415
416 -- Record the current environment (outside a proc)
417 newArrowScope :: TcM a -> TcM a
418 newArrowScope
419   = updEnv $ \env ->
420         env { env_lcl = (env_lcl env) { tcl_arrow_ctxt = ArrowCtxt env } }
421
422 -- Return to the stored environment (from the enclosing proc)
423 escapeArrowScope :: TcM a -> TcM a
424 escapeArrowScope
425   = updEnv $ \ env -> case tcl_arrow_ctxt (env_lcl env) of
426         NoArrowCtxt -> env
427         ArrowCtxt env' -> env'
428
429 ---------------------------
430 -- TcTyThing
431 ---------------------------
432
433 data TcTyThing
434   = AGlobal TyThing             -- Used only in the return type of a lookup
435
436   | ATcId   {           -- Ids defined in this module; may not be fully zonked
437         tct_id :: TcId,         
438         tct_co :: Maybe HsWrapper,      -- Nothing <=>  Do not apply a GADT type refinement
439                                         --              I am wobbly, or have no free
440                                         --              type variables
441                                         -- Just co <=>  Apply any type refinement to me,
442                                         --              and record it in the coercion
443         tct_type  :: TcType,    -- Type of (coercion applied to id)
444         tct_level :: ThLevel }
445
446   | ATyVar  Name TcType         -- The type to which the lexically scoped type vaiable
447                                 -- is currently refined. We only need the Name
448                                 -- for error-message purposes
449
450   | AThing  TcKind              -- Used temporarily, during kind checking, for the
451                                 --      tycons and clases in this recursive group
452
453 instance Outputable TcTyThing where     -- Debugging only
454    ppr (AGlobal g)      = ppr g
455    ppr elt@(ATcId {})   = text "Identifier" <> 
456                           ifPprDebug (brackets (ppr (tct_id elt) <> dcolon <> ppr (tct_type elt) <> comma
457                                  <+> ppr (tct_level elt) <+> ppr (tct_co elt)))
458    ppr (ATyVar tv _)    = text "Type variable" <+> quotes (ppr tv)
459    ppr (AThing k)       = text "AThing" <+> ppr k
460
461 pprTcTyThingCategory :: TcTyThing -> SDoc
462 pprTcTyThingCategory (AGlobal thing) = pprTyThingCategory thing
463 pprTcTyThingCategory (ATyVar {})     = ptext SLIT("Type variable")
464 pprTcTyThingCategory (ATcId {})      = ptext SLIT("Local identifier")
465 pprTcTyThingCategory (AThing {})     = ptext SLIT("Kinded thing")
466 \end{code}
467
468 \begin{code}
469 type ErrCtxt = [TidyEnv -> TcM (TidyEnv, Message)]      
470                         -- Innermost first.  Monadic so that we have a chance
471                         -- to deal with bound type variables just before error
472                         -- message construction
473 \end{code}
474
475
476 %************************************************************************
477 %*                                                                      *
478         Operations over ImportAvails
479 %*                                                                      *
480 %************************************************************************
481
482 ImportAvails summarises what was imported from where, irrespective
483 of whether the imported things are actually used or not
484 It is used      * when processing the export list
485                 * when constructing usage info for the inteface file
486                 * to identify the list of directly imported modules
487                         for initialisation purposes and
488                         for optimsed overlap checking of family instances
489                 * when figuring out what things are really unused
490
491 \begin{code}
492 data ImportAvails 
493    = ImportAvails {
494         imp_mods :: ModuleEnv (Module, [(ModuleName, Bool, SrcSpan)]),
495                 -- Domain is all directly-imported modules
496         -- The ModuleName is what the module was imported as, e.g. in
497         --     import Foo as Bar
498         -- it is Bar.
499                 -- Bool means:
500                 --   True => import was "import Foo ()"
501                 --   False  => import was some other form
502                 --
503                 -- We need the Module in the range because we can't get
504                 --      the keys of a ModuleEnv
505                 -- Used 
506                 --   (a) to help construct the usage information in 
507                 --       the interface file; if we import somethign we
508                 --       need to recompile if the export version changes
509                 --   (b) to specify what child modules to initialise
510                 --
511                 -- We need a full ModuleEnv rather than a ModuleNameEnv
512                 -- here, because we might be importing modules of the
513                 -- same name from different packages. (currently not the case,
514                 -- but might be in the future).
515
516         imp_dep_mods :: ModuleNameEnv (ModuleName, IsBootInterface),
517                 -- Home-package modules needed by the module being compiled
518                 --
519                 -- It doesn't matter whether any of these dependencies
520                 -- are actually *used* when compiling the module; they
521                 -- are listed if they are below it at all.  For
522                 -- example, suppose M imports A which imports X.  Then
523                 -- compiling M might not need to consult X.hi, but X
524                 -- is still listed in M's dependencies.
525
526         imp_dep_pkgs :: [PackageId],
527                 -- Packages needed by the module being compiled, whether
528                 -- directly, or via other modules in this package, or via
529                 -- modules imported from other packages.
530
531         imp_orphs :: [Module],
532                 -- Orphan modules below us in the import tree (and maybe
533                 -- including us for imported modules) 
534
535         imp_finsts :: [Module]
536                 -- Family instance modules below us in the import tree  (and
537                 -- maybe including us for imported modules)
538       }
539
540 mkModDeps :: [(ModuleName, IsBootInterface)]
541           -> ModuleNameEnv (ModuleName, IsBootInterface)
542 mkModDeps deps = foldl add emptyUFM deps
543                where
544                  add env elt@(m,_) = addToUFM env m elt
545
546 emptyImportAvails :: ImportAvails
547 emptyImportAvails = ImportAvails { imp_mods     = emptyModuleEnv,
548                                    imp_dep_mods = emptyUFM,
549                                    imp_dep_pkgs = [],
550                                    imp_orphs    = [],
551                                    imp_finsts   = [] }
552
553 plusImportAvails ::  ImportAvails ->  ImportAvails ->  ImportAvails
554 plusImportAvails
555   (ImportAvails { imp_mods = mods1,
556                   imp_dep_mods = dmods1, imp_dep_pkgs = dpkgs1, 
557                   imp_orphs = orphs1, imp_finsts = finsts1 })
558   (ImportAvails { imp_mods = mods2,
559                   imp_dep_mods = dmods2, imp_dep_pkgs = dpkgs2,
560                   imp_orphs = orphs2, imp_finsts = finsts2 })
561   = ImportAvails { imp_mods     = plusModuleEnv_C plus_mod mods1 mods2, 
562                    imp_dep_mods = plusUFM_C plus_mod_dep dmods1 dmods2, 
563                    imp_dep_pkgs = dpkgs1 `unionLists` dpkgs2,
564                    imp_orphs    = orphs1 `unionLists` orphs2,
565                    imp_finsts   = finsts1 `unionLists` finsts2 }
566   where
567     plus_mod (m1, xs1) (_, xs2) = (m1, xs1 ++ xs2)
568     plus_mod_dep (m1, boot1) (m2, boot2) 
569         = WARN( not (m1 == m2), (ppr m1 <+> ppr m2) $$ (ppr boot1 <+> ppr boot2) )
570                 -- Check mod-names match
571           (m1, boot1 && boot2)  -- If either side can "see" a non-hi-boot interface, use that
572 \end{code}
573
574 %************************************************************************
575 %*                                                                      *
576 \subsection{Where from}
577 %*                                                                      *
578 %************************************************************************
579
580 The @WhereFrom@ type controls where the renamer looks for an interface file
581
582 \begin{code}
583 data WhereFrom 
584   = ImportByUser IsBootInterface        -- Ordinary user import (perhaps {-# SOURCE #-})
585   | ImportBySystem                      -- Non user import.
586
587 instance Outputable WhereFrom where
588   ppr (ImportByUser is_boot) | is_boot     = ptext SLIT("{- SOURCE -}")
589                              | otherwise   = empty
590   ppr ImportBySystem                       = ptext SLIT("{- SYSTEM -}")
591 \end{code}
592
593
594 %************************************************************************
595 %*                                                                      *
596 \subsection[Inst-types]{@Inst@ types}
597 %*                                                                      *
598 v%************************************************************************
599
600 An @Inst@ is either a dictionary, an instance of an overloaded
601 literal, or an instance of an overloaded value.  We call the latter a
602 ``method'' even though it may not correspond to a class operation.
603 For example, we might have an instance of the @double@ function at
604 type Int, represented by
605
606         Method 34 doubleId [Int] origin
607
608 \begin{code}
609 data Inst
610   = Dict {
611         tci_name :: Name,
612         tci_pred :: TcPredType,
613         tci_loc  :: InstLoc 
614     }
615
616   | ImplicInst {        -- An implication constraint
617                         -- forall tvs. (reft, given) => wanted
618         tci_name   :: Name,
619         tci_tyvars :: [TcTyVar],    -- Quantified type variables
620                                     -- Includes coercion variables
621                                     --   mentioned in tci_reft
622         tci_reft   :: Refinement,
623         tci_given  :: [Inst],       -- Only Dicts
624                                     --   (no Methods, LitInsts, ImplicInsts)
625         tci_wanted :: [Inst],       -- Only Dicts and ImplicInsts
626                                     --   (no Methods or LitInsts)
627
628         tci_loc    :: InstLoc
629     }
630         -- NB: the tci_given are not necessarily rigid,
631         --     although they will be if the tci_reft is non-trivial
632         -- NB: the tci_reft is already applied to tci_given and tci_wanted
633
634   | Method {
635         tci_id :: TcId,         -- The Id for the Inst
636
637         tci_oid :: TcId,        -- The overloaded function
638                 -- This function will be a global, local, or ClassOpId;
639                 --   inside instance decls (only) it can also be an InstId!
640                 -- The id needn't be completely polymorphic.
641                 -- You'll probably find its name (for documentation purposes)
642                 --        inside the InstOrigin
643
644         tci_tys :: [TcType],    -- The types to which its polymorphic tyvars
645                                 --      should be instantiated.
646                                 -- These types must saturate the Id's foralls.
647
648         tci_theta :: TcThetaType,       
649                         -- The (types of the) dictionaries to which the function
650                         -- must be applied to get the method
651
652         tci_loc :: InstLoc 
653     }
654         -- INVARIANT 1: in (Method m f tys theta tau loc)
655         --      type of m = type of (f tys dicts(from theta))
656
657         -- INVARIANT 2: type of m must not be of form (Pred -> Tau)
658         --   Reason: two methods are considered equal if the 
659         --           base Id matches, and the instantiating types
660         --           match.  The TcThetaType should then match too.
661         --   This only bites in the call to tcInstClassOp in TcClassDcl.mkMethodBind
662
663   | LitInst {
664         tci_name :: Name,
665         tci_lit  :: HsOverLit Name,     -- The literal from the occurrence site
666                         -- INVARIANT: never a rebindable-syntax literal
667                         -- Reason: tcSyntaxName does unification, and we
668                         --         don't want to deal with that during tcSimplify,
669                         --         when resolving LitInsts
670
671         tci_ty :: TcType,       -- The type at which the literal is used
672         tci_loc :: InstLoc
673     }
674 \end{code}
675
676 @Insts@ are ordered by their class/type info, rather than by their
677 unique.  This allows the context-reduction mechanism to use standard finite
678 maps to do their stuff.  It's horrible that this code is here, rather
679 than with the Avails handling stuff in TcSimplify
680
681 \begin{code}
682 instance Ord Inst where
683   compare = cmpInst
684
685 instance Eq Inst where
686   (==) i1 i2 = case i1 `cmpInst` i2 of
687                  EQ    -> True
688                  other -> False
689
690 cmpInst d1@(Dict {})    d2@(Dict {})    = tci_pred d1 `tcCmpPred` tci_pred d2
691 cmpInst (Dict {})       other           = LT
692
693 cmpInst (Method {})     (Dict {})       = GT
694 cmpInst m1@(Method {})  m2@(Method {})  = (tci_oid m1 `compare` tci_oid m2) `thenCmp`
695                                           (tci_tys m1 `tcCmpTypes` tci_tys m2)
696 cmpInst (Method {})     other           = LT
697
698 cmpInst (LitInst {})    (Dict {})       = GT
699 cmpInst (LitInst {})    (Method {})     = GT
700 cmpInst l1@(LitInst {}) l2@(LitInst {}) = (tci_lit l1 `compare` tci_lit l2) `thenCmp`
701                                           (tci_ty l1 `tcCmpType` tci_ty l2)
702 cmpInst (LitInst {})    other           = LT
703
704         -- Implication constraints are compared by *name*
705         -- not by type; that is, we make no attempt to do CSE on them
706 cmpInst (ImplicInst {})    (Dict {})          = GT
707 cmpInst (ImplicInst {})    (Method {})        = GT
708 cmpInst (ImplicInst {})    (LitInst {})       = GT
709 cmpInst i1@(ImplicInst {}) i2@(ImplicInst {}) = tci_name i1 `compare` tci_name i2
710 \end{code}
711
712
713 %************************************************************************
714 %*                                                                      *
715 \subsection[Inst-collections]{LIE: a collection of Insts}
716 %*                                                                      *
717 %************************************************************************
718
719 \begin{code}
720 -- FIXME: Rename this. It clashes with (Located (IE ...))
721 type LIE = Bag Inst
722
723 isEmptyLIE        = isEmptyBag
724 emptyLIE          = emptyBag
725 unitLIE inst      = unitBag inst
726 mkLIE insts       = listToBag insts
727 plusLIE lie1 lie2 = lie1 `unionBags` lie2
728 plusLIEs lies     = unionManyBags lies
729 lieToList         = bagToList
730 listToLIE         = listToBag
731
732 consLIE inst lie  = lie `snocBag` inst
733 -- Putting the new Inst at the *end* of the bag is a half-hearted attempt
734 -- to ensure that we tend to report the *leftmost* type-constraint error
735 -- E.g.         f :: [a]
736 --              f = [1,2,3]
737 -- we'd like to complain about the '1', not the '3'.
738 --
739 -- "Half-hearted" because the rest of the type checker makes no great
740 -- claims for retaining order in the constraint set.  Still, this 
741 -- seems to improve matters slightly.  Exampes: mdofail001, tcfail015
742 \end{code}
743
744
745 %************************************************************************
746 %*                                                                      *
747 \subsection[Inst-origin]{The @InstOrigin@ type}
748 %*                                                                      *
749 %************************************************************************
750
751 The @InstOrigin@ type gives information about where a dictionary came from.
752 This is important for decent error message reporting because dictionaries
753 don't appear in the original source code.  Doubtless this type will evolve...
754
755 It appears in TcMonad because there are a couple of error-message-generation
756 functions that deal with it.
757
758 \begin{code}
759 -------------------------------------------
760 data InstLoc = InstLoc InstOrigin SrcSpan ErrCtxt
761
762 instLoc :: Inst -> InstLoc
763 instLoc inst = tci_loc inst
764
765 instSpan :: Inst -> SrcSpan
766 instSpan wanted = instLocSpan (instLoc wanted)
767
768 instLocSpan :: InstLoc -> SrcSpan
769 instLocSpan (InstLoc _ s _) = s
770
771 instLocOrigin :: InstLoc -> InstOrigin
772 instLocOrigin (InstLoc o _ _) = o
773
774 pprInstArising :: Inst -> SDoc
775 pprInstArising loc = ptext SLIT("arising from") <+> pprInstLoc (tci_loc loc)
776
777 pprInstLoc :: InstLoc -> SDoc
778 pprInstLoc (InstLoc orig span _) = sep [ppr orig, text "at" <+> ppr span]
779
780 -------------------------------------------
781 data InstOrigin
782   = SigOrigin SkolemInfo        -- Pattern, class decl, inst decl etc;
783                                 -- Places that bind type variables and introduce
784                                 -- available constraints
785
786   | IPBindOrigin (IPName Name)  -- Binding site of an implicit parameter
787
788         -------------------------------------------------------
789         -- The rest are all occurrences: Insts that are 'wanted'
790         -------------------------------------------------------
791   | OccurrenceOf Name           -- Occurrence of an overloaded identifier
792
793   | IPOccOrigin  (IPName Name)  -- Occurrence of an implicit parameter
794
795   | LiteralOrigin (HsOverLit Name)      -- Occurrence of a literal
796
797   | ArithSeqOrigin (ArithSeqInfo Name) -- [x..], [x..y] etc
798   | PArrSeqOrigin  (ArithSeqInfo Name) -- [:x..y:] and [:x,y..z:]
799
800   | InstSigOrigin       -- A dict occurrence arising from instantiating
801                         -- a polymorphic type during a subsumption check
802
803   | RecordUpdOrigin
804   | InstScOrigin        -- Typechecking superclasses of an instance declaration
805   | DerivOrigin         -- Typechecking deriving
806   | StandAloneDerivOrigin -- Typechecking stand-alone deriving
807   | DefaultOrigin       -- Typechecking a default decl
808   | DoOrigin            -- Arising from a do expression
809   | ProcOrigin          -- Arising from a proc expression
810   | ImplicOrigin SDoc   -- An implication constraint
811
812 instance Outputable InstOrigin where
813     ppr (OccurrenceOf name)   = hsep [ptext SLIT("a use of"), quotes (ppr name)]
814     ppr (IPOccOrigin name)    = hsep [ptext SLIT("a use of implicit parameter"), quotes (ppr name)]
815     ppr (IPBindOrigin name)   = hsep [ptext SLIT("a binding for implicit parameter"), quotes (ppr name)]
816     ppr RecordUpdOrigin       = ptext SLIT("a record update")
817     ppr (LiteralOrigin lit)   = hsep [ptext SLIT("the literal"), quotes (ppr lit)]
818     ppr (ArithSeqOrigin seq)  = hsep [ptext SLIT("the arithmetic sequence"), quotes (ppr seq)]
819     ppr (PArrSeqOrigin seq)   = hsep [ptext SLIT("the parallel array sequence"), quotes (ppr seq)]
820     ppr InstSigOrigin         = ptext SLIT("instantiating a type signature")
821     ppr InstScOrigin          = ptext SLIT("the superclasses of an instance declaration")
822     ppr DerivOrigin           = ptext SLIT("the 'deriving' clause of a data type declaration")
823     ppr StandAloneDerivOrigin = ptext SLIT("a 'deriving' declaration")
824     ppr DefaultOrigin         = ptext SLIT("a 'default' declaration")
825     ppr DoOrigin              = ptext SLIT("a do statement")
826     ppr ProcOrigin            = ptext SLIT("a proc expression")
827     ppr (ImplicOrigin doc)    = doc
828     ppr (SigOrigin info)      = pprSkolInfo info
829 \end{code}