de5893b071b8732204cea4674333e39e39bef1a0
[ghc-hetmet.git] / compiler / typecheck / TcTyClsDecls.lhs
1 %
2 % (c) The AQUA Project, Glasgow University, 1996-1998
3 %
4 \section[TcTyClsDecls]{Typecheck type and class declarations}
5
6 \begin{code}
7 module TcTyClsDecls (
8         tcTyAndClassDecls, tcIdxTyInstDecl
9     ) where
10
11 #include "HsVersions.h"
12
13 import HsSyn            ( TyClDecl(..),  HsConDetails(..), HsTyVarBndr(..),
14                           ConDecl(..),   Sig(..), NewOrData(..), ResType(..),
15                           tyClDeclTyVars, isSynDecl, isIdxTyDecl,
16                           isKindSigDecl, hsConArgs, LTyClDecl, tcdName,
17                           hsTyVarName, LHsTyVarBndr, LHsType
18                         )
19 import HsTypes          ( HsBang(..), getBangStrictness, hsLTyVarNames )
20 import BasicTypes       ( RecFlag(..), StrictnessMark(..) )
21 import HscTypes         ( implicitTyThings, ModDetails )
22 import BuildTyCl        ( buildClass, buildAlgTyCon, buildSynTyCon, buildDataCon,
23                           mkDataTyConRhs, mkNewTyConRhs )
24 import TcRnMonad
25 import TcEnv            ( TyThing(..), 
26                           tcLookupLocated, tcLookupLocatedGlobal, 
27                           tcExtendGlobalEnv, tcExtendKindEnv,
28                           tcExtendKindEnvTvs, newFamInstTyConName,
29                           tcExtendRecEnv, tcLookupTyVar, tcLookupLocatedTyCon )
30 import TcTyDecls        ( calcRecFlags, calcClassCycles, calcSynCycles )
31 import TcClassDcl       ( tcClassSigs, tcAddDeclCtxt )
32 import TcHsType         ( kcHsTyVars, kcHsLiftedSigType, kcHsType, 
33                           kcHsContext, tcTyVarBndrs, tcHsKindedType, tcHsKindedContext,
34                           kcHsSigType, tcHsBangType, tcLHsConResTy,
35                           tcDataKindSig, kcCheckHsType )
36 import TcMType          ( newKindVar, checkValidTheta, checkValidType, 
37                           -- checkFreeness, 
38                           UserTypeCtxt(..), SourceTyCtxt(..) ) 
39 import TcType           ( TcKind, TcType, Type, tyVarsOfType, mkPhiTy,
40                           mkArrowKind, liftedTypeKind, 
41                           tcSplitSigmaTy, tcGetTyVar_maybe )
42 import Type             ( splitTyConApp_maybe, 
43                           newTyConInstRhs, isLiftedTypeKind, Kind,
44                           splitKindFunTys, mkArrowKinds
45                           -- pprParendType, pprThetaArrow
46                         )
47 import Generics         ( validGenericMethodType, canDoGenerics )
48 import Class            ( Class, className, classTyCon, DefMeth(..), classBigSig, classTyVars )
49 import TyCon            ( TyCon, AlgTyConRhs( AbstractTyCon, OpenDataTyCon, 
50                                               OpenNewTyCon ), 
51                           SynTyConRhs( OpenSynTyCon, SynonymTyCon ),
52                           tyConDataCons, mkForeignTyCon, isProductTyCon,
53                           isRecursiveTyCon, 
54                           tyConStupidTheta, synTyConRhs, isSynTyCon, tyConName,
55                           isNewTyCon, isDataTyCon, tyConKind, 
56                           setTyConArgPoss )
57 import DataCon          ( DataCon, dataConUserType, dataConName, 
58                           dataConFieldLabels, dataConTyCon, dataConAllTyVars,
59                           dataConFieldType, dataConResTys )
60 import Var              ( TyVar, idType, idName, tyVarName, setTyVarName )
61 import VarSet           ( elemVarSet, mkVarSet )
62 import Name             ( Name, getSrcLoc, tidyNameOcc, getOccName )
63 import OccName          ( initTidyOccEnv, tidyOccName )
64 import Outputable
65 import Maybe            ( isJust, fromJust, isNothing, catMaybes )
66 import Maybes           ( expectJust )
67 import Monad            ( unless )
68 import Unify            ( tcMatchTys, tcMatchTyX )
69 import Util             ( zipLazy, isSingleton, notNull, sortLe, mapAccumL )
70 import List             ( partition, elemIndex )
71 import SrcLoc           ( Located(..), unLoc, getLoc, srcLocSpan, 
72                           srcSpanStart )
73 import ListSetOps       ( equivClasses, minusList )
74 import Digraph          ( SCC(..) )
75 import DynFlags         ( DynFlag( Opt_GlasgowExts, Opt_Generics, 
76                                    Opt_UnboxStrictFields, Opt_IndexedTypes ) )
77 \end{code}
78
79
80 %************************************************************************
81 %*                                                                      *
82 \subsection{Type checking for type and class declarations}
83 %*                                                                      *
84 %************************************************************************
85
86 Dealing with a group
87 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
88 Consider a mutually-recursive group, binding 
89 a type constructor T and a class C.
90
91 Step 1:         getInitialKind
92         Construct a KindEnv by binding T and C to a kind variable 
93
94 Step 2:         kcTyClDecl
95         In that environment, do a kind check
96
97 Step 3: Zonk the kinds
98
99 Step 4:         buildTyConOrClass
100         Construct an environment binding T to a TyCon and C to a Class.
101         a) Their kinds comes from zonking the relevant kind variable
102         b) Their arity (for synonyms) comes direct from the decl
103         c) The funcional dependencies come from the decl
104         d) The rest comes a knot-tied binding of T and C, returned from Step 4
105         e) The variances of the tycons in the group is calculated from 
106                 the knot-tied stuff
107
108 Step 5:         tcTyClDecl1
109         In this environment, walk over the decls, constructing the TyCons and Classes.
110         This uses in a strict way items (a)-(c) above, which is why they must
111         be constructed in Step 4. Feed the results back to Step 4.
112         For this step, pass the is-recursive flag as the wimp-out flag
113         to tcTyClDecl1.
114         
115
116 Step 6:         Extend environment
117         We extend the type environment with bindings not only for the TyCons and Classes,
118         but also for their "implicit Ids" like data constructors and class selectors
119
120 Step 7:         checkValidTyCl
121         For a recursive group only, check all the decls again, just
122         to check all the side conditions on validity.  We could not
123         do this before because we were in a mutually recursive knot.
124
125 Identification of recursive TyCons
126 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
127 The knot-tying parameters: @rec_details_list@ is an alist mapping @Name@s to
128 @TyThing@s.
129
130 Identifying a TyCon as recursive serves two purposes
131
132 1.  Avoid infinite types.  Non-recursive newtypes are treated as
133 "transparent", like type synonyms, after the type checker.  If we did
134 this for all newtypes, we'd get infinite types.  So we figure out for
135 each newtype whether it is "recursive", and add a coercion if so.  In
136 effect, we are trying to "cut the loops" by identifying a loop-breaker.
137
138 2.  Avoid infinite unboxing.  This is nothing to do with newtypes.
139 Suppose we have
140         data T = MkT Int T
141         f (MkT x t) = f t
142 Well, this function diverges, but we don't want the strictness analyser
143 to diverge.  But the strictness analyser will diverge because it looks
144 deeper and deeper into the structure of T.   (I believe there are
145 examples where the function does something sane, and the strictness
146 analyser still diverges, but I can't see one now.)
147
148 Now, concerning (1), the FC2 branch currently adds a coercion for ALL
149 newtypes.  I did this as an experiment, to try to expose cases in which
150 the coercions got in the way of optimisations.  If it turns out that we
151 can indeed always use a coercion, then we don't risk recursive types,
152 and don't need to figure out what the loop breakers are.
153
154 For newtype *families* though, we will always have a coercion, so they
155 are always loop breakers!  So you can easily adjust the current
156 algorithm by simply treating all newtype families as loop breakers (and
157 indeed type families).  I think.
158
159 \begin{code}
160 tcTyAndClassDecls :: ModDetails -> [LTyClDecl Name]
161                    -> TcM TcGblEnv      -- Input env extended by types and classes 
162                                         -- and their implicit Ids,DataCons
163 tcTyAndClassDecls boot_details allDecls
164   = do  {       -- Omit instances of indexed types; they are handled together
165                 -- with the *heads* of class instances
166         ; let decls = filter (not . isIdxTyDecl . unLoc) allDecls
167
168                 -- First check for cyclic type synonysm or classes
169                 -- See notes with checkCycleErrs
170         ; checkCycleErrs decls
171         ; mod <- getModule
172         ; traceTc (text "tcTyAndCl" <+> ppr mod)
173         ; (syn_tycons, alg_tyclss) <- fixM (\ ~(rec_syn_tycons, rec_alg_tyclss) ->
174           do    { let { -- Seperate ordinary synonyms from all other type and
175                         -- class declarations and add all associated type
176                         -- declarations from type classes.  The latter is
177                         -- required so that the temporary environment for the
178                         -- knot includes all associated family declarations.
179                       ; (syn_decls, alg_decls) = partition (isSynDecl . unLoc)
180                                                    decls
181                       ; alg_at_decls           = concatMap addATs alg_decls
182                       }
183                         -- Extend the global env with the knot-tied results
184                         -- for data types and classes
185                         -- 
186                         -- We must populate the environment with the loop-tied
187                         -- T's right away, because the kind checker may "fault
188                         -- in" some type  constructors that recursively
189                         -- mention T
190                 ; let gbl_things = mkGlobalThings alg_at_decls rec_alg_tyclss
191                 ; tcExtendRecEnv gbl_things $ do
192
193                         -- Kind-check the declarations
194                 { (kc_syn_decls, kc_alg_decls) <- kcTyClDecls syn_decls alg_decls
195
196                 ; let { -- Calculate rec-flag
197                       ; calc_rec  = calcRecFlags boot_details rec_alg_tyclss
198                       ; tc_decl   = addLocM (tcTyClDecl calc_rec) }
199                         -- Type-check the type synonyms, and extend the envt
200                 ; syn_tycons <- tcSynDecls kc_syn_decls
201                 ; tcExtendGlobalEnv syn_tycons $ do
202
203                         -- Type-check the data types and classes
204                 { alg_tyclss <- mappM tc_decl kc_alg_decls
205                 ; return (syn_tycons, concat alg_tyclss)
206             }}})
207         -- Finished with knot-tying now
208         -- Extend the environment with the finished things
209         ; tcExtendGlobalEnv (syn_tycons ++ alg_tyclss) $ do
210
211         -- Perform the validity check
212         { traceTc (text "ready for validity check")
213         ; mappM_ (addLocM checkValidTyCl) decls
214         ; traceTc (text "done")
215    
216         -- Add the implicit things;
217         -- we want them in the environment because 
218         -- they may be mentioned in interface files
219         -- NB: All associated types and their implicit things will be added a
220         --     second time here.  This doesn't matter as the definitions are
221         --     the same.
222         ; let { implicit_things = concatMap implicitTyThings alg_tyclss }
223         ; traceTc ((text "Adding" <+> ppr alg_tyclss) 
224                    $$ (text "and" <+> ppr implicit_things))
225         ; tcExtendGlobalEnv implicit_things getGblEnv
226     }}
227   where
228     -- Pull associated types out of class declarations, to tie them into the
229     -- knot above.  
230     -- NB: We put them in the same place in the list as `tcTyClDecl' will
231     --     eventually put the matching `TyThing's.  That's crucial; otherwise,
232     --     the two argument lists of `mkGlobalThings' don't match up.
233     addATs decl@(L _ (ClassDecl {tcdATs = ats})) = decl : ats
234     addATs decl                                  = [decl]
235
236 mkGlobalThings :: [LTyClDecl Name]      -- The decls
237                -> [TyThing]             -- Knot-tied, in 1-1 correspondence with the decls
238                -> [(Name,TyThing)]
239 -- Driven by the Decls, and treating the TyThings lazily
240 -- make a TypeEnv for the new things
241 mkGlobalThings decls things
242   = map mk_thing (decls `zipLazy` things)
243   where
244     mk_thing (L _ (ClassDecl {tcdLName = L _ name}), ~(AClass cl))
245          = (name, AClass cl)
246     mk_thing (L _ decl, ~(ATyCon tc))
247          = (tcdName decl, ATyCon tc)
248 \end{code}
249
250
251 %************************************************************************
252 %*                                                                      *
253 \subsection{Type checking instances of indexed types}
254 %*                                                                      *
255 %************************************************************************
256
257 Instances of indexed types are somewhat of a hybrid.  They are processed
258 together with class instance heads, but can contain data constructors and hence
259 they share a lot of kinding and type checking code with ordinary algebraic
260 data types (and GADTs).
261
262 \begin{code}
263 tcIdxTyInstDecl :: LTyClDecl Name -> TcM (Maybe TyThing)   -- Nothing if error
264 tcIdxTyInstDecl (L loc decl)
265   =     -- Prime error recovery, set source location
266     recoverM (returnM Nothing)                  $
267     setSrcSpan loc                              $
268     tcAddDeclCtxt decl                          $
269     do { -- indexed data types require -findexed-types and can't be in an
270          -- hs-boot file
271        ; gla_exts <- doptM Opt_IndexedTypes
272        ; is_boot  <- tcIsHsBoot   -- Are we compiling an hs-boot file?
273        ; checkTc gla_exts      $ badIdxTyDecl (tcdLName decl)
274        ; checkTc (not is_boot) $ badBootTyIdxDeclErr
275
276          -- perform kind and type checking
277        ; tcIdxTyInstDecl1 decl
278        }
279
280 tcIdxTyInstDecl1 :: TyClDecl Name -> TcM (Maybe TyThing)   -- Nothing if error
281
282 tcIdxTyInstDecl1 (decl@TySynonym {})
283   = kcIdxTyPats decl $ \k_tvs k_typats resKind family ->
284     do { -- check that the family declaration is for a synonym
285          unless (isSynTyCon family) $
286            addErr (wrongKindOfFamily family)
287
288        ; -- (1) kind check the right hand side of the type equation
289        ; k_rhs <- kcCheckHsType (tcdSynRhs decl) resKind
290
291          -- (2) type check type equation
292        ; tcTyVarBndrs k_tvs $ \t_tvs -> do {  -- turn kinded into proper tyvars
293        ; t_typats <- mappM tcHsKindedType k_typats
294        ; t_rhs    <- tcHsKindedType k_rhs
295
296          -- !!!of the form: forall t_tvs. (tcdLName decl) t_typats = t_rhs
297        ; return Nothing     -- !!!TODO: need TyThing for indexed synonym
298        }}
299       
300 tcIdxTyInstDecl1 (decl@TyData {tcdND = new_or_data, tcdLName = L loc tc_name,
301                                tcdCons = cons})
302   = kcIdxTyPats decl $ \k_tvs k_typats resKind family ->
303     do { -- check that the family declaration is for the right kind
304          unless (new_or_data == NewType  && isNewTyCon  family ||
305                  new_or_data == DataType && isDataTyCon family) $
306            addErr (wrongKindOfFamily family)
307
308        ; -- (1) kind check the data declaration as usual
309        ; k_decl <- kcDataDecl decl k_tvs
310        ; let k_ctxt = tcdCtxt k_decl
311              k_cons = tcdCons k_decl
312
313          -- result kind must be '*' (otherwise, we have too few patterns)
314        ; checkTc (isLiftedTypeKind resKind) $ tooFewParmsErr tc_name
315
316          -- (2) type check indexed data type declaration
317        ; tcTyVarBndrs k_tvs $ \t_tvs -> do {  -- turn kinded into proper tyvars
318        ; unbox_strict <- doptM Opt_UnboxStrictFields
319
320          -- Check that we don't use GADT syntax for indexed types
321        ; checkTc h98_syntax (badGadtIdxTyDecl tc_name)
322
323          -- Check that a newtype has exactly one constructor
324        ; checkTc (new_or_data == DataType || isSingleton k_cons) $
325            newtypeConError tc_name (length k_cons)
326
327        ; t_typats     <- mappM tcHsKindedType k_typats
328        ; stupid_theta <- tcHsKindedContext k_ctxt
329
330        ; rep_tc_name <- newFamInstTyConName tc_name (srcSpanStart loc)
331        ; tycon <- fixM (\ tycon -> do 
332              { data_cons <- mappM (addLocM (tcConDecl unbox_strict new_or_data 
333                                               tycon t_tvs))
334                                   k_cons
335              ; tc_rhs <-
336                  case new_or_data of
337                    DataType -> return (mkDataTyConRhs data_cons)
338                    NewType  -> ASSERT( isSingleton data_cons )
339                                mkNewTyConRhs tc_name tycon (head data_cons)
340              ; buildAlgTyCon rep_tc_name t_tvs stupid_theta tc_rhs Recursive
341                              False h98_syntax (Just (family, t_typats))
342                  -- We always assume that indexed types are recursive.  Why?
343                  -- (1) Due to their open nature, we can never be sure that a
344                  -- further instance might not introduce a new recursive
345                  -- dependency.  (2) They are always valid loop breakers as
346                  -- they involve a coercion.
347              })
348
349          -- construct result
350        ; return $ Just (ATyCon tycon)
351        }}
352        where
353          h98_syntax = case cons of      -- All constructors have same shape
354                         L _ (ConDecl { con_res = ResTyGADT _ }) : _ -> False
355                         other -> True
356
357 -- Kind checking of indexed types
358 -- -
359
360 -- Kind check type patterns and kind annotate the embedded type variables.
361 --
362 -- * Here we check that a type instance matches its kind signature, but we do
363 --   not check whether there is a pattern for each type index; the latter
364 --   check is only required for type functions.
365 --
366 kcIdxTyPats :: TyClDecl Name
367             -> ([LHsTyVarBndr Name] -> [LHsType Name] -> Kind -> TyCon -> TcM a)
368                -- ^^kinded tvs         ^^kinded ty pats  ^^res kind
369             -> TcM a
370 kcIdxTyPats decl thing_inside
371   = kcHsTyVars (tcdTyVars decl) $ \tvs -> 
372     do { family <- tcLookupLocatedTyCon (tcdLName decl)
373        ; let { (kinds, resKind) = splitKindFunTys (tyConKind family)
374              ; hs_typats        = fromJust $ tcdTyPats decl }
375
376          -- we may not have more parameters than the kind indicates
377        ; checkTc (length kinds >= length hs_typats) $
378            tooManyParmsErr (tcdLName decl)
379
380          -- type functions can have a higher-kinded result
381        ; let resultKind = mkArrowKinds (drop (length hs_typats) kinds) resKind
382        ; typats <- zipWithM kcCheckHsType hs_typats kinds
383        ; thing_inside tvs typats resultKind family
384        }
385   where
386 \end{code}
387
388
389 %************************************************************************
390 %*                                                                      *
391                 Kind checking
392 %*                                                                      *
393 %************************************************************************
394
395 We need to kind check all types in the mutually recursive group
396 before we know the kind of the type variables.  For example:
397
398 class C a where
399    op :: D b => a -> b -> b
400
401 class D c where
402    bop :: (Monad c) => ...
403
404 Here, the kind of the locally-polymorphic type variable "b"
405 depends on *all the uses of class D*.  For example, the use of
406 Monad c in bop's type signature means that D must have kind Type->Type.
407
408 However type synonyms work differently.  They can have kinds which don't
409 just involve (->) and *:
410         type R = Int#           -- Kind #
411         type S a = Array# a     -- Kind * -> #
412         type T a b = (# a,b #)  -- Kind * -> * -> (# a,b #)
413 So we must infer their kinds from their right-hand sides *first* and then
414 use them, whereas for the mutually recursive data types D we bring into
415 scope kind bindings D -> k, where k is a kind variable, and do inference.
416
417 Indexed Types
418 ~~~~~~~~~~~~~
419 This treatment of type synonyms only applies to Haskell 98-style synonyms.
420 General type functions can be recursive, and hence, appear in `alg_decls'.
421
422 The kind of an indexed type is solely determinded by its kind signature;
423 hence, only kind signatures participate in the construction of the initial
424 kind environment (as constructed by `getInitialKind').  In fact, we ignore
425 instances of indexed types altogether in the following.  However, we need to
426 include the kind signatures of associated types into the construction of the
427 initial kind environment.  (This is handled by `allDecls').
428
429 \begin{code}
430 kcTyClDecls syn_decls alg_decls
431   = do  {       -- First extend the kind env with each data type, class, and
432                 -- indexed type, mapping them to a type variable
433           let initialKindDecls = concat [allDecls decl | L _ decl <- alg_decls]
434         ; alg_kinds <- mappM getInitialKind initialKindDecls
435         ; tcExtendKindEnv alg_kinds $ do
436
437                 -- Now kind-check the type synonyms, in dependency order
438                 -- We do these differently to data type and classes,
439                 -- because a type synonym can be an unboxed type
440                 --      type Foo = Int#
441                 -- and a kind variable can't unify with UnboxedTypeKind
442                 -- So we infer their kinds in dependency order
443         { (kc_syn_decls, syn_kinds) <- kcSynDecls (calcSynCycles syn_decls)
444         ; tcExtendKindEnv syn_kinds $  do
445
446                 -- Now kind-check the data type, class, and kind signatures,
447                 -- returning kind-annotated decls; we don't kind-check
448                 -- instances of indexed types yet, but leave this to
449                 -- `tcInstDecls1'
450         { kc_alg_decls <- mappM (wrapLocM kcTyClDecl) 
451                             (filter (not . isIdxTyDecl . unLoc) alg_decls)
452
453         ; return (kc_syn_decls, kc_alg_decls) }}}
454   where
455     -- get all declarations relevant for determining the initial kind
456     -- environment
457     allDecls (decl@ClassDecl {tcdATs = ats}) = decl : [ at 
458                                                       | L _ at <- ats
459                                                       , isKindSigDecl at]
460     allDecls decl | isIdxTyDecl decl         = []
461                   | otherwise                = [decl]
462
463 ------------------------------------------------------------------------
464 getInitialKind :: TyClDecl Name -> TcM (Name, TcKind)
465 -- Only for data type, class, and indexed type declarations
466 -- Get as much info as possible from the data, class, or indexed type decl,
467 -- so as to maximise usefulness of error messages
468 getInitialKind decl
469   = do  { arg_kinds <- mapM (mk_arg_kind . unLoc) (tyClDeclTyVars decl)
470         ; res_kind  <- mk_res_kind decl
471         ; return (tcdName decl, mkArrowKinds arg_kinds res_kind) }
472   where
473     mk_arg_kind (UserTyVar _)        = newKindVar
474     mk_arg_kind (KindedTyVar _ kind) = return kind
475
476     mk_res_kind (TyFunction { tcdKind    = kind      }) = return kind
477     mk_res_kind (TyData     { tcdKindSig = Just kind }) = return kind
478         -- On GADT-style and data signature declarations we allow a kind 
479         -- signature
480         --      data T :: *->* where { ... }
481     mk_res_kind other = return liftedTypeKind
482
483
484 ----------------
485 kcSynDecls :: [SCC (LTyClDecl Name)] 
486            -> TcM ([LTyClDecl Name],    -- Kind-annotated decls
487                    [(Name,TcKind)])     -- Kind bindings
488 kcSynDecls []
489   = return ([], [])
490 kcSynDecls (group : groups)
491   = do  { (decl,  nk)  <- kcSynDecl group
492         ; (decls, nks) <- tcExtendKindEnv [nk] (kcSynDecls groups)
493         ; return (decl:decls, nk:nks) }
494                         
495 ----------------
496 kcSynDecl :: SCC (LTyClDecl Name) 
497            -> TcM (LTyClDecl Name,      -- Kind-annotated decls
498                    (Name,TcKind))       -- Kind bindings
499 kcSynDecl (AcyclicSCC ldecl@(L loc decl))
500   = tcAddDeclCtxt decl  $
501     kcHsTyVars (tcdTyVars decl) (\ k_tvs ->
502     do { traceTc (text "kcd1" <+> ppr (unLoc (tcdLName decl)) <+> brackets (ppr (tcdTyVars decl)) 
503                         <+> brackets (ppr k_tvs))
504        ; (k_rhs, rhs_kind) <- kcHsType (tcdSynRhs decl)
505        ; traceTc (text "kcd2" <+> ppr (unLoc (tcdLName decl)))
506        ; let tc_kind = foldr (mkArrowKind . kindedTyVarKind) rhs_kind k_tvs
507        ; return (L loc (decl { tcdTyVars = k_tvs, tcdSynRhs = k_rhs }),
508                  (unLoc (tcdLName decl), tc_kind)) })
509
510 kcSynDecl (CyclicSCC decls)
511   = do { recSynErr decls; failM }       -- Fail here to avoid error cascade
512                                         -- of out-of-scope tycons
513
514 kindedTyVarKind (L _ (KindedTyVar _ k)) = k
515
516 ------------------------------------------------------------------------
517 kcTyClDecl :: TyClDecl Name -> TcM (TyClDecl Name)
518         -- Not used for type synonyms (see kcSynDecl)
519
520 kcTyClDecl decl@(TyData {})
521   = ASSERT( not . isJust $ tcdTyPats decl )   -- must not be instance of idx ty
522     kcTyClDeclBody decl $
523       kcDataDecl decl
524
525 kcTyClDecl decl@(TyFunction {})
526   = kcTyClDeclBody decl $ \ tvs' ->
527       return (decl {tcdTyVars = tvs'})
528
529 kcTyClDecl decl@(ClassDecl {tcdCtxt = ctxt, tcdSigs = sigs, tcdATs = ats})
530   = kcTyClDeclBody decl $ \ tvs' ->
531     do  { is_boot <- tcIsHsBoot
532         ; ctxt' <- kcHsContext ctxt     
533         ; ats'  <- mappM (wrapLocM kcTyClDecl) ats
534         ; sigs' <- mappM (wrapLocM kc_sig    ) sigs
535         ; return (decl {tcdTyVars = tvs', tcdCtxt = ctxt', tcdSigs = sigs',
536                         tcdATs = ats'}) }
537   where
538     kc_sig (TypeSig nm op_ty) = do { op_ty' <- kcHsLiftedSigType op_ty
539                                    ; return (TypeSig nm op_ty') }
540     kc_sig other_sig          = return other_sig
541
542 kcTyClDecl decl@(ForeignType {})
543   = return decl
544
545 kcTyClDeclBody :: TyClDecl Name
546                -> ([LHsTyVarBndr Name] -> TcM a)
547                -> TcM a
548 -- getInitialKind has made a suitably-shaped kind for the type or class
549 -- Unpack it, and attribute those kinds to the type variables
550 -- Extend the env with bindings for the tyvars, taken from
551 -- the kind of the tycon/class.  Give it to the thing inside, and 
552 -- check the result kind matches
553 kcTyClDeclBody decl thing_inside
554   = tcAddDeclCtxt decl          $
555     do  { tc_ty_thing <- tcLookupLocated (tcdLName decl)
556         ; let tc_kind    = case tc_ty_thing of { AThing k -> k }
557               (kinds, _) = splitKindFunTys tc_kind
558               hs_tvs     = tcdTyVars decl
559               kinded_tvs = ASSERT( length kinds >= length hs_tvs )
560                            [ L loc (KindedTyVar (hsTyVarName tv) k)
561                            | (L loc tv, k) <- zip hs_tvs kinds]
562         ; tcExtendKindEnvTvs kinded_tvs (thing_inside kinded_tvs) }
563
564 -- Kind check a data declaration, assuming that we already extended the
565 -- kind environment with the type variables of the left-hand side (these
566 -- kinded type variables are also passed as the second parameter).
567 --
568 kcDataDecl :: TyClDecl Name -> [LHsTyVarBndr Name] -> TcM (TyClDecl Name)
569 kcDataDecl decl@(TyData {tcdND = new_or_data, tcdCtxt = ctxt, tcdCons = cons})
570            tvs
571   = do  { ctxt' <- kcHsContext ctxt     
572         ; cons' <- mappM (wrapLocM kc_con_decl) cons
573         ; return (decl {tcdTyVars = tvs, tcdCtxt = ctxt', tcdCons = cons'}) }
574   where
575     kc_con_decl (ConDecl name expl ex_tvs ex_ctxt details res) = do
576       kcHsTyVars ex_tvs $ \ex_tvs' -> do
577         ex_ctxt' <- kcHsContext ex_ctxt
578         details' <- kc_con_details details 
579         res'     <- case res of
580           ResTyH98 -> return ResTyH98
581           ResTyGADT ty -> do { ty' <- kcHsSigType ty; return (ResTyGADT ty') }
582         return (ConDecl name expl ex_tvs' ex_ctxt' details' res')
583
584     kc_con_details (PrefixCon btys) 
585         = do { btys' <- mappM kc_larg_ty btys ; return (PrefixCon btys') }
586     kc_con_details (InfixCon bty1 bty2) 
587         = do { bty1' <- kc_larg_ty bty1; bty2' <- kc_larg_ty bty2; return (InfixCon bty1' bty2') }
588     kc_con_details (RecCon fields) 
589         = do { fields' <- mappM kc_field fields; return (RecCon fields') }
590
591     kc_field (fld, bty) = do { bty' <- kc_larg_ty bty ; return (fld, bty') }
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 \end{code}
600
601
602 %************************************************************************
603 %*                                                                      *
604 \subsection{Type checking}
605 %*                                                                      *
606 %************************************************************************
607
608 \begin{code}
609 tcSynDecls :: [LTyClDecl Name] -> TcM [TyThing]
610 tcSynDecls [] = return []
611 tcSynDecls (decl : decls) 
612   = do { syn_tc <- addLocM tcSynDecl decl
613        ; syn_tcs <- tcExtendGlobalEnv [syn_tc] (tcSynDecls decls)
614        ; return (syn_tc : syn_tcs) }
615
616 tcSynDecl
617   (TySynonym {tcdLName = L _ tc_name, tcdTyVars = tvs, tcdSynRhs = rhs_ty})
618   = tcTyVarBndrs tvs            $ \ tvs' -> do 
619     { traceTc (text "tcd1" <+> ppr tc_name) 
620     ; rhs_ty' <- tcHsKindedType rhs_ty
621     ; return (ATyCon (buildSynTyCon tc_name tvs' (SynonymTyCon rhs_ty'))) }
622
623 --------------------
624 tcTyClDecl :: (Name -> RecFlag) -> TyClDecl Name -> TcM [TyThing]
625
626 tcTyClDecl calc_isrec decl
627   = tcAddDeclCtxt decl (tcTyClDecl1 calc_isrec decl)
628
629   -- kind signature for a type function
630 tcTyClDecl1 _calc_isrec 
631   (TyFunction {tcdLName = L _ tc_name, tcdTyVars = tvs, tcdKind = kind})
632   = tcTyVarBndrs tvs  $ \ tvs' -> do 
633   { traceTc (text "type family: " <+> ppr tc_name) 
634   ; gla_exts <- doptM Opt_IndexedTypes
635
636         -- Check that we don't use kind signatures without Glasgow extensions
637   ; checkTc gla_exts $ badSigTyDecl tc_name
638
639   ; return [ATyCon $ buildSynTyCon tc_name tvs' (OpenSynTyCon kind)]
640   }
641
642   -- kind signature for an indexed data type
643 tcTyClDecl1 _calc_isrec 
644   (TyData {tcdND = new_or_data, tcdCtxt = ctxt, tcdTyVars = tvs,
645            tcdLName = L _ tc_name, tcdKindSig = Just ksig, tcdCons = []})
646   = tcTyVarBndrs tvs  $ \ tvs' -> do 
647   { traceTc (text "data/newtype family: " <+> ppr tc_name) 
648   ; extra_tvs <- tcDataKindSig (Just ksig)
649   ; let final_tvs = tvs' ++ extra_tvs    -- we may not need these
650
651   ; checkTc (null . unLoc $ ctxt) $ badKindSigCtxt tc_name
652   ; gla_exts <- doptM Opt_IndexedTypes
653
654         -- Check that we don't use kind signatures without Glasgow extensions
655   ; checkTc gla_exts $ badSigTyDecl tc_name
656
657   ; tycon <- buildAlgTyCon tc_name final_tvs [] 
658                (case new_or_data of
659                   DataType -> OpenDataTyCon
660                   NewType  -> OpenNewTyCon)
661                Recursive False True Nothing
662   ; return [ATyCon tycon]
663   }
664
665 tcTyClDecl1 calc_isrec
666   (TyData {tcdND = new_or_data, tcdCtxt = ctxt, tcdTyVars = tvs,
667            tcdLName = L _ tc_name, tcdKindSig = mb_ksig, tcdCons = cons})
668   = tcTyVarBndrs tvs    $ \ tvs' -> do 
669   { extra_tvs <- tcDataKindSig mb_ksig
670   ; let final_tvs = tvs' ++ extra_tvs
671   ; stupid_theta <- tcHsKindedContext ctxt
672   ; want_generic <- doptM Opt_Generics
673   ; unbox_strict <- doptM Opt_UnboxStrictFields
674   ; gla_exts     <- doptM Opt_GlasgowExts
675   ; is_boot      <- tcIsHsBoot  -- Are we compiling an hs-boot file?
676
677         -- Check that we don't use GADT syntax in H98 world
678   ; checkTc (gla_exts || h98_syntax) (badGadtDecl tc_name)
679
680         -- Check that we don't use kind signatures without Glasgow extensions
681   ; checkTc (gla_exts || isNothing mb_ksig) (badSigTyDecl tc_name)
682
683         -- Check that the stupid theta is empty for a GADT-style declaration
684   ; checkTc (null stupid_theta || h98_syntax) (badStupidTheta tc_name)
685
686         -- Check that there's at least one condecl,
687         -- or else we're reading an hs-boot file, or -fglasgow-exts
688   ; checkTc (not (null cons) || gla_exts || is_boot)
689             (emptyConDeclsErr tc_name)
690     
691         -- Check that a newtype has exactly one constructor
692   ; checkTc (new_or_data == DataType || isSingleton cons) 
693             (newtypeConError tc_name (length cons))
694
695   ; tycon <- fixM (\ tycon -> do 
696         { data_cons <- mappM (addLocM (tcConDecl unbox_strict new_or_data 
697                                                  tycon final_tvs)) 
698                              cons
699         ; tc_rhs <-
700             if null cons && is_boot     -- In a hs-boot file, empty cons means
701             then return AbstractTyCon   -- "don't know"; hence Abstract
702             else case new_or_data of
703                    DataType -> return (mkDataTyConRhs data_cons)
704                    NewType  -> 
705                        ASSERT( isSingleton data_cons )
706                        mkNewTyConRhs tc_name tycon (head data_cons)
707         ; buildAlgTyCon tc_name final_tvs stupid_theta tc_rhs is_rec
708             (want_generic && canDoGenerics data_cons) h98_syntax Nothing
709         })
710   ; return [ATyCon tycon]
711   }
712   where
713     is_rec   = calc_isrec tc_name
714     h98_syntax = case cons of   -- All constructors have same shape
715                         L _ (ConDecl { con_res = ResTyGADT _ }) : _ -> False
716                         other -> True
717
718 tcTyClDecl1 calc_isrec 
719   (ClassDecl {tcdLName = L _ class_name, tcdTyVars = tvs, 
720               tcdCtxt = ctxt, tcdMeths = meths,
721               tcdFDs = fundeps, tcdSigs = sigs, tcdATs = ats} )
722   = tcTyVarBndrs tvs            $ \ tvs' -> do 
723   { ctxt' <- tcHsKindedContext ctxt
724   ; fds' <- mappM (addLocM tc_fundep) fundeps
725   ; atss <- mappM (addLocM (tcTyClDecl1 (const Recursive))) ats
726   ; let ats' = zipWith setTyThingPoss atss (map (tcdTyVars . unLoc) ats)
727   ; sig_stuff <- tcClassSigs class_name sigs meths
728   ; clas <- fixM (\ clas ->
729                 let     -- This little knot is just so we can get
730                         -- hold of the name of the class TyCon, which we
731                         -- need to look up its recursiveness
732                     tycon_name = tyConName (classTyCon clas)
733                     tc_isrec = calc_isrec tycon_name
734                 in
735                 buildClass class_name tvs' ctxt' fds' ats'
736                            sig_stuff tc_isrec)
737   ; return (AClass clas : ats')
738       -- NB: Order is important due to the call to `mkGlobalThings' when
739       --     tying the the type and class declaration type checking knot.
740   }
741   where
742     tc_fundep (tvs1, tvs2) = do { tvs1' <- mappM tcLookupTyVar tvs1 ;
743                                 ; tvs2' <- mappM tcLookupTyVar tvs2 ;
744                                 ; return (tvs1', tvs2') }
745
746     -- For each AT argument compute the position of the corresponding class
747     -- parameter in the class head.  This will later serve as a permutation
748     -- vector when checking the validity of instance declarations.
749     setTyThingPoss [ATyCon tycon] atTyVars = 
750       let classTyVars = hsLTyVarNames tvs
751           poss        =   catMaybes 
752                         . map (`elemIndex` classTyVars) 
753                         . hsLTyVarNames 
754                         $ atTyVars
755                      -- There will be no Nothing, as we already passed renaming
756       in 
757       ATyCon (setTyConArgPoss tycon poss)
758     setTyThingPoss _              _ = panic "TcTyClsDecls.setTyThingPoss"
759
760 tcTyClDecl1 calc_isrec 
761   (ForeignType {tcdLName = L _ tc_name, tcdExtName = tc_ext_name})
762   = returnM [ATyCon (mkForeignTyCon tc_name tc_ext_name liftedTypeKind 0)]
763
764 -----------------------------------
765 tcConDecl :: Bool               -- True <=> -funbox-strict_fields
766           -> NewOrData 
767           -> TyCon -> [TyVar] 
768           -> ConDecl Name 
769           -> TcM DataCon
770
771 tcConDecl unbox_strict NewType tycon tc_tvs     -- Newtypes
772           (ConDecl name _ ex_tvs ex_ctxt details ResTyH98)
773   = do  { let tc_datacon field_lbls arg_ty
774                 = do { arg_ty' <- tcHsKindedType arg_ty -- No bang on newtype
775                      ; buildDataCon (unLoc name) False {- Prefix -} 
776                                     [NotMarkedStrict]
777                                     (map unLoc field_lbls)
778                                     tc_tvs []  -- No existentials
779                                     [] []      -- No equalities, predicates
780                                     [arg_ty']
781                                     tycon }
782
783                 -- Check that a newtype has no existential stuff
784         ; checkTc (null ex_tvs && null (unLoc ex_ctxt)) (newtypeExError name)
785
786         ; case details of
787             PrefixCon [arg_ty]           -> tc_datacon [] arg_ty
788             RecCon [(field_lbl, arg_ty)] -> tc_datacon [field_lbl] arg_ty
789             other                        -> 
790               failWithTc (newtypeFieldErr name (length (hsConArgs details)))
791                         -- Check that the constructor has exactly one field
792         }
793
794 tcConDecl unbox_strict DataType tycon tc_tvs    -- Data types
795           (ConDecl name _ tvs ctxt details res_ty)
796   = tcTyVarBndrs tvs            $ \ tvs' -> do 
797     { ctxt' <- tcHsKindedContext ctxt
798     ; (univ_tvs, ex_tvs, eq_preds, data_tc) <- tcResultType tycon tc_tvs tvs' res_ty
799     ; let 
800         -- Tiresome: tidy the tyvar binders, since tc_tvs and tvs' may have the same OccNames
801         tc_datacon is_infix field_lbls btys
802           = do { let bangs = map getBangStrictness btys
803                ; arg_tys <- mappM tcHsBangType btys
804                ; buildDataCon (unLoc name) is_infix
805                     (argStrictness unbox_strict bangs arg_tys)
806                     (map unLoc field_lbls)
807                     univ_tvs ex_tvs eq_preds ctxt' arg_tys
808                     data_tc }
809                 -- NB:  we put data_tc, the type constructor gotten from the
810                 --      constructor type signature into the data constructor;
811                 --      that way checkValidDataCon can complain if it's wrong.
812
813     ; case details of
814         PrefixCon btys     -> tc_datacon False [] btys
815         InfixCon bty1 bty2 -> tc_datacon True  [] [bty1,bty2]
816         RecCon fields      -> tc_datacon False field_names btys
817                            where
818                               (field_names, btys) = unzip fields
819                               
820     }
821
822 tcResultType :: TyCon
823              -> [TyVar]         -- data T a b c = ...
824              -> [TyVar]         -- where MkT :: forall a b c. ...
825              -> ResType Name
826              -> TcM ([TyVar],           -- Universal
827                      [TyVar],           -- Existential (distinct OccNames from univs)
828                      [(TyVar,Type)],    -- Equality predicates
829                      TyCon)             -- TyCon given in the ResTy
830         -- We don't check that the TyCon given in the ResTy is
831         -- the same as the parent tycon, becuase we are in the middle
832         -- of a recursive knot; so it's postponed until checkValidDataCon
833
834 tcResultType decl_tycon tc_tvs dc_tvs ResTyH98
835   = return (tc_tvs, dc_tvs, [], decl_tycon)
836         -- In H98 syntax the dc_tvs are the existential ones
837         --      data T a b c = forall d e. MkT ...
838         -- The {a,b,c} are tc_tvs, and {d,e} are dc_tvs
839
840 tcResultType _ tc_tvs dc_tvs (ResTyGADT res_ty)
841         -- E.g.  data T a b c where
842         --         MkT :: forall x y z. T (x,y) z z
843         -- Then we generate
844         --      ([a,z,c], [x,y], [a:=:(x,y), c:=:z], T)
845
846   = do  { (dc_tycon, res_tys) <- tcLHsConResTy res_ty
847
848         ; let univ_tvs = choose_univs [] tidy_tc_tvs res_tys
849                 -- Each univ_tv is either a dc_tv or a tc_tv
850               ex_tvs = dc_tvs `minusList` univ_tvs
851               eq_spec = [ (tv, ty) | (tv,ty) <- univ_tvs `zip` res_tys, 
852                                       tv `elem` tc_tvs]
853         ; return (univ_tvs, ex_tvs, eq_spec, dc_tycon) }
854   where
855         -- choose_univs uses the res_ty itself if it's a type variable
856         -- and hasn't already been used; otherwise it uses one of the tc_tvs
857     choose_univs used tc_tvs []
858         = ASSERT( null tc_tvs ) []
859     choose_univs used (tc_tv:tc_tvs) (res_ty:res_tys) 
860         | Just tv <- tcGetTyVar_maybe res_ty, not (tv `elem` used)
861         = tv    : choose_univs (tv:used) tc_tvs res_tys
862         | otherwise
863         = tc_tv : choose_univs used tc_tvs res_tys
864
865         -- NB: tc_tvs and dc_tvs are distinct, but
866         -- we want them to be *visibly* distinct, both for
867         -- interface files and general confusion.  So rename
868         -- the tc_tvs, since they are not used yet (no 
869         -- consequential renaming needed)
870     init_occ_env     = initTidyOccEnv (map getOccName dc_tvs)
871     (_, tidy_tc_tvs) = mapAccumL tidy_one init_occ_env tc_tvs
872     tidy_one env tv  = (env', setTyVarName tv (tidyNameOcc name occ'))
873               where
874                  name = tyVarName tv
875                  (env', occ') = tidyOccName env (getOccName name) 
876
877               -------------------
878 argStrictness :: Bool           -- True <=> -funbox-strict_fields
879               -> [HsBang]
880               -> [TcType] -> [StrictnessMark]
881 argStrictness unbox_strict bangs arg_tys
882  = ASSERT( length bangs == length arg_tys )
883    zipWith (chooseBoxingStrategy unbox_strict) arg_tys bangs
884
885 -- We attempt to unbox/unpack a strict field when either:
886 --   (i)  The field is marked '!!', or
887 --   (ii) The field is marked '!', and the -funbox-strict-fields flag is on.
888 --
889 -- We have turned off unboxing of newtypes because coercions make unboxing 
890 -- and reboxing more complicated
891 chooseBoxingStrategy :: Bool -> TcType -> HsBang -> StrictnessMark
892 chooseBoxingStrategy unbox_strict_fields arg_ty bang
893   = case bang of
894         HsNoBang                                    -> NotMarkedStrict
895         HsStrict | unbox_strict_fields 
896                    && can_unbox arg_ty              -> MarkedUnboxed
897         HsUnbox  | can_unbox arg_ty                 -> MarkedUnboxed
898         other                                       -> MarkedStrict
899   where
900     -- we can unbox if the type is a chain of newtypes with a product tycon
901     -- at the end
902     can_unbox arg_ty = case splitTyConApp_maybe arg_ty of
903                    Nothing                      -> False
904                    Just (arg_tycon, tycon_args) -> 
905                        not (isRecursiveTyCon arg_tycon) &&      -- Note [Recusive unboxing]
906                        isProductTyCon arg_tycon &&
907                        (if isNewTyCon arg_tycon then 
908                             can_unbox (newTyConInstRhs arg_tycon tycon_args)
909                         else True)
910 \end{code}
911
912 Note [Recursive unboxing]
913 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
914 Be careful not to try to unbox this!
915         data T = MkT !T Int
916 But it's the *argument* type that matters. This is fine:
917         data S = MkS S !Int
918 because Int is non-recursive.
919
920 %************************************************************************
921 %*                                                                      *
922 \subsection{Dependency analysis}
923 %*                                                                      *
924 %************************************************************************
925
926 Validity checking is done once the mutually-recursive knot has been
927 tied, so we can look at things freely.
928
929 \begin{code}
930 checkCycleErrs :: [LTyClDecl Name] -> TcM ()
931 checkCycleErrs tyclss
932   | null cls_cycles
933   = return ()
934   | otherwise
935   = do  { mappM_ recClsErr cls_cycles
936         ; failM }       -- Give up now, because later checkValidTyCl
937                         -- will loop if the synonym is recursive
938   where
939     cls_cycles = calcClassCycles tyclss
940
941 checkValidTyCl :: TyClDecl Name -> TcM ()
942 -- We do the validity check over declarations, rather than TyThings
943 -- only so that we can add a nice context with tcAddDeclCtxt
944 checkValidTyCl decl
945   = tcAddDeclCtxt decl $
946     do  { thing <- tcLookupLocatedGlobal (tcdLName decl)
947         ; traceTc (text "Validity of" <+> ppr thing)    
948         ; case thing of
949             ATyCon tc -> checkValidTyCon tc
950             AClass cl -> checkValidClass cl 
951         ; traceTc (text "Done validity of" <+> ppr thing)       
952         }
953
954 -------------------------
955 -- For data types declared with record syntax, we require
956 -- that each constructor that has a field 'f' 
957 --      (a) has the same result type
958 --      (b) has the same type for 'f'
959 -- module alpha conversion of the quantified type variables
960 -- of the constructor.
961
962 checkValidTyCon :: TyCon -> TcM ()
963 checkValidTyCon tc 
964   | isSynTyCon tc 
965   = case synTyConRhs tc of
966       OpenSynTyCon _  -> return ()
967       SynonymTyCon ty -> checkValidType syn_ctxt ty
968   | otherwise
969   =     -- Check the context on the data decl
970     checkValidTheta (DataTyCtxt name) (tyConStupidTheta tc)     `thenM_` 
971         
972         -- Check arg types of data constructors
973     mappM_ (checkValidDataCon tc) data_cons                     `thenM_`
974
975         -- Check that fields with the same name share a type
976     mappM_ check_fields groups
977
978   where
979     syn_ctxt  = TySynCtxt name
980     name      = tyConName tc
981     data_cons = tyConDataCons tc
982
983     groups = equivClasses cmp_fld (concatMap get_fields data_cons)
984     cmp_fld (f1,_) (f2,_) = f1 `compare` f2
985     get_fields con = dataConFieldLabels con `zip` repeat con
986         -- dataConFieldLabels may return the empty list, which is fine
987
988     -- See Note [GADT record selectors] in MkId.lhs
989     -- We must check (a) that the named field has the same 
990     --                   type in each constructor
991     --               (b) that those constructors have the same result type
992     --
993     -- However, the constructors may have differently named type variable
994     -- and (worse) we don't know how the correspond to each other.  E.g.
995     --     C1 :: forall a b. { f :: a, g :: b } -> T a b
996     --     C2 :: forall d c. { f :: c, g :: c } -> T c d
997     -- 
998     -- So what we do is to ust Unify.tcMatchTys to compare the first candidate's
999     -- result type against other candidates' types BOTH WAYS ROUND.
1000     -- If they magically agrees, take the substitution and
1001     -- apply them to the latter ones, and see if they match perfectly.
1002     check_fields fields@((label, con1) : other_fields)
1003         -- These fields all have the same name, but are from
1004         -- different constructors in the data type
1005         = recoverM (return ()) $ mapM_ checkOne other_fields
1006                 -- Check that all the fields in the group have the same type
1007                 -- NB: this check assumes that all the constructors of a given
1008                 -- data type use the same type variables
1009         where
1010         tvs1 = mkVarSet (dataConAllTyVars con1)
1011         res1 = dataConResTys con1
1012         fty1 = dataConFieldType con1 label
1013
1014         checkOne (_, con2)    -- Do it bothways to ensure they are structurally identical
1015             = do { checkFieldCompat label con1 con2 tvs1 res1 res2 fty1 fty2
1016                  ; checkFieldCompat label con2 con1 tvs2 res2 res1 fty2 fty1 }
1017             where        
1018                 tvs2 = mkVarSet (dataConAllTyVars con2)
1019                 res2 = dataConResTys con2 
1020                 fty2 = dataConFieldType con2 label
1021
1022 checkFieldCompat fld con1 con2 tvs1 res1 res2 fty1 fty2
1023   = do  { checkTc (isJust mb_subst1) (resultTypeMisMatch fld con1 con2)
1024         ; checkTc (isJust mb_subst2) (fieldTypeMisMatch fld con1 con2) }
1025   where
1026     mb_subst1 = tcMatchTys tvs1 res1 res2
1027     mb_subst2 = tcMatchTyX tvs1 (expectJust "checkFieldCompat" mb_subst1) fty1 fty2
1028
1029 -------------------------------
1030 checkValidDataCon :: TyCon -> DataCon -> TcM ()
1031 checkValidDataCon tc con
1032   = setSrcSpan (srcLocSpan (getSrcLoc con))     $
1033     addErrCtxt (dataConCtxt con)                $ 
1034     do  { checkTc (dataConTyCon con == tc) (badDataConTyCon con)
1035         ; checkValidType ctxt (dataConUserType con) }
1036   where
1037     ctxt = ConArgCtxt (dataConName con) 
1038
1039 -------------------------------
1040 checkValidClass :: Class -> TcM ()
1041 checkValidClass cls
1042   = do  {       -- CHECK ARITY 1 FOR HASKELL 1.4
1043           gla_exts <- doptM Opt_GlasgowExts
1044
1045         -- Check that the class is unary, unless GlaExs
1046         ; checkTc (notNull tyvars) (nullaryClassErr cls)
1047         ; checkTc (gla_exts || unary) (classArityErr cls)
1048
1049         -- Check the super-classes
1050         ; checkValidTheta (ClassSCCtxt (className cls)) theta
1051
1052         -- Check the class operations
1053         ; mappM_ (check_op gla_exts) op_stuff
1054
1055         -- Check that if the class has generic methods, then the
1056         -- class has only one parameter.  We can't do generic
1057         -- multi-parameter type classes!
1058         ; checkTc (unary || no_generics) (genericMultiParamErr cls)
1059         }
1060   where
1061     (tyvars, theta, _, op_stuff) = classBigSig cls
1062     unary       = isSingleton tyvars
1063     no_generics = null [() | (_, GenDefMeth) <- op_stuff]
1064
1065     check_op gla_exts (sel_id, dm) 
1066       = addErrCtxt (classOpCtxt sel_id tau) $ do
1067         { checkValidTheta SigmaCtxt (tail theta)
1068                 -- The 'tail' removes the initial (C a) from the
1069                 -- class itself, leaving just the method type
1070
1071         ; checkValidType (FunSigCtxt op_name) tau
1072
1073                 -- Check that the type mentions at least one of
1074                 -- the class type variables
1075         ; checkTc (any (`elemVarSet` tyVarsOfType tau) tyvars)
1076                   (noClassTyVarErr cls sel_id)
1077
1078                 -- Check that for a generic method, the type of 
1079                 -- the method is sufficiently simple
1080         ; checkTc (dm /= GenDefMeth || validGenericMethodType tau)
1081                   (badGenericMethodType op_name op_ty)
1082         }
1083         where
1084           op_name = idName sel_id
1085           op_ty   = idType sel_id
1086           (_,theta1,tau1) = tcSplitSigmaTy op_ty
1087           (_,theta2,tau2)  = tcSplitSigmaTy tau1
1088           (theta,tau) | gla_exts  = (theta1 ++ theta2, tau2)
1089                       | otherwise = (theta1,           mkPhiTy (tail theta1) tau1)
1090                 -- Ugh!  The function might have a type like
1091                 --      op :: forall a. C a => forall b. (Eq b, Eq a) => tau2
1092                 -- With -fglasgow-exts, we want to allow this, even though the inner 
1093                 -- forall has an (Eq a) constraint.  Whereas in general, each constraint 
1094                 -- in the context of a for-all must mention at least one quantified
1095                 -- type variable.  What a mess!
1096
1097
1098 ---------------------------------------------------------------------
1099 resultTypeMisMatch field_name con1 con2
1100   = vcat [sep [ptext SLIT("Constructors") <+> ppr con1 <+> ptext SLIT("and") <+> ppr con2, 
1101                 ptext SLIT("have a common field") <+> quotes (ppr field_name) <> comma],
1102           nest 2 $ ptext SLIT("but have different result types")]
1103 fieldTypeMisMatch field_name con1 con2
1104   = sep [ptext SLIT("Constructors") <+> ppr con1 <+> ptext SLIT("and") <+> ppr con2, 
1105          ptext SLIT("give different types for field"), quotes (ppr field_name)]
1106
1107 dataConCtxt con = ptext SLIT("In the definition of data constructor") <+> quotes (ppr con)
1108
1109 classOpCtxt sel_id tau = sep [ptext SLIT("When checking the class method:"),
1110                               nest 2 (ppr sel_id <+> dcolon <+> ppr tau)]
1111
1112 nullaryClassErr cls
1113   = ptext SLIT("No parameters for class")  <+> quotes (ppr cls)
1114
1115 classArityErr cls
1116   = vcat [ptext SLIT("Too many parameters for class") <+> quotes (ppr cls),
1117           parens (ptext SLIT("Use -fglasgow-exts to allow multi-parameter classes"))]
1118
1119 noClassTyVarErr clas op
1120   = sep [ptext SLIT("The class method") <+> quotes (ppr op),
1121          ptext SLIT("mentions none of the type variables of the class") <+> 
1122                 ppr clas <+> hsep (map ppr (classTyVars clas))]
1123
1124 genericMultiParamErr clas
1125   = ptext SLIT("The multi-parameter class") <+> quotes (ppr clas) <+> 
1126     ptext SLIT("cannot have generic methods")
1127
1128 badGenericMethodType op op_ty
1129   = hang (ptext SLIT("Generic method type is too complex"))
1130        4 (vcat [ppr op <+> dcolon <+> ppr op_ty,
1131                 ptext SLIT("You can only use type variables, arrows, lists, and tuples")])
1132
1133 recSynErr syn_decls
1134   = setSrcSpan (getLoc (head sorted_decls)) $
1135     addErr (sep [ptext SLIT("Cycle in type synonym declarations:"),
1136                  nest 2 (vcat (map ppr_decl sorted_decls))])
1137   where
1138     sorted_decls = sortLocated syn_decls
1139     ppr_decl (L loc decl) = ppr loc <> colon <+> ppr decl
1140
1141 recClsErr cls_decls
1142   = setSrcSpan (getLoc (head sorted_decls)) $
1143     addErr (sep [ptext SLIT("Cycle in class declarations (via superclasses):"),
1144                  nest 2 (vcat (map ppr_decl sorted_decls))])
1145   where
1146     sorted_decls = sortLocated cls_decls
1147     ppr_decl (L loc decl) = ppr loc <> colon <+> ppr (decl { tcdSigs = [] })
1148
1149 sortLocated :: [Located a] -> [Located a]
1150 sortLocated things = sortLe le things
1151   where
1152     le (L l1 _) (L l2 _) = l1 <= l2
1153
1154 badDataConTyCon data_con
1155   = hang (ptext SLIT("Data constructor") <+> quotes (ppr data_con) <+>
1156                 ptext SLIT("returns type") <+> quotes (ppr (dataConTyCon data_con)))
1157        2 (ptext SLIT("instead of its parent type"))
1158
1159 badGadtDecl tc_name
1160   = vcat [ ptext SLIT("Illegal generalised algebraic data declaration for") <+> quotes (ppr tc_name)
1161          , nest 2 (parens $ ptext SLIT("Use -fglasgow-exts to allow GADTs")) ]
1162
1163 badStupidTheta tc_name
1164   = ptext SLIT("A data type declared in GADT style cannot have a context:") <+> quotes (ppr tc_name)
1165
1166 newtypeConError tycon n
1167   = sep [ptext SLIT("A newtype must have exactly one constructor,"),
1168          nest 2 $ ptext SLIT("but") <+> quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has") <+> speakN n ]
1169
1170 newtypeExError con
1171   = sep [ptext SLIT("A newtype constructor cannot have an existential context,"),
1172          nest 2 $ ptext SLIT("but") <+> quotes (ppr con) <+> ptext SLIT("does")]
1173
1174 newtypeFieldErr con_name n_flds
1175   = sep [ptext SLIT("The constructor of a newtype must have exactly one field"), 
1176          nest 2 $ ptext SLIT("but") <+> quotes (ppr con_name) <+> ptext SLIT("has") <+> speakN n_flds]
1177
1178 badSigTyDecl tc_name
1179   = vcat [ ptext SLIT("Illegal kind signature") <+>
1180            quotes (ppr tc_name)
1181          , nest 2 (parens $ ptext SLIT("Use -fglasgow-exts to allow indexed types")) ]
1182
1183 badKindSigCtxt tc_name
1184   = vcat [ ptext SLIT("Illegal context in kind signature") <+>
1185            quotes (ppr tc_name)
1186          , nest 2 (parens $ ptext SLIT("Currently, kind signatures cannot have a context")) ]
1187
1188 badIdxTyDecl tc_name
1189   = vcat [ ptext SLIT("Illegal indexed type instance for") <+>
1190            quotes (ppr tc_name)
1191          , nest 2 (parens $ ptext SLIT("Use -fglasgow-exts to allow indexed types")) ]
1192
1193 badGadtIdxTyDecl tc_name
1194   = vcat [ ptext SLIT("Illegal generalised algebraic data declaration for") <+>
1195            quotes (ppr tc_name)
1196          , nest 2 (parens $ ptext SLIT("Indexed types cannot use GADT declarations")) ]
1197
1198 tooManyParmsErr tc_name
1199   = ptext SLIT("Indexed type instance has too many parameters:") <+> 
1200     quotes (ppr tc_name)
1201
1202 tooFewParmsErr tc_name
1203   = ptext SLIT("Indexed type instance has too few parameters:") <+> 
1204     quotes (ppr tc_name)
1205
1206 badBootTyIdxDeclErr = 
1207   ptext SLIT("Illegal indexed type instance in hs-boot file")
1208
1209 wrongKindOfFamily family =
1210   ptext SLIT("Wrong category of type instance; declaration was for a") <+>
1211   kindOfFamily
1212   where
1213     kindOfFamily | isSynTyCon  family = ptext SLIT("type synonym")
1214                  | isDataTyCon family = ptext SLIT("data type")
1215                  | isNewTyCon  family = ptext SLIT("newtype")
1216
1217 emptyConDeclsErr tycon
1218   = sep [quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has no constructors"),
1219          nest 2 $ ptext SLIT("(-fglasgow-exts permits this)")]
1220 \end{code}