Fix Trac #2334: validity checking for type families
[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcTyClsDecls.lhs
1 %
2 % (c) The University of Glasgow 2006
3 % (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1996-1998
4 %
5
6 TcTyClsDecls: Typecheck type and class declarations
7
8 \begin{code}
9 {-# OPTIONS -w #-}
10 -- The above warning supression flag is a temporary kludge.
11 -- While working on this module you are encouraged to remove it and fix
12 -- any warnings in the module. See
13 --     http://hackage.haskell.org/trac/ghc/wiki/Commentary/CodingStyle#Warnings
14 -- for details
15
16 module TcTyClsDecls (
17         tcTyAndClassDecls, tcFamInstDecl
18     ) where
19
20 #include "HsVersions.h"
21
22 import HsSyn
23 import HsTypes
24 import BasicTypes
25 import HscTypes
26 import BuildTyCl
27 import TcUnify
28 import TcRnMonad
29 import TcEnv
30 import TcTyDecls
31 import TcClassDcl
32 import TcHsType
33 import TcMType
34 import TcType
35 import FunDeps
36 import Type
37 import Generics
38 import Class
39 import TyCon
40 import DataCon
41 import Var
42 import VarSet
43 import Name
44 import OccName
45 import Outputable
46 import Maybes
47 import Monad
48 import Unify
49 import Util
50 import SrcLoc
51 import ListSetOps
52 import Digraph
53 import DynFlags
54 import FastString
55
56 import Data.List
57 import Control.Monad    ( mplus )
58 \end{code}
59
60
61 %************************************************************************
62 %*                                                                      *
63 \subsection{Type checking for type and class declarations}
64 %*                                                                      *
65 %************************************************************************
66
67 Dealing with a group
68 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
69 Consider a mutually-recursive group, binding 
70 a type constructor T and a class C.
71
72 Step 1:         getInitialKind
73         Construct a KindEnv by binding T and C to a kind variable 
74
75 Step 2:         kcTyClDecl
76         In that environment, do a kind check
77
78 Step 3: Zonk the kinds
79
80 Step 4:         buildTyConOrClass
81         Construct an environment binding T to a TyCon and C to a Class.
82         a) Their kinds comes from zonking the relevant kind variable
83         b) Their arity (for synonyms) comes direct from the decl
84         c) The funcional dependencies come from the decl
85         d) The rest comes a knot-tied binding of T and C, returned from Step 4
86         e) The variances of the tycons in the group is calculated from 
87                 the knot-tied stuff
88
89 Step 5:         tcTyClDecl1
90         In this environment, walk over the decls, constructing the TyCons and Classes.
91         This uses in a strict way items (a)-(c) above, which is why they must
92         be constructed in Step 4. Feed the results back to Step 4.
93         For this step, pass the is-recursive flag as the wimp-out flag
94         to tcTyClDecl1.
95         
96
97 Step 6:         Extend environment
98         We extend the type environment with bindings not only for the TyCons and Classes,
99         but also for their "implicit Ids" like data constructors and class selectors
100
101 Step 7:         checkValidTyCl
102         For a recursive group only, check all the decls again, just
103         to check all the side conditions on validity.  We could not
104         do this before because we were in a mutually recursive knot.
105
106 Identification of recursive TyCons
107 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
108 The knot-tying parameters: @rec_details_list@ is an alist mapping @Name@s to
109 @TyThing@s.
110
111 Identifying a TyCon as recursive serves two purposes
112
113 1.  Avoid infinite types.  Non-recursive newtypes are treated as
114 "transparent", like type synonyms, after the type checker.  If we did
115 this for all newtypes, we'd get infinite types.  So we figure out for
116 each newtype whether it is "recursive", and add a coercion if so.  In
117 effect, we are trying to "cut the loops" by identifying a loop-breaker.
118
119 2.  Avoid infinite unboxing.  This is nothing to do with newtypes.
120 Suppose we have
121         data T = MkT Int T
122         f (MkT x t) = f t
123 Well, this function diverges, but we don't want the strictness analyser
124 to diverge.  But the strictness analyser will diverge because it looks
125 deeper and deeper into the structure of T.   (I believe there are
126 examples where the function does something sane, and the strictness
127 analyser still diverges, but I can't see one now.)
128
129 Now, concerning (1), the FC2 branch currently adds a coercion for ALL
130 newtypes.  I did this as an experiment, to try to expose cases in which
131 the coercions got in the way of optimisations.  If it turns out that we
132 can indeed always use a coercion, then we don't risk recursive types,
133 and don't need to figure out what the loop breakers are.
134
135 For newtype *families* though, we will always have a coercion, so they
136 are always loop breakers!  So you can easily adjust the current
137 algorithm by simply treating all newtype families as loop breakers (and
138 indeed type families).  I think.
139
140 \begin{code}
141 tcTyAndClassDecls :: ModDetails -> [LTyClDecl Name]
142                    -> TcM TcGblEnv      -- Input env extended by types and classes 
143                                         -- and their implicit Ids,DataCons
144 -- Fails if there are any errors
145
146 tcTyAndClassDecls boot_details allDecls
147   = checkNoErrs $       -- The code recovers internally, but if anything gave rise to
148                         -- an error we'd better stop now, to avoid a cascade
149     do  {       -- Omit instances of type families; they are handled together
150                 -- with the *heads* of class instances
151         ; let decls = filter (not . isFamInstDecl . unLoc) allDecls
152
153                 -- First check for cyclic type synonysm or classes
154                 -- See notes with checkCycleErrs
155         ; checkCycleErrs decls
156         ; mod <- getModule
157         ; traceTc (text "tcTyAndCl" <+> ppr mod)
158         ; (syn_tycons, alg_tyclss) <- fixM (\ ~(rec_syn_tycons, rec_alg_tyclss) ->
159           do    { let { -- Seperate ordinary synonyms from all other type and
160                         -- class declarations and add all associated type
161                         -- declarations from type classes.  The latter is
162                         -- required so that the temporary environment for the
163                         -- knot includes all associated family declarations.
164                       ; (syn_decls, alg_decls) = partition (isSynDecl . unLoc)
165                                                    decls
166                       ; alg_at_decls           = concatMap addATs alg_decls
167                       }
168                         -- Extend the global env with the knot-tied results
169                         -- for data types and classes
170                         -- 
171                         -- We must populate the environment with the loop-tied
172                         -- T's right away, because the kind checker may "fault
173                         -- in" some type  constructors that recursively
174                         -- mention T
175                 ; let gbl_things = mkGlobalThings alg_at_decls rec_alg_tyclss
176                 ; tcExtendRecEnv gbl_things $ do
177
178                         -- Kind-check the declarations
179                 { (kc_syn_decls, kc_alg_decls) <- kcTyClDecls syn_decls alg_decls
180
181                 ; let { -- Calculate rec-flag
182                       ; calc_rec  = calcRecFlags boot_details rec_alg_tyclss
183                       ; tc_decl   = addLocM (tcTyClDecl calc_rec) }
184
185                         -- Type-check the type synonyms, and extend the envt
186                 ; syn_tycons <- tcSynDecls kc_syn_decls
187                 ; tcExtendGlobalEnv syn_tycons $ do
188
189                         -- Type-check the data types and classes
190                 { alg_tyclss <- mapM tc_decl kc_alg_decls
191                 ; return (syn_tycons, concat alg_tyclss)
192             }}})
193         -- Finished with knot-tying now
194         -- Extend the environment with the finished things
195         ; tcExtendGlobalEnv (syn_tycons ++ alg_tyclss) $ do
196
197         -- Perform the validity check
198         { traceTc (text "ready for validity check")
199         ; mapM_ (addLocM checkValidTyCl) decls
200         ; traceTc (text "done")
201    
202         -- Add the implicit things;
203         -- we want them in the environment because 
204         -- they may be mentioned in interface files
205         -- NB: All associated types and their implicit things will be added a
206         --     second time here.  This doesn't matter as the definitions are
207         --     the same.
208         ; let { implicit_things = concatMap implicitTyThings alg_tyclss }
209         ; traceTc ((text "Adding" <+> ppr alg_tyclss) 
210                    $$ (text "and" <+> ppr implicit_things))
211         ; tcExtendGlobalEnv implicit_things getGblEnv
212     }}
213   where
214     -- Pull associated types out of class declarations, to tie them into the
215     -- knot above.  
216     -- NB: We put them in the same place in the list as `tcTyClDecl' will
217     --     eventually put the matching `TyThing's.  That's crucial; otherwise,
218     --     the two argument lists of `mkGlobalThings' don't match up.
219     addATs decl@(L _ (ClassDecl {tcdATs = ats})) = decl : ats
220     addATs decl                                  = [decl]
221
222 mkGlobalThings :: [LTyClDecl Name]      -- The decls
223                -> [TyThing]             -- Knot-tied, in 1-1 correspondence with the decls
224                -> [(Name,TyThing)]
225 -- Driven by the Decls, and treating the TyThings lazily
226 -- make a TypeEnv for the new things
227 mkGlobalThings decls things
228   = map mk_thing (decls `zipLazy` things)
229   where
230     mk_thing (L _ (ClassDecl {tcdLName = L _ name}), ~(AClass cl))
231          = (name, AClass cl)
232     mk_thing (L _ decl, ~(ATyCon tc))
233          = (tcdName decl, ATyCon tc)
234 \end{code}
235
236
237 %************************************************************************
238 %*                                                                      *
239 \subsection{Type checking family instances}
240 %*                                                                      *
241 %************************************************************************
242
243 Family instances are somewhat of a hybrid.  They are processed together with
244 class instance heads, but can contain data constructors and hence they share a
245 lot of kinding and type checking code with ordinary algebraic data types (and
246 GADTs).
247
248 \begin{code}
249 tcFamInstDecl :: LTyClDecl Name -> TcM (Maybe TyThing)   -- Nothing if error
250 tcFamInstDecl (L loc decl)
251   =     -- Prime error recovery, set source location
252     recoverM (return Nothing)                   $
253     setSrcSpan loc                              $
254     tcAddDeclCtxt decl                          $
255     do { -- type families require -XTypeFamilies and can't be in an
256          -- hs-boot file
257        ; type_families <- doptM Opt_TypeFamilies
258        ; is_boot  <- tcIsHsBoot   -- Are we compiling an hs-boot file?
259        ; checkTc type_families $ badFamInstDecl (tcdLName decl)
260        ; checkTc (not is_boot) $ badBootFamInstDeclErr
261
262          -- Perform kind and type checking
263        ; tc <- tcFamInstDecl1 decl
264        ; checkValidTyCon tc     -- Remember to check validity;
265                                 -- no recursion to worry about here
266        ; return (Just (ATyCon tc))
267        }
268
269 tcFamInstDecl1 :: TyClDecl Name -> TcM TyCon
270
271   -- "type instance"
272 tcFamInstDecl1 (decl@TySynonym {tcdLName = L loc tc_name})
273   = kcIdxTyPats decl $ \k_tvs k_typats resKind family ->
274     do { -- check that the family declaration is for a synonym
275          unless (isSynTyCon family) $
276            addErr (wrongKindOfFamily family)
277
278        ; -- (1) kind check the right-hand side of the type equation
279        ; k_rhs <- kcCheckHsType (tcdSynRhs decl) resKind
280
281          -- we need the exact same number of type parameters as the family
282          -- declaration 
283        ; let famArity = tyConArity family
284        ; checkTc (length k_typats == famArity) $ 
285            wrongNumberOfParmsErr famArity
286
287          -- (2) type check type equation
288        ; tcTyVarBndrs k_tvs $ \t_tvs -> do {  -- turn kinded into proper tyvars
289        ; t_typats <- mapM tcHsKindedType k_typats
290        ; t_rhs    <- tcHsKindedType k_rhs
291
292          -- (3) check that 
293          --     - check the well-formedness of the instance
294        ; checkValidTypeInst t_typats t_rhs
295
296          -- (4) construct representation tycon
297        ; rep_tc_name <- newFamInstTyConName tc_name loc
298        ; buildSynTyCon rep_tc_name t_tvs (SynonymTyCon t_rhs) 
299                        (Just (family, t_typats))
300        }}
301
302   -- "newtype instance" and "data instance"
303 tcFamInstDecl1 (decl@TyData {tcdND = new_or_data, tcdLName = L loc tc_name,
304                              tcdCons = cons})
305   = kcIdxTyPats decl $ \k_tvs k_typats resKind family ->
306     do { -- check that the family declaration is for the right kind
307          unless (isAlgTyCon family) $
308            addErr (wrongKindOfFamily family)
309
310        ; -- (1) kind check the data declaration as usual
311        ; k_decl <- kcDataDecl decl k_tvs
312        ; let k_ctxt = tcdCtxt k_decl
313              k_cons = tcdCons k_decl
314
315          -- result kind must be '*' (otherwise, we have too few patterns)
316        ; checkTc (isLiftedTypeKind resKind) $ tooFewParmsErr (tyConArity family)
317
318          -- (2) type check indexed data type declaration
319        ; tcTyVarBndrs k_tvs $ \t_tvs -> do {  -- turn kinded into proper tyvars
320        ; unbox_strict <- doptM Opt_UnboxStrictFields
321
322          -- kind check the type indexes and the context
323        ; t_typats     <- mapM tcHsKindedType k_typats
324        ; stupid_theta <- tcHsKindedContext k_ctxt
325
326          -- (3) Check that
327          --     - left-hand side contains no type family applications
328          --       (vanilla synonyms are fine, though, and we checked for
329          --       foralls earlier)
330        ; mapM_ checkTyFamFreeness t_typats
331
332          --     - we don't use GADT syntax for indexed types
333        ; checkTc h98_syntax (badGadtIdxTyDecl tc_name)
334
335          --     - a newtype has exactly one constructor
336        ; checkTc (new_or_data == DataType || isSingleton k_cons) $
337            newtypeConError tc_name (length k_cons)
338
339          -- (4) construct representation tycon
340        ; rep_tc_name <- newFamInstTyConName tc_name loc
341        ; let ex_ok = True       -- Existentials ok for type families!
342        ; fixM (\ tycon -> do 
343              { data_cons <- mapM (addLocM (tcConDecl unbox_strict ex_ok tycon t_tvs))
344                                   k_cons
345              ; tc_rhs <-
346                  case new_or_data of
347                    DataType -> return (mkDataTyConRhs data_cons)
348                    NewType  -> ASSERT( not (null data_cons) )
349                                mkNewTyConRhs rep_tc_name tycon (head data_cons)
350              ; buildAlgTyCon rep_tc_name t_tvs stupid_theta tc_rhs Recursive
351                              False h98_syntax (Just (family, t_typats))
352                  -- We always assume that indexed types are recursive.  Why?
353                  -- (1) Due to their open nature, we can never be sure that a
354                  -- further instance might not introduce a new recursive
355                  -- dependency.  (2) They are always valid loop breakers as
356                  -- they involve a coercion.
357              })
358        }}
359        where
360          h98_syntax = case cons of      -- All constructors have same shape
361                         L _ (ConDecl { con_res = ResTyGADT _ }) : _ -> False
362                         other -> True
363
364 -- Kind checking of indexed types
365 -- -
366
367 -- Kind check type patterns and kind annotate the embedded type variables.
368 --
369 -- * Here we check that a type instance matches its kind signature, but we do
370 --   not check whether there is a pattern for each type index; the latter
371 --   check is only required for type synonym instances.
372 --
373 kcIdxTyPats :: TyClDecl Name
374             -> ([LHsTyVarBndr Name] -> [LHsType Name] -> Kind -> TyCon -> TcM a)
375                -- ^^kinded tvs         ^^kinded ty pats  ^^res kind
376             -> TcM a
377 kcIdxTyPats decl thing_inside
378   = kcHsTyVars (tcdTyVars decl) $ \tvs -> 
379     do { family <- tcLookupLocatedTyCon (tcdLName decl)
380        ; let { (kinds, resKind) = splitKindFunTys (tyConKind family)
381              ; hs_typats        = fromJust $ tcdTyPats decl }
382
383          -- we may not have more parameters than the kind indicates
384        ; checkTc (length kinds >= length hs_typats) $
385            tooManyParmsErr (tcdLName decl)
386
387          -- type functions can have a higher-kinded result
388        ; let resultKind = mkArrowKinds (drop (length hs_typats) kinds) resKind
389        ; typats <- zipWithM kcCheckHsType hs_typats kinds
390        ; thing_inside tvs typats resultKind family
391        }
392   where
393 \end{code}
394
395
396 %************************************************************************
397 %*                                                                      *
398                 Kind checking
399 %*                                                                      *
400 %************************************************************************
401
402 We need to kind check all types in the mutually recursive group
403 before we know the kind of the type variables.  For example:
404
405 class C a where
406    op :: D b => a -> b -> b
407
408 class D c where
409    bop :: (Monad c) => ...
410
411 Here, the kind of the locally-polymorphic type variable "b"
412 depends on *all the uses of class D*.  For example, the use of
413 Monad c in bop's type signature means that D must have kind Type->Type.
414
415 However type synonyms work differently.  They can have kinds which don't
416 just involve (->) and *:
417         type R = Int#           -- Kind #
418         type S a = Array# a     -- Kind * -> #
419         type T a b = (# a,b #)  -- Kind * -> * -> (# a,b #)
420 So we must infer their kinds from their right-hand sides *first* and then
421 use them, whereas for the mutually recursive data types D we bring into
422 scope kind bindings D -> k, where k is a kind variable, and do inference.
423
424 Type families
425 ~~~~~~~~~~~~~
426 This treatment of type synonyms only applies to Haskell 98-style synonyms.
427 General type functions can be recursive, and hence, appear in `alg_decls'.
428
429 The kind of a type family is solely determinded by its kind signature;
430 hence, only kind signatures participate in the construction of the initial
431 kind environment (as constructed by `getInitialKind').  In fact, we ignore
432 instances of families altogether in the following.  However, we need to
433 include the kinds of associated families into the construction of the
434 initial kind environment.  (This is handled by `allDecls').
435
436 \begin{code}
437 kcTyClDecls syn_decls alg_decls
438   = do  {       -- First extend the kind env with each data type, class, and
439                 -- indexed type, mapping them to a type variable
440           let initialKindDecls = concat [allDecls decl | L _ decl <- alg_decls]
441         ; alg_kinds <- mapM getInitialKind initialKindDecls
442         ; tcExtendKindEnv alg_kinds $ do
443
444                 -- Now kind-check the type synonyms, in dependency order
445                 -- We do these differently to data type and classes,
446                 -- because a type synonym can be an unboxed type
447                 --      type Foo = Int#
448                 -- and a kind variable can't unify with UnboxedTypeKind
449                 -- So we infer their kinds in dependency order
450         { (kc_syn_decls, syn_kinds) <- kcSynDecls (calcSynCycles syn_decls)
451         ; tcExtendKindEnv syn_kinds $  do
452
453                 -- Now kind-check the data type, class, and kind signatures,
454                 -- returning kind-annotated decls; we don't kind-check
455                 -- instances of indexed types yet, but leave this to
456                 -- `tcInstDecls1'
457         { kc_alg_decls <- mapM (wrapLocM kcTyClDecl)
458                             (filter (not . isFamInstDecl . unLoc) alg_decls)
459
460         ; return (kc_syn_decls, kc_alg_decls) }}}
461   where
462     -- get all declarations relevant for determining the initial kind
463     -- environment
464     allDecls (decl@ClassDecl {tcdATs = ats}) = decl : [ at 
465                                                       | L _ at <- ats
466                                                       , isFamilyDecl at]
467     allDecls decl | isFamInstDecl decl = []
468                   | otherwise          = [decl]
469
470 ------------------------------------------------------------------------
471 getInitialKind :: TyClDecl Name -> TcM (Name, TcKind)
472 -- Only for data type, class, and indexed type declarations
473 -- Get as much info as possible from the data, class, or indexed type decl,
474 -- so as to maximise usefulness of error messages
475 getInitialKind decl
476   = do  { arg_kinds <- mapM (mk_arg_kind . unLoc) (tyClDeclTyVars decl)
477         ; res_kind  <- mk_res_kind decl
478         ; return (tcdName decl, mkArrowKinds arg_kinds res_kind) }
479   where
480     mk_arg_kind (UserTyVar _)        = newKindVar
481     mk_arg_kind (KindedTyVar _ kind) = return kind
482
483     mk_res_kind (TyFamily { tcdKind    = Just kind }) = return kind
484     mk_res_kind (TyData   { tcdKindSig = Just kind }) = return kind
485         -- On GADT-style declarations we allow a kind signature
486         --      data T :: *->* where { ... }
487     mk_res_kind other = return liftedTypeKind
488
489
490 ----------------
491 kcSynDecls :: [SCC (LTyClDecl Name)] 
492            -> TcM ([LTyClDecl Name],    -- Kind-annotated decls
493                    [(Name,TcKind)])     -- Kind bindings
494 kcSynDecls []
495   = return ([], [])
496 kcSynDecls (group : groups)
497   = do  { (decl,  nk)  <- kcSynDecl group
498         ; (decls, nks) <- tcExtendKindEnv [nk] (kcSynDecls groups)
499         ; return (decl:decls, nk:nks) }
500                         
501 ----------------
502 kcSynDecl :: SCC (LTyClDecl Name) 
503            -> TcM (LTyClDecl Name,      -- Kind-annotated decls
504                    (Name,TcKind))       -- Kind bindings
505 kcSynDecl (AcyclicSCC ldecl@(L loc decl))
506   = tcAddDeclCtxt decl  $
507     kcHsTyVars (tcdTyVars decl) (\ k_tvs ->
508     do { traceTc (text "kcd1" <+> ppr (unLoc (tcdLName decl)) <+> brackets (ppr (tcdTyVars decl)) 
509                         <+> brackets (ppr k_tvs))
510        ; (k_rhs, rhs_kind) <- kcHsType (tcdSynRhs decl)
511        ; traceTc (text "kcd2" <+> ppr (unLoc (tcdLName decl)))
512        ; let tc_kind = foldr (mkArrowKind . kindedTyVarKind) rhs_kind k_tvs
513        ; return (L loc (decl { tcdTyVars = k_tvs, tcdSynRhs = k_rhs }),
514                  (unLoc (tcdLName decl), tc_kind)) })
515
516 kcSynDecl (CyclicSCC decls)
517   = do { recSynErr decls; failM }       -- Fail here to avoid error cascade
518                                         -- of out-of-scope tycons
519
520 kindedTyVarKind (L _ (KindedTyVar _ k)) = k
521
522 ------------------------------------------------------------------------
523 kcTyClDecl :: TyClDecl Name -> TcM (TyClDecl Name)
524         -- Not used for type synonyms (see kcSynDecl)
525
526 kcTyClDecl decl@(TyData {})
527   = ASSERT( not . isFamInstDecl $ decl )   -- must not be a family instance
528     kcTyClDeclBody decl $
529       kcDataDecl decl
530
531 kcTyClDecl decl@(TyFamily {})
532   = kcFamilyDecl [] decl      -- the empty list signals a toplevel decl      
533
534 kcTyClDecl decl@(ClassDecl {tcdCtxt = ctxt, tcdSigs = sigs, tcdATs = ats})
535   = kcTyClDeclBody decl $ \ tvs' ->
536     do  { is_boot <- tcIsHsBoot
537         ; ctxt' <- kcHsContext ctxt     
538         ; ats'  <- mapM (wrapLocM (kcFamilyDecl tvs')) ats
539         ; sigs' <- mapM (wrapLocM kc_sig) sigs
540         ; return (decl {tcdTyVars = tvs', tcdCtxt = ctxt', tcdSigs = sigs',
541                         tcdATs = ats'}) }
542   where
543     kc_sig (TypeSig nm op_ty) = do { op_ty' <- kcHsLiftedSigType op_ty
544                                    ; return (TypeSig nm op_ty') }
545     kc_sig other_sig          = return other_sig
546
547 kcTyClDecl decl@(ForeignType {})
548   = return decl
549
550 kcTyClDeclBody :: TyClDecl Name
551                -> ([LHsTyVarBndr Name] -> TcM a)
552                -> TcM a
553 -- getInitialKind has made a suitably-shaped kind for the type or class
554 -- Unpack it, and attribute those kinds to the type variables
555 -- Extend the env with bindings for the tyvars, taken from
556 -- the kind of the tycon/class.  Give it to the thing inside, and 
557 -- check the result kind matches
558 kcTyClDeclBody decl thing_inside
559   = tcAddDeclCtxt decl          $
560     do  { tc_ty_thing <- tcLookupLocated (tcdLName decl)
561         ; let tc_kind    = case tc_ty_thing of { AThing k -> k }
562               (kinds, _) = splitKindFunTys tc_kind
563               hs_tvs     = tcdTyVars decl
564               kinded_tvs = ASSERT( length kinds >= length hs_tvs )
565                            [ L loc (KindedTyVar (hsTyVarName tv) k)
566                            | (L loc tv, k) <- zip hs_tvs kinds]
567         ; tcExtendKindEnvTvs kinded_tvs (thing_inside kinded_tvs) }
568
569 -- Kind check a data declaration, assuming that we already extended the
570 -- kind environment with the type variables of the left-hand side (these
571 -- kinded type variables are also passed as the second parameter).
572 --
573 kcDataDecl :: TyClDecl Name -> [LHsTyVarBndr Name] -> TcM (TyClDecl Name)
574 kcDataDecl decl@(TyData {tcdND = new_or_data, tcdCtxt = ctxt, tcdCons = cons})
575            tvs
576   = do  { ctxt' <- kcHsContext ctxt     
577         ; cons' <- mapM (wrapLocM kc_con_decl) cons
578         ; return (decl {tcdTyVars = tvs, tcdCtxt = ctxt', tcdCons = cons'}) }
579   where
580     -- doc comments are typechecked to Nothing here
581     kc_con_decl (ConDecl name expl ex_tvs ex_ctxt details res _) = do
582       kcHsTyVars ex_tvs $ \ex_tvs' -> do
583         ex_ctxt' <- kcHsContext ex_ctxt
584         details' <- kc_con_details details 
585         res'     <- case res of
586           ResTyH98 -> return ResTyH98
587           ResTyGADT ty -> do { ty' <- kcHsSigType ty; return (ResTyGADT ty') }
588         return (ConDecl name expl ex_tvs' ex_ctxt' details' res' Nothing)
589
590     kc_con_details (PrefixCon btys) 
591         = do { btys' <- mapM kc_larg_ty btys 
592              ; return (PrefixCon btys') }
593     kc_con_details (InfixCon bty1 bty2) 
594         = do { bty1' <- kc_larg_ty bty1
595              ; bty2' <- kc_larg_ty bty2
596              ; return (InfixCon bty1' bty2') }
597     kc_con_details (RecCon fields) 
598         = do { fields' <- mapM kc_field fields
599              ; return (RecCon fields') }
600
601     kc_field (ConDeclField fld bty d) = do { bty' <- kc_larg_ty bty
602                                            ; return (ConDeclField fld bty' d) }
603
604     kc_larg_ty bty = case new_or_data of
605                         DataType -> kcHsSigType bty
606                         NewType  -> kcHsLiftedSigType bty
607         -- Can't allow an unlifted type for newtypes, because we're effectively
608         -- going to remove the constructor while coercing it to a lifted type.
609         -- And newtypes can't be bang'd
610
611 -- Kind check a family declaration or type family default declaration.
612 --
613 kcFamilyDecl :: [LHsTyVarBndr Name]  -- tyvars of enclosing class decl if any
614              -> TyClDecl Name -> TcM (TyClDecl Name)
615 kcFamilyDecl classTvs decl@(TyFamily {tcdKind = kind})
616   = kcTyClDeclBody decl $ \tvs' ->
617     do { mapM_ unifyClassParmKinds tvs'
618        ; return (decl {tcdTyVars = tvs', 
619                        tcdKind = kind `mplus` Just liftedTypeKind})
620                        -- default result kind is '*'
621        }
622   where
623     unifyClassParmKinds (L _ (KindedTyVar n k))
624       | Just classParmKind <- lookup n classTyKinds = unifyKind k classParmKind
625       | otherwise                                   = return ()
626     classTyKinds = [(n, k) | L _ (KindedTyVar n k) <- classTvs]
627 kcFamilyDecl _ decl@(TySynonym {})              -- type family defaults
628   = panic "TcTyClsDecls.kcFamilyDecl: not implemented yet"
629 \end{code}
630
631
632 %************************************************************************
633 %*                                                                      *
634 \subsection{Type checking}
635 %*                                                                      *
636 %************************************************************************
637
638 \begin{code}
639 tcSynDecls :: [LTyClDecl Name] -> TcM [TyThing]
640 tcSynDecls [] = return []
641 tcSynDecls (decl : decls) 
642   = do { syn_tc <- addLocM tcSynDecl decl
643        ; syn_tcs <- tcExtendGlobalEnv [syn_tc] (tcSynDecls decls)
644        ; return (syn_tc : syn_tcs) }
645
646   -- "type"
647 tcSynDecl
648   (TySynonym {tcdLName = L _ tc_name, tcdTyVars = tvs, tcdSynRhs = rhs_ty})
649   = tcTyVarBndrs tvs            $ \ tvs' -> do 
650     { traceTc (text "tcd1" <+> ppr tc_name) 
651     ; rhs_ty' <- tcHsKindedType rhs_ty
652     ; tycon <- buildSynTyCon tc_name tvs' (SynonymTyCon rhs_ty') Nothing
653     ; return (ATyCon tycon) 
654     }
655
656 --------------------
657 tcTyClDecl :: (Name -> RecFlag) -> TyClDecl Name -> TcM [TyThing]
658
659 tcTyClDecl calc_isrec decl
660   = tcAddDeclCtxt decl (tcTyClDecl1 calc_isrec decl)
661
662   -- "type family" declarations
663 tcTyClDecl1 _calc_isrec 
664   (TyFamily {tcdFlavour = TypeFamily, 
665              tcdLName = L _ tc_name, tcdTyVars = tvs, tcdKind = Just kind})
666                                                       -- NB: kind at latest
667                                                       --     added during
668                                                       --     kind checking
669   = tcTyVarBndrs tvs  $ \ tvs' -> do 
670   { traceTc (text "type family: " <+> ppr tc_name) 
671   ; idx_tys <- doptM Opt_TypeFamilies
672
673         -- Check that we don't use families without -XTypeFamilies
674   ; checkTc idx_tys $ badFamInstDecl tc_name
675
676   ; tycon <- buildSynTyCon tc_name tvs' (OpenSynTyCon kind Nothing) Nothing
677   ; return [ATyCon tycon]
678   }
679
680   -- "data family" declaration
681 tcTyClDecl1 _calc_isrec 
682   (TyFamily {tcdFlavour = DataFamily, 
683              tcdLName = L _ tc_name, tcdTyVars = tvs, tcdKind = mb_kind})
684   = tcTyVarBndrs tvs  $ \ tvs' -> do 
685   { traceTc (text "data family: " <+> ppr tc_name) 
686   ; extra_tvs <- tcDataKindSig mb_kind
687   ; let final_tvs = tvs' ++ extra_tvs    -- we may not need these
688
689   ; idx_tys <- doptM Opt_TypeFamilies
690
691         -- Check that we don't use families without -XTypeFamilies
692   ; checkTc idx_tys $ badFamInstDecl tc_name
693
694   ; tycon <- buildAlgTyCon tc_name final_tvs [] 
695                mkOpenDataTyConRhs Recursive False True Nothing
696   ; return [ATyCon tycon]
697   }
698
699   -- "newtype" and "data"
700   -- NB: not used for newtype/data instances (whether associated or not)
701 tcTyClDecl1 calc_isrec
702   (TyData {tcdND = new_or_data, tcdCtxt = ctxt, tcdTyVars = tvs,
703            tcdLName = L _ tc_name, tcdKindSig = mb_ksig, tcdCons = cons})
704   = tcTyVarBndrs tvs    $ \ tvs' -> do 
705   { extra_tvs <- tcDataKindSig mb_ksig
706   ; let final_tvs = tvs' ++ extra_tvs
707   ; stupid_theta <- tcHsKindedContext ctxt
708   ; want_generic <- doptM Opt_Generics
709   ; unbox_strict <- doptM Opt_UnboxStrictFields
710   ; empty_data_decls <- doptM Opt_EmptyDataDecls
711   ; kind_signatures <- doptM Opt_KindSignatures
712   ; existential_ok <- doptM Opt_ExistentialQuantification
713   ; gadt_ok      <- doptM Opt_GADTs
714   ; is_boot      <- tcIsHsBoot  -- Are we compiling an hs-boot file?
715   ; let ex_ok = existential_ok || gadt_ok       -- Data cons can have existential context
716
717         -- Check that we don't use GADT syntax in H98 world
718   ; checkTc (gadt_ok || h98_syntax) (badGadtDecl tc_name)
719
720         -- Check that we don't use kind signatures without Glasgow extensions
721   ; checkTc (kind_signatures || isNothing mb_ksig) (badSigTyDecl tc_name)
722
723         -- Check that the stupid theta is empty for a GADT-style declaration
724   ; checkTc (null stupid_theta || h98_syntax) (badStupidTheta tc_name)
725
726         -- Check that a newtype has exactly one constructor
727         -- Do this before checking for empty data decls, so that
728         -- we don't suggest -XEmptyDataDecls for newtypes
729   ; checkTc (new_or_data == DataType || isSingleton cons) 
730             (newtypeConError tc_name (length cons))
731
732         -- Check that there's at least one condecl,
733         -- or else we're reading an hs-boot file, or -XEmptyDataDecls
734   ; checkTc (not (null cons) || empty_data_decls || is_boot)
735             (emptyConDeclsErr tc_name)
736     
737   ; tycon <- fixM (\ tycon -> do 
738         { data_cons <- mapM (addLocM (tcConDecl unbox_strict ex_ok tycon final_tvs))
739                              cons
740         ; tc_rhs <-
741             if null cons && is_boot     -- In a hs-boot file, empty cons means
742             then return AbstractTyCon   -- "don't know"; hence Abstract
743             else case new_or_data of
744                    DataType -> return (mkDataTyConRhs data_cons)
745                    NewType  -> 
746                        ASSERT( not (null data_cons) )
747                        mkNewTyConRhs tc_name tycon (head data_cons)
748         ; buildAlgTyCon tc_name final_tvs stupid_theta tc_rhs is_rec
749             (want_generic && canDoGenerics data_cons) h98_syntax Nothing
750         })
751   ; return [ATyCon tycon]
752   }
753   where
754     is_rec   = calc_isrec tc_name
755     h98_syntax = case cons of   -- All constructors have same shape
756                         L _ (ConDecl { con_res = ResTyGADT _ }) : _ -> False
757                         other -> True
758
759 tcTyClDecl1 calc_isrec 
760   (ClassDecl {tcdLName = L _ class_name, tcdTyVars = tvs, 
761               tcdCtxt = ctxt, tcdMeths = meths,
762               tcdFDs = fundeps, tcdSigs = sigs, tcdATs = ats} )
763   = tcTyVarBndrs tvs            $ \ tvs' -> do 
764   { ctxt' <- tcHsKindedContext ctxt
765   ; fds' <- mapM (addLocM tc_fundep) fundeps
766   ; atss <- mapM (addLocM (tcTyClDecl1 (const Recursive))) ats
767             -- NB: 'ats' only contains "type family" and "data family"
768             --     declarations as well as type family defaults
769   ; let ats' = zipWith setTyThingPoss atss (map (tcdTyVars . unLoc) ats)
770   ; sig_stuff <- tcClassSigs class_name sigs meths
771   ; clas <- fixM (\ clas ->
772                 let     -- This little knot is just so we can get
773                         -- hold of the name of the class TyCon, which we
774                         -- need to look up its recursiveness
775                     tycon_name = tyConName (classTyCon clas)
776                     tc_isrec = calc_isrec tycon_name
777                 in
778                 buildClass False {- Must include unfoldings for selectors -}
779                            class_name tvs' ctxt' fds' ats'
780                            sig_stuff tc_isrec)
781   ; return (AClass clas : ats')
782       -- NB: Order is important due to the call to `mkGlobalThings' when
783       --     tying the the type and class declaration type checking knot.
784   }
785   where
786     tc_fundep (tvs1, tvs2) = do { tvs1' <- mapM tcLookupTyVar tvs1 ;
787                                 ; tvs2' <- mapM tcLookupTyVar tvs2 ;
788                                 ; return (tvs1', tvs2') }
789
790     -- For each AT argument compute the position of the corresponding class
791     -- parameter in the class head.  This will later serve as a permutation
792     -- vector when checking the validity of instance declarations.
793     setTyThingPoss [ATyCon tycon] atTyVars = 
794       let classTyVars = hsLTyVarNames tvs
795           poss        =   catMaybes 
796                         . map (`elemIndex` classTyVars) 
797                         . hsLTyVarNames 
798                         $ atTyVars
799                      -- There will be no Nothing, as we already passed renaming
800       in 
801       ATyCon (setTyConArgPoss tycon poss)
802     setTyThingPoss _              _ = panic "TcTyClsDecls.setTyThingPoss"
803
804 tcTyClDecl1 calc_isrec 
805   (ForeignType {tcdLName = L _ tc_name, tcdExtName = tc_ext_name})
806   = return [ATyCon (mkForeignTyCon tc_name tc_ext_name liftedTypeKind 0)]
807
808 -----------------------------------
809 tcConDecl :: Bool               -- True <=> -funbox-strict_fields
810           -> Bool               -- True <=> -XExistentialQuantificaton or -XGADTs
811           -> TyCon -> [TyVar] 
812           -> ConDecl Name 
813           -> TcM DataCon
814
815 tcConDecl unbox_strict existential_ok tycon tc_tvs      -- Data types
816           (ConDecl name _ tvs ctxt details res_ty _)
817   = addErrCtxt (dataConCtxt name)       $ 
818     tcTyVarBndrs tvs                    $ \ tvs' -> do 
819     { ctxt' <- tcHsKindedContext ctxt
820     ; checkTc (existential_ok || (null tvs && null (unLoc ctxt)))
821               (badExistential name)
822     ; (univ_tvs, ex_tvs, eq_preds, data_tc) <- tcResultType tycon tc_tvs tvs' res_ty
823     ; let 
824         -- Tiresome: tidy the tyvar binders, since tc_tvs and tvs' may have the same OccNames
825         tc_datacon is_infix field_lbls btys
826           = do { let bangs = map getBangStrictness btys
827                ; arg_tys <- mapM tcHsBangType btys
828                ; buildDataCon (unLoc name) is_infix
829                     (argStrictness unbox_strict bangs arg_tys)
830                     (map unLoc field_lbls)
831                     univ_tvs ex_tvs eq_preds ctxt' arg_tys
832                     data_tc }
833                 -- NB:  we put data_tc, the type constructor gotten from the
834                 --      constructor type signature into the data constructor;
835                 --      that way checkValidDataCon can complain if it's wrong.
836
837     ; case details of
838         PrefixCon btys     -> tc_datacon False [] btys
839         InfixCon bty1 bty2 -> tc_datacon True  [] [bty1,bty2]
840         RecCon fields      -> tc_datacon False field_names btys
841                            where
842                               field_names = map cd_fld_name fields
843                               btys        = map cd_fld_type fields
844     }
845
846 tcResultType :: TyCon
847              -> [TyVar]         -- data T a b c = ...
848              -> [TyVar]         -- where MkT :: forall a b c. ...
849              -> ResType Name
850              -> TcM ([TyVar],           -- Universal
851                      [TyVar],           -- Existential (distinct OccNames from univs)
852                      [(TyVar,Type)],    -- Equality predicates
853                      TyCon)             -- TyCon given in the ResTy
854         -- We don't check that the TyCon given in the ResTy is
855         -- the same as the parent tycon, becuase we are in the middle
856         -- of a recursive knot; so it's postponed until checkValidDataCon
857
858 tcResultType decl_tycon tc_tvs dc_tvs ResTyH98
859   = return (tc_tvs, dc_tvs, [], decl_tycon)
860         -- In H98 syntax the dc_tvs are the existential ones
861         --      data T a b c = forall d e. MkT ...
862         -- The {a,b,c} are tc_tvs, and {d,e} are dc_tvs
863
864 tcResultType _ tc_tvs dc_tvs (ResTyGADT res_ty)
865         -- E.g.  data T a b c where
866         --         MkT :: forall x y z. T (x,y) z z
867         -- Then we generate
868         --      ([a,z,c], [x,y], [a:=:(x,y), c:=:z], T)
869
870   = do  { (dc_tycon, res_tys) <- tcLHsConResTy res_ty
871
872         ; let univ_tvs = choose_univs [] tidy_tc_tvs res_tys
873                 -- Each univ_tv is either a dc_tv or a tc_tv
874               ex_tvs = dc_tvs `minusList` univ_tvs
875               eq_spec = [ (tv, ty) | (tv,ty) <- univ_tvs `zip` res_tys, 
876                                       tv `elem` tc_tvs]
877         ; return (univ_tvs, ex_tvs, eq_spec, dc_tycon) }
878   where
879         -- choose_univs uses the res_ty itself if it's a type variable
880         -- and hasn't already been used; otherwise it uses one of the tc_tvs
881     choose_univs used tc_tvs []
882         = ASSERT( null tc_tvs ) []
883     choose_univs used (tc_tv:tc_tvs) (res_ty:res_tys) 
884         | Just tv <- tcGetTyVar_maybe res_ty, not (tv `elem` used)
885         = tv    : choose_univs (tv:used) tc_tvs res_tys
886         | otherwise
887         = tc_tv : choose_univs used tc_tvs res_tys
888
889         -- NB: tc_tvs and dc_tvs are distinct, but
890         -- we want them to be *visibly* distinct, both for
891         -- interface files and general confusion.  So rename
892         -- the tc_tvs, since they are not used yet (no 
893         -- consequential renaming needed)
894     init_occ_env     = initTidyOccEnv (map getOccName dc_tvs)
895     (_, tidy_tc_tvs) = mapAccumL tidy_one init_occ_env tc_tvs
896     tidy_one env tv  = (env', setTyVarName tv (tidyNameOcc name occ'))
897               where
898                  name = tyVarName tv
899                  (env', occ') = tidyOccName env (getOccName name) 
900
901               -------------------
902 argStrictness :: Bool           -- True <=> -funbox-strict_fields
903               -> [HsBang]
904               -> [TcType] -> [StrictnessMark]
905 argStrictness unbox_strict bangs arg_tys
906  = ASSERT( length bangs == length arg_tys )
907    zipWith (chooseBoxingStrategy unbox_strict) arg_tys bangs
908
909 -- We attempt to unbox/unpack a strict field when either:
910 --   (i)  The field is marked '!!', or
911 --   (ii) The field is marked '!', and the -funbox-strict-fields flag is on.
912 --
913 -- We have turned off unboxing of newtypes because coercions make unboxing 
914 -- and reboxing more complicated
915 chooseBoxingStrategy :: Bool -> TcType -> HsBang -> StrictnessMark
916 chooseBoxingStrategy unbox_strict_fields arg_ty bang
917   = case bang of
918         HsNoBang                                    -> NotMarkedStrict
919         HsStrict | unbox_strict_fields 
920                    && can_unbox arg_ty              -> MarkedUnboxed
921         HsUnbox  | can_unbox arg_ty                 -> MarkedUnboxed
922         other                                       -> MarkedStrict
923   where
924     -- we can unbox if the type is a chain of newtypes with a product tycon
925     -- at the end
926     can_unbox arg_ty = case splitTyConApp_maybe arg_ty of
927                    Nothing                      -> False
928                    Just (arg_tycon, tycon_args) -> 
929                        not (isRecursiveTyCon arg_tycon) &&      -- Note [Recusive unboxing]
930                        isProductTyCon arg_tycon &&
931                        (if isNewTyCon arg_tycon then 
932                             can_unbox (newTyConInstRhs arg_tycon tycon_args)
933                         else True)
934 \end{code}
935
936 Note [Recursive unboxing]
937 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
938 Be careful not to try to unbox this!
939         data T = MkT !T Int
940 But it's the *argument* type that matters. This is fine:
941         data S = MkS S !Int
942 because Int is non-recursive.
943
944 %************************************************************************
945 %*                                                                      *
946 \subsection{Dependency analysis}
947 %*                                                                      *
948 %************************************************************************
949
950 Validity checking is done once the mutually-recursive knot has been
951 tied, so we can look at things freely.
952
953 \begin{code}
954 checkCycleErrs :: [LTyClDecl Name] -> TcM ()
955 checkCycleErrs tyclss
956   | null cls_cycles
957   = return ()
958   | otherwise
959   = do  { mapM_ recClsErr cls_cycles
960         ; failM }       -- Give up now, because later checkValidTyCl
961                         -- will loop if the synonym is recursive
962   where
963     cls_cycles = calcClassCycles tyclss
964
965 checkValidTyCl :: TyClDecl Name -> TcM ()
966 -- We do the validity check over declarations, rather than TyThings
967 -- only so that we can add a nice context with tcAddDeclCtxt
968 checkValidTyCl decl
969   = tcAddDeclCtxt decl $
970     do  { thing <- tcLookupLocatedGlobal (tcdLName decl)
971         ; traceTc (text "Validity of" <+> ppr thing)    
972         ; case thing of
973             ATyCon tc -> checkValidTyCon tc
974             AClass cl -> checkValidClass cl 
975         ; traceTc (text "Done validity of" <+> ppr thing)       
976         }
977
978 -------------------------
979 -- For data types declared with record syntax, we require
980 -- that each constructor that has a field 'f' 
981 --      (a) has the same result type
982 --      (b) has the same type for 'f'
983 -- module alpha conversion of the quantified type variables
984 -- of the constructor.
985
986 checkValidTyCon :: TyCon -> TcM ()
987 checkValidTyCon tc 
988   | isSynTyCon tc 
989   = case synTyConRhs tc of
990       OpenSynTyCon _ _ -> return ()
991       SynonymTyCon ty  -> checkValidType syn_ctxt ty
992   | otherwise
993   = do  -- Check the context on the data decl
994     checkValidTheta (DataTyCtxt name) (tyConStupidTheta tc)
995         
996         -- Check arg types of data constructors
997     mapM_ (checkValidDataCon tc) data_cons
998
999         -- Check that fields with the same name share a type
1000     mapM_ check_fields groups
1001
1002   where
1003     syn_ctxt  = TySynCtxt name
1004     name      = tyConName tc
1005     data_cons = tyConDataCons tc
1006
1007     groups = equivClasses cmp_fld (concatMap get_fields data_cons)
1008     cmp_fld (f1,_) (f2,_) = f1 `compare` f2
1009     get_fields con = dataConFieldLabels con `zip` repeat con
1010         -- dataConFieldLabels may return the empty list, which is fine
1011
1012     -- See Note [GADT record selectors] in MkId.lhs
1013     -- We must check (a) that the named field has the same 
1014     --                   type in each constructor
1015     --               (b) that those constructors have the same result type
1016     --
1017     -- However, the constructors may have differently named type variable
1018     -- and (worse) we don't know how the correspond to each other.  E.g.
1019     --     C1 :: forall a b. { f :: a, g :: b } -> T a b
1020     --     C2 :: forall d c. { f :: c, g :: c } -> T c d
1021     -- 
1022     -- So what we do is to ust Unify.tcMatchTys to compare the first candidate's
1023     -- result type against other candidates' types BOTH WAYS ROUND.
1024     -- If they magically agrees, take the substitution and
1025     -- apply them to the latter ones, and see if they match perfectly.
1026     check_fields fields@((label, con1) : other_fields)
1027         -- These fields all have the same name, but are from
1028         -- different constructors in the data type
1029         = recoverM (return ()) $ mapM_ checkOne other_fields
1030                 -- Check that all the fields in the group have the same type
1031                 -- NB: this check assumes that all the constructors of a given
1032                 -- data type use the same type variables
1033         where
1034         (tvs1, _, _, res1) = dataConSig con1
1035         ts1 = mkVarSet tvs1
1036         fty1 = dataConFieldType con1 label
1037
1038         checkOne (_, con2)    -- Do it bothways to ensure they are structurally identical
1039             = do { checkFieldCompat label con1 con2 ts1 res1 res2 fty1 fty2
1040                  ; checkFieldCompat label con2 con1 ts2 res2 res1 fty2 fty1 }
1041             where        
1042                 (tvs2, _, _, res2) = dataConSig con2
1043                 ts2 = mkVarSet tvs2
1044                 fty2 = dataConFieldType con2 label
1045
1046 checkFieldCompat fld con1 con2 tvs1 res1 res2 fty1 fty2
1047   = do  { checkTc (isJust mb_subst1) (resultTypeMisMatch fld con1 con2)
1048         ; checkTc (isJust mb_subst2) (fieldTypeMisMatch fld con1 con2) }
1049   where
1050     mb_subst1 = tcMatchTy tvs1 res1 res2
1051     mb_subst2 = tcMatchTyX tvs1 (expectJust "checkFieldCompat" mb_subst1) fty1 fty2
1052
1053 -------------------------------
1054 checkValidDataCon :: TyCon -> DataCon -> TcM ()
1055 checkValidDataCon tc con
1056   = setSrcSpan (srcLocSpan (getSrcLoc con))     $
1057     addErrCtxt (dataConCtxt con)                $ 
1058     do  { checkTc (dataConTyCon con == tc) (badDataConTyCon con)
1059         ; checkValidType ctxt (dataConUserType con)
1060         ; checkValidMonoType (dataConOrigResTy con)
1061                 -- Disallow MkT :: T (forall a. a->a)
1062                 -- Reason: it's really the argument of an equality constraint
1063         ; when (isNewTyCon tc) (checkNewDataCon con)
1064     }
1065   where
1066     ctxt = ConArgCtxt (dataConName con) 
1067
1068 -------------------------------
1069 checkNewDataCon :: DataCon -> TcM ()
1070 -- Checks for the data constructor of a newtype
1071 checkNewDataCon con
1072   = do  { checkTc (isSingleton arg_tys) (newtypeFieldErr con (length arg_tys))
1073                 -- One argument
1074         ; checkTc (null eq_spec) (newtypePredError con)
1075                 -- Return type is (T a b c)
1076         ; checkTc (null ex_tvs && null eq_theta && null dict_theta) (newtypeExError con)
1077                 -- No existentials
1078         ; checkTc (not (any isMarkedStrict (dataConStrictMarks con))) 
1079                   (newtypeStrictError con)
1080                 -- No strictness
1081     }
1082   where
1083     (_univ_tvs, ex_tvs, eq_spec, eq_theta, dict_theta, arg_tys, _res_ty) = dataConFullSig con
1084
1085 -------------------------------
1086 checkValidClass :: Class -> TcM ()
1087 checkValidClass cls
1088   = do  { constrained_class_methods <- doptM Opt_ConstrainedClassMethods
1089         ; multi_param_type_classes <- doptM Opt_MultiParamTypeClasses
1090         ; fundep_classes <- doptM Opt_FunctionalDependencies
1091
1092         -- Check that the class is unary, unless GlaExs
1093         ; checkTc (notNull tyvars) (nullaryClassErr cls)
1094         ; checkTc (multi_param_type_classes || unary) (classArityErr cls)
1095         ; checkTc (fundep_classes || null fundeps) (classFunDepsErr cls)
1096
1097         -- Check the super-classes
1098         ; checkValidTheta (ClassSCCtxt (className cls)) theta
1099
1100         -- Check the class operations
1101         ; mapM_ (check_op constrained_class_methods) op_stuff
1102
1103         -- Check that if the class has generic methods, then the
1104         -- class has only one parameter.  We can't do generic
1105         -- multi-parameter type classes!
1106         ; checkTc (unary || no_generics) (genericMultiParamErr cls)
1107         }
1108   where
1109     (tyvars, fundeps, theta, _, _, op_stuff) = classExtraBigSig cls
1110     unary       = isSingleton tyvars
1111     no_generics = null [() | (_, GenDefMeth) <- op_stuff]
1112
1113     check_op constrained_class_methods (sel_id, dm) 
1114       = addErrCtxt (classOpCtxt sel_id tau) $ do
1115         { checkValidTheta SigmaCtxt (tail theta)
1116                 -- The 'tail' removes the initial (C a) from the
1117                 -- class itself, leaving just the method type
1118
1119         ; traceTc (text "class op type" <+> ppr op_ty <+> ppr tau)
1120         ; checkValidType (FunSigCtxt op_name) tau
1121
1122                 -- Check that the type mentions at least one of
1123                 -- the class type variables...or at least one reachable
1124                 -- from one of the class variables.  Example: tc223
1125                 --   class Error e => Game b mv e | b -> mv e where
1126                 --      newBoard :: MonadState b m => m ()
1127                 -- Here, MonadState has a fundep m->b, so newBoard is fine
1128         ; let grown_tyvars = grow theta (mkVarSet tyvars)
1129         ; checkTc (tyVarsOfType tau `intersectsVarSet` grown_tyvars)
1130                   (noClassTyVarErr cls sel_id)
1131
1132                 -- Check that for a generic method, the type of 
1133                 -- the method is sufficiently simple
1134         ; checkTc (dm /= GenDefMeth || validGenericMethodType tau)
1135                   (badGenericMethodType op_name op_ty)
1136         }
1137         where
1138           op_name = idName sel_id
1139           op_ty   = idType sel_id
1140           (_,theta1,tau1) = tcSplitSigmaTy op_ty
1141           (_,theta2,tau2)  = tcSplitSigmaTy tau1
1142           (theta,tau) | constrained_class_methods = (theta1 ++ theta2, tau2)
1143                       | otherwise = (theta1, mkPhiTy (tail theta1) tau1)
1144                 -- Ugh!  The function might have a type like
1145                 --      op :: forall a. C a => forall b. (Eq b, Eq a) => tau2
1146                 -- With -XConstrainedClassMethods, we want to allow this, even though the inner 
1147                 -- forall has an (Eq a) constraint.  Whereas in general, each constraint 
1148                 -- in the context of a for-all must mention at least one quantified
1149                 -- type variable.  What a mess!
1150
1151
1152 ---------------------------------------------------------------------
1153 resultTypeMisMatch field_name con1 con2
1154   = vcat [sep [ptext (sLit "Constructors") <+> ppr con1 <+> ptext (sLit "and") <+> ppr con2, 
1155                 ptext (sLit "have a common field") <+> quotes (ppr field_name) <> comma],
1156           nest 2 $ ptext (sLit "but have different result types")]
1157 fieldTypeMisMatch field_name con1 con2
1158   = sep [ptext (sLit "Constructors") <+> ppr con1 <+> ptext (sLit "and") <+> ppr con2, 
1159          ptext (sLit "give different types for field"), quotes (ppr field_name)]
1160
1161 dataConCtxt con = ptext (sLit "In the definition of data constructor") <+> quotes (ppr con)
1162
1163 classOpCtxt sel_id tau = sep [ptext (sLit "When checking the class method:"),
1164                               nest 2 (ppr sel_id <+> dcolon <+> ppr tau)]
1165
1166 nullaryClassErr cls
1167   = ptext (sLit "No parameters for class")  <+> quotes (ppr cls)
1168
1169 classArityErr cls
1170   = vcat [ptext (sLit "Too many parameters for class") <+> quotes (ppr cls),
1171           parens (ptext (sLit "Use -XMultiParamTypeClasses to allow multi-parameter classes"))]
1172
1173 classFunDepsErr cls
1174   = vcat [ptext (sLit "Fundeps in class") <+> quotes (ppr cls),
1175           parens (ptext (sLit "Use -XFunctionalDependencies to allow fundeps"))]
1176
1177 noClassTyVarErr clas op
1178   = sep [ptext (sLit "The class method") <+> quotes (ppr op),
1179          ptext (sLit "mentions none of the type variables of the class") <+> 
1180                 ppr clas <+> hsep (map ppr (classTyVars clas))]
1181
1182 genericMultiParamErr clas
1183   = ptext (sLit "The multi-parameter class") <+> quotes (ppr clas) <+> 
1184     ptext (sLit "cannot have generic methods")
1185
1186 badGenericMethodType op op_ty
1187   = hang (ptext (sLit "Generic method type is too complex"))
1188        4 (vcat [ppr op <+> dcolon <+> ppr op_ty,
1189                 ptext (sLit "You can only use type variables, arrows, lists, and tuples")])
1190
1191 recSynErr syn_decls
1192   = setSrcSpan (getLoc (head sorted_decls)) $
1193     addErr (sep [ptext (sLit "Cycle in type synonym declarations:"),
1194                  nest 2 (vcat (map ppr_decl sorted_decls))])
1195   where
1196     sorted_decls = sortLocated syn_decls
1197     ppr_decl (L loc decl) = ppr loc <> colon <+> ppr decl
1198
1199 recClsErr cls_decls
1200   = setSrcSpan (getLoc (head sorted_decls)) $
1201     addErr (sep [ptext (sLit "Cycle in class declarations (via superclasses):"),
1202                  nest 2 (vcat (map ppr_decl sorted_decls))])
1203   where
1204     sorted_decls = sortLocated cls_decls
1205     ppr_decl (L loc decl) = ppr loc <> colon <+> ppr (decl { tcdSigs = [] })
1206
1207 sortLocated :: [Located a] -> [Located a]
1208 sortLocated things = sortLe le things
1209   where
1210     le (L l1 _) (L l2 _) = l1 <= l2
1211
1212 badDataConTyCon data_con
1213   = hang (ptext (sLit "Data constructor") <+> quotes (ppr data_con) <+>
1214                 ptext (sLit "returns type") <+> quotes (ppr (dataConTyCon data_con)))
1215        2 (ptext (sLit "instead of its parent type"))
1216
1217 badGadtDecl tc_name
1218   = vcat [ ptext (sLit "Illegal generalised algebraic data declaration for") <+> quotes (ppr tc_name)
1219          , nest 2 (parens $ ptext (sLit "Use -XGADTs to allow GADTs")) ]
1220
1221 badExistential con_name
1222   = hang (ptext (sLit "Data constructor") <+> quotes (ppr con_name) <+>
1223                 ptext (sLit "has existential type variables, or a context"))
1224        2 (parens $ ptext (sLit "Use -XExistentialQuantification or -XGADTs to allow this"))
1225
1226 badStupidTheta tc_name
1227   = ptext (sLit "A data type declared in GADT style cannot have a context:") <+> quotes (ppr tc_name)
1228
1229 newtypeConError tycon n
1230   = sep [ptext (sLit "A newtype must have exactly one constructor,"),
1231          nest 2 $ ptext (sLit "but") <+> quotes (ppr tycon) <+> ptext (sLit "has") <+> speakN n ]
1232
1233 newtypeExError con
1234   = sep [ptext (sLit "A newtype constructor cannot have an existential context,"),
1235          nest 2 $ ptext (sLit "but") <+> quotes (ppr con) <+> ptext (sLit "does")]
1236
1237 newtypeStrictError con
1238   = sep [ptext (sLit "A newtype constructor cannot have a strictness annotation,"),
1239          nest 2 $ ptext (sLit "but") <+> quotes (ppr con) <+> ptext (sLit "does")]
1240
1241 newtypePredError con
1242   = sep [ptext (sLit "A newtype constructor must have a return type of form T a1 ... an"),
1243          nest 2 $ ptext (sLit "but") <+> quotes (ppr con) <+> ptext (sLit "does not")]
1244
1245 newtypeFieldErr con_name n_flds
1246   = sep [ptext (sLit "The constructor of a newtype must have exactly one field"), 
1247          nest 2 $ ptext (sLit "but") <+> quotes (ppr con_name) <+> ptext (sLit "has") <+> speakN n_flds]
1248
1249 badSigTyDecl tc_name
1250   = vcat [ ptext (sLit "Illegal kind signature") <+>
1251            quotes (ppr tc_name)
1252          , nest 2 (parens $ ptext (sLit "Use -XKindSignatures to allow kind signatures")) ]
1253
1254 badFamInstDecl tc_name
1255   = vcat [ ptext (sLit "Illegal family instance for") <+>
1256            quotes (ppr tc_name)
1257          , nest 2 (parens $ ptext (sLit "Use -XTypeFamilies to allow indexed type families")) ]
1258
1259 badGadtIdxTyDecl tc_name
1260   = vcat [ ptext (sLit "Illegal generalised algebraic data declaration for") <+>
1261            quotes (ppr tc_name)
1262          , nest 2 (parens $ ptext (sLit "Family instances can not yet use GADT declarations")) ]
1263
1264 tooManyParmsErr tc_name
1265   = ptext (sLit "Family instance has too many parameters:") <+> 
1266     quotes (ppr tc_name)
1267
1268 tooFewParmsErr arity
1269   = ptext (sLit "Family instance has too few parameters; expected") <+> 
1270     ppr arity
1271
1272 wrongNumberOfParmsErr exp_arity
1273   = ptext (sLit "Number of parameters must match family declaration; expected")
1274     <+> ppr exp_arity
1275
1276 badBootFamInstDeclErr = 
1277   ptext (sLit "Illegal family instance in hs-boot file")
1278
1279 wrongKindOfFamily family =
1280   ptext (sLit "Wrong category of family instance; declaration was for a") <+>
1281   kindOfFamily
1282   where
1283     kindOfFamily | isSynTyCon family = ptext (sLit "type synonym")
1284                  | isAlgTyCon family = ptext (sLit "data type")
1285                  | otherwise = pprPanic "wrongKindOfFamily" (ppr family)
1286
1287 emptyConDeclsErr tycon
1288   = sep [quotes (ppr tycon) <+> ptext (sLit "has no constructors"),
1289          nest 2 $ ptext (sLit "(-XEmptyDataDecls permits this)")]
1290 \end{code}