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
   9     ) where
  10
  11 #include "HsVersions.h"
  12
  13 import HsSyn            ( TyClDecl(..),  HsConDetails(..), HsTyVarBndr(..),
  14                           ConDecl(..),   Sig(..), , NewOrData(..), ResType(..),
  15                           tyClDeclTyVars, isSynDecl, hsConArgs,
  16                           LTyClDecl, tcdName, hsTyVarName, LHsTyVarBndr
  17                         )
  18 import HsTypes          ( HsBang(..), getBangStrictness )
  19 import BasicTypes       ( RecFlag(..), StrictnessMark(..) )
  20 import HscTypes         ( implicitTyThings, ModDetails )
  21 import BuildTyCl        ( buildClass, buildAlgTyCon, buildSynTyCon, buildDataCon,
  22                           mkDataTyConRhs, mkNewTyConRhs )
  23 import TcRnMonad
  24 import TcEnv            ( TyThing(..),
  25                           tcLookupLocated, tcLookupLocatedGlobal,
  26                           tcExtendGlobalEnv, tcExtendKindEnv, tcExtendKindEnvTvs,
  27                           tcExtendRecEnv, tcLookupTyVar )
  28 import TcTyDecls        ( calcTyConArgVrcs, calcRecFlags, calcClassCycles, calcSynCycles )
  29 import TcClassDcl       ( tcClassSigs, tcAddDeclCtxt )
  30 import TcHsType         ( kcHsTyVars, kcHsLiftedSigType, kcHsType,
  31                           kcHsContext, tcTyVarBndrs, tcHsKindedType, tcHsKindedContext,
  32                           kcHsSigType, tcHsBangType, tcLHsConResTy, tcDataKindSig )
  33 import TcMType          ( newKindVar, checkValidTheta, checkValidType,
  34                           -- checkFreeness,
  35                           UserTypeCtxt(..), SourceTyCtxt(..) )
  36 import TcType           ( TcKind, TcType, tyVarsOfType, mkPhiTy,
  37                           mkArrowKind, liftedTypeKind, mkTyVarTys,
  38                           tcSplitSigmaTy, tcEqTypes, tcGetTyVar_maybe )
  39 import Type             ( splitTyConApp_maybe,
  40                           -- pprParendType, pprThetaArrow
  41                         )
  42 import Kind             ( mkArrowKinds, splitKindFunTys )
  43 import Generics         ( validGenericMethodType, canDoGenerics )
  44 import Class            ( Class, className, classTyCon, DefMeth(..), classBigSig, classTyVars )
  45 import TyCon            ( TyCon, ArgVrcs, AlgTyConRhs( AbstractTyCon ),
  46                           tyConDataCons, mkForeignTyCon, isProductTyCon, isRecursiveTyCon,
  47                           tyConStupidTheta, synTyConRhs, isSynTyCon, tyConName )
  48 import DataCon          ( DataCon, dataConWrapId, dataConName,
  49                           dataConFieldLabels, dataConTyCon,
  50                           dataConTyVars, dataConFieldType, dataConResTys )
  51 import Var              ( TyVar, idType, idName )
  52 import VarSet           ( elemVarSet, mkVarSet )
  53 import Name             ( Name, getSrcLoc )
  54 import Outputable
  55 import Maybe            ( isJust )
  56 import Maybes           ( expectJust )
  57 import Unify            ( tcMatchTys, tcMatchTyX )
  58 import Util             ( zipLazy, isSingleton, notNull, sortLe )
  59 import List             ( partition )
  60 import SrcLoc           ( Located(..), unLoc, getLoc, srcLocSpan )
  61 import ListSetOps       ( equivClasses )
  62 import List             ( delete )
  63 import Digraph          ( SCC(..) )
  64 import DynFlags         ( DynFlag( Opt_GlasgowExts, Opt_Generics,
  65                                         Opt_UnboxStrictFields ) )
  66 \end{code}
  67
  68
  69 %************************************************************************
  70 %*                                                                      *
  71 \subsection{Type checking for type and class declarations}
  72 %*                                                                      *
  73 %************************************************************************
  74
  75 Dealing with a group
  76 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  77 Consider a mutually-recursive group, binding
  78 a type constructor T and a class C.
  79
  80 Step 1:         getInitialKind
  81         Construct a KindEnv by binding T and C to a kind variable
  82
  83 Step 2:         kcTyClDecl
  84         In that environment, do a kind check
  85
  86 Step 3: Zonk the kinds
  87
  88 Step 4:         buildTyConOrClass
  89         Construct an environment binding T to a TyCon and C to a Class.
  90         a) Their kinds comes from zonking the relevant kind variable
  91         b) Their arity (for synonyms) comes direct from the decl
  92         c) The funcional dependencies come from the decl
  93         d) The rest comes a knot-tied binding of T and C, returned from Step 4
  94         e) The variances of the tycons in the group is calculated from
  95                 the knot-tied stuff
  96
  97 Step 5:         tcTyClDecl1
  98         In this environment, walk over the decls, constructing the TyCons and Classes.
  99         This uses in a strict way items (a)-(c) above, which is why they must
 100         be constructed in Step 4. Feed the results back to Step 4.
 101         For this step, pass the is-recursive flag as the wimp-out flag
 102         to tcTyClDecl1.
 103
 104
 105 Step 6:         Extend environment
 106         We extend the type environment with bindings not only for the TyCons and Classes,
 107         but also for their "implicit Ids" like data constructors and class selectors
 108
 109 Step 7:         checkValidTyCl
 110         For a recursive group only, check all the decls again, just
 111         to check all the side conditions on validity.  We could not
 112         do this before because we were in a mutually recursive knot.
 113
 114
 115 The knot-tying parameters: @rec_details_list@ is an alist mapping @Name@s to
 116 @TyThing@s.  @rec_vrcs@ is a finite map from @Name@s to @ArgVrcs@s.
 117
 118 \begin{code}
 119 tcTyAndClassDecls :: ModDetails -> [LTyClDecl Name]
 120                    -> TcM TcGblEnv      -- Input env extended by types and classes
 121                                         -- and their implicit Ids,DataCons
 122 tcTyAndClassDecls boot_details decls
 123   = do  {       -- First check for cyclic type synonysm or classes
 124                 -- See notes with checkCycleErrs
 125           checkCycleErrs decls
 126         ; mod <- getModule
 127         ; traceTc (text "tcTyAndCl" <+> ppr mod)
 128         ; (syn_tycons, alg_tyclss) <- fixM (\ ~(rec_syn_tycons, rec_alg_tyclss) ->
 129           do    { let { -- Calculate variances and rec-flag
 130                       ; (syn_decls, alg_decls) = partition (isSynDecl . unLoc) decls }
 131
 132                         -- Extend the global env with the knot-tied results
 133                         -- for data types and classes
 134                         --
 135                         -- We must populate the environment with the loop-tied T's right
 136                         -- away, because the kind checker may "fault in" some type
 137                         -- constructors that recursively mention T
 138                 ; let { gbl_things = mkGlobalThings alg_decls rec_alg_tyclss }
 139                 ; tcExtendRecEnv gbl_things $ do
 140
 141                         -- Kind-check the declarations
 142                 { (kc_syn_decls, kc_alg_decls) <- kcTyClDecls syn_decls alg_decls
 143
 144                 ; let { calc_vrcs = calcTyConArgVrcs (rec_syn_tycons ++ rec_alg_tyclss)
 145                       ; calc_rec  = calcRecFlags boot_details rec_alg_tyclss
 146                       ; tc_decl   = addLocM (tcTyClDecl calc_vrcs calc_rec) }
 147                         -- Type-check the type synonyms, and extend the envt
 148                 ; syn_tycons <- tcSynDecls calc_vrcs kc_syn_decls
 149                 ; tcExtendGlobalEnv syn_tycons $ do
 150
 151                         -- Type-check the data types and classes
 152                 { alg_tyclss <- mappM tc_decl kc_alg_decls
 153                 ; return (syn_tycons, alg_tyclss)
 154             }}})
 155         -- Finished with knot-tying now
 156         -- Extend the environment with the finished things
 157         ; tcExtendGlobalEnv (syn_tycons ++ alg_tyclss) $ do
 158
 159         -- Perform the validity check
 160         { traceTc (text "ready for validity check")
 161         ; mappM_ (addLocM checkValidTyCl) decls
 162         ; traceTc (text "done")
 163
 164         -- Add the implicit things;
 165         -- we want them in the environment because
 166         -- they may be mentioned in interface files
 167         ; let { implicit_things = concatMap implicitTyThings alg_tyclss }
 168         ; traceTc ((text "Adding" <+> ppr alg_tyclss) $$ (text "and" <+> ppr implicit_things))
 169         ; tcExtendGlobalEnv implicit_things getGblEnv
 170     }}
 171
 172 mkGlobalThings :: [LTyClDecl Name]      -- The decls
 173                -> [TyThing]             -- Knot-tied, in 1-1 correspondence with the decls
 174                -> [(Name,TyThing)]
 175 -- Driven by the Decls, and treating the TyThings lazily
 176 -- make a TypeEnv for the new things
 177 mkGlobalThings decls things
 178   = map mk_thing (decls `zipLazy` things)
 179   where
 180     mk_thing (L _ (ClassDecl {tcdLName = L _ name}), ~(AClass cl))
 181          = (name, AClass cl)
 182     mk_thing (L _ decl, ~(ATyCon tc))
 183          = (tcdName decl, ATyCon tc)
 184 \end{code}
 185
 186
 187 %************************************************************************
 188 %*                                                                      *
 189                 Kind checking
 190 %*                                                                      *
 191 %************************************************************************
 192
 193 We need to kind check all types in the mutually recursive group
 194 before we know the kind of the type variables.  For example:
 195
 196 class C a where
 197    op :: D b => a -> b -> b
 198
 199 class D c where
 200    bop :: (Monad c) => ...
 201
 202 Here, the kind of the locally-polymorphic type variable "b"
 203 depends on *all the uses of class D*.  For example, the use of
 204 Monad c in bop's type signature means that D must have kind Type->Type.
 205
 206 However type synonyms work differently.  They can have kinds which don't
 207 just involve (->) and *:
 208         type R = Int#           -- Kind #
 209         type S a = Array# a     -- Kind * -> #
 210         type T a b = (# a,b #)  -- Kind * -> * -> (# a,b #)
 211 So we must infer their kinds from their right-hand sides *first* and then
 212 use them, whereas for the mutually recursive data types D we bring into
 213 scope kind bindings D -> k, where k is a kind variable, and do inference.
 214
 215 \begin{code}
 216 kcTyClDecls syn_decls alg_decls
 217   = do  {       -- First extend the kind env with each data
 218                 -- type and class, mapping them to a type variable
 219           alg_kinds <- mappM getInitialKind alg_decls
 220         ; tcExtendKindEnv alg_kinds $ do
 221
 222                 -- Now kind-check the type synonyms, in dependency order
 223                 -- We do these differently to data type and classes,
 224                 -- because a type synonym can be an unboxed type
 225                 --      type Foo = Int#
 226                 -- and a kind variable can't unify with UnboxedTypeKind
 227                 -- So we infer their kinds in dependency order
 228         { (kc_syn_decls, syn_kinds) <- kcSynDecls (calcSynCycles syn_decls)
 229         ; tcExtendKindEnv syn_kinds $  do
 230
 231                 -- Now kind-check the data type and class declarations,
 232                 -- returning kind-annotated decls
 233         { kc_alg_decls <- mappM (wrapLocM kcTyClDecl) alg_decls
 234
 235         ; return (kc_syn_decls, kc_alg_decls) }}}
 236
 237 ------------------------------------------------------------------------
 238 getInitialKind :: LTyClDecl Name -> TcM (Name, TcKind)
 239 -- Only for data type and class declarations
 240 -- Get as much info as possible from the data or class decl,
 241 -- so as to maximise usefulness of error messages
 242 getInitialKind (L _ decl)
 243   = do  { arg_kinds <- mapM (mk_arg_kind . unLoc) (tyClDeclTyVars decl)
 244         ; res_kind  <- mk_res_kind decl
 245         ; return (tcdName decl, mkArrowKinds arg_kinds res_kind) }
 246   where
 247     mk_arg_kind (UserTyVar _)        = newKindVar
 248     mk_arg_kind (KindedTyVar _ kind) = return kind
 249
 250     mk_res_kind (TyData { tcdKindSig = Just kind }) = return kind
 251         -- On GADT-style declarations we allow a kind signature
 252         --      data T :: *->* where { ... }
 253     mk_res_kind other = return liftedTypeKind
 254
 255
 256 ----------------
 257 kcSynDecls :: [SCC (LTyClDecl Name)]
 258            -> TcM ([LTyClDecl Name],    -- Kind-annotated decls
 259                    [(Name,TcKind)])     -- Kind bindings
 260 kcSynDecls []
 261   = return ([], [])
 262 kcSynDecls (group : groups)
 263   = do  { (decl,  nk)  <- kcSynDecl group
 264         ; (decls, nks) <- tcExtendKindEnv [nk] (kcSynDecls groups)
 265         ; return (decl:decls, nk:nks) }
 266
 267 ----------------
 268 kcSynDecl :: SCC (LTyClDecl Name)
 269            -> TcM (LTyClDecl Name,      -- Kind-annotated decls
 270                    (Name,TcKind))       -- Kind bindings
 271 kcSynDecl (AcyclicSCC ldecl@(L loc decl))
 272   = tcAddDeclCtxt decl  $
 273     kcHsTyVars (tcdTyVars decl) (\ k_tvs ->
 274     do { traceTc (text "kcd1" <+> ppr (unLoc (tcdLName decl)) <+> brackets (ppr (tcdTyVars decl))
 275                         <+> brackets (ppr k_tvs))
 276        ; (k_rhs, rhs_kind) <- kcHsType (tcdSynRhs decl)
 277        ; traceTc (text "kcd2" <+> ppr (unLoc (tcdLName decl)))
 278        ; let tc_kind = foldr (mkArrowKind . kindedTyVarKind) rhs_kind k_tvs
 279        ; return (L loc (decl { tcdTyVars = k_tvs, tcdSynRhs = k_rhs }),
 280                  (unLoc (tcdLName decl), tc_kind)) })
 281
 282 kcSynDecl (CyclicSCC decls)
 283   = do { recSynErr decls; failM }       -- Fail here to avoid error cascade
 284                                         -- of out-of-scope tycons
 285
 286 kindedTyVarKind (L _ (KindedTyVar _ k)) = k
 287
 288 ------------------------------------------------------------------------
 289 kcTyClDecl :: TyClDecl Name -> TcM (TyClDecl Name)
 290         -- Not used for type synonyms (see kcSynDecl)
 291
 292 kcTyClDecl decl@(TyData {tcdND = new_or_data, tcdCtxt = ctxt, tcdCons = cons})
 293   = kcTyClDeclBody decl $ \ tvs' ->
 294     do  { ctxt' <- kcHsContext ctxt
 295         ; cons' <- mappM (wrapLocM kc_con_decl) cons
 296         ; return (decl {tcdTyVars = tvs', tcdCtxt = ctxt', tcdCons = cons'}) }
 297   where
 298     kc_con_decl (ConDecl name expl ex_tvs ex_ctxt details res) = do
 299       kcHsTyVars ex_tvs $ \ex_tvs' -> do
 300         ex_ctxt' <- kcHsContext ex_ctxt
 301         details' <- kc_con_details details
 302         res'     <- case res of
 303           ResTyH98 -> return ResTyH98
 304           ResTyGADT ty -> do { ty' <- kcHsSigType ty; return (ResTyGADT ty') }
 305         return (ConDecl name expl ex_tvs' ex_ctxt' details' res')
 306
 307     kc_con_details (PrefixCon btys)
 308         = do { btys' <- mappM kc_larg_ty btys ; return (PrefixCon btys') }
 309     kc_con_details (InfixCon bty1 bty2)
 310         = do { bty1' <- kc_larg_ty bty1; bty2' <- kc_larg_ty bty2; return (InfixCon bty1' bty2') }
 311     kc_con_details (RecCon fields)
 312         = do { fields' <- mappM kc_field fields; return (RecCon fields') }
 313
 314     kc_field (fld, bty) = do { bty' <- kc_larg_ty bty ; return (fld, bty') }
 315
 316     kc_larg_ty bty = case new_or_data of
 317                         DataType -> kcHsSigType bty
 318                         NewType  -> kcHsLiftedSigType bty
 319         -- Can't allow an unlifted type for newtypes, because we're effectively
 320         -- going to remove the constructor while coercing it to a lifted type.
 321         -- And newtypes can't be bang'd
 322
 323 kcTyClDecl decl@(ClassDecl {tcdCtxt = ctxt,  tcdSigs = sigs})
 324   = kcTyClDeclBody decl $ \ tvs' ->
 325     do  { is_boot <- tcIsHsBoot
 326         ; checkTc (not is_boot) badBootClassDeclErr
 327         ; ctxt' <- kcHsContext ctxt
 328         ; sigs' <- mappM (wrapLocM kc_sig) sigs
 329         ; return (decl {tcdTyVars = tvs', tcdCtxt = ctxt', tcdSigs = sigs'}) }
 330   where
 331     kc_sig (TypeSig nm op_ty) = do { op_ty' <- kcHsLiftedSigType op_ty
 332                                    ; return (TypeSig nm op_ty') }
 333     kc_sig other_sig          = return other_sig
 334
 335 kcTyClDecl decl@(ForeignType {})
 336   = return decl
 337
 338 kcTyClDeclBody :: TyClDecl Name
 339                -> ([LHsTyVarBndr Name] -> TcM a)
 340                -> TcM a
 341 -- getInitialKind has made a suitably-shaped kind for the type or class
 342 -- Unpack it, and attribute those kinds to the type variables
 343 -- Extend the env with bindings for the tyvars, taken from
 344 -- the kind of the tycon/class.  Give it to the thing inside, and
 345  -- check the result kind matches
 346 kcTyClDeclBody decl thing_inside
 347   = tcAddDeclCtxt decl          $
 348     do  { tc_ty_thing <- tcLookupLocated (tcdLName decl)
 349         ; let tc_kind    = case tc_ty_thing of { AThing k -> k }
 350               (kinds, _) = splitKindFunTys tc_kind
 351               hs_tvs     = tcdTyVars decl
 352               kinded_tvs = ASSERT( length kinds >= length hs_tvs )
 353                            [ L loc (KindedTyVar (hsTyVarName tv) k)
 354                            | (L loc tv, k) <- zip hs_tvs kinds]
 355         ; tcExtendKindEnvTvs kinded_tvs (thing_inside kinded_tvs) }
 356 \end{code}
 357
 358
 359 %************************************************************************
 360 %*                                                                      *
 361 \subsection{Type checking}
 362 %*                                                                      *
 363 %************************************************************************
 364
 365 \begin{code}
 366 tcSynDecls :: (Name -> ArgVrcs) -> [LTyClDecl Name] -> TcM [TyThing]
 367 tcSynDecls calc_vrcs [] = return []
 368 tcSynDecls calc_vrcs (decl : decls)
 369   = do { syn_tc <- addLocM (tcSynDecl calc_vrcs) decl
 370        ; syn_tcs <- tcExtendGlobalEnv [syn_tc] (tcSynDecls calc_vrcs decls)
 371        ; return (syn_tc : syn_tcs) }
 372
 373 tcSynDecl calc_vrcs
 374   (TySynonym {tcdLName = L _ tc_name, tcdTyVars = tvs, tcdSynRhs = rhs_ty})
 375   = tcTyVarBndrs tvs            $ \ tvs' -> do
 376     { traceTc (text "tcd1" <+> ppr tc_name)
 377     ; rhs_ty' <- tcHsKindedType rhs_ty
 378     ; return (ATyCon (buildSynTyCon tc_name tvs' rhs_ty' (calc_vrcs tc_name))) }
 379
 380 --------------------
 381 tcTyClDecl :: (Name -> ArgVrcs) -> (Name -> RecFlag)
 382            -> TyClDecl Name -> TcM TyThing
 383
 384 tcTyClDecl calc_vrcs calc_isrec decl
 385   = tcAddDeclCtxt decl (tcTyClDecl1 calc_vrcs calc_isrec decl)
 386
 387 tcTyClDecl1 calc_vrcs calc_isrec
 388   (TyData {tcdND = new_or_data, tcdCtxt = ctxt, tcdTyVars = tvs,
 389            tcdLName = L _ tc_name, tcdKindSig = mb_ksig, tcdCons = cons})
 390   = tcTyVarBndrs tvs    $ \ tvs' -> do
 391   { extra_tvs <- tcDataKindSig mb_ksig
 392   ; let final_tvs = tvs' ++ extra_tvs
 393   ; stupid_theta <- tcHsKindedContext ctxt
 394   ; want_generic <- doptM Opt_Generics
 395   ; unbox_strict <- doptM Opt_UnboxStrictFields
 396   ; gla_exts     <- doptM Opt_GlasgowExts
 397   ; is_boot      <- tcIsHsBoot  -- Are we compiling an hs-boot file?
 398
 399         -- Check that we don't use GADT syntax in H98 world
 400   ; checkTc (gla_exts || h98_syntax) (badGadtDecl tc_name)
 401
 402         -- Check that there's at least one condecl,
 403         -- or else we're reading an interface file, or -fglasgow-exts
 404   ; checkTc (not (null cons) || gla_exts || is_boot)
 405             (emptyConDeclsErr tc_name)
 406
 407         -- Check that a newtype has exactly one constructor
 408   ; checkTc (new_or_data == DataType || isSingleton cons)
 409             (newtypeConError tc_name (length cons))
 410
 411   ; tycon <- fixM (\ tycon -> do
 412         { data_cons <- mappM (addLocM (tcConDecl unbox_strict new_or_data
 413                                                  tycon final_tvs))
 414                              cons
 415         ; let tc_rhs
 416                 | null cons && is_boot  -- In a hs-boot file, empty cons means
 417                 = AbstractTyCon         -- "don't know"; hence Abstract
 418                 | otherwise
 419                 = case new_or_data of
 420                         DataType -> mkDataTyConRhs data_cons
 421                         NewType  -> ASSERT( isSingleton data_cons )
 422                                     mkNewTyConRhs tycon (head data_cons)
 423         ; buildAlgTyCon tc_name final_tvs stupid_theta tc_rhs arg_vrcs is_rec
 424                         (want_generic && canDoGenerics data_cons)
 425         })
 426   ; return (ATyCon tycon)
 427   }
 428   where
 429     arg_vrcs = calc_vrcs tc_name
 430     is_rec   = calc_isrec tc_name
 431     h98_syntax = case cons of   -- All constructors have same shape
 432                         L _ (ConDecl { con_res = ResTyGADT _ }) : _ -> False
 433                         other -> True
 434
 435 tcTyClDecl1 calc_vrcs calc_isrec
 436   (ClassDecl {tcdLName = L _ class_name, tcdTyVars = tvs,
 437               tcdCtxt = ctxt, tcdMeths = meths,
 438               tcdFDs = fundeps, tcdSigs = sigs} )
 439   = tcTyVarBndrs tvs            $ \ tvs' -> do
 440   { ctxt' <- tcHsKindedContext ctxt
 441   ; fds' <- mappM (addLocM tc_fundep) fundeps
 442   ; sig_stuff <- tcClassSigs class_name sigs meths
 443   ; clas <- fixM (\ clas ->
 444                 let     -- This little knot is just so we can get
 445                         -- hold of the name of the class TyCon, which we
 446                         -- need to look up its recursiveness and variance
 447                     tycon_name = tyConName (classTyCon clas)
 448                     tc_isrec = calc_isrec tycon_name
 449                     tc_vrcs  = calc_vrcs  tycon_name
 450                 in
 451                 buildClass class_name tvs' ctxt' fds'
 452                            sig_stuff tc_isrec tc_vrcs)
 453   ; return (AClass clas) }
 454   where
 455     tc_fundep (tvs1, tvs2) = do { tvs1' <- mappM tcLookupTyVar tvs1 ;
 456                                 ; tvs2' <- mappM tcLookupTyVar tvs2 ;
 457                                 ; return (tvs1', tvs2') }
 458
 459
 460 tcTyClDecl1 calc_vrcs calc_isrec
 461   (ForeignType {tcdLName = L _ tc_name, tcdExtName = tc_ext_name})
 462   = returnM (ATyCon (mkForeignTyCon tc_name tc_ext_name liftedTypeKind 0 []))
 463
 464 -----------------------------------
 465 tcConDecl :: Bool               -- True <=> -funbox-strict_fields
 466           -> NewOrData -> TyCon -> [TyVar]
 467           -> ConDecl Name -> TcM DataCon
 468
 469 tcConDecl unbox_strict NewType tycon tc_tvs     -- Newtypes
 470           (ConDecl name _ ex_tvs ex_ctxt details ResTyH98)
 471   = do  { let tc_datacon field_lbls arg_ty
 472                 = do { arg_ty' <- tcHsKindedType arg_ty -- No bang on newtype
 473                      ; buildDataCon (unLoc name) False {- Prefix -}
 474                                     True {- Vanilla -} [NotMarkedStrict]
 475                                     (map unLoc field_lbls)
 476                                     tc_tvs [] [arg_ty']
 477                                     tycon (mkTyVarTys tc_tvs) }
 478
 479                 -- Check that a newtype has no existential stuff
 480         ; checkTc (null ex_tvs && null (unLoc ex_ctxt)) (newtypeExError name)
 481
 482         ; case details of
 483             PrefixCon [arg_ty] -> tc_datacon [] arg_ty
 484             RecCon [(field_lbl, arg_ty)] -> tc_datacon [field_lbl] arg_ty
 485             other -> failWithTc (newtypeFieldErr name (length (hsConArgs details)))
 486                         -- Check that the constructor has exactly one field
 487         }
 488
 489 tcConDecl unbox_strict DataType tycon tc_tvs    -- Data types
 490           (ConDecl name _ tvs ctxt details res_ty)
 491   = tcTyVarBndrs tvs            $ \ tvs' -> do
 492     { ctxt' <- tcHsKindedContext ctxt
 493     ; (data_tc, res_ty_args) <- tcResultType tycon tc_tvs res_ty
 494     ; let
 495         con_tvs = case res_ty of
 496                     ResTyH98    -> tc_tvs ++ tvs'
 497                     ResTyGADT _ -> tryVanilla tvs' res_ty_args
 498
 499         -- Vanilla iff result type matches the quantified vars exactly,
 500         -- and there is no existential context
 501         -- Must check the context too because of implicit params; e.g.
 502         --      data T = (?x::Int) => MkT Int
 503         is_vanilla = res_ty_args `tcEqTypes` mkTyVarTys con_tvs
 504                      && null (unLoc ctxt)
 505
 506         tc_datacon is_infix field_lbls btys
 507           = do { let bangs = map getBangStrictness btys
 508                ; arg_tys <- mappM tcHsBangType btys
 509                ; buildDataCon (unLoc name) is_infix is_vanilla
 510                     (argStrictness unbox_strict tycon bangs arg_tys)
 511                     (map unLoc field_lbls)
 512                     con_tvs ctxt' arg_tys
 513                     data_tc res_ty_args }
 514                 -- NB:  we put data_tc, the type constructor gotten from the constructor
 515                 --      type signature into the data constructor; that way
 516                 --      checkValidDataCon can complain if it's wrong.
 517
 518     ; case details of
 519         PrefixCon btys     -> tc_datacon False [] btys
 520         InfixCon bty1 bty2 -> tc_datacon True  [] [bty1,bty2]
 521         RecCon fields      -> tc_datacon False field_names btys
 522                            where
 523                               (field_names, btys) = unzip fields
 524
 525     }
 526
 527 tcResultType :: TyCon -> [TyVar] -> ResType Name -> TcM (TyCon, [TcType])
 528 tcResultType tycon tvs ResTyH98           = return (tycon, mkTyVarTys tvs)
 529 tcResultType _     _   (ResTyGADT res_ty) = tcLHsConResTy res_ty
 530
 531 tryVanilla :: [TyVar] -> [TcType] -> [TyVar]
 532 -- (tryVanilla tvs tys) returns a permutation of tvs.
 533 -- It tries to re-order the tvs so that it exactly
 534 -- matches the [Type], if that is possible
 535 tryVanilla tvs (ty:tys) | Just tv <- tcGetTyVar_maybe ty        -- The type is a tyvar
 536                         , tv `elem` tvs                         -- That tyvar is in the list
 537                         = tv : tryVanilla (delete tv tvs) tys
 538 tryVanilla tvs tys = tvs        -- Fall through case
 539
 540
 541 -------------------
 542 argStrictness :: Bool           -- True <=> -funbox-strict_fields
 543               -> TyCon -> [HsBang]
 544               -> [TcType] -> [StrictnessMark]
 545 argStrictness unbox_strict tycon bangs arg_tys
 546  = ASSERT( length bangs == length arg_tys )
 547    zipWith (chooseBoxingStrategy unbox_strict tycon) arg_tys bangs
 548
 549 -- We attempt to unbox/unpack a strict field when either:
 550 --   (i)  The field is marked '!!', or
 551 --   (ii) The field is marked '!', and the -funbox-strict-fields flag is on.
 552
 553 chooseBoxingStrategy :: Bool -> TyCon -> TcType -> HsBang -> StrictnessMark
 554 chooseBoxingStrategy unbox_strict_fields tycon arg_ty bang
 555   = case bang of
 556         HsNoBang                                    -> NotMarkedStrict
 557         HsStrict | unbox_strict_fields && can_unbox -> MarkedUnboxed
 558         HsUnbox  | can_unbox                        -> MarkedUnboxed
 559         other                                       -> MarkedStrict
 560   where
 561     can_unbox = case splitTyConApp_maybe arg_ty of
 562                    Nothing             -> False
 563                    Just (arg_tycon, _) -> not (isRecursiveTyCon tycon) &&
 564                                           isProductTyCon arg_tycon
 565 \end{code}
 566
 567 %************************************************************************
 568 %*                                                                      *
 569 \subsection{Dependency analysis}
 570 %*                                                                      *
 571 %************************************************************************
 572
 573 Validity checking is done once the mutually-recursive knot has been
 574 tied, so we can look at things freely.
 575
 576 \begin{code}
 577 checkCycleErrs :: [LTyClDecl Name] -> TcM ()
 578 checkCycleErrs tyclss
 579   | null cls_cycles
 580   = return ()
 581   | otherwise
 582   = do  { mappM_ recClsErr cls_cycles
 583         ; failM }       -- Give up now, because later checkValidTyCl
 584                         -- will loop if the synonym is recursive
 585   where
 586     cls_cycles = calcClassCycles tyclss
 587
 588 checkValidTyCl :: TyClDecl Name -> TcM ()
 589 -- We do the validity check over declarations, rather than TyThings
 590 -- only so that we can add a nice context with tcAddDeclCtxt
 591 checkValidTyCl decl
 592   = tcAddDeclCtxt decl $
 593     do  { thing <- tcLookupLocatedGlobal (tcdLName decl)
 594         ; traceTc (text "Validity of" <+> ppr thing)
 595         ; case thing of
 596             ATyCon tc -> checkValidTyCon tc
 597             AClass cl -> checkValidClass cl
 598         ; traceTc (text "Done validity of" <+> ppr thing)
 599         }
 600
 601 -------------------------
 602 -- For data types declared with record syntax, we require
 603 -- that each constructor that has a field 'f'
 604 --      (a) has the same result type
 605 --      (b) has the same type for 'f'
 606 -- module alpha conversion of the quantified type variables
 607 -- of the constructor.
 608
 609 checkValidTyCon :: TyCon -> TcM ()
 610 checkValidTyCon tc
 611   | isSynTyCon tc
 612   = checkValidType syn_ctxt syn_rhs
 613   | otherwise
 614   =     -- Check the context on the data decl
 615     checkValidTheta (DataTyCtxt name) (tyConStupidTheta tc)     `thenM_`
 616
 617         -- Check arg types of data constructors
 618     mappM_ (checkValidDataCon tc) data_cons                     `thenM_`
 619
 620         -- Check that fields with the same name share a type
 621     mappM_ check_fields groups
 622
 623   where
 624     syn_ctxt  = TySynCtxt name
 625     name      = tyConName tc
 626     syn_rhs   = synTyConRhs tc
 627     data_cons = tyConDataCons tc
 628
 629     groups = equivClasses cmp_fld (concatMap get_fields data_cons)
 630     cmp_fld (f1,_) (f2,_) = f1 `compare` f2
 631     get_fields con = dataConFieldLabels con `zip` repeat con
 632         -- dataConFieldLabels may return the empty list, which is fine
 633
 634     -- XXX - autrijus - Make this far more complex to acommodate
 635     --       for different return types.  Add res_ty to the mix,
 636     --       comparing them in two steps, all for good error messages.
 637     --       Plan: Use Unify.tcMatchTys to compare the first candidate's
 638     --             result type against other candidates' types (check bothways).
 639     --             If they magically agrees, take the substitution and
 640     --             apply them to the latter ones, and see if they match perfectly.
 641     -- check_fields fields@((first_field_label, field_ty) : other_fields)
 642     check_fields fields@((label, con1) : other_fields)
 643         -- These fields all have the same name, but are from
 644         -- different constructors in the data type
 645         = recoverM (return ()) $ mapM_ checkOne other_fields
 646                 -- Check that all the fields in the group have the same type
 647                 -- NB: this check assumes that all the constructors of a given
 648                 -- data type use the same type variables
 649         where
 650         tvs1 = mkVarSet (dataConTyVars con1)
 651         res1 = dataConResTys con1
 652         fty1 = dataConFieldType con1 label
 653
 654         checkOne (_, con2)    -- Do it bothways to ensure they are structurally identical
 655             = do { checkFieldCompat label con1 con2 tvs1 res1 res2 fty1 fty2
 656                  ; checkFieldCompat label con2 con1 tvs2 res2 res1 fty2 fty1 }
 657             where
 658                 tvs2 = mkVarSet (dataConTyVars con2)
 659                 res2 = dataConResTys con2
 660                 fty2 = dataConFieldType con2 label
 661
 662 checkFieldCompat fld con1 con2 tvs1 res1 res2 fty1 fty2
 663   = do  { checkTc (isJust mb_subst1) (resultTypeMisMatch fld con1 con2)
 664         ; checkTc (isJust mb_subst2) (fieldTypeMisMatch fld con1 con2) }
 665   where
 666     mb_subst1 = tcMatchTys tvs1 res1 res2
 667     mb_subst2 = tcMatchTyX tvs1 (expectJust "checkFieldCompat" mb_subst1) fty1 fty2
 668
 669 -------------------------------
 670 checkValidDataCon :: TyCon -> DataCon -> TcM ()
 671 checkValidDataCon tc con
 672   = setSrcSpan (srcLocSpan (getSrcLoc con))     $
 673     addErrCtxt (dataConCtxt con)                $
 674     do  { checkTc (dataConTyCon con == tc) (badDataConTyCon con)
 675         ; checkValidType ctxt (idType (dataConWrapId con)) }
 676
 677                 -- This checks the argument types and
 678                 -- ambiguity of the existential context (if any)
 679                 --
 680                 -- Note [Sept 04] Now that tvs is all the tvs, this
 681                 -- test doesn't actually check anything
 682 --      ; checkFreeness tvs ex_theta }
 683   where
 684     ctxt = ConArgCtxt (dataConName con)
 685 --    (tvs, ex_theta, _, _, _) = dataConSig con
 686
 687
 688 -------------------------------
 689 checkValidClass :: Class -> TcM ()
 690 checkValidClass cls
 691   = do  {       -- CHECK ARITY 1 FOR HASKELL 1.4
 692           gla_exts <- doptM Opt_GlasgowExts
 693
 694         -- Check that the class is unary, unless GlaExs
 695         ; checkTc (notNull tyvars) (nullaryClassErr cls)
 696         ; checkTc (gla_exts || unary) (classArityErr cls)
 697
 698         -- Check the super-classes
 699         ; checkValidTheta (ClassSCCtxt (className cls)) theta
 700
 701         -- Check the class operations
 702         ; mappM_ (check_op gla_exts) op_stuff
 703
 704         -- Check that if the class has generic methods, then the
 705         -- class has only one parameter.  We can't do generic
 706         -- multi-parameter type classes!
 707         ; checkTc (unary || no_generics) (genericMultiParamErr cls)
 708         }
 709   where
 710     (tyvars, theta, _, op_stuff) = classBigSig cls
 711     unary       = isSingleton tyvars
 712     no_generics = null [() | (_, GenDefMeth) <- op_stuff]
 713
 714     check_op gla_exts (sel_id, dm)
 715       = addErrCtxt (classOpCtxt sel_id tau) $ do
 716         { checkValidTheta SigmaCtxt (tail theta)
 717                 -- The 'tail' removes the initial (C a) from the
 718                 -- class itself, leaving just the method type
 719
 720         ; checkValidType (FunSigCtxt op_name) tau
 721
 722                 -- Check that the type mentions at least one of
 723                 -- the class type variables
 724         ; checkTc (any (`elemVarSet` tyVarsOfType tau) tyvars)
 725                   (noClassTyVarErr cls sel_id)
 726
 727                 -- Check that for a generic method, the type of
 728                 -- the method is sufficiently simple
 729         ; checkTc (dm /= GenDefMeth || validGenericMethodType tau)
 730                   (badGenericMethodType op_name op_ty)
 731         }
 732         where
 733           op_name = idName sel_id
 734           op_ty   = idType sel_id
 735           (_,theta1,tau1) = tcSplitSigmaTy op_ty
 736           (_,theta2,tau2)  = tcSplitSigmaTy tau1
 737           (theta,tau) | gla_exts  = (theta1 ++ theta2, tau2)
 738                       | otherwise = (theta1,           mkPhiTy (tail theta1) tau1)
 739                 -- Ugh!  The function might have a type like
 740                 --      op :: forall a. C a => forall b. (Eq b, Eq a) => tau2
 741                 -- With -fglasgow-exts, we want to allow this, even though the inner
 742                 -- forall has an (Eq a) constraint.  Whereas in general, each constraint
 743                 -- in the context of a for-all must mention at least one quantified
 744                 -- type variable.  What a mess!
 745
 746
 747 ---------------------------------------------------------------------
 748 resultTypeMisMatch field_name con1 con2
 749   = vcat [sep [ptext SLIT("Constructors") <+> ppr con1 <+> ptext SLIT("and") <+> ppr con2,
 750                 ptext SLIT("have a common field") <+> quotes (ppr field_name) <> comma],
 751           nest 2 $ ptext SLIT("but have different result types")]
 752 fieldTypeMisMatch field_name con1 con2
 753   = sep [ptext SLIT("Constructors") <+> ppr con1 <+> ptext SLIT("and") <+> ppr con2,
 754          ptext SLIT("give different types for field"), quotes (ppr field_name)]
 755
 756 dataConCtxt con = ptext SLIT("In the definition of data constructor") <+> quotes (ppr con)
 757
 758 classOpCtxt sel_id tau = sep [ptext SLIT("When checking the class method:"),
 759                               nest 2 (ppr sel_id <+> dcolon <+> ppr tau)]
 760
 761 nullaryClassErr cls
 762   = ptext SLIT("No parameters for class")  <+> quotes (ppr cls)
 763
 764 classArityErr cls
 765   = vcat [ptext SLIT("Too many parameters for class") <+> quotes (ppr cls),
 766           parens (ptext SLIT("Use -fglasgow-exts to allow multi-parameter classes"))]
 767
 768 noClassTyVarErr clas op
 769   = sep [ptext SLIT("The class method") <+> quotes (ppr op),
 770          ptext SLIT("mentions none of the type variables of the class") <+>
 771                 ppr clas <+> hsep (map ppr (classTyVars clas))]
 772
 773 genericMultiParamErr clas
 774   = ptext SLIT("The multi-parameter class") <+> quotes (ppr clas) <+>
 775     ptext SLIT("cannot have generic methods")
 776
 777 badGenericMethodType op op_ty
 778   = hang (ptext SLIT("Generic method type is too complex"))
 779        4 (vcat [ppr op <+> dcolon <+> ppr op_ty,
 780                 ptext SLIT("You can only use type variables, arrows, lists, and tuples")])
 781
 782 recSynErr syn_decls
 783   = setSrcSpan (getLoc (head sorted_decls)) $
 784     addErr (sep [ptext SLIT("Cycle in type synonym declarations:"),
 785                  nest 2 (vcat (map ppr_decl sorted_decls))])
 786   where
 787     sorted_decls = sortLocated syn_decls
 788     ppr_decl (L loc decl) = ppr loc <> colon <+> ppr decl
 789
 790 recClsErr cls_decls
 791   = setSrcSpan (getLoc (head sorted_decls)) $
 792     addErr (sep [ptext SLIT("Cycle in class declarations (via superclasses):"),
 793                  nest 2 (vcat (map ppr_decl sorted_decls))])
 794   where
 795     sorted_decls = sortLocated cls_decls
 796     ppr_decl (L loc decl) = ppr loc <> colon <+> ppr (decl { tcdSigs = [] })
 797
 798 sortLocated :: [Located a] -> [Located a]
 799 sortLocated things = sortLe le things
 800   where
 801     le (L l1 _) (L l2 _) = l1 <= l2
 802
 803 badDataConTyCon data_con
 804   = hang (ptext SLIT("Data constructor") <+> quotes (ppr data_con) <+>
 805                 ptext SLIT("returns type") <+> quotes (ppr (dataConTyCon data_con)))
 806        2 (ptext SLIT("instead of its parent type"))
 807
 808 badGadtDecl tc_name
 809   = vcat [ ptext SLIT("Illegal generalised algebraic data declaration for") <+> quotes (ppr tc_name)
 810          , nest 2 (parens $ ptext SLIT("Use -fglasgow-exts to allow GADTs")) ]
 811
 812 newtypeConError tycon n
 813   = sep [ptext SLIT("A newtype must have exactly one constructor,"),
 814          nest 2 $ ptext SLIT("but") <+> quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has") <+> speakN n ]
 815
 816 newtypeExError con
 817   = sep [ptext SLIT("A newtype constructor cannot have an existential context,"),
 818          nest 2 $ ptext SLIT("but") <+> quotes (ppr con) <+> ptext SLIT("does")]
 819
 820 newtypeFieldErr con_name n_flds
 821   = sep [ptext SLIT("The constructor of a newtype must have exactly one field"),
 822          nest 2 $ ptext SLIT("but") <+> quotes (ppr con_name) <+> ptext SLIT("has") <+> speakN n_flds]
 823
 824 emptyConDeclsErr tycon
 825   = sep [quotes (ppr tycon) <+> ptext SLIT("has no constructors"),
 826          nest 2 $ ptext SLIT("(-fglasgow-exts permits this)")]
 827
 828 badBootClassDeclErr = ptext SLIT("Illegal class declaration in hs-boot file")
 829 \end{code}