5dfb630d9901c81436ebb899bad7b512902027d5
[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 module TcTyClsDecls (
10         tcTyAndClassDecls, tcFamInstDecl
11     ) where
12
13 #include "HsVersions.h"
14
15 import HsSyn
16 import HsTypes
17 import BasicTypes
18 import HscTypes
19 import BuildTyCl
20 import TcUnify
21 import TcRnMonad
22 import TcEnv
23 import TcTyDecls
24 import TcClassDcl
25 import TcHsType
26 import TcMType
27 import TcType
28 import FunDeps
29 import Type
30 import Generics
31 import Class
32 import TyCon
33 import DataCon
34 import Var
35 import VarSet
36 import Name
37 import OccName
38 import Outputable
39 import Maybes
40 import Monad
41 import Unify
42 import Util
43 import SrcLoc
44 import ListSetOps
45 import Digraph
46 import DynFlags
47
48 import Data.List
49 import Control.Monad    ( mplus )
50 \end{code}
51
52
53 %************************************************************************
54 %*                                                                      *
55 \subsection{Type checking for type and class declarations}
56 %*                                                                      *
57 %************************************************************************
58
59 Dealing with a group
60 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
61 Consider a mutually-recursive group, binding 
62 a type constructor T and a class C.
63
64 Step 1:         getInitialKind
65         Construct a KindEnv by binding T and C to a kind variable 
66
67 Step 2:         kcTyClDecl
68         In that environment, do a kind check
69
70 Step 3: Zonk the kinds
71
72 Step 4:         buildTyConOrClass
73         Construct an environment binding T to a TyCon and C to a Class.
74         a) Their kinds comes from zonking the relevant kind variable
75         b) Their arity (for synonyms) comes direct from the decl
76         c) The funcional dependencies come from the decl
77         d) The rest comes a knot-tied binding of T and C, returned from Step 4
78         e) The variances of the tycons in the group is calculated from 
79                 the knot-tied stuff
80
81 Step 5:         tcTyClDecl1
82         In this environment, walk over the decls, constructing the TyCons and Classes.
83         This uses in a strict way items (a)-(c) above, which is why they must
84         be constructed in Step 4. Feed the results back to Step 4.
85         For this step, pass the is-recursive flag as the wimp-out flag
86         to tcTyClDecl1.
87         
88
89 Step 6:         Extend environment
90         We extend the type environment with bindings not only for the TyCons and Classes,
91         but also for their "implicit Ids" like data constructors and class selectors
92
93 Step 7:         checkValidTyCl
94         For a recursive group only, check all the decls again, just
95         to check all the side conditions on validity.  We could not
96         do this before because we were in a mutually recursive knot.
97
98 Identification of recursive TyCons
99 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
100 The knot-tying parameters: @rec_details_list@ is an alist mapping @Name@s to
101 @TyThing@s.
102
103 Identifying a TyCon as recursive serves two purposes
104
105 1.  Avoid infinite types.  Non-recursive newtypes are treated as
106 "transparent", like type synonyms, after the type checker.  If we did
107 this for all newtypes, we'd get infinite types.  So we figure out for
108 each newtype whether it is "recursive", and add a coercion if so.  In
109 effect, we are trying to "cut the loops" by identifying a loop-breaker.
110
111 2.  Avoid infinite unboxing.  This is nothing to do with newtypes.
112 Suppose we have
113         data T = MkT Int T
114         f (MkT x t) = f t
115 Well, this function diverges, but we don't want the strictness analyser
116 to diverge.  But the strictness analyser will diverge because it looks
117 deeper and deeper into the structure of T.   (I believe there are
118 examples where the function does something sane, and the strictness
119 analyser still diverges, but I can't see one now.)
120
121 Now, concerning (1), the FC2 branch currently adds a coercion for ALL
122 newtypes.  I did this as an experiment, to try to expose cases in which
123 the coercions got in the way of optimisations.  If it turns out that we
124 can indeed always use a coercion, then we don't risk recursive types,
125 and don't need to figure out what the loop breakers are.
126
127 For newtype *families* though, we will always have a coercion, so they
128 are always loop breakers!  So you can easily adjust the current
129 algorithm by simply treating all newtype families as loop breakers (and
130 indeed type families).  I think.
131
132 \begin{code}
133 tcTyAndClassDecls :: ModDetails -> [LTyClDecl Name]
134                    -> TcM TcGblEnv      -- Input env extended by types and classes 
135                                         -- and their implicit Ids,DataCons
136 tcTyAndClassDecls boot_details allDecls
137   = do  {       -- Omit instances of type families; they are handled together
138                 -- with the *heads* of class instances
139         ; let decls = filter (not . isFamInstDecl . unLoc) allDecls
140
141                 -- First check for cyclic type synonysm or classes
142                 -- See notes with checkCycleErrs
143         ; checkCycleErrs decls
144         ; mod <- getModule
145         ; traceTc (text "tcTyAndCl" <+> ppr mod)
146         ; (syn_tycons, alg_tyclss) <- fixM (\ ~(rec_syn_tycons, rec_alg_tyclss) ->
147           do    { let { -- Seperate ordinary synonyms from all other type and
148                         -- class declarations and add all associated type
149                         -- declarations from type classes.  The latter is
150                         -- required so that the temporary environment for the
151                         -- knot includes all associated family declarations.
152                       ; (syn_decls, alg_decls) = partition (isSynDecl . unLoc)
153                                                    decls
154                       ; alg_at_decls           = concatMap addATs alg_decls
155                       }
156                         -- Extend the global env with the knot-tied results
157                         -- for data types and classes
158                         -- 
159                         -- We must populate the environment with the loop-tied
160                         -- T's right away, because the kind checker may "fault
161                         -- in" some type  constructors that recursively
162                         -- mention T
163                 ; let gbl_things = mkGlobalThings alg_at_decls rec_alg_tyclss
164                 ; tcExtendRecEnv gbl_things $ do
165
166                         -- Kind-check the declarations
167                 { (kc_syn_decls, kc_alg_decls) <- kcTyClDecls syn_decls alg_decls
168
169                 ; let { -- Calculate rec-flag
170                       ; calc_rec  = calcRecFlags boot_details rec_alg_tyclss
171                       ; tc_decl   = addLocM (tcTyClDecl calc_rec) }
172
173                         -- Type-check the type synonyms, and extend the envt
174                 ; syn_tycons <- tcSynDecls kc_syn_decls
175                 ; tcExtendGlobalEnv syn_tycons $ do
176
177                         -- Type-check the data types and classes
178                 { alg_tyclss <- mappM tc_decl kc_alg_decls
179                 ; return (syn_tycons, concat alg_tyclss)
180             }}})
181         -- Finished with knot-tying now
182         -- Extend the environment with the finished things
183         ; tcExtendGlobalEnv (syn_tycons ++ alg_tyclss) $ do
184
185         -- Perform the validity check
186         { traceTc (text "ready for validity check")
187         ; mappM_ (addLocM checkValidTyCl) decls
188         ; traceTc (text "done")
189    
190         -- Add the implicit things;
191         -- we want them in the environment because 
192         -- they may be mentioned in interface files
193         -- NB: All associated types and their implicit things will be added a
194         --     second time here.  This doesn't matter as the definitions are
195         --     the same.
196         ; let { implicit_things = concatMap implicitTyThings alg_tyclss }
197         ; traceTc ((text "Adding" <+> ppr alg_tyclss) 
198                    $$ (text "and" <+> ppr implicit_things))
199         ; tcExtendGlobalEnv implicit_things getGblEnv
200     }}
201   where
202     -- Pull associated types out of class declarations, to tie them into the
203     -- knot above.  
204     -- NB: We put them in the same place in the list as `tcTyClDecl' will
205     --     eventually put the matching `TyThing's.  That's crucial; otherwise,
206     --     the two argument lists of `mkGlobalThings' don't match up.
207     addATs decl@(L _ (ClassDecl {tcdATs = ats})) = decl : ats
208     addATs decl                                  = [decl]
209
210 mkGlobalThings :: [LTyClDecl Name]      -- The decls
211                -> [TyThing]             -- Knot-tied, in 1-1 correspondence with the decls
212                -> [(Name,TyThing)]
213 -- Driven by the Decls, and treating the TyThings lazily
214 -- make a TypeEnv for the new things
215 mkGlobalThings decls things
216   = map mk_thing (decls `zipLazy` things)
217   where
218     mk_thing (L _ (ClassDecl {tcdLName = L _ name}), ~(AClass cl))
219          = (name, AClass cl)
220     mk_thing (L _ decl, ~(ATyCon tc))
221          = (tcdName decl, ATyCon tc)
222 \end{code}
223
224
225 %************************************************************************
226 %*                                                                      *
227 \subsection{Type checking family instances}
228 %*                                                                      *
229 %************************************************************************
230
231 Family instances are somewhat of a hybrid.  They are processed together with
232 class instance heads, but can contain data constructors and hence they share a
233 lot of kinding and type checking code with ordinary algebraic data types (and
234 GADTs).
235
236 \begin{code}
237 tcFamInstDecl :: LTyClDecl Name -> TcM (Maybe TyThing)   -- Nothing if error
238 tcFamInstDecl (L loc decl)
239   =     -- Prime error recovery, set source location
240     recoverM (returnM Nothing)                  $
241     setSrcSpan loc                              $
242     tcAddDeclCtxt decl                          $
243     do { -- type families require -ftype-families and can't be in an
244          -- hs-boot file
245        ; type_families <- doptM Opt_TypeFamilies
246        ; is_boot  <- tcIsHsBoot   -- Are we compiling an hs-boot file?
247        ; checkTc type_families $ badFamInstDecl (tcdLName decl)
248        ; checkTc (not is_boot) $ badBootFamInstDeclErr
249
250          -- perform kind and type checking
251        ; tcFamInstDecl1 decl
252        }
253
254 tcFamInstDecl1 :: TyClDecl Name -> TcM (Maybe TyThing)   -- Nothing if error
255
256   -- "type instance"
257 tcFamInstDecl1 (decl@TySynonym {tcdLName = L loc tc_name})
258   = kcIdxTyPats decl $ \k_tvs k_typats resKind family ->
259     do { -- check that the family declaration is for a synonym
260          unless (isSynTyCon family) $
261            addErr (wrongKindOfFamily family)
262
263        ; -- (1) kind check the right-hand side of the type equation
264        ; k_rhs <- kcCheckHsType (tcdSynRhs decl) resKind
265
266          -- we need the exact same number of type parameters as the family
267          -- declaration 
268        ; let famArity = tyConArity family
269        ; checkTc (length k_typats == famArity) $ 
270            wrongNumberOfParmsErr famArity
271
272          -- (2) type check type equation
273        ; tcTyVarBndrs k_tvs $ \t_tvs -> do {  -- turn kinded into proper tyvars
274        ; t_typats <- mappM tcHsKindedType k_typats
275        ; t_rhs    <- tcHsKindedType k_rhs
276
277          -- (3) check that 
278          --     - check the well-formedness of the instance
279        ; checkValidTypeInst t_typats t_rhs
280
281          -- (4) construct representation tycon
282        ; rep_tc_name <- newFamInstTyConName tc_name loc
283        ; tycon <- buildSynTyCon rep_tc_name t_tvs (SynonymTyCon t_rhs) 
284                                 (Just (family, t_typats))
285
286        ; return $ Just (ATyCon tycon)
287        }}
288
289   -- "newtype instance" and "data instance"
290 tcFamInstDecl1 (decl@TyData {tcdND = new_or_data, tcdLName = L loc tc_name,
291                              tcdCons = cons})
292   = kcIdxTyPats decl $ \k_tvs k_typats resKind family ->
293     do { -- check that the family declaration is for the right kind
294          unless (isAlgTyCon family) $
295            addErr (wrongKindOfFamily family)
296
297        ; -- (1) kind check the data declaration as usual
298        ; k_decl <- kcDataDecl decl k_tvs
299        ; let k_ctxt = tcdCtxt k_decl
300              k_cons = tcdCons k_decl
301
302          -- result kind must be '*' (otherwise, we have too few patterns)
303        ; checkTc (isLiftedTypeKind resKind) $ tooFewParmsErr (tyConArity family)
304
305          -- (2) type check indexed data type declaration
306        ; tcTyVarBndrs k_tvs $ \t_tvs -> do {  -- turn kinded into proper tyvars
307        ; unbox_strict <- doptM Opt_UnboxStrictFields
308
309          -- kind check the type indexes and the context
310        ; t_typats     <- mappM tcHsKindedType k_typats
311        ; stupid_theta <- tcHsKindedContext k_ctxt
312
313          -- (3) Check that
314          --     - left-hand side contains no type family applications
315          --       (vanilla synonyms are fine, though, and we checked for
316          --       foralls earlier)
317        ; mappM_ checkTyFamFreeness t_typats
318
319          --     - we don't use GADT syntax for indexed types
320        ; checkTc h98_syntax (badGadtIdxTyDecl tc_name)
321
322          --     - a newtype has exactly one constructor
323        ; checkTc (new_or_data == DataType || isSingleton k_cons) $
324            newtypeConError tc_name (length k_cons)
325
326          -- (4) construct representation tycon
327        ; rep_tc_name <- newFamInstTyConName tc_name loc
328        ; tycon <- fixM (\ tycon -> do 
329              { data_cons <- mappM (addLocM (tcConDecl unbox_strict tycon t_tvs))
330                                   k_cons
331              ; tc_rhs <-
332                  case new_or_data of
333                    DataType -> return (mkDataTyConRhs data_cons)
334                    NewType  -> ASSERT( not (null data_cons) )
335                                mkNewTyConRhs rep_tc_name tycon (head data_cons)
336              ; buildAlgTyCon rep_tc_name t_tvs stupid_theta tc_rhs Recursive
337                              False h98_syntax (Just (family, t_typats))
338                  -- We always assume that indexed types are recursive.  Why?
339                  -- (1) Due to their open nature, we can never be sure that a
340                  -- further instance might not introduce a new recursive
341                  -- dependency.  (2) They are always valid loop breakers as
342                  -- they involve a coercion.
343              })
344
345          -- construct result
346        ; return $ Just (ATyCon tycon)
347        }}
348        where
349          h98_syntax = case cons of      -- All constructors have same shape
350                         L _ (ConDecl { con_res = ResTyGADT _ }) : _ -> False
351                         other -> True
352
353 -- Kind checking of indexed types
354 -- -
355
356 -- Kind check type patterns and kind annotate the embedded type variables.
357 --
358 -- * Here we check that a type instance matches its kind signature, but we do
359 --   not check whether there is a pattern for each type index; the latter
360 --   check is only required for type synonym instances.
361 --
362 kcIdxTyPats :: TyClDecl Name
363             -> ([LHsTyVarBndr Name] -> [LHsType Name] -> Kind -> TyCon -> TcM a)
364                -- ^^kinded tvs         ^^kinded ty pats  ^^res kind
365             -> TcM a
366 kcIdxTyPats decl thing_inside
367   = kcHsTyVars (tcdTyVars decl) $ \tvs -> 
368     do { family <- tcLookupLocatedTyCon (tcdLName decl)
369        ; let { (kinds, resKind) = splitKindFunTys (tyConKind family)
370              ; hs_typats        = fromJust $ tcdTyPats decl }
371
372          -- we may not have more parameters than the kind indicates
373        ; checkTc (length kinds >= length hs_typats) $
374            tooManyParmsErr (tcdLName decl)
375
376          -- type functions can have a higher-kinded result
377        ; let resultKind = mkArrowKinds (drop (length hs_typats) kinds) resKind
378        ; typats <- TcRnMonad.zipWithM kcCheckHsType hs_typats kinds
379        ; thing_inside tvs typats resultKind family
380        }
381   where
382 \end{code}
383
384
385 %************************************************************************
386 %*                                                                      *
387                 Kind checking
388 %*                                                                      *
389 %************************************************************************
390
391 We need to kind check all types in the mutually recursive group
392 before we know the kind of the type variables.  For example:
393
394 class C a where
395    op :: D b => a -> b -> b
396
397 class D c where
398    bop :: (Monad c) => ...
399
400 Here, the kind of the locally-polymorphic type variable "b"
401 depends on *all the uses of class D*.  For example, the use of
402 Monad c in bop's type signature means that D must have kind Type->Type.
403
404 However type synonyms work differently.  They can have kinds which don't
405 just involve (->) and *:
406         type R = Int#           -- Kind #
407         type S a = Array# a     -- Kind * -> #
408         type T a b = (# a,b #)  -- Kind * -> * -> (# a,b #)
409 So we must infer their kinds from their right-hand sides *first* and then
410 use them, whereas for the mutually recursive data types D we bring into
411 scope kind bindings D -> k, where k is a kind variable, and do inference.
412
413 Type families
414 ~~~~~~~~~~~~~
415 This treatment of type synonyms only applies to Haskell 98-style synonyms.
416 General type functions can be recursive, and hence, appear in `alg_decls'.
417
418 The kind of a type family is solely determinded by its kind signature;
419 hence, only kind signatures participate in the construction of the initial
420 kind environment (as constructed by `getInitialKind').  In fact, we ignore
421 instances of families altogether in the following.  However, we need to
422 include the kinds of associated families into the construction of the
423 initial kind environment.  (This is handled by `allDecls').
424
425 \begin{code}
426 kcTyClDecls syn_decls alg_decls
427   = do  {       -- First extend the kind env with each data type, class, and
428                 -- indexed type, mapping them to a type variable
429           let initialKindDecls = concat [allDecls decl | L _ decl <- alg_decls]
430         ; alg_kinds <- mappM getInitialKind initialKindDecls
431         ; tcExtendKindEnv alg_kinds $ do
432
433                 -- Now kind-check the type synonyms, in dependency order
434                 -- We do these differently to data type and classes,
435                 -- because a type synonym can be an unboxed type
436                 --      type Foo = Int#
437                 -- and a kind variable can't unify with UnboxedTypeKind
438                 -- So we infer their kinds in dependency order
439         { (kc_syn_decls, syn_kinds) <- kcSynDecls (calcSynCycles syn_decls)
440         ; tcExtendKindEnv syn_kinds $  do
441
442                 -- Now kind-check the data type, class, and kind signatures,
443                 -- returning kind-annotated decls; we don't kind-check
444                 -- instances of indexed types yet, but leave this to
445                 -- `tcInstDecls1'
446         { kc_alg_decls <- mappM (wrapLocM kcTyClDecl) 
447                             (filter (not . isFamInstDecl . unLoc) alg_decls)
448
449         ; return (kc_syn_decls, kc_alg_decls) }}}
450   where
451     -- get all declarations relevant for determining the initial kind
452     -- environment
453     allDecls (decl@ClassDecl {tcdATs = ats}) = decl : [ at 
454                                                       | L _ at <- ats
455                                                       , isFamilyDecl at]
456     allDecls decl | isFamInstDecl decl = []
457                   | otherwise          = [decl]
458
459 ------------------------------------------------------------------------
460 getInitialKind :: TyClDecl Name -> TcM (Name, TcKind)
461 -- Only for data type, class, and indexed type declarations
462 -- Get as much info as possible from the data, class, or indexed type decl,
463 -- so as to maximise usefulness of error messages
464 getInitialKind decl
465   = do  { arg_kinds <- mapM (mk_arg_kind . unLoc) (tyClDeclTyVars decl)
466         ; res_kind  <- mk_res_kind decl
467         ; return (tcdName decl, mkArrowKinds arg_kinds res_kind) }
468   where
469     mk_arg_kind (UserTyVar _)        = newKindVar
470     mk_arg_kind (KindedTyVar _ kind) = return kind
471
472     mk_res_kind (TyFamily { tcdKind    = Just kind }) = return kind
473     mk_res_kind (TyData   { tcdKindSig = Just kind }) = return kind
474         -- On GADT-style declarations we allow a kind signature
475         --      data T :: *->* where { ... }
476     mk_res_kind other = return liftedTypeKind
477
478
479 ----------------
480 kcSynDecls :: [SCC (LTyClDecl Name)] 
481            -> TcM ([LTyClDecl Name],    -- Kind-annotated decls
482                    [(Name,TcKind)])     -- Kind bindings
483 kcSynDecls []
484   = return ([], [])
485 kcSynDecls (group : groups)
486   = do  { (decl,  nk)  <- kcSynDecl group
487         ; (decls, nks) <- tcExtendKindEnv [nk] (kcSynDecls groups)
488         ; return (decl:decls, nk:nks) }
489                         
490 ----------------
491 kcSynDecl :: SCC (LTyClDecl Name) 
492            -> TcM (LTyClDecl Name,      -- Kind-annotated decls
493                    (Name,TcKind))       -- Kind bindings
494 kcSynDecl (AcyclicSCC ldecl@(L loc decl))
495   = tcAddDeclCtxt decl  $
496     kcHsTyVars (tcdTyVars decl) (\ k_tvs ->
497     do { traceTc (text "kcd1" <+> ppr (unLoc (tcdLName decl)) <+> brackets (ppr (tcdTyVars decl)) 
498                         <+> brackets (ppr k_tvs))
499        ; (k_rhs, rhs_kind) <- kcHsType (tcdSynRhs decl)
500        ; traceTc (text "kcd2" <+> ppr (unLoc (tcdLName decl)))
501        ; let tc_kind = foldr (mkArrowKind . kindedTyVarKind) rhs_kind k_tvs
502        ; return (L loc (decl { tcdTyVars = k_tvs, tcdSynRhs = k_rhs }),
503                  (unLoc (tcdLName decl), tc_kind)) })
504
505 kcSynDecl (CyclicSCC decls)
506   = do { recSynErr decls; failM }       -- Fail here to avoid error cascade
507                                         -- of out-of-scope tycons
508
509 kindedTyVarKind (L _ (KindedTyVar _ k)) = k
510
511 ------------------------------------------------------------------------
512 kcTyClDecl :: TyClDecl Name -> TcM (TyClDecl Name)
513         -- Not used for type synonyms (see kcSynDecl)
514
515 kcTyClDecl decl@(TyData {})
516   = ASSERT( not . isFamInstDecl $ decl )   -- must not be a family instance
517     kcTyClDeclBody decl $
518       kcDataDecl decl
519
520 kcTyClDecl decl@(TyFamily {})
521   = kcFamilyDecl [] decl      -- the empty list signals a toplevel decl      
522
523 kcTyClDecl decl@(ClassDecl {tcdCtxt = ctxt, tcdSigs = sigs, tcdATs = ats})
524   = kcTyClDeclBody decl $ \ tvs' ->
525     do  { is_boot <- tcIsHsBoot
526         ; ctxt' <- kcHsContext ctxt     
527         ; ats'  <- mappM (wrapLocM (kcFamilyDecl tvs')) ats
528         ; sigs' <- mappM (wrapLocM kc_sig) sigs
529         ; return (decl {tcdTyVars = tvs', tcdCtxt = ctxt', tcdSigs = sigs',
530                         tcdATs = ats'}) }
531   where
532     kc_sig (TypeSig nm op_ty) = do { op_ty' <- kcHsLiftedSigType op_ty
533                                    ; return (TypeSig nm op_ty') }
534     kc_sig other_sig          = return other_sig
535
536 kcTyClDecl decl@(ForeignType {})
537   = return decl
538
539 kcTyClDeclBody :: TyClDecl Name
540                -> ([LHsTyVarBndr Name] -> TcM a)
541                -> TcM a
542 -- getInitialKind has made a suitably-shaped kind for the type or class
543 -- Unpack it, and attribute those kinds to the type variables
544 -- Extend the env with bindings for the tyvars, taken from
545 -- the kind of the tycon/class.  Give it to the thing inside, and 
546 -- check the result kind matches
547 kcTyClDeclBody decl thing_inside
548   = tcAddDeclCtxt decl          $
549     do  { tc_ty_thing <- tcLookupLocated (tcdLName decl)
550         ; let tc_kind    = case tc_ty_thing of { AThing k -> k }
551               (kinds, _) = splitKindFunTys tc_kind
552               hs_tvs     = tcdTyVars decl
553               kinded_tvs = ASSERT( length kinds >= length hs_tvs )
554                            [ L loc (KindedTyVar (hsTyVarName tv) k)
555                            | (L loc tv, k) <- zip hs_tvs kinds]
556         ; tcExtendKindEnvTvs kinded_tvs (thing_inside kinded_tvs) }
557
558 -- Kind check a data declaration, assuming that we already extended the
559 -- kind environment with the type variables of the left-hand side (these
560 -- kinded type variables are also passed as the second parameter).
561 --
562 kcDataDecl :: TyClDecl Name -> [LHsTyVarBndr Name] -> TcM (TyClDecl Name)
563 kcDataDecl decl@(TyData {tcdND = new_or_data, tcdCtxt = ctxt, tcdCons = cons})
564            tvs
565   = do  { ctxt' <- kcHsContext ctxt     
566         ; cons' <- mappM (wrapLocM kc_con_decl) cons
567         ; return (decl {tcdTyVars = tvs, tcdCtxt = ctxt', tcdCons = cons'}) }
568   where
569     -- doc comments are typechecked to Nothing here
570     kc_con_decl (ConDecl name expl ex_tvs ex_ctxt details res _) = do
571       kcHsTyVars ex_tvs $ \ex_tvs' -> do
572         ex_ctxt' <- kcHsContext ex_ctxt
573         details' <- kc_con_details details 
574         res'     <- case res of
575           ResTyH98 -> return ResTyH98
576           ResTyGADT ty -> do { ty' <- kcHsSigType ty; return (ResTyGADT ty') }
577         return (ConDecl name expl ex_tvs' ex_ctxt' details' res' Nothing)
578
579     kc_con_details (PrefixCon btys) 
580         = do { btys' <- mappM kc_larg_ty btys 
581              ; return (PrefixCon btys') }
582     kc_con_details (InfixCon bty1 bty2) 
583         = do { bty1' <- kc_larg_ty bty1
584              ; bty2' <- kc_larg_ty bty2
585              ; return (InfixCon bty1' bty2') }
586     kc_con_details (RecCon fields) 
587         = do { fields' <- mappM kc_field fields
588              ; return (RecCon fields') }
589
590     kc_field (ConDeclField fld bty d) = do { bty' <- kc_larg_ty bty
591                                            ; return (ConDeclField fld bty' d) }
592
593     kc_larg_ty bty = case new_or_data of
594                         DataType -> kcHsSigType bty
595                         NewType  -> kcHsLiftedSigType bty
596         -- Can't allow an unlifted type for newtypes, because we're effectively
597         -- going to remove the constructor while coercing it to a lifted type.
598         -- And newtypes can't be bang'd
599
600 -- Kind check a family declaration or type family default declaration.
601 --
602 kcFamilyDecl :: [LHsTyVarBndr Name]  -- tyvars of enclosing class decl if any
603              -> TyClDecl Name -> TcM (TyClDecl Name)
604 kcFamilyDecl classTvs decl@(TyFamily {tcdKind = kind})
605   = kcTyClDeclBody decl $ \tvs' ->
606     do { mapM_ unifyClassParmKinds tvs'
607        ; return (decl {tcdTyVars = tvs', 
608                        tcdKind = kind `mplus` Just liftedTypeKind})
609                        -- default result kind is '*'
610        }
611   where
612     unifyClassParmKinds (L _ (KindedTyVar n k))
613       | Just classParmKind <- lookup n classTyKinds = unifyKind k classParmKind
614       | otherwise                                   = return ()
615     classTyKinds = [(n, k) | L _ (KindedTyVar n k) <- classTvs]
616 kcFamilyDecl _ decl@(TySynonym {})              -- type family defaults
617   = panic "TcTyClsDecls.kcFamilyDecl: not implemented yet"
618 \end{code}
619
620
621 %************************************************************************
622 %*                                                                      *
623 \subsection{Type checking}
624 %*                                                                      *
625 %************************************************************************
626
627 \begin{code}
628 tcSynDecls :: [LTyClDecl Name] -> TcM [TyThing]
629 tcSynDecls [] = return []
630 tcSynDecls (decl : decls) 
631   = do { syn_tc <- addLocM tcSynDecl decl
632        ; syn_tcs <- tcExtendGlobalEnv [syn_tc] (tcSynDecls decls)
633        ; return (syn_tc : syn_tcs) }
634
635   -- "type"
636 tcSynDecl
637   (TySynonym {tcdLName = L _ tc_name, tcdTyVars = tvs, tcdSynRhs = rhs_ty})
638   = tcTyVarBndrs tvs            $ \ tvs' -> do 
639     { traceTc (text "tcd1" <+> ppr tc_name) 
640     ; rhs_ty' <- tcHsKindedType rhs_ty
641     ; tycon <- buildSynTyCon tc_name tvs' (SynonymTyCon rhs_ty') Nothing
642     ; return (ATyCon tycon) 
643     }
644
645 --------------------
646 tcTyClDecl :: (Name -> RecFlag) -> TyClDecl Name -> TcM [TyThing]
647
648 tcTyClDecl calc_isrec decl
649   = tcAddDeclCtxt decl (tcTyClDecl1 calc_isrec decl)
650
651   -- "type family" declarations
652 tcTyClDecl1 _calc_isrec 
653   (TyFamily {tcdFlavour = TypeFamily, 
654              tcdLName = L _ tc_name, tcdTyVars = tvs, tcdKind = Just kind})
655                                                       -- NB: kind at latest
656                                                       --     added during
657                                                       --     kind checking
658   = tcTyVarBndrs tvs  $ \ tvs' -> do 
659   { traceTc (text "type family: " <+> ppr tc_name) 
660   ; idx_tys <- doptM Opt_TypeFamilies
661
662         -- Check that we don't use families without -ftype-families
663   ; checkTc idx_tys $ badFamInstDecl tc_name
664
665   ; tycon <- buildSynTyCon tc_name tvs' (OpenSynTyCon kind Nothing) Nothing
666   ; return [ATyCon tycon]
667   }
668
669   -- "newtype family" or "data family" declaration
670 tcTyClDecl1 _calc_isrec 
671   (TyFamily {tcdFlavour = DataFamily, 
672              tcdLName = L _ tc_name, tcdTyVars = tvs, tcdKind = mb_kind})
673   = tcTyVarBndrs tvs  $ \ tvs' -> do 
674   { traceTc (text "data family: " <+> ppr tc_name) 
675   ; extra_tvs <- tcDataKindSig mb_kind
676   ; let final_tvs = tvs' ++ extra_tvs    -- we may not need these
677
678   ; idx_tys <- doptM Opt_TypeFamilies
679
680         -- Check that we don't use families without -ftype-families
681   ; checkTc idx_tys $ badFamInstDecl tc_name
682
683   ; tycon <- buildAlgTyCon tc_name final_tvs [] 
684                mkOpenDataTyConRhs Recursive False True Nothing
685   ; return [ATyCon tycon]
686   }
687
688   -- "newtype" and "data"
689 tcTyClDecl1 calc_isrec
690   (TyData {tcdND = new_or_data, tcdCtxt = ctxt, tcdTyVars = tvs,
691            tcdLName = L _ tc_name, tcdKindSig = mb_ksig, tcdCons = cons})
692   = tcTyVarBndrs tvs    $ \ tvs' -> do 
693   { extra_tvs <- tcDataKindSig mb_ksig
694   ; let final_tvs = tvs' ++ extra_tvs
695   ; stupid_theta <- tcHsKindedContext ctxt
696   ; want_generic <- doptM Opt_Generics
697   ; unbox_strict <- doptM Opt_UnboxStrictFields
698   ; empty_data_decls <- doptM Opt_EmptyDataDecls
699   ; kind_signatures <- doptM Opt_KindSignatures
700   ; gadt_ok      <- doptM Opt_GADTs
701   ; is_boot      <- tcIsHsBoot  -- Are we compiling an hs-boot file?
702
703         -- Check that we don't use GADT syntax in H98 world
704   ; checkTc (gadt_ok || h98_syntax) (badGadtDecl tc_name)
705
706         -- Check that we don't use kind signatures without Glasgow extensions
707   ; checkTc (kind_signatures || isNothing mb_ksig) (badSigTyDecl tc_name)
708
709         -- Check that the stupid theta is empty for a GADT-style declaration
710   ; checkTc (null stupid_theta || h98_syntax) (badStupidTheta tc_name)
711
712         -- Check that there's at least one condecl,
713         -- or else we're reading an hs-boot file, or -XEmptyDataDecls
714   ; checkTc (not (null cons) || empty_data_decls || is_boot)
715             (emptyConDeclsErr tc_name)
716     
717         -- Check that a newtype has exactly one constructor
718   ; checkTc (new_or_data == DataType || isSingleton cons) 
719             (newtypeConError tc_name (length cons))
720
721   ; tycon <- fixM (\ tycon -> do 
722         { data_cons <- mappM (addLocM (tcConDecl unbox_strict tycon final_tvs)) 
723                              cons
724         ; tc_rhs <-
725             if null cons && is_boot     -- In a hs-boot file, empty cons means
726             then return AbstractTyCon   -- "don't know"; hence Abstract
727             else case new_or_data of
728                    DataType -> return (mkDataTyConRhs data_cons)
729                    NewType  -> 
730                        ASSERT( not (null data_cons) )
731                        mkNewTyConRhs tc_name tycon (head data_cons)
732         ; buildAlgTyCon tc_name final_tvs stupid_theta tc_rhs is_rec
733             (want_generic && canDoGenerics data_cons) h98_syntax Nothing
734         })
735   ; return [ATyCon tycon]
736   }
737   where
738     is_rec   = calc_isrec tc_name
739     h98_syntax = case cons of   -- All constructors have same shape
740                         L _ (ConDecl { con_res = ResTyGADT _ }) : _ -> False
741                         other -> True
742
743 tcTyClDecl1 calc_isrec 
744   (ClassDecl {tcdLName = L _ class_name, tcdTyVars = tvs, 
745               tcdCtxt = ctxt, tcdMeths = meths,
746               tcdFDs = fundeps, tcdSigs = sigs, tcdATs = ats} )
747   = tcTyVarBndrs tvs            $ \ tvs' -> do 
748   { ctxt' <- tcHsKindedContext ctxt
749   ; fds' <- mappM (addLocM tc_fundep) fundeps
750   ; atss <- mappM (addLocM (tcTyClDecl1 (const Recursive))) ats
751   ; let ats' = zipWith setTyThingPoss atss (map (tcdTyVars . unLoc) ats)
752   ; sig_stuff <- tcClassSigs class_name sigs meths
753   ; clas <- fixM (\ clas ->
754                 let     -- This little knot is just so we can get
755                         -- hold of the name of the class TyCon, which we
756                         -- need to look up its recursiveness
757                     tycon_name = tyConName (classTyCon clas)
758                     tc_isrec = calc_isrec tycon_name
759                 in
760                 buildClass class_name tvs' ctxt' fds' ats'
761                            sig_stuff tc_isrec)
762   ; return (AClass clas : ats')
763       -- NB: Order is important due to the call to `mkGlobalThings' when
764       --     tying the the type and class declaration type checking knot.
765   }
766   where
767     tc_fundep (tvs1, tvs2) = do { tvs1' <- mappM tcLookupTyVar tvs1 ;
768                                 ; tvs2' <- mappM tcLookupTyVar tvs2 ;
769                                 ; return (tvs1', tvs2') }
770
771     -- For each AT argument compute the position of the corresponding class
772     -- parameter in the class head.  This will later serve as a permutation
773     -- vector when checking the validity of instance declarations.
774     setTyThingPoss [ATyCon tycon] atTyVars = 
775       let classTyVars = hsLTyVarNames tvs
776           poss        =   catMaybes 
777                         . map (`elemIndex` classTyVars) 
778                         . hsLTyVarNames 
779                         $ atTyVars
780                      -- There will be no Nothing, as we already passed renaming
781       in 
782       ATyCon (setTyConArgPoss tycon poss)
783     setTyThingPoss _              _ = panic "TcTyClsDecls.setTyThingPoss"
784
785 tcTyClDecl1 calc_isrec 
786   (ForeignType {tcdLName = L _ tc_name, tcdExtName = tc_ext_name})
787   = returnM [ATyCon (mkForeignTyCon tc_name tc_ext_name liftedTypeKind 0)]
788
789 -----------------------------------
790 tcConDecl :: Bool               -- True <=> -funbox-strict_fields
791           -> TyCon -> [TyVar] 
792           -> ConDecl Name 
793           -> TcM DataCon
794
795 tcConDecl unbox_strict tycon tc_tvs     -- Data types
796           (ConDecl name _ tvs ctxt details res_ty _)
797   = tcTyVarBndrs tvs            $ \ tvs' -> do 
798     { ctxt' <- tcHsKindedContext ctxt
799     ; (univ_tvs, ex_tvs, eq_preds, data_tc) <- tcResultType tycon tc_tvs tvs' res_ty
800     ; let 
801         -- Tiresome: tidy the tyvar binders, since tc_tvs and tvs' may have the same OccNames
802         tc_datacon is_infix field_lbls btys
803           = do { let bangs = map getBangStrictness btys
804                ; arg_tys <- mappM tcHsBangType btys
805                ; buildDataCon (unLoc name) is_infix
806                     (argStrictness unbox_strict bangs arg_tys)
807                     (map unLoc field_lbls)
808                     univ_tvs ex_tvs eq_preds ctxt' arg_tys
809                     data_tc }
810                 -- NB:  we put data_tc, the type constructor gotten from the
811                 --      constructor type signature into the data constructor;
812                 --      that way checkValidDataCon can complain if it's wrong.
813
814     ; case details of
815         PrefixCon btys     -> tc_datacon False [] btys
816         InfixCon bty1 bty2 -> tc_datacon True  [] [bty1,bty2]
817         RecCon fields      -> tc_datacon False field_names btys
818                            where
819                               field_names = map cd_fld_name fields
820                               btys        = map cd_fld_type fields
821     }
822
823 tcResultType :: TyCon
824              -> [TyVar]         -- data T a b c = ...
825              -> [TyVar]         -- where MkT :: forall a b c. ...
826              -> ResType Name
827              -> TcM ([TyVar],           -- Universal
828                      [TyVar],           -- Existential (distinct OccNames from univs)
829                      [(TyVar,Type)],    -- Equality predicates
830                      TyCon)             -- TyCon given in the ResTy
831         -- We don't check that the TyCon given in the ResTy is
832         -- the same as the parent tycon, becuase we are in the middle
833         -- of a recursive knot; so it's postponed until checkValidDataCon
834
835 tcResultType decl_tycon tc_tvs dc_tvs ResTyH98
836   = return (tc_tvs, dc_tvs, [], decl_tycon)
837         -- In H98 syntax the dc_tvs are the existential ones
838         --      data T a b c = forall d e. MkT ...
839         -- The {a,b,c} are tc_tvs, and {d,e} are dc_tvs
840
841 tcResultType _ tc_tvs dc_tvs (ResTyGADT res_ty)
842         -- E.g.  data T a b c where
843         --         MkT :: forall x y z. T (x,y) z z
844         -- Then we generate
845         --      ([a,z,c], [x,y], [a:=:(x,y), c:=:z], T)
846
847   = do  { (dc_tycon, res_tys) <- tcLHsConResTy res_ty
848
849         ; let univ_tvs = choose_univs [] tidy_tc_tvs res_tys
850                 -- Each univ_tv is either a dc_tv or a tc_tv
851               ex_tvs = dc_tvs `minusList` univ_tvs
852               eq_spec = [ (tv, ty) | (tv,ty) <- univ_tvs `zip` res_tys, 
853                                       tv `elem` tc_tvs]
854         ; return (univ_tvs, ex_tvs, eq_spec, dc_tycon) }
855   where
856         -- choose_univs uses the res_ty itself if it's a type variable
857         -- and hasn't already been used; otherwise it uses one of the tc_tvs
858     choose_univs used tc_tvs []
859         = ASSERT( null tc_tvs ) []
860     choose_univs used (tc_tv:tc_tvs) (res_ty:res_tys) 
861         | Just tv <- tcGetTyVar_maybe res_ty, not (tv `elem` used)
862         = tv    : choose_univs (tv:used) tc_tvs res_tys
863         | otherwise
864         = tc_tv : choose_univs used tc_tvs res_tys
865
866         -- NB: tc_tvs and dc_tvs are distinct, but
867         -- we want them to be *visibly* distinct, both for
868         -- interface files and general confusion.  So rename
869         -- the tc_tvs, since they are not used yet (no 
870         -- consequential renaming needed)
871     init_occ_env     = initTidyOccEnv (map getOccName dc_tvs)
872     (_, tidy_tc_tvs) = mapAccumL tidy_one init_occ_env tc_tvs
873     tidy_one env tv  = (env', setTyVarName tv (tidyNameOcc name occ'))
874               where
875                  name = tyVarName tv
876                  (env', occ') = tidyOccName env (getOccName name) 
877
878               -------------------
879 argStrictness :: Bool           -- True <=> -funbox-strict_fields
880               -> [HsBang]
881               -> [TcType] -> [StrictnessMark]
882 argStrictness unbox_strict bangs arg_tys
883  = ASSERT( length bangs == length arg_tys )
884    zipWith (chooseBoxingStrategy unbox_strict) arg_tys bangs
885
886 -- We attempt to unbox/unpack a strict field when either:
887 --   (i)  The field is marked '!!', or
888 --   (ii) The field is marked '!', and the -funbox-strict-fields flag is on.
889 --
890 -- We have turned off unboxing of newtypes because coercions make unboxing 
891 -- and reboxing more complicated
892 chooseBoxingStrategy :: Bool -> TcType -> HsBang -> StrictnessMark
893 chooseBoxingStrategy unbox_strict_fields arg_ty bang
894   = case bang of
895         HsNoBang                                    -> NotMarkedStrict
896         HsStrict | unbox_strict_fields 
897                    && can_unbox arg_ty              -> MarkedUnboxed
898         HsUnbox  | can_unbox arg_ty                 -> MarkedUnboxed
899         other                                       -> MarkedStrict
900   where
901     -- we can unbox if the type is a chain of newtypes with a product tycon
902     -- at the end
903     can_unbox arg_ty = case splitTyConApp_maybe arg_ty of
904                    Nothing                      -> False
905                    Just (arg_tycon, tycon_args) -> 
906                        not (isRecursiveTyCon arg_tycon) &&      -- Note [Recusive unboxing]
907                        isProductTyCon arg_tycon &&
908                        (if isNewTyCon arg_tycon then 
909                             can_unbox (newTyConInstRhs arg_tycon tycon_args)
910                         else True)
911 \end{code}
912
913 Note [Recursive unboxing]
914 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
915 Be careful not to try to unbox this!
916         data T = MkT !T Int
917 But it's the *argument* type that matters. This is fine:
918         data S = MkS S !Int
919 because Int is non-recursive.
920
921 %************************************************************************
922 %*                                                                      *
923 \subsection{Dependency analysis}
924 %*                                                                      *
925 %************************************************************************
926
927 Validity checking is done once the mutually-recursive knot has been
928 tied, so we can look at things freely.
929
930 \begin{code}
931 checkCycleErrs :: [LTyClDecl Name] -> TcM ()
932 checkCycleErrs tyclss
933   | null cls_cycles
934   = return ()
935   | otherwise
936   = do  { mappM_ recClsErr cls_cycles
937         ; failM }       -- Give up now, because later checkValidTyCl
938                         -- will loop if the synonym is recursive
939   where
940     cls_cycles = calcClassCycles tyclss
941
942 checkValidTyCl :: TyClDecl Name -> TcM ()
943 -- We do the validity check over declarations, rather than TyThings
944 -- only so that we can add a nice context with tcAddDeclCtxt
945 checkValidTyCl decl
946   = tcAddDeclCtxt decl $
947     do  { thing <- tcLookupLocatedGlobal (tcdLName decl)
948         ; traceTc (text "Validity of" <+> ppr thing)    
949         ; case thing of
950             ATyCon tc -> checkValidTyCon tc
951             AClass cl -> checkValidClass cl 
952         ; traceTc (text "Done validity of" <+> ppr thing)       
953         }
954
955 -------------------------
956 -- For data types declared with record syntax, we require
957 -- that each constructor that has a field 'f' 
958 --      (a) has the same result type
959 --      (b) has the same type for 'f'
960 -- module alpha conversion of the quantified type variables
961 -- of the constructor.
962
963 checkValidTyCon :: TyCon -> TcM ()
964 checkValidTyCon tc 
965   | isSynTyCon tc 
966   = case synTyConRhs tc of
967       OpenSynTyCon _ _ -> return ()
968       SynonymTyCon ty  -> checkValidType syn_ctxt ty
969   | otherwise
970   =     -- Check the context on the data decl
971     checkValidTheta (DataTyCtxt name) (tyConStupidTheta tc)     `thenM_` 
972         
973         -- Check arg types of data constructors
974     mappM_ (checkValidDataCon tc) data_cons                     `thenM_`
975
976         -- Check that fields with the same name share a type
977     mappM_ check_fields groups
978
979   where
980     syn_ctxt  = TySynCtxt name
981     name      = tyConName tc
982     data_cons = tyConDataCons tc
983
984     groups = equivClasses cmp_fld (concatMap get_fields data_cons)
985     cmp_fld (f1,_) (f2,_) = f1 `compare` f2
986     get_fields con = dataConFieldLabels con `zip` repeat con
987         -- dataConFieldLabels may return the empty list, which is fine
988
989     -- See Note [GADT record selectors] in MkId.lhs
990     -- We must check (a) that the named field has the same 
991     --                   type in each constructor
992     --               (b) that those constructors have the same result type
993     --
994     -- However, the constructors may have differently named type variable
995     -- and (worse) we don't know how the correspond to each other.  E.g.
996     --     C1 :: forall a b. { f :: a, g :: b } -> T a b
997     --     C2 :: forall d c. { f :: c, g :: c } -> T c d
998     -- 
999     -- So what we do is to ust Unify.tcMatchTys to compare the first candidate's
1000     -- result type against other candidates' types BOTH WAYS ROUND.
1001     -- If they magically agrees, take the substitution and
1002     -- apply them to the latter ones, and see if they match perfectly.
1003     check_fields fields@((label, con1) : other_fields)
1004         -- These fields all have the same name, but are from
1005         -- different constructors in the data type
1006         = recoverM (return ()) $ mapM_ checkOne other_fields
1007                 -- Check that all the fields in the group have the same type
1008                 -- NB: this check assumes that all the constructors of a given
1009                 -- data type use the same type variables
1010         where
1011         (tvs1, _, _, res1) = dataConSig con1
1012         ts1 = mkVarSet tvs1
1013         fty1 = dataConFieldType con1 label
1014
1015         checkOne (_, con2)    -- Do it bothways to ensure they are structurally identical
1016             = do { checkFieldCompat label con1 con2 ts1 res1 res2 fty1 fty2
1017                  ; checkFieldCompat label con2 con1 ts2 res2 res1 fty2 fty1 }
1018             where        
1019                 (tvs2, _, _, res2) = dataConSig con2
1020                 ts2 = mkVarSet tvs2
1021                 fty2 = dataConFieldType con2 label
1022
1023 checkFieldCompat fld con1 con2 tvs1 res1 res2 fty1 fty2
1024   = do  { checkTc (isJust mb_subst1) (resultTypeMisMatch fld con1 con2)
1025         ; checkTc (isJust mb_subst2) (fieldTypeMisMatch fld con1 con2) }
1026   where
1027     mb_subst1 = tcMatchTy tvs1 res1 res2
1028     mb_subst2 = tcMatchTyX tvs1 (expectJust "checkFieldCompat" mb_subst1) fty1 fty2
1029
1030 -------------------------------
1031 checkValidDataCon :: TyCon -> DataCon -> TcM ()
1032 checkValidDataCon tc con
1033   = setSrcSpan (srcLocSpan (getSrcLoc con))     $
1034     addErrCtxt (dataConCtxt con)                $ 
1035     do  { checkTc (dataConTyCon con == tc) (badDataConTyCon con)
1036         ; checkValidType ctxt (dataConUserType con)
1037         ; ifM (isNewTyCon tc) (checkNewDataCon con)
1038     }
1039   where
1040     ctxt = ConArgCtxt (dataConName con) 
1041
1042 -------------------------------
1043 checkNewDataCon :: DataCon -> TcM ()
1044 -- Checks for the data constructor of a newtype
1045 checkNewDataCon con
1046   = do  { checkTc (isSingleton arg_tys) (newtypeFieldErr con (length arg_tys))
1047                 -- One argument
1048         ; checkTc (null eq_spec) (newtypePredError con)
1049                 -- Return type is (T a b c)
1050         ; checkTc (null ex_tvs && null eq_theta && null dict_theta) (newtypeExError con)
1051                 -- No existentials
1052         ; checkTc (not (any isMarkedStrict (dataConStrictMarks con))) 
1053                   (newtypeStrictError con)
1054                 -- No strictness
1055     }
1056   where
1057     (_univ_tvs, ex_tvs, eq_spec, eq_theta, dict_theta, arg_tys, _res_ty) = dataConFullSig con
1058
1059 -------------------------------
1060 checkValidClass :: Class -> TcM ()
1061 checkValidClass cls
1062   = do  { constrained_class_methods <- doptM Opt_ConstrainedClassMethods
1063         ; multi_param_type_classes <- doptM Opt_MultiParamTypeClasses
1064         ; fundep_classes <- doptM Opt_FunctionalDependencies
1065
1066         -- Check that the class is unary, unless GlaExs
1067         ; checkTc (notNull tyvars) (nullaryClassErr cls)
1068         ; checkTc (multi_param_type_classes || unary) (classArityErr cls)
1069         ; checkTc (fundep_classes || null fundeps) (classFunDepsErr cls)
1070
1071         -- Check the super-classes
1072         ; checkValidTheta (ClassSCCtxt (className cls)) theta
1073
1074         -- Check the class operations
1075         ; mappM_ (check_op constrained_class_methods) op_stuff
1076
1077         -- Check that if the class has generic methods, then the
1078         -- class has only one parameter.  We can't do generic
1079         -- multi-parameter type classes!
1080         ; checkTc (unary || no_generics) (genericMultiParamErr cls)
1081         }
1082   where
1083     (tyvars, fundeps, theta, _, _, op_stuff) = classExtraBigSig cls
1084     unary       = isSingleton tyvars
1085     no_generics = null [() | (_, GenDefMeth) <- op_stuff]
1086
1087     check_op constrained_class_methods (sel_id, dm) 
1088       = addErrCtxt (classOpCtxt sel_id tau) $ do
1089         { checkValidTheta SigmaCtxt (tail theta)
1090                 -- The 'tail' removes the initial (C a) from the
1091                 -- class itself, leaving just the method type
1092
1093         ; traceTc (text "class op type" <+> ppr op_ty <+> ppr tau)
1094         ; checkValidType (FunSigCtxt op_name) tau
1095
1096                 -- Check that the type mentions at least one of
1097                 -- the class type variables...or at least one reachable
1098                 -- from one of the class variables.  Example: tc223
1099                 --   class Error e => Game b mv e | b -> mv e where
1100                 --      newBoard :: MonadState b m => m ()
1101                 -- Here, MonadState has a fundep m->b, so newBoard is fine
1102         ; let grown_tyvars = grow theta (mkVarSet tyvars)
1103         ; checkTc (tyVarsOfType tau `intersectsVarSet` grown_tyvars)
1104                   (noClassTyVarErr cls sel_id)
1105
1106                 -- Check that for a generic method, the type of 
1107                 -- the method is sufficiently simple
1108         ; checkTc (dm /= GenDefMeth || validGenericMethodType tau)
1109                   (badGenericMethodType op_name op_ty)
1110         }
1111         where
1112           op_name = idName sel_id
1113           op_ty   = idType sel_id
1114           (_,theta1,tau1) = tcSplitSigmaTy op_ty
1115           (_,theta2,tau2)  = tcSplitSigmaTy tau1
1116           (theta,tau) | constrained_class_methods = (theta1 ++ theta2, tau2)
1117                       | otherwise = (theta1, mkPhiTy (tail theta1) tau1)
1118                 -- Ugh!  The function might have a type like
1119                 --      op :: forall a. C a => forall b. (Eq b, Eq a) => tau2
1120                 -- With -XConstrainedClassMethods, we want to allow this, even though the inner 
1121                 -- forall has an (Eq a) constraint.  Whereas in general, each constraint 
1122                 -- in the context of a for-all must mention at least one quantified
1123                 -- type variable.  What a mess!
1124
1125
1126 ---------------------------------------------------------------------
1127 resultTypeMisMatch field_name con1 con2
1128   = vcat [sep [ptext SLIT("Constructors") <+> ppr con1 <+> ptext SLIT("and") <+> ppr con2, 
1129                 ptext SLIT("have a common field") <+> quotes (ppr field_name) <> comma],
1130           nest 2 $ ptext SLIT("but have different result types")]
1131 fieldTypeMisMatch field_name con1 con2
1132   = sep [ptext SLIT("Constructors") <+> ppr con1 <+> ptext SLIT("and") <+> ppr con2, 
1133          ptext SLIT("give different types for field"), quotes (ppr field_name)]
1134
1135 dataConCtxt con = ptext SLIT("In the definition of data constructor") <+> quotes (ppr con)
1136
1137 classOpCtxt sel_id tau = sep [ptext SLIT("When checking the class method:"),
1138                               nest 2 (ppr sel_id <+> dcolon <+> ppr tau)]
1139
1140 nullaryClassErr cls
1141   = ptext SLIT("No parameters for class")  <+> quotes (ppr cls)
1142
1143 classArityErr cls
1144   = vcat [ptext SLIT("Too many parameters for class") <+> quotes (ppr cls),
1145           parens (ptext SLIT("Use -XMultiParamTypeClasses to allow multi-parameter classes"))]
1146
1147 classFunDepsErr cls
1148   = vcat [ptext SLIT("Fundeps in class") <+> quotes (ppr cls),
1149           parens (ptext SLIT("Use -XFunctionalDependencies to allow fundeps"))]
1150
1151 noClassTyVarErr clas op
1152   = sep [ptext SLIT("The class method") <+> quotes (ppr op),
1153          ptext SLIT("mentions none of the type variables of the class") <+> 
1154                 ppr clas <+> hsep (map ppr (classTyVars clas))]
1155
1156 genericMultiParamErr clas
1157   = ptext SLIT("The multi-parameter class") <+> quotes (ppr clas) <+> 
1158     ptext SLIT("cannot have generic methods")
1159
1160 badGenericMethodType op op_ty
1161   = hang (ptext SLIT("Generic method type is too complex"))
1162        4 (vcat [ppr op <+> dcolon <+> ppr op_ty,
1163                 ptext SLIT("You can only use type variables, arrows, lists, and tuples")])
1164
1165 recSynErr syn_decls
1166   = setSrcSpan (getLoc (head sorted_decls)) $
1167     addErr (sep [ptext SLIT("Cycle in type synonym declarations:"),
1168                  nest 2 (vcat (map ppr_decl sorted_decls))])
1169   where
1170     sorted_decls = sortLocated syn_decls
1171     ppr_decl (L loc decl) = ppr loc <> colon <+> ppr decl
1172
1173 recClsErr cls_decls
1174   = setSrcSpan (getLoc (head sorted_decls)) $
1175     addErr (sep [ptext SLIT("Cycle in class declarations (via superclasses):"),
1176                  nest 2 (vcat (map ppr_decl sorted_decls))])
1177   where
1178     sorted_decls = sortLocated cls_decls
1179     ppr_decl (L loc decl) = ppr loc <> colon <+> ppr (decl { tcdSigs = [] })
1180
1181 sortLocated :: [Located a] -> [Located a]
1182 sortLocated things = sortLe le things
1183   where
1184     le (L l1 _) (L l2 _) = l1 <= l2
1185
1186 badDataConTyCon data_con
1187   = hang (ptext SLIT("Data constructor") <+> quotes (ppr data_con) <+>
1188                 ptext SLIT("returns type") <+> quotes (ppr (dataConTyCon data_con)))
1189        2 (ptext SLIT("instead of its parent type"))
1190
1191 badGadtDecl tc_name
1192   = vcat [ ptext SLIT("Illegal generalised algebraic data declaration for") <+> quotes (ppr tc_name)
1193          , nest 2 (parens $ ptext SLIT("Use -XGADTs to allow GADTs")) ]
1194
1195 badStupidTheta tc_name
1196   = ptext SLIT("A data type declared in GADT style cannot have a context:") <+> quotes (ppr tc_name)
1197
1198 newtypeConError tycon n
1199   = sep [ptext SLIT("A newtype must have exactly one constructor,"),
1200          nest 2 $ ptext SLIT("but") <+> quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has") <+> speakN n ]
1201
1202 newtypeExError con
1203   = sep [ptext SLIT("A newtype constructor cannot have an existential context,"),
1204          nest 2 $ ptext SLIT("but") <+> quotes (ppr con) <+> ptext SLIT("does")]
1205
1206 newtypeStrictError con
1207   = sep [ptext SLIT("A newtype constructor cannot have a strictness annotation,"),
1208          nest 2 $ ptext SLIT("but") <+> quotes (ppr con) <+> ptext SLIT("does")]
1209
1210 newtypePredError con
1211   = sep [ptext SLIT("A newtype constructor must have a return type of form T a1 ... an"),
1212          nest 2 $ ptext SLIT("but") <+> quotes (ppr con) <+> ptext SLIT("does not")]
1213
1214 newtypeFieldErr con_name n_flds
1215   = sep [ptext SLIT("The constructor of a newtype must have exactly one field"), 
1216          nest 2 $ ptext SLIT("but") <+> quotes (ppr con_name) <+> ptext SLIT("has") <+> speakN n_flds]
1217
1218 badSigTyDecl tc_name
1219   = vcat [ ptext SLIT("Illegal kind signature") <+>
1220            quotes (ppr tc_name)
1221          , nest 2 (parens $ ptext SLIT("Use -XKindSignatures to allow kind signatures")) ]
1222
1223 badFamInstDecl tc_name
1224   = vcat [ ptext SLIT("Illegal family instance for") <+>
1225            quotes (ppr tc_name)
1226          , nest 2 (parens $ ptext SLIT("Use -XTypeFamilies to allow indexed type families")) ]
1227
1228 badGadtIdxTyDecl tc_name
1229   = vcat [ ptext SLIT("Illegal generalised algebraic data declaration for") <+>
1230            quotes (ppr tc_name)
1231          , nest 2 (parens $ ptext SLIT("Family instances can not yet use GADT declarations")) ]
1232
1233 tooManyParmsErr tc_name
1234   = ptext SLIT("Family instance has too many parameters:") <+> 
1235     quotes (ppr tc_name)
1236
1237 tooFewParmsErr arity
1238   = ptext SLIT("Family instance has too few parameters; expected") <+> 
1239     ppr arity
1240
1241 wrongNumberOfParmsErr exp_arity
1242   = ptext SLIT("Number of parameters must match family declaration; expected")
1243     <+> ppr exp_arity
1244
1245 badBootFamInstDeclErr = 
1246   ptext SLIT("Illegal family instance in hs-boot file")
1247
1248 wrongKindOfFamily family =
1249   ptext SLIT("Wrong category of family instance; declaration was for a") <+>
1250   kindOfFamily
1251   where
1252     kindOfFamily | isSynTyCon family = ptext SLIT("type synonym")
1253                  | isAlgTyCon family = ptext SLIT("data type")
1254                  | otherwise = pprPanic "wrongKindOfFamily" (ppr family)
1255
1256 emptyConDeclsErr tycon
1257   = sep [quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has no constructors"),
1258          nest 2 $ ptext SLIT("(-XEmptyDataDecls permits this)")]
1259 \end{code}