fa10fbf203c73c28bdcb2b2242c0390298e265e2
[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 import FastString
48
49 import Data.List
50 import Control.Monad    ( mplus )
51 \end{code}
52
53
54 %************************************************************************
55 %*                                                                      *
56 \subsection{Type checking for type and class declarations}
57 %*                                                                      *
58 %************************************************************************
59
60 Dealing with a group
61 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
62 Consider a mutually-recursive group, binding 
63 a type constructor T and a class C.
64
65 Step 1:         getInitialKind
66         Construct a KindEnv by binding T and C to a kind variable 
67
68 Step 2:         kcTyClDecl
69         In that environment, do a kind check
70
71 Step 3: Zonk the kinds
72
73 Step 4:         buildTyConOrClass
74         Construct an environment binding T to a TyCon and C to a Class.
75         a) Their kinds comes from zonking the relevant kind variable
76         b) Their arity (for synonyms) comes direct from the decl
77         c) The funcional dependencies come from the decl
78         d) The rest comes a knot-tied binding of T and C, returned from Step 4
79         e) The variances of the tycons in the group is calculated from 
80                 the knot-tied stuff
81
82 Step 5:         tcTyClDecl1
83         In this environment, walk over the decls, constructing the TyCons and Classes.
84         This uses in a strict way items (a)-(c) above, which is why they must
85         be constructed in Step 4. Feed the results back to Step 4.
86         For this step, pass the is-recursive flag as the wimp-out flag
87         to tcTyClDecl1.
88         
89
90 Step 6:         Extend environment
91         We extend the type environment with bindings not only for the TyCons and Classes,
92         but also for their "implicit Ids" like data constructors and class selectors
93
94 Step 7:         checkValidTyCl
95         For a recursive group only, check all the decls again, just
96         to check all the side conditions on validity.  We could not
97         do this before because we were in a mutually recursive knot.
98
99 Identification of recursive TyCons
100 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
101 The knot-tying parameters: @rec_details_list@ is an alist mapping @Name@s to
102 @TyThing@s.
103
104 Identifying a TyCon as recursive serves two purposes
105
106 1.  Avoid infinite types.  Non-recursive newtypes are treated as
107 "transparent", like type synonyms, after the type checker.  If we did
108 this for all newtypes, we'd get infinite types.  So we figure out for
109 each newtype whether it is "recursive", and add a coercion if so.  In
110 effect, we are trying to "cut the loops" by identifying a loop-breaker.
111
112 2.  Avoid infinite unboxing.  This is nothing to do with newtypes.
113 Suppose we have
114         data T = MkT Int T
115         f (MkT x t) = f t
116 Well, this function diverges, but we don't want the strictness analyser
117 to diverge.  But the strictness analyser will diverge because it looks
118 deeper and deeper into the structure of T.   (I believe there are
119 examples where the function does something sane, and the strictness
120 analyser still diverges, but I can't see one now.)
121
122 Now, concerning (1), the FC2 branch currently adds a coercion for ALL
123 newtypes.  I did this as an experiment, to try to expose cases in which
124 the coercions got in the way of optimisations.  If it turns out that we
125 can indeed always use a coercion, then we don't risk recursive types,
126 and don't need to figure out what the loop breakers are.
127
128 For newtype *families* though, we will always have a coercion, so they
129 are always loop breakers!  So you can easily adjust the current
130 algorithm by simply treating all newtype families as loop breakers (and
131 indeed type families).  I think.
132
133 \begin{code}
134 tcTyAndClassDecls :: ModDetails -> [LTyClDecl Name]
135                    -> TcM TcGblEnv      -- Input env extended by types and classes 
136                                         -- and their implicit Ids,DataCons
137 -- Fails if there are any errors
138
139 tcTyAndClassDecls boot_details allDecls
140   = checkNoErrs $       -- The code recovers internally, but if anything gave rise to
141                         -- an error we'd better stop now, to avoid a cascade
142     do  {       -- Omit instances of type families; they are handled together
143                 -- with the *heads* of class instances
144         ; let decls = filter (not . isFamInstDecl . unLoc) allDecls
145
146                 -- First check for cyclic type synonysm or classes
147                 -- See notes with checkCycleErrs
148         ; checkCycleErrs decls
149         ; mod <- getModule
150         ; traceTc (text "tcTyAndCl" <+> ppr mod)
151         ; (syn_tycons, alg_tyclss) <- fixM (\ ~(_rec_syn_tycons, rec_alg_tyclss) ->
152           do    { let { -- Seperate ordinary synonyms from all other type and
153                         -- class declarations and add all associated type
154                         -- declarations from type classes.  The latter is
155                         -- required so that the temporary environment for the
156                         -- knot includes all associated family declarations.
157                       ; (syn_decls, alg_decls) = partition (isSynDecl . unLoc)
158                                                    decls
159                       ; alg_at_decls           = concatMap addATs alg_decls
160                       }
161                         -- Extend the global env with the knot-tied results
162                         -- for data types and classes
163                         -- 
164                         -- We must populate the environment with the loop-tied
165                         -- T's right away, because the kind checker may "fault
166                         -- in" some type  constructors that recursively
167                         -- mention T
168                 ; let gbl_things = mkGlobalThings alg_at_decls rec_alg_tyclss
169                 ; tcExtendRecEnv gbl_things $ do
170
171                         -- Kind-check the declarations
172                 { (kc_syn_decls, kc_alg_decls) <- kcTyClDecls syn_decls alg_decls
173
174                 ; let { -- Calculate rec-flag
175                       ; calc_rec  = calcRecFlags boot_details rec_alg_tyclss
176                       ; tc_decl   = addLocM (tcTyClDecl calc_rec) }
177
178                         -- Type-check the type synonyms, and extend the envt
179                 ; syn_tycons <- tcSynDecls kc_syn_decls
180                 ; tcExtendGlobalEnv syn_tycons $ do
181
182                         -- Type-check the data types and classes
183                 { alg_tyclss <- mapM tc_decl kc_alg_decls
184                 ; return (syn_tycons, concat alg_tyclss)
185             }}})
186         -- Finished with knot-tying now
187         -- Extend the environment with the finished things
188         ; tcExtendGlobalEnv (syn_tycons ++ alg_tyclss) $ do
189
190         -- Perform the validity check
191         { traceTc (text "ready for validity check")
192         ; mapM_ (addLocM checkValidTyCl) decls
193         ; traceTc (text "done")
194    
195         -- Add the implicit things;
196         -- we want them in the environment because 
197         -- they may be mentioned in interface files
198         -- NB: All associated types and their implicit things will be added a
199         --     second time here.  This doesn't matter as the definitions are
200         --     the same.
201         ; let { implicit_things = concatMap implicitTyThings alg_tyclss }
202         ; traceTc ((text "Adding" <+> ppr alg_tyclss) 
203                    $$ (text "and" <+> ppr implicit_things))
204         ; tcExtendGlobalEnv implicit_things getGblEnv
205     }}
206   where
207     -- Pull associated types out of class declarations, to tie them into the
208     -- knot above.  
209     -- NB: We put them in the same place in the list as `tcTyClDecl' will
210     --     eventually put the matching `TyThing's.  That's crucial; otherwise,
211     --     the two argument lists of `mkGlobalThings' don't match up.
212     addATs decl@(L _ (ClassDecl {tcdATs = ats})) = decl : ats
213     addATs decl                                  = [decl]
214
215 mkGlobalThings :: [LTyClDecl Name]      -- The decls
216                -> [TyThing]             -- Knot-tied, in 1-1 correspondence with the decls
217                -> [(Name,TyThing)]
218 -- Driven by the Decls, and treating the TyThings lazily
219 -- make a TypeEnv for the new things
220 mkGlobalThings decls things
221   = map mk_thing (decls `zipLazy` things)
222   where
223     mk_thing (L _ (ClassDecl {tcdLName = L _ name}), ~(AClass cl))
224          = (name, AClass cl)
225     mk_thing (L _ decl, ~(ATyCon tc))
226          = (tcdName decl, ATyCon tc)
227 \end{code}
228
229
230 %************************************************************************
231 %*                                                                      *
232 \subsection{Type checking family instances}
233 %*                                                                      *
234 %************************************************************************
235
236 Family instances are somewhat of a hybrid.  They are processed together with
237 class instance heads, but can contain data constructors and hence they share a
238 lot of kinding and type checking code with ordinary algebraic data types (and
239 GADTs).
240
241 \begin{code}
242 tcFamInstDecl :: LTyClDecl Name -> TcM (Maybe TyThing)   -- Nothing if error
243 tcFamInstDecl (L loc decl)
244   =     -- Prime error recovery, set source location
245     recoverM (return Nothing)                   $
246     setSrcSpan loc                              $
247     tcAddDeclCtxt decl                          $
248     do { -- type families require -XTypeFamilies and can't be in an
249          -- hs-boot file
250        ; type_families <- doptM Opt_TypeFamilies
251        ; is_boot  <- tcIsHsBoot   -- Are we compiling an hs-boot file?
252        ; checkTc type_families $ badFamInstDecl (tcdLName decl)
253        ; checkTc (not is_boot) $ badBootFamInstDeclErr
254
255          -- Perform kind and type checking
256        ; tc <- tcFamInstDecl1 decl
257        ; checkValidTyCon tc     -- Remember to check validity;
258                                 -- no recursion to worry about here
259        ; return (Just (ATyCon tc))
260        }
261
262 tcFamInstDecl1 :: TyClDecl Name -> TcM TyCon
263
264   -- "type instance"
265 tcFamInstDecl1 (decl@TySynonym {tcdLName = L loc tc_name})
266   = kcIdxTyPats decl $ \k_tvs k_typats resKind family ->
267     do { -- check that the family declaration is for a synonym
268          unless (isSynTyCon family) $
269            addErr (wrongKindOfFamily family)
270
271        ; -- (1) kind check the right-hand side of the type equation
272        ; k_rhs <- kcCheckHsType (tcdSynRhs decl) resKind
273
274          -- we need the exact same number of type parameters as the family
275          -- declaration 
276        ; let famArity = tyConArity family
277        ; checkTc (length k_typats == famArity) $ 
278            wrongNumberOfParmsErr famArity
279
280          -- (2) type check type equation
281        ; tcTyVarBndrs k_tvs $ \t_tvs -> do {  -- turn kinded into proper tyvars
282        ; t_typats <- mapM tcHsKindedType k_typats
283        ; t_rhs    <- tcHsKindedType k_rhs
284
285          -- (3) check that 
286          --     - check the well-formedness of the instance
287        ; checkValidTypeInst t_typats t_rhs
288
289          -- (4) construct representation tycon
290        ; rep_tc_name <- newFamInstTyConName tc_name loc
291        ; buildSynTyCon rep_tc_name t_tvs (SynonymTyCon t_rhs) 
292                        (Just (family, t_typats))
293        }}
294
295   -- "newtype instance" and "data instance"
296 tcFamInstDecl1 (decl@TyData {tcdND = new_or_data, tcdLName = L loc tc_name,
297                              tcdCons = cons})
298   = kcIdxTyPats decl $ \k_tvs k_typats resKind family ->
299     do { -- check that the family declaration is for the right kind
300          unless (isAlgTyCon family) $
301            addErr (wrongKindOfFamily family)
302
303        ; -- (1) kind check the data declaration as usual
304        ; k_decl <- kcDataDecl decl k_tvs
305        ; let k_ctxt = tcdCtxt k_decl
306              k_cons = tcdCons k_decl
307
308          -- result kind must be '*' (otherwise, we have too few patterns)
309        ; checkTc (isLiftedTypeKind resKind) $ tooFewParmsErr (tyConArity family)
310
311          -- (2) type check indexed data type declaration
312        ; tcTyVarBndrs k_tvs $ \t_tvs -> do {  -- turn kinded into proper tyvars
313        ; unbox_strict <- doptM Opt_UnboxStrictFields
314
315          -- kind check the type indexes and the context
316        ; t_typats     <- mapM tcHsKindedType k_typats
317        ; stupid_theta <- tcHsKindedContext k_ctxt
318
319          -- (3) Check that
320          --     - left-hand side contains no type family applications
321          --       (vanilla synonyms are fine, though, and we checked for
322          --       foralls earlier)
323        ; mapM_ checkTyFamFreeness t_typats
324
325          --     - we don't use GADT syntax for indexed types
326        ; checkTc h98_syntax (badGadtIdxTyDecl tc_name)
327
328          --     - a newtype has exactly one constructor
329        ; checkTc (new_or_data == DataType || isSingleton k_cons) $
330            newtypeConError tc_name (length k_cons)
331
332          -- (4) construct representation tycon
333        ; rep_tc_name <- newFamInstTyConName tc_name loc
334        ; let ex_ok = True       -- Existentials ok for type families!
335        ; fixM (\ tycon -> do 
336              { data_cons <- mapM (addLocM (tcConDecl unbox_strict ex_ok tycon t_tvs))
337                                   k_cons
338              ; tc_rhs <-
339                  case new_or_data of
340                    DataType -> return (mkDataTyConRhs data_cons)
341                    NewType  -> ASSERT( not (null data_cons) )
342                                mkNewTyConRhs rep_tc_name tycon (head data_cons)
343              ; buildAlgTyCon rep_tc_name t_tvs stupid_theta tc_rhs Recursive
344                              False h98_syntax (Just (family, t_typats))
345                  -- We always assume that indexed types are recursive.  Why?
346                  -- (1) Due to their open nature, we can never be sure that a
347                  -- further instance might not introduce a new recursive
348                  -- dependency.  (2) They are always valid loop breakers as
349                  -- they involve a coercion.
350              })
351        }}
352        where
353          h98_syntax = case cons of      -- All constructors have same shape
354                         L _ (ConDecl { con_res = ResTyGADT _ }) : _ -> False
355                         _ -> True
356
357 tcFamInstDecl1 d = pprPanic "tcFamInstDecl1" (ppr d)
358
359 -- Kind checking of indexed types
360 -- -
361
362 -- Kind check type patterns and kind annotate the embedded type variables.
363 --
364 -- * Here we check that a type instance matches its kind signature, but we do
365 --   not check whether there is a pattern for each type index; the latter
366 --   check is only required for type synonym instances.
367 --
368 kcIdxTyPats :: TyClDecl Name
369             -> ([LHsTyVarBndr Name] -> [LHsType Name] -> Kind -> TyCon -> TcM a)
370                -- ^^kinded tvs         ^^kinded ty pats  ^^res kind
371             -> TcM a
372 kcIdxTyPats decl thing_inside
373   = kcHsTyVars (tcdTyVars decl) $ \tvs -> 
374     do { family <- tcLookupLocatedTyCon (tcdLName decl)
375        ; let { (kinds, resKind) = splitKindFunTys (tyConKind family)
376              ; hs_typats        = fromJust $ tcdTyPats decl }
377
378          -- we may not have more parameters than the kind indicates
379        ; checkTc (length kinds >= length hs_typats) $
380            tooManyParmsErr (tcdLName decl)
381
382          -- type functions can have a higher-kinded result
383        ; let resultKind = mkArrowKinds (drop (length hs_typats) kinds) resKind
384        ; typats <- zipWithM kcCheckHsType hs_typats kinds
385        ; thing_inside tvs typats resultKind family
386        }
387   where
388 \end{code}
389
390
391 %************************************************************************
392 %*                                                                      *
393                 Kind checking
394 %*                                                                      *
395 %************************************************************************
396
397 We need to kind check all types in the mutually recursive group
398 before we know the kind of the type variables.  For example:
399
400 class C a where
401    op :: D b => a -> b -> b
402
403 class D c where
404    bop :: (Monad c) => ...
405
406 Here, the kind of the locally-polymorphic type variable "b"
407 depends on *all the uses of class D*.  For example, the use of
408 Monad c in bop's type signature means that D must have kind Type->Type.
409
410 However type synonyms work differently.  They can have kinds which don't
411 just involve (->) and *:
412         type R = Int#           -- Kind #
413         type S a = Array# a     -- Kind * -> #
414         type T a b = (# a,b #)  -- Kind * -> * -> (# a,b #)
415 So we must infer their kinds from their right-hand sides *first* and then
416 use them, whereas for the mutually recursive data types D we bring into
417 scope kind bindings D -> k, where k is a kind variable, and do inference.
418
419 Type families
420 ~~~~~~~~~~~~~
421 This treatment of type synonyms only applies to Haskell 98-style synonyms.
422 General type functions can be recursive, and hence, appear in `alg_decls'.
423
424 The kind of a type family is solely determinded by its kind signature;
425 hence, only kind signatures participate in the construction of the initial
426 kind environment (as constructed by `getInitialKind').  In fact, we ignore
427 instances of families altogether in the following.  However, we need to
428 include the kinds of associated families into the construction of the
429 initial kind environment.  (This is handled by `allDecls').
430
431 \begin{code}
432 kcTyClDecls :: [LTyClDecl Name] -> [Located (TyClDecl Name)]
433             -> TcM ([LTyClDecl Name], [Located (TyClDecl Name)])
434 kcTyClDecls syn_decls alg_decls
435   = do  {       -- First extend the kind env with each data type, class, and
436                 -- indexed type, mapping them to a type variable
437           let initialKindDecls = concat [allDecls decl | L _ decl <- alg_decls]
438         ; alg_kinds <- mapM getInitialKind initialKindDecls
439         ; tcExtendKindEnv alg_kinds $ do
440
441                 -- Now kind-check the type synonyms, in dependency order
442                 -- We do these differently to data type and classes,
443                 -- because a type synonym can be an unboxed type
444                 --      type Foo = Int#
445                 -- and a kind variable can't unify with UnboxedTypeKind
446                 -- So we infer their kinds in dependency order
447         { (kc_syn_decls, syn_kinds) <- kcSynDecls (calcSynCycles syn_decls)
448         ; tcExtendKindEnv syn_kinds $  do
449
450                 -- Now kind-check the data type, class, and kind signatures,
451                 -- returning kind-annotated decls; we don't kind-check
452                 -- instances of indexed types yet, but leave this to
453                 -- `tcInstDecls1'
454         { kc_alg_decls <- mapM (wrapLocM kcTyClDecl)
455                             (filter (not . isFamInstDecl . unLoc) alg_decls)
456
457         ; return (kc_syn_decls, kc_alg_decls) }}}
458   where
459     -- get all declarations relevant for determining the initial kind
460     -- environment
461     allDecls (decl@ClassDecl {tcdATs = ats}) = decl : [ at 
462                                                       | L _ at <- ats
463                                                       , isFamilyDecl at]
464     allDecls decl | isFamInstDecl decl = []
465                   | otherwise          = [decl]
466
467 ------------------------------------------------------------------------
468 getInitialKind :: TyClDecl Name -> TcM (Name, TcKind)
469 -- Only for data type, class, and indexed type declarations
470 -- Get as much info as possible from the data, class, or indexed type decl,
471 -- so as to maximise usefulness of error messages
472 getInitialKind decl
473   = do  { arg_kinds <- mapM (mk_arg_kind . unLoc) (tyClDeclTyVars decl)
474         ; res_kind  <- mk_res_kind decl
475         ; return (tcdName decl, mkArrowKinds arg_kinds res_kind) }
476   where
477     mk_arg_kind (UserTyVar _)        = newKindVar
478     mk_arg_kind (KindedTyVar _ kind) = return kind
479
480     mk_res_kind (TyFamily { tcdKind    = Just kind }) = return kind
481     mk_res_kind (TyData   { tcdKindSig = Just kind }) = return kind
482         -- On GADT-style declarations we allow a kind signature
483         --      data T :: *->* where { ... }
484     mk_res_kind _ = return liftedTypeKind
485
486
487 ----------------
488 kcSynDecls :: [SCC (LTyClDecl Name)] 
489            -> TcM ([LTyClDecl Name],    -- Kind-annotated decls
490                    [(Name,TcKind)])     -- Kind bindings
491 kcSynDecls []
492   = return ([], [])
493 kcSynDecls (group : groups)
494   = do  { (decl,  nk)  <- kcSynDecl group
495         ; (decls, nks) <- tcExtendKindEnv [nk] (kcSynDecls groups)
496         ; return (decl:decls, nk:nks) }
497                         
498 ----------------
499 kcSynDecl :: SCC (LTyClDecl Name) 
500            -> TcM (LTyClDecl Name,      -- Kind-annotated decls
501                    (Name,TcKind))       -- Kind bindings
502 kcSynDecl (AcyclicSCC (L loc decl))
503   = tcAddDeclCtxt decl  $
504     kcHsTyVars (tcdTyVars decl) (\ k_tvs ->
505     do { traceTc (text "kcd1" <+> ppr (unLoc (tcdLName decl)) <+> brackets (ppr (tcdTyVars decl)) 
506                         <+> brackets (ppr k_tvs))
507        ; (k_rhs, rhs_kind) <- kcHsType (tcdSynRhs decl)
508        ; traceTc (text "kcd2" <+> ppr (unLoc (tcdLName decl)))
509        ; let tc_kind = foldr (mkArrowKind . kindedTyVarKind) rhs_kind k_tvs
510        ; return (L loc (decl { tcdTyVars = k_tvs, tcdSynRhs = k_rhs }),
511                  (unLoc (tcdLName decl), tc_kind)) })
512
513 kcSynDecl (CyclicSCC decls)
514   = do { recSynErr decls; failM }       -- Fail here to avoid error cascade
515                                         -- of out-of-scope tycons
516
517 kindedTyVarKind :: LHsTyVarBndr Name -> Kind
518 kindedTyVarKind (L _ (KindedTyVar _ k)) = k
519 kindedTyVarKind x = pprPanic "kindedTyVarKind" (ppr x)
520
521 ------------------------------------------------------------------------
522 kcTyClDecl :: TyClDecl Name -> TcM (TyClDecl Name)
523         -- Not used for type synonyms (see kcSynDecl)
524
525 kcTyClDecl decl@(TyData {})
526   = ASSERT( not . isFamInstDecl $ decl )   -- must not be a family instance
527     kcTyClDeclBody decl $
528       kcDataDecl decl
529
530 kcTyClDecl decl@(TyFamily {})
531   = kcFamilyDecl [] decl      -- the empty list signals a toplevel decl      
532
533 kcTyClDecl decl@(ClassDecl {tcdCtxt = ctxt, tcdSigs = sigs, tcdATs = ats})
534   = kcTyClDeclBody decl $ \ tvs' ->
535     do  { ctxt' <- kcHsContext ctxt     
536         ; ats'  <- mapM (wrapLocM (kcFamilyDecl tvs')) ats
537         ; sigs' <- mapM (wrapLocM kc_sig) sigs
538         ; return (decl {tcdTyVars = tvs', tcdCtxt = ctxt', tcdSigs = sigs',
539                         tcdATs = ats'}) }
540   where
541     kc_sig (TypeSig nm op_ty) = do { op_ty' <- kcHsLiftedSigType op_ty
542                                    ; return (TypeSig nm op_ty') }
543     kc_sig other_sig          = return other_sig
544
545 kcTyClDecl decl@(ForeignType {})
546   = return decl
547
548 kcTyClDecl (TySynonym {}) = panic "kcTyClDecl TySynonym"
549
550 kcTyClDeclBody :: TyClDecl Name
551                -> ([LHsTyVarBndr Name] -> TcM a)
552                -> TcM a
553 -- getInitialKind has made a suitably-shaped kind for the type or class
554 -- Unpack it, and attribute those kinds to the type variables
555 -- Extend the env with bindings for the tyvars, taken from
556 -- the kind of the tycon/class.  Give it to the thing inside, and 
557 -- check the result kind matches
558 kcTyClDeclBody decl thing_inside
559   = tcAddDeclCtxt decl          $
560     do  { tc_ty_thing <- tcLookupLocated (tcdLName decl)
561         ; let tc_kind    = case tc_ty_thing of
562                            AThing k -> k
563                            _ -> pprPanic "kcTyClDeclBody" (ppr tc_ty_thing)
564               (kinds, _) = splitKindFunTys tc_kind
565               hs_tvs     = tcdTyVars decl
566               kinded_tvs = ASSERT( length kinds >= length hs_tvs )
567                            [ L loc (KindedTyVar (hsTyVarName tv) k)
568                            | (L loc tv, k) <- zip hs_tvs kinds]
569         ; tcExtendKindEnvTvs kinded_tvs (thing_inside kinded_tvs) }
570
571 -- Kind check a data declaration, assuming that we already extended the
572 -- kind environment with the type variables of the left-hand side (these
573 -- kinded type variables are also passed as the second parameter).
574 --
575 kcDataDecl :: TyClDecl Name -> [LHsTyVarBndr Name] -> TcM (TyClDecl Name)
576 kcDataDecl decl@(TyData {tcdND = new_or_data, tcdCtxt = ctxt, tcdCons = cons})
577            tvs
578   = do  { ctxt' <- kcHsContext ctxt     
579         ; cons' <- mapM (wrapLocM kc_con_decl) cons
580         ; return (decl {tcdTyVars = tvs, tcdCtxt = ctxt', tcdCons = cons'}) }
581   where
582     -- doc comments are typechecked to Nothing here
583     kc_con_decl (ConDecl name expl ex_tvs ex_ctxt details res _) = do
584       kcHsTyVars ex_tvs $ \ex_tvs' -> do
585         ex_ctxt' <- kcHsContext ex_ctxt
586         details' <- kc_con_details details 
587         res'     <- case res of
588           ResTyH98 -> return ResTyH98
589           ResTyGADT ty -> do { ty' <- kcHsSigType ty; return (ResTyGADT ty') }
590         return (ConDecl name expl ex_tvs' ex_ctxt' details' res' Nothing)
591
592     kc_con_details (PrefixCon btys) 
593         = do { btys' <- mapM kc_larg_ty btys 
594              ; return (PrefixCon btys') }
595     kc_con_details (InfixCon bty1 bty2) 
596         = do { bty1' <- kc_larg_ty bty1
597              ; bty2' <- kc_larg_ty bty2
598              ; return (InfixCon bty1' bty2') }
599     kc_con_details (RecCon fields) 
600         = do { fields' <- mapM kc_field fields
601              ; return (RecCon fields') }
602
603     kc_field (ConDeclField fld bty d) = do { bty' <- kc_larg_ty bty
604                                            ; return (ConDeclField fld bty' d) }
605
606     kc_larg_ty bty = case new_or_data of
607                         DataType -> kcHsSigType bty
608                         NewType  -> kcHsLiftedSigType bty
609         -- Can't allow an unlifted type for newtypes, because we're effectively
610         -- going to remove the constructor while coercing it to a lifted type.
611         -- And newtypes can't be bang'd
612 kcDataDecl d _ = pprPanic "kcDataDecl" (ppr d)
613
614 -- Kind check a family declaration or type family default declaration.
615 --
616 kcFamilyDecl :: [LHsTyVarBndr Name]  -- tyvars of enclosing class decl if any
617              -> TyClDecl Name -> TcM (TyClDecl Name)
618 kcFamilyDecl classTvs decl@(TyFamily {tcdKind = kind})
619   = kcTyClDeclBody decl $ \tvs' ->
620     do { mapM_ unifyClassParmKinds tvs'
621        ; return (decl {tcdTyVars = tvs', 
622                        tcdKind = kind `mplus` Just liftedTypeKind})
623                        -- default result kind is '*'
624        }
625   where
626     unifyClassParmKinds (L _ (KindedTyVar n k))
627       | Just classParmKind <- lookup n classTyKinds = unifyKind k classParmKind
628       | otherwise                                   = return ()
629     unifyClassParmKinds x = pprPanic "kcFamilyDecl/unifyClassParmKinds" (ppr x)
630     classTyKinds = [(n, k) | L _ (KindedTyVar n k) <- classTvs]
631 kcFamilyDecl _ (TySynonym {})              -- type family defaults
632   = panic "TcTyClsDecls.kcFamilyDecl: not implemented yet"
633 kcFamilyDecl _ d = pprPanic "kcFamilyDecl" (ppr d)
634 \end{code}
635
636
637 %************************************************************************
638 %*                                                                      *
639 \subsection{Type checking}
640 %*                                                                      *
641 %************************************************************************
642
643 \begin{code}
644 tcSynDecls :: [LTyClDecl Name] -> TcM [TyThing]
645 tcSynDecls [] = return []
646 tcSynDecls (decl : decls) 
647   = do { syn_tc <- addLocM tcSynDecl decl
648        ; syn_tcs <- tcExtendGlobalEnv [syn_tc] (tcSynDecls decls)
649        ; return (syn_tc : syn_tcs) }
650
651   -- "type"
652 tcSynDecl :: TyClDecl Name -> TcM TyThing
653 tcSynDecl
654   (TySynonym {tcdLName = L _ tc_name, tcdTyVars = tvs, tcdSynRhs = rhs_ty})
655   = tcTyVarBndrs tvs            $ \ tvs' -> do 
656     { traceTc (text "tcd1" <+> ppr tc_name) 
657     ; rhs_ty' <- tcHsKindedType rhs_ty
658     ; tycon <- buildSynTyCon tc_name tvs' (SynonymTyCon rhs_ty') Nothing
659     ; return (ATyCon tycon) 
660     }
661 tcSynDecl d = pprPanic "tcSynDecl" (ppr d)
662
663 --------------------
664 tcTyClDecl :: (Name -> RecFlag) -> TyClDecl Name -> TcM [TyThing]
665
666 tcTyClDecl calc_isrec decl
667   = tcAddDeclCtxt decl (tcTyClDecl1 calc_isrec decl)
668
669   -- "type family" declarations
670 tcTyClDecl1 :: (Name -> RecFlag) -> TyClDecl Name -> TcM [TyThing]
671 tcTyClDecl1 _calc_isrec 
672   (TyFamily {tcdFlavour = TypeFamily, 
673              tcdLName = L _ tc_name, tcdTyVars = tvs, tcdKind = Just kind})
674                                                       -- NB: kind at latest
675                                                       --     added during
676                                                       --     kind checking
677   = tcTyVarBndrs tvs  $ \ tvs' -> do 
678   { traceTc (text "type family: " <+> ppr tc_name) 
679   ; idx_tys <- doptM Opt_TypeFamilies
680
681         -- Check that we don't use families without -XTypeFamilies
682   ; checkTc idx_tys $ badFamInstDecl tc_name
683
684   ; tycon <- buildSynTyCon tc_name tvs' (OpenSynTyCon kind Nothing) Nothing
685   ; return [ATyCon tycon]
686   }
687
688   -- "data family" declaration
689 tcTyClDecl1 _calc_isrec 
690   (TyFamily {tcdFlavour = DataFamily, 
691              tcdLName = L _ tc_name, tcdTyVars = tvs, tcdKind = mb_kind})
692   = tcTyVarBndrs tvs  $ \ tvs' -> do 
693   { traceTc (text "data family: " <+> ppr tc_name) 
694   ; extra_tvs <- tcDataKindSig mb_kind
695   ; let final_tvs = tvs' ++ extra_tvs    -- we may not need these
696
697   ; idx_tys <- doptM Opt_TypeFamilies
698
699         -- Check that we don't use families without -XTypeFamilies
700   ; checkTc idx_tys $ badFamInstDecl tc_name
701
702   ; tycon <- buildAlgTyCon tc_name final_tvs [] 
703                mkOpenDataTyConRhs Recursive False True Nothing
704   ; return [ATyCon tycon]
705   }
706
707   -- "newtype" and "data"
708   -- NB: not used for newtype/data instances (whether associated or not)
709 tcTyClDecl1 calc_isrec
710   (TyData {tcdND = new_or_data, tcdCtxt = ctxt, tcdTyVars = tvs,
711            tcdLName = L _ tc_name, tcdKindSig = mb_ksig, tcdCons = cons})
712   = tcTyVarBndrs tvs    $ \ tvs' -> do 
713   { extra_tvs <- tcDataKindSig mb_ksig
714   ; let final_tvs = tvs' ++ extra_tvs
715   ; stupid_theta <- tcHsKindedContext ctxt
716   ; want_generic <- doptM Opt_Generics
717   ; unbox_strict <- doptM Opt_UnboxStrictFields
718   ; empty_data_decls <- doptM Opt_EmptyDataDecls
719   ; kind_signatures <- doptM Opt_KindSignatures
720   ; existential_ok <- doptM Opt_ExistentialQuantification
721   ; gadt_ok      <- doptM Opt_GADTs
722   ; is_boot      <- tcIsHsBoot  -- Are we compiling an hs-boot file?
723   ; let ex_ok = existential_ok || gadt_ok       -- Data cons can have existential context
724
725         -- Check that we don't use GADT syntax in H98 world
726   ; checkTc (gadt_ok || h98_syntax) (badGadtDecl tc_name)
727
728         -- Check that we don't use kind signatures without Glasgow extensions
729   ; checkTc (kind_signatures || isNothing mb_ksig) (badSigTyDecl tc_name)
730
731         -- Check that the stupid theta is empty for a GADT-style declaration
732   ; checkTc (null stupid_theta || h98_syntax) (badStupidTheta tc_name)
733
734         -- Check that a newtype has exactly one constructor
735         -- Do this before checking for empty data decls, so that
736         -- we don't suggest -XEmptyDataDecls for newtypes
737   ; checkTc (new_or_data == DataType || isSingleton cons) 
738             (newtypeConError tc_name (length cons))
739
740         -- Check that there's at least one condecl,
741         -- or else we're reading an hs-boot file, or -XEmptyDataDecls
742   ; checkTc (not (null cons) || empty_data_decls || is_boot)
743             (emptyConDeclsErr tc_name)
744     
745   ; tycon <- fixM (\ tycon -> do 
746         { data_cons <- mapM (addLocM (tcConDecl unbox_strict ex_ok tycon final_tvs))
747                              cons
748         ; tc_rhs <-
749             if null cons && is_boot     -- In a hs-boot file, empty cons means
750             then return AbstractTyCon   -- "don't know"; hence Abstract
751             else case new_or_data of
752                    DataType -> return (mkDataTyConRhs data_cons)
753                    NewType  -> 
754                        ASSERT( not (null data_cons) )
755                        mkNewTyConRhs tc_name tycon (head data_cons)
756         ; buildAlgTyCon tc_name final_tvs stupid_theta tc_rhs is_rec
757             (want_generic && canDoGenerics data_cons) h98_syntax Nothing
758         })
759   ; return [ATyCon tycon]
760   }
761   where
762     is_rec   = calc_isrec tc_name
763     h98_syntax = case cons of   -- All constructors have same shape
764                         L _ (ConDecl { con_res = ResTyGADT _ }) : _ -> False
765                         _ -> True
766
767 tcTyClDecl1 calc_isrec 
768   (ClassDecl {tcdLName = L _ class_name, tcdTyVars = tvs, 
769               tcdCtxt = ctxt, tcdMeths = meths,
770               tcdFDs = fundeps, tcdSigs = sigs, tcdATs = ats} )
771   = tcTyVarBndrs tvs            $ \ tvs' -> do 
772   { ctxt' <- tcHsKindedContext ctxt
773   ; fds' <- mapM (addLocM tc_fundep) fundeps
774   ; atss <- mapM (addLocM (tcTyClDecl1 (const Recursive))) ats
775             -- NB: 'ats' only contains "type family" and "data family"
776             --     declarations as well as type family defaults
777   ; let ats' = zipWith setTyThingPoss atss (map (tcdTyVars . unLoc) ats)
778   ; sig_stuff <- tcClassSigs class_name sigs meths
779   ; clas <- fixM (\ clas ->
780                 let     -- This little knot is just so we can get
781                         -- hold of the name of the class TyCon, which we
782                         -- need to look up its recursiveness
783                     tycon_name = tyConName (classTyCon clas)
784                     tc_isrec = calc_isrec tycon_name
785                 in
786                 buildClass False {- Must include unfoldings for selectors -}
787                            class_name tvs' ctxt' fds' ats'
788                            sig_stuff tc_isrec)
789   ; return (AClass clas : ats')
790       -- NB: Order is important due to the call to `mkGlobalThings' when
791       --     tying the the type and class declaration type checking knot.
792   }
793   where
794     tc_fundep (tvs1, tvs2) = do { tvs1' <- mapM tcLookupTyVar tvs1 ;
795                                 ; tvs2' <- mapM tcLookupTyVar tvs2 ;
796                                 ; return (tvs1', tvs2') }
797
798     -- For each AT argument compute the position of the corresponding class
799     -- parameter in the class head.  This will later serve as a permutation
800     -- vector when checking the validity of instance declarations.
801     setTyThingPoss [ATyCon tycon] atTyVars = 
802       let classTyVars = hsLTyVarNames tvs
803           poss        =   catMaybes 
804                         . map (`elemIndex` classTyVars) 
805                         . hsLTyVarNames 
806                         $ atTyVars
807                      -- There will be no Nothing, as we already passed renaming
808       in 
809       ATyCon (setTyConArgPoss tycon poss)
810     setTyThingPoss _              _ = panic "TcTyClsDecls.setTyThingPoss"
811
812 tcTyClDecl1 _
813   (ForeignType {tcdLName = L _ tc_name, tcdExtName = tc_ext_name})
814   = return [ATyCon (mkForeignTyCon tc_name tc_ext_name liftedTypeKind 0)]
815
816 tcTyClDecl1 _ d = pprPanic "tcTyClDecl1" (ppr d)
817
818 -----------------------------------
819 tcConDecl :: Bool               -- True <=> -funbox-strict_fields
820           -> Bool               -- True <=> -XExistentialQuantificaton or -XGADTs
821           -> TyCon -> [TyVar] 
822           -> ConDecl Name 
823           -> TcM DataCon
824
825 tcConDecl unbox_strict existential_ok tycon tc_tvs      -- Data types
826           (ConDecl name _ tvs ctxt details res_ty _)
827   = addErrCtxt (dataConCtxt name)       $ 
828     tcTyVarBndrs tvs                    $ \ tvs' -> do 
829     { ctxt' <- tcHsKindedContext ctxt
830     ; checkTc (existential_ok || (null tvs && null (unLoc ctxt)))
831               (badExistential name)
832     ; (univ_tvs, ex_tvs, eq_preds, data_tc) <- tcResultType tycon tc_tvs tvs' res_ty
833     ; let 
834         -- Tiresome: tidy the tyvar binders, since tc_tvs and tvs' may have the same OccNames
835         tc_datacon is_infix field_lbls btys
836           = do { let bangs = map getBangStrictness btys
837                ; arg_tys <- mapM tcHsBangType btys
838                ; buildDataCon (unLoc name) is_infix
839                     (argStrictness unbox_strict bangs arg_tys)
840                     (map unLoc field_lbls)
841                     univ_tvs ex_tvs eq_preds ctxt' arg_tys
842                     data_tc }
843                 -- NB:  we put data_tc, the type constructor gotten from the
844                 --      constructor type signature into the data constructor;
845                 --      that way checkValidDataCon can complain if it's wrong.
846
847     ; case details of
848         PrefixCon btys     -> tc_datacon False [] btys
849         InfixCon bty1 bty2 -> tc_datacon True  [] [bty1,bty2]
850         RecCon fields      -> tc_datacon False field_names btys
851                            where
852                               field_names = map cd_fld_name fields
853                               btys        = map cd_fld_type fields
854     }
855
856 tcResultType :: TyCon
857              -> [TyVar]         -- data T a b c = ...
858              -> [TyVar]         -- where MkT :: forall a b c. ...
859              -> ResType Name
860              -> TcM ([TyVar],           -- Universal
861                      [TyVar],           -- Existential (distinct OccNames from univs)
862                      [(TyVar,Type)],    -- Equality predicates
863                      TyCon)             -- TyCon given in the ResTy
864         -- We don't check that the TyCon given in the ResTy is
865         -- the same as the parent tycon, becuase we are in the middle
866         -- of a recursive knot; so it's postponed until checkValidDataCon
867
868 tcResultType decl_tycon tc_tvs dc_tvs ResTyH98
869   = return (tc_tvs, dc_tvs, [], decl_tycon)
870         -- In H98 syntax the dc_tvs are the existential ones
871         --      data T a b c = forall d e. MkT ...
872         -- The {a,b,c} are tc_tvs, and {d,e} are dc_tvs
873
874 tcResultType _ tc_tvs dc_tvs (ResTyGADT res_ty)
875         -- E.g.  data T a b c where
876         --         MkT :: forall x y z. T (x,y) z z
877         -- Then we generate
878         --      ([a,z,c], [x,y], [a:=:(x,y), c:=:z], T)
879
880   = do  { (dc_tycon, res_tys) <- tcLHsConResTy res_ty
881
882         ; let univ_tvs = choose_univs [] tidy_tc_tvs res_tys
883                 -- Each univ_tv is either a dc_tv or a tc_tv
884               ex_tvs = dc_tvs `minusList` univ_tvs
885               eq_spec = [ (tv, ty) | (tv,ty) <- univ_tvs `zip` res_tys, 
886                                       tv `elem` tc_tvs]
887         ; return (univ_tvs, ex_tvs, eq_spec, dc_tycon) }
888   where
889         -- choose_univs uses the res_ty itself if it's a type variable
890         -- and hasn't already been used; otherwise it uses one of the tc_tvs
891     choose_univs _ tc_tvs []
892         = ASSERT( null tc_tvs ) []
893     choose_univs used (tc_tv:tc_tvs) (res_ty:res_tys) 
894         | Just tv <- tcGetTyVar_maybe res_ty, not (tv `elem` used)
895         = tv    : choose_univs (tv:used) tc_tvs res_tys
896         | otherwise
897         = tc_tv : choose_univs used tc_tvs res_tys
898
899         -- NB: tc_tvs and dc_tvs are distinct, but
900         -- we want them to be *visibly* distinct, both for
901         -- interface files and general confusion.  So rename
902         -- the tc_tvs, since they are not used yet (no 
903         -- consequential renaming needed)
904     choose_univs _ _ _ = panic "tcResultType/choose_univs"
905     init_occ_env     = initTidyOccEnv (map getOccName dc_tvs)
906     (_, tidy_tc_tvs) = mapAccumL tidy_one init_occ_env tc_tvs
907     tidy_one env tv  = (env', setTyVarName tv (tidyNameOcc name occ'))
908               where
909                  name = tyVarName tv
910                  (env', occ') = tidyOccName env (getOccName name) 
911
912               -------------------
913 argStrictness :: Bool           -- True <=> -funbox-strict_fields
914               -> [HsBang]
915               -> [TcType] -> [StrictnessMark]
916 argStrictness unbox_strict bangs arg_tys
917  = ASSERT( length bangs == length arg_tys )
918    zipWith (chooseBoxingStrategy unbox_strict) arg_tys bangs
919
920 -- We attempt to unbox/unpack a strict field when either:
921 --   (i)  The field is marked '!!', or
922 --   (ii) The field is marked '!', and the -funbox-strict-fields flag is on.
923 --
924 -- We have turned off unboxing of newtypes because coercions make unboxing 
925 -- and reboxing more complicated
926 chooseBoxingStrategy :: Bool -> TcType -> HsBang -> StrictnessMark
927 chooseBoxingStrategy unbox_strict_fields arg_ty bang
928   = case bang of
929         HsNoBang                                    -> NotMarkedStrict
930         HsStrict | unbox_strict_fields 
931                    && can_unbox arg_ty              -> MarkedUnboxed
932         HsUnbox  | can_unbox arg_ty                 -> MarkedUnboxed
933         _                                           -> MarkedStrict
934   where
935     -- we can unbox if the type is a chain of newtypes with a product tycon
936     -- at the end
937     can_unbox arg_ty = case splitTyConApp_maybe arg_ty of
938                    Nothing                      -> False
939                    Just (arg_tycon, tycon_args) -> 
940                        not (isRecursiveTyCon arg_tycon) &&      -- Note [Recusive unboxing]
941                        isProductTyCon arg_tycon &&
942                        (if isNewTyCon arg_tycon then 
943                             can_unbox (newTyConInstRhs arg_tycon tycon_args)
944                         else True)
945 \end{code}
946
947 Note [Recursive unboxing]
948 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
949 Be careful not to try to unbox this!
950         data T = MkT !T Int
951 But it's the *argument* type that matters. This is fine:
952         data S = MkS S !Int
953 because Int is non-recursive.
954
955 %************************************************************************
956 %*                                                                      *
957 \subsection{Dependency analysis}
958 %*                                                                      *
959 %************************************************************************
960
961 Validity checking is done once the mutually-recursive knot has been
962 tied, so we can look at things freely.
963
964 \begin{code}
965 checkCycleErrs :: [LTyClDecl Name] -> TcM ()
966 checkCycleErrs tyclss
967   | null cls_cycles
968   = return ()
969   | otherwise
970   = do  { mapM_ recClsErr cls_cycles
971         ; failM }       -- Give up now, because later checkValidTyCl
972                         -- will loop if the synonym is recursive
973   where
974     cls_cycles = calcClassCycles tyclss
975
976 checkValidTyCl :: TyClDecl Name -> TcM ()
977 -- We do the validity check over declarations, rather than TyThings
978 -- only so that we can add a nice context with tcAddDeclCtxt
979 checkValidTyCl decl
980   = tcAddDeclCtxt decl $
981     do  { thing <- tcLookupLocatedGlobal (tcdLName decl)
982         ; traceTc (text "Validity of" <+> ppr thing)    
983         ; case thing of
984             ATyCon tc -> checkValidTyCon tc
985             AClass cl -> checkValidClass cl 
986             _ -> panic "checkValidTyCl"
987         ; traceTc (text "Done validity of" <+> ppr thing)       
988         }
989
990 -------------------------
991 -- For data types declared with record syntax, we require
992 -- that each constructor that has a field 'f' 
993 --      (a) has the same result type
994 --      (b) has the same type for 'f'
995 -- module alpha conversion of the quantified type variables
996 -- of the constructor.
997
998 checkValidTyCon :: TyCon -> TcM ()
999 checkValidTyCon tc 
1000   | isSynTyCon tc 
1001   = case synTyConRhs tc of
1002       OpenSynTyCon _ _ -> return ()
1003       SynonymTyCon ty  -> checkValidType syn_ctxt ty
1004   | otherwise
1005   = do  -- Check the context on the data decl
1006     checkValidTheta (DataTyCtxt name) (tyConStupidTheta tc)
1007         
1008         -- Check arg types of data constructors
1009     mapM_ (checkValidDataCon tc) data_cons
1010
1011         -- Check that fields with the same name share a type
1012     mapM_ check_fields groups
1013
1014   where
1015     syn_ctxt  = TySynCtxt name
1016     name      = tyConName tc
1017     data_cons = tyConDataCons tc
1018
1019     groups = equivClasses cmp_fld (concatMap get_fields data_cons)
1020     cmp_fld (f1,_) (f2,_) = f1 `compare` f2
1021     get_fields con = dataConFieldLabels con `zip` repeat con
1022         -- dataConFieldLabels may return the empty list, which is fine
1023
1024     -- See Note [GADT record selectors] in MkId.lhs
1025     -- We must check (a) that the named field has the same 
1026     --                   type in each constructor
1027     --               (b) that those constructors have the same result type
1028     --
1029     -- However, the constructors may have differently named type variable
1030     -- and (worse) we don't know how the correspond to each other.  E.g.
1031     --     C1 :: forall a b. { f :: a, g :: b } -> T a b
1032     --     C2 :: forall d c. { f :: c, g :: c } -> T c d
1033     -- 
1034     -- So what we do is to ust Unify.tcMatchTys to compare the first candidate's
1035     -- result type against other candidates' types BOTH WAYS ROUND.
1036     -- If they magically agrees, take the substitution and
1037     -- apply them to the latter ones, and see if they match perfectly.
1038     check_fields ((label, con1) : other_fields)
1039         -- These fields all have the same name, but are from
1040         -- different constructors in the data type
1041         = recoverM (return ()) $ mapM_ checkOne other_fields
1042                 -- Check that all the fields in the group have the same type
1043                 -- NB: this check assumes that all the constructors of a given
1044                 -- data type use the same type variables
1045         where
1046         (tvs1, _, _, res1) = dataConSig con1
1047         ts1 = mkVarSet tvs1
1048         fty1 = dataConFieldType con1 label
1049
1050         checkOne (_, con2)    -- Do it bothways to ensure they are structurally identical
1051             = do { checkFieldCompat label con1 con2 ts1 res1 res2 fty1 fty2
1052                  ; checkFieldCompat label con2 con1 ts2 res2 res1 fty2 fty1 }
1053             where        
1054                 (tvs2, _, _, res2) = dataConSig con2
1055                 ts2 = mkVarSet tvs2
1056                 fty2 = dataConFieldType con2 label
1057     check_fields [] = panic "checkValidTyCon/check_fields []"
1058
1059 checkFieldCompat :: Name -> DataCon -> DataCon -> TyVarSet
1060                  -> Type -> Type -> Type -> Type -> TcM ()
1061 checkFieldCompat fld con1 con2 tvs1 res1 res2 fty1 fty2
1062   = do  { checkTc (isJust mb_subst1) (resultTypeMisMatch fld con1 con2)
1063         ; checkTc (isJust mb_subst2) (fieldTypeMisMatch fld con1 con2) }
1064   where
1065     mb_subst1 = tcMatchTy tvs1 res1 res2
1066     mb_subst2 = tcMatchTyX tvs1 (expectJust "checkFieldCompat" mb_subst1) fty1 fty2
1067
1068 -------------------------------
1069 checkValidDataCon :: TyCon -> DataCon -> TcM ()
1070 checkValidDataCon tc con
1071   = setSrcSpan (srcLocSpan (getSrcLoc con))     $
1072     addErrCtxt (dataConCtxt con)                $ 
1073     do  { checkTc (dataConTyCon con == tc) (badDataConTyCon con)
1074         ; checkValidType ctxt (dataConUserType con)
1075         ; checkValidMonoType (dataConOrigResTy con)
1076                 -- Disallow MkT :: T (forall a. a->a)
1077                 -- Reason: it's really the argument of an equality constraint
1078         ; when (isNewTyCon tc) (checkNewDataCon con)
1079     }
1080   where
1081     ctxt = ConArgCtxt (dataConName con) 
1082
1083 -------------------------------
1084 checkNewDataCon :: DataCon -> TcM ()
1085 -- Checks for the data constructor of a newtype
1086 checkNewDataCon con
1087   = do  { checkTc (isSingleton arg_tys) (newtypeFieldErr con (length arg_tys))
1088                 -- One argument
1089         ; checkTc (null eq_spec) (newtypePredError con)
1090                 -- Return type is (T a b c)
1091         ; checkTc (null ex_tvs && null eq_theta && null dict_theta) (newtypeExError con)
1092                 -- No existentials
1093         ; checkTc (not (any isMarkedStrict (dataConStrictMarks con))) 
1094                   (newtypeStrictError con)
1095                 -- No strictness
1096     }
1097   where
1098     (_univ_tvs, ex_tvs, eq_spec, eq_theta, dict_theta, arg_tys, _res_ty) = dataConFullSig con
1099
1100 -------------------------------
1101 checkValidClass :: Class -> TcM ()
1102 checkValidClass cls
1103   = do  { constrained_class_methods <- doptM Opt_ConstrainedClassMethods
1104         ; multi_param_type_classes <- doptM Opt_MultiParamTypeClasses
1105         ; fundep_classes <- doptM Opt_FunctionalDependencies
1106
1107         -- Check that the class is unary, unless GlaExs
1108         ; checkTc (notNull tyvars) (nullaryClassErr cls)
1109         ; checkTc (multi_param_type_classes || unary) (classArityErr cls)
1110         ; checkTc (fundep_classes || null fundeps) (classFunDepsErr cls)
1111
1112         -- Check the super-classes
1113         ; checkValidTheta (ClassSCCtxt (className cls)) theta
1114
1115         -- Check the class operations
1116         ; mapM_ (check_op constrained_class_methods) op_stuff
1117
1118         -- Check that if the class has generic methods, then the
1119         -- class has only one parameter.  We can't do generic
1120         -- multi-parameter type classes!
1121         ; checkTc (unary || no_generics) (genericMultiParamErr cls)
1122         }
1123   where
1124     (tyvars, fundeps, theta, _, _, op_stuff) = classExtraBigSig cls
1125     unary       = isSingleton tyvars
1126     no_generics = null [() | (_, GenDefMeth) <- op_stuff]
1127
1128     check_op constrained_class_methods (sel_id, dm) 
1129       = addErrCtxt (classOpCtxt sel_id tau) $ do
1130         { checkValidTheta SigmaCtxt (tail theta)
1131                 -- The 'tail' removes the initial (C a) from the
1132                 -- class itself, leaving just the method type
1133
1134         ; traceTc (text "class op type" <+> ppr op_ty <+> ppr tau)
1135         ; checkValidType (FunSigCtxt op_name) tau
1136
1137                 -- Check that the type mentions at least one of
1138                 -- the class type variables...or at least one reachable
1139                 -- from one of the class variables.  Example: tc223
1140                 --   class Error e => Game b mv e | b -> mv e where
1141                 --      newBoard :: MonadState b m => m ()
1142                 -- Here, MonadState has a fundep m->b, so newBoard is fine
1143         ; let grown_tyvars = grow theta (mkVarSet tyvars)
1144         ; checkTc (tyVarsOfType tau `intersectsVarSet` grown_tyvars)
1145                   (noClassTyVarErr cls sel_id)
1146
1147                 -- Check that for a generic method, the type of 
1148                 -- the method is sufficiently simple
1149         ; checkTc (dm /= GenDefMeth || validGenericMethodType tau)
1150                   (badGenericMethodType op_name op_ty)
1151         }
1152         where
1153           op_name = idName sel_id
1154           op_ty   = idType sel_id
1155           (_,theta1,tau1) = tcSplitSigmaTy op_ty
1156           (_,theta2,tau2)  = tcSplitSigmaTy tau1
1157           (theta,tau) | constrained_class_methods = (theta1 ++ theta2, tau2)
1158                       | otherwise = (theta1, mkPhiTy (tail theta1) tau1)
1159                 -- Ugh!  The function might have a type like
1160                 --      op :: forall a. C a => forall b. (Eq b, Eq a) => tau2
1161                 -- With -XConstrainedClassMethods, we want to allow this, even though the inner 
1162                 -- forall has an (Eq a) constraint.  Whereas in general, each constraint 
1163                 -- in the context of a for-all must mention at least one quantified
1164                 -- type variable.  What a mess!
1165
1166
1167 ---------------------------------------------------------------------
1168 resultTypeMisMatch :: Name -> DataCon -> DataCon -> SDoc
1169 resultTypeMisMatch field_name con1 con2
1170   = vcat [sep [ptext (sLit "Constructors") <+> ppr con1 <+> ptext (sLit "and") <+> ppr con2, 
1171                 ptext (sLit "have a common field") <+> quotes (ppr field_name) <> comma],
1172           nest 2 $ ptext (sLit "but have different result types")]
1173
1174 fieldTypeMisMatch :: Name -> DataCon -> DataCon -> SDoc
1175 fieldTypeMisMatch field_name con1 con2
1176   = sep [ptext (sLit "Constructors") <+> ppr con1 <+> ptext (sLit "and") <+> ppr con2, 
1177          ptext (sLit "give different types for field"), quotes (ppr field_name)]
1178
1179 dataConCtxt :: Outputable a => a -> SDoc
1180 dataConCtxt con = ptext (sLit "In the definition of data constructor") <+> quotes (ppr con)
1181
1182 classOpCtxt :: Var -> Type -> SDoc
1183 classOpCtxt sel_id tau = sep [ptext (sLit "When checking the class method:"),
1184                               nest 2 (ppr sel_id <+> dcolon <+> ppr tau)]
1185
1186 nullaryClassErr :: Class -> SDoc
1187 nullaryClassErr cls
1188   = ptext (sLit "No parameters for class")  <+> quotes (ppr cls)
1189
1190 classArityErr :: Class -> SDoc
1191 classArityErr cls
1192   = vcat [ptext (sLit "Too many parameters for class") <+> quotes (ppr cls),
1193           parens (ptext (sLit "Use -XMultiParamTypeClasses to allow multi-parameter classes"))]
1194
1195 classFunDepsErr :: Class -> SDoc
1196 classFunDepsErr cls
1197   = vcat [ptext (sLit "Fundeps in class") <+> quotes (ppr cls),
1198           parens (ptext (sLit "Use -XFunctionalDependencies to allow fundeps"))]
1199
1200 noClassTyVarErr :: Class -> Var -> SDoc
1201 noClassTyVarErr clas op
1202   = sep [ptext (sLit "The class method") <+> quotes (ppr op),
1203          ptext (sLit "mentions none of the type variables of the class") <+> 
1204                 ppr clas <+> hsep (map ppr (classTyVars clas))]
1205
1206 genericMultiParamErr :: Class -> SDoc
1207 genericMultiParamErr clas
1208   = ptext (sLit "The multi-parameter class") <+> quotes (ppr clas) <+> 
1209     ptext (sLit "cannot have generic methods")
1210
1211 badGenericMethodType :: Name -> Kind -> SDoc
1212 badGenericMethodType op op_ty
1213   = hang (ptext (sLit "Generic method type is too complex"))
1214        4 (vcat [ppr op <+> dcolon <+> ppr op_ty,
1215                 ptext (sLit "You can only use type variables, arrows, lists, and tuples")])
1216
1217 recSynErr :: [LTyClDecl Name] -> TcRn ()
1218 recSynErr syn_decls
1219   = setSrcSpan (getLoc (head sorted_decls)) $
1220     addErr (sep [ptext (sLit "Cycle in type synonym declarations:"),
1221                  nest 2 (vcat (map ppr_decl sorted_decls))])
1222   where
1223     sorted_decls = sortLocated syn_decls
1224     ppr_decl (L loc decl) = ppr loc <> colon <+> ppr decl
1225
1226 recClsErr :: [Located (TyClDecl Name)] -> TcRn ()
1227 recClsErr cls_decls
1228   = setSrcSpan (getLoc (head sorted_decls)) $
1229     addErr (sep [ptext (sLit "Cycle in class declarations (via superclasses):"),
1230                  nest 2 (vcat (map ppr_decl sorted_decls))])
1231   where
1232     sorted_decls = sortLocated cls_decls
1233     ppr_decl (L loc decl) = ppr loc <> colon <+> ppr (decl { tcdSigs = [] })
1234
1235 sortLocated :: [Located a] -> [Located a]
1236 sortLocated things = sortLe le things
1237   where
1238     le (L l1 _) (L l2 _) = l1 <= l2
1239
1240 badDataConTyCon :: DataCon -> SDoc
1241 badDataConTyCon data_con
1242   = hang (ptext (sLit "Data constructor") <+> quotes (ppr data_con) <+>
1243                 ptext (sLit "returns type") <+> quotes (ppr (dataConTyCon data_con)))
1244        2 (ptext (sLit "instead of its parent type"))
1245
1246 badGadtDecl :: Name -> SDoc
1247 badGadtDecl tc_name
1248   = vcat [ ptext (sLit "Illegal generalised algebraic data declaration for") <+> quotes (ppr tc_name)
1249          , nest 2 (parens $ ptext (sLit "Use -XGADTs to allow GADTs")) ]
1250
1251 badExistential :: Located Name -> SDoc
1252 badExistential con_name
1253   = hang (ptext (sLit "Data constructor") <+> quotes (ppr con_name) <+>
1254                 ptext (sLit "has existential type variables, or a context"))
1255        2 (parens $ ptext (sLit "Use -XExistentialQuantification or -XGADTs to allow this"))
1256
1257 badStupidTheta :: Name -> SDoc
1258 badStupidTheta tc_name
1259   = ptext (sLit "A data type declared in GADT style cannot have a context:") <+> quotes (ppr tc_name)
1260
1261 newtypeConError :: Name -> Int -> SDoc
1262 newtypeConError tycon n
1263   = sep [ptext (sLit "A newtype must have exactly one constructor,"),
1264          nest 2 $ ptext (sLit "but") <+> quotes (ppr tycon) <+> ptext (sLit "has") <+> speakN n ]
1265
1266 newtypeExError :: DataCon -> SDoc
1267 newtypeExError con
1268   = sep [ptext (sLit "A newtype constructor cannot have an existential context,"),
1269          nest 2 $ ptext (sLit "but") <+> quotes (ppr con) <+> ptext (sLit "does")]
1270
1271 newtypeStrictError :: DataCon -> SDoc
1272 newtypeStrictError con
1273   = sep [ptext (sLit "A newtype constructor cannot have a strictness annotation,"),
1274          nest 2 $ ptext (sLit "but") <+> quotes (ppr con) <+> ptext (sLit "does")]
1275
1276 newtypePredError :: DataCon -> SDoc
1277 newtypePredError con
1278   = sep [ptext (sLit "A newtype constructor must have a return type of form T a1 ... an"),
1279          nest 2 $ ptext (sLit "but") <+> quotes (ppr con) <+> ptext (sLit "does not")]
1280
1281 newtypeFieldErr :: DataCon -> Int -> SDoc
1282 newtypeFieldErr con_name n_flds
1283   = sep [ptext (sLit "The constructor of a newtype must have exactly one field"), 
1284          nest 2 $ ptext (sLit "but") <+> quotes (ppr con_name) <+> ptext (sLit "has") <+> speakN n_flds]
1285
1286 badSigTyDecl :: Name -> SDoc
1287 badSigTyDecl tc_name
1288   = vcat [ ptext (sLit "Illegal kind signature") <+>
1289            quotes (ppr tc_name)
1290          , nest 2 (parens $ ptext (sLit "Use -XKindSignatures to allow kind signatures")) ]
1291
1292 badFamInstDecl :: Outputable a => a -> SDoc
1293 badFamInstDecl tc_name
1294   = vcat [ ptext (sLit "Illegal family instance for") <+>
1295            quotes (ppr tc_name)
1296          , nest 2 (parens $ ptext (sLit "Use -XTypeFamilies to allow indexed type families")) ]
1297
1298 badGadtIdxTyDecl :: Name -> SDoc
1299 badGadtIdxTyDecl tc_name
1300   = vcat [ ptext (sLit "Illegal generalised algebraic data declaration for") <+>
1301            quotes (ppr tc_name)
1302          , nest 2 (parens $ ptext (sLit "Family instances can not yet use GADT declarations")) ]
1303
1304 tooManyParmsErr :: Located Name -> SDoc
1305 tooManyParmsErr tc_name
1306   = ptext (sLit "Family instance has too many parameters:") <+> 
1307     quotes (ppr tc_name)
1308
1309 tooFewParmsErr :: Arity -> SDoc
1310 tooFewParmsErr arity
1311   = ptext (sLit "Family instance has too few parameters; expected") <+> 
1312     ppr arity
1313
1314 wrongNumberOfParmsErr :: Arity -> SDoc
1315 wrongNumberOfParmsErr exp_arity
1316   = ptext (sLit "Number of parameters must match family declaration; expected")
1317     <+> ppr exp_arity
1318
1319 badBootFamInstDeclErr :: SDoc
1320 badBootFamInstDeclErr = 
1321   ptext (sLit "Illegal family instance in hs-boot file")
1322
1323 wrongKindOfFamily :: TyCon -> SDoc
1324 wrongKindOfFamily family =
1325   ptext (sLit "Wrong category of family instance; declaration was for a") <+>
1326   kindOfFamily
1327   where
1328     kindOfFamily | isSynTyCon family = ptext (sLit "type synonym")
1329                  | isAlgTyCon family = ptext (sLit "data type")
1330                  | otherwise = pprPanic "wrongKindOfFamily" (ppr family)
1331
1332 emptyConDeclsErr :: Name -> SDoc
1333 emptyConDeclsErr tycon
1334   = sep [quotes (ppr tycon) <+> ptext (sLit "has no constructors"),
1335          nest 2 $ ptext (sLit "(-XEmptyDataDecls permits this)")]
1336 \end{code}