compiler/typecheck/TcType.lhs

   1 %
   2 % (c) The University of Glasgow 2006
   3 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
   4 %
   5 \section[TcType]{Types used in the typechecker}
   6
   7 This module provides the Type interface for front-end parts of the
   8 compiler.  These parts
   9
  10         * treat "source types" as opaque:
  11                 newtypes, and predicates are meaningful.
  12         * look through usage types
  13
  14 The "tc" prefix is for "TypeChecker", because the type checker
  15 is the principal client.
  16
  17 \begin{code}
  18 module TcType (
  19   --------------------------------
  20   -- Types
  21   TcType, TcSigmaType, TcRhoType, TcTauType, TcPredType, TcThetaType,
  22   TcTyVar, TcTyVarSet, TcKind,
  23
  24   BoxyTyVar, BoxySigmaType, BoxyRhoType, BoxyThetaType, BoxyType,
  25
  26   --------------------------------
  27   -- MetaDetails
  28   UserTypeCtxt(..), pprUserTypeCtxt,
  29   TcTyVarDetails(..), BoxInfo(..), pprTcTyVarDetails,
  30   MetaDetails(Flexi, Indirect), SkolemInfo(..), pprSkolTvBinding, pprSkolInfo,
  31   isImmutableTyVar, isSkolemTyVar, isMetaTyVar, isBoxyTyVar,
  32   isSigTyVar, isExistentialTyVar,  isTyConableTyVar,
  33   metaTvRef,
  34   isFlexi, isIndirect, isRuntimeUnk, isUnk,
  35
  36   --------------------------------
  37   -- Builders
  38   mkPhiTy, mkSigmaTy,
  39
  40   --------------------------------
  41   -- Splitters
  42   -- These are important because they do not look through newtypes
  43   tcView,
  44   tcSplitForAllTys, tcSplitPhiTy, tcSplitPredFunTy_maybe,
  45   tcSplitFunTy_maybe, tcSplitFunTys, tcFunArgTy, tcFunResultTy, tcSplitFunTysN,
  46   tcSplitTyConApp, tcSplitTyConApp_maybe, tcTyConAppTyCon, tcTyConAppArgs,
  47   tcSplitAppTy_maybe, tcSplitAppTy, tcSplitAppTys, repSplitAppTy_maybe,
  48   tcInstHeadTyNotSynonym, tcInstHeadTyAppAllTyVars,
  49   tcGetTyVar_maybe, tcGetTyVar,
  50   tcSplitSigmaTy, tcMultiSplitSigmaTy,
  51
  52   ---------------------------------
  53   -- Predicates.
  54   -- Again, newtypes are opaque
  55   tcEqType, tcEqTypes, tcEqPred, tcCmpType, tcCmpTypes, tcCmpPred, tcEqTypeX,
  56   eqKind,
  57   isSigmaTy, isOverloadedTy, isRigidTy, isBoxyTy,
  58   isDoubleTy, isFloatTy, isIntTy, isWordTy, isStringTy,
  59   isIntegerTy, isBoolTy, isUnitTy, isCharTy,
  60   isTauTy, isTauTyCon, tcIsTyVarTy, tcIsForAllTy,
  61   isOpenSynTyConApp,
  62
  63   ---------------------------------
  64   -- Misc type manipulators
  65   deNoteType,
  66   tyClsNamesOfType, tyClsNamesOfDFunHead,
  67   getDFunTyKey,
  68
  69   ---------------------------------
  70   -- Predicate types
  71   getClassPredTys_maybe, getClassPredTys,
  72   isClassPred, isTyVarClassPred, isEqPred,
  73   mkDictTy, tcSplitPredTy_maybe,
  74   isPredTy, isDictTy, isDictLikeTy,
  75   tcSplitDFunTy, tcSplitDFunHead, predTyUnique,
  76   mkClassPred, isInheritablePred, isIPPred,
  77   isRefineableTy, isRefineablePred,
  78
  79   ---------------------------------
  80   -- Foreign import and export
  81   isFFIArgumentTy,     -- :: DynFlags -> Safety -> Type -> Bool
  82   isFFIImportResultTy, -- :: DynFlags -> Type -> Bool
  83   isFFIExportResultTy, -- :: Type -> Bool
  84   isFFIExternalTy,     -- :: Type -> Bool
  85   isFFIDynArgumentTy,  -- :: Type -> Bool
  86   isFFIDynResultTy,    -- :: Type -> Bool
  87   isFFIPrimArgumentTy, -- :: DynFlags -> Type -> Bool
  88   isFFIPrimResultTy,   -- :: DynFlags -> Type -> Bool
  89   isFFILabelTy,        -- :: Type -> Bool
  90   isFFIDotnetTy,       -- :: DynFlags -> Type -> Bool
  91   isFFIDotnetObjTy,    -- :: Type -> Bool
  92   isFFITy,             -- :: Type -> Bool
  93   isFunPtrTy,          -- :: Type -> Bool
  94   tcSplitIOType_maybe, -- :: Type -> Maybe Type
  95
  96   --------------------------------
  97   -- Rexported from Type
  98   Kind,         -- Stuff to do with kinds is insensitive to pre/post Tc
  99   unliftedTypeKind, liftedTypeKind, argTypeKind,
 100   openTypeKind, mkArrowKind, mkArrowKinds,
 101   isLiftedTypeKind, isUnliftedTypeKind, isSubOpenTypeKind,
 102   isSubArgTypeKind, isSubKind, splitKindFunTys, defaultKind,
 103   kindVarRef, mkKindVar,
 104
 105   Type, PredType(..), ThetaType,
 106   mkForAllTy, mkForAllTys,
 107   mkFunTy, mkFunTys, zipFunTys,
 108   mkTyConApp, mkAppTy, mkAppTys, applyTy, applyTys,
 109   mkTyVarTy, mkTyVarTys, mkTyConTy, mkPredTy, mkPredTys,
 110
 111   -- Type substitutions
 112   TvSubst(..),  -- Representation visible to a few friends
 113   TvSubstEnv, emptyTvSubst, substEqSpec,
 114   mkOpenTvSubst, zipOpenTvSubst, zipTopTvSubst, mkTopTvSubst, notElemTvSubst,
 115   getTvSubstEnv, setTvSubstEnv, getTvInScope, extendTvInScope, lookupTyVar,
 116   extendTvSubst, extendTvSubstList, isInScope, mkTvSubst, zipTyEnv,
 117   substTy, substTys, substTyWith, substTheta, substTyVar, substTyVars, substTyVarBndr,
 118
 119   isUnLiftedType,       -- Source types are always lifted
 120   isUnboxedTupleType,   -- Ditto
 121   isPrimitiveType,
 122
 123   tidyTopType, tidyType, tidyPred, tidyTypes, tidyFreeTyVars, tidyOpenType, tidyOpenTypes,
 124   tidyTyVarBndr, tidyOpenTyVar, tidyOpenTyVars, tidySkolemTyVar,
 125   typeKind, tidyKind,
 126
 127   tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, tyVarsOfPred, tyVarsOfTheta,
 128   tcTyVarsOfType, tcTyVarsOfTypes, tcTyVarsOfPred, exactTyVarsOfType,
 129   exactTyVarsOfTypes,
 130
 131   pprKind, pprParendKind,
 132   pprType, pprParendType, pprTypeApp, pprTyThingCategory,
 133   pprPred, pprTheta, pprThetaArrow, pprClassPred
 134
 135   ) where
 136
 137 #include "HsVersions.h"
 138
 139 -- friends:
 140 import TypeRep
 141 import DataCon
 142 import Class
 143 import Var
 144 import ForeignCall
 145 import VarSet
 146 import Type
 147 import Coercion
 148 import TyCon
 149
 150 -- others:
 151 import DynFlags
 152 import Name
 153 import NameSet
 154 import VarEnv
 155 import PrelNames
 156 import TysWiredIn
 157 import BasicTypes
 158 import Util
 159 import Maybes
 160 import ListSetOps
 161 import Outputable
 162 import FastString
 163
 164 import Data.IORef
 165 \end{code}
 166
 167 %************************************************************************
 168 %*                                                                      *
 169 \subsection{Types}
 170 %*                                                                      *
 171 %************************************************************************
 172
 173 The type checker divides the generic Type world into the
 174 following more structured beasts:
 175
 176 sigma ::= forall tyvars. phi
 177         -- A sigma type is a qualified type
 178         --
 179         -- Note that even if 'tyvars' is empty, theta
 180         -- may not be: e.g.   (?x::Int) => Int
 181
 182         -- Note that 'sigma' is in prenex form:
 183         -- all the foralls are at the front.
 184         -- A 'phi' type has no foralls to the right of
 185         -- an arrow
 186
 187 phi :: theta => rho
 188
 189 rho ::= sigma -> rho
 190      |  tau
 191
 192 -- A 'tau' type has no quantification anywhere
 193 -- Note that the args of a type constructor must be taus
 194 tau ::= tyvar
 195      |  tycon tau_1 .. tau_n
 196      |  tau_1 tau_2
 197      |  tau_1 -> tau_2
 198
 199 -- In all cases, a (saturated) type synonym application is legal,
 200 -- provided it expands to the required form.
 201
 202 \begin{code}
 203 type TcTyVar = TyVar    -- Used only during type inference
 204 type TcType = Type      -- A TcType can have mutable type variables
 205         -- Invariant on ForAllTy in TcTypes:
 206         --      forall a. T
 207         -- a cannot occur inside a MutTyVar in T; that is,
 208         -- T is "flattened" before quantifying over a
 209
 210 -- These types do not have boxy type variables in them
 211 type TcPredType     = PredType
 212 type TcThetaType    = ThetaType
 213 type TcSigmaType    = TcType
 214 type TcRhoType      = TcType
 215 type TcTauType      = TcType
 216 type TcKind         = Kind
 217 type TcTyVarSet     = TyVarSet
 218
 219 -- These types may have boxy type variables in them
 220 type BoxyTyVar      = TcTyVar
 221 type BoxyRhoType    = TcType
 222 type BoxyThetaType  = TcThetaType
 223 type BoxySigmaType  = TcType
 224 type BoxyType       = TcType
 225 \end{code}
 226
 227
 228 %************************************************************************
 229 %*                                                                      *
 230 \subsection{TyVarDetails}
 231 %*                                                                      *
 232 %************************************************************************
 233
 234 TyVarDetails gives extra info about type variables, used during type
 235 checking.  It's attached to mutable type variables only.
 236 It's knot-tied back to Var.lhs.  There is no reason in principle
 237 why Var.lhs shouldn't actually have the definition, but it "belongs" here.
 238
 239
 240 Note [Signature skolems]
 241 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 242 Consider this
 243
 244   x :: [a]
 245   y :: b
 246   (x,y,z) = ([y,z], z, head x)
 247
 248 Here, x and y have type sigs, which go into the environment.  We used to
 249 instantiate their types with skolem constants, and push those types into
 250 the RHS, so we'd typecheck the RHS with type
 251         ( [a*], b*, c )
 252 where a*, b* are skolem constants, and c is an ordinary meta type varible.
 253
 254 The trouble is that the occurrences of z in the RHS force a* and b* to
 255 be the *same*, so we can't make them into skolem constants that don't unify
 256 with each other.  Alas.
 257
 258 One solution would be insist that in the above defn the programmer uses
 259 the same type variable in both type signatures.  But that takes explanation.
 260
 261 The alternative (currently implemented) is to have a special kind of skolem
 262 constant, SigTv, which can unify with other SigTvs.  These are *not* treated
 263 as righd for the purposes of GADTs.  And they are used *only* for pattern
 264 bindings and mutually recursive function bindings.  See the function
 265 TcBinds.tcInstSig, and its use_skols parameter.
 266
 267
 268 \begin{code}
 269 -- A TyVarDetails is inside a TyVar
 270 data TcTyVarDetails
 271   = SkolemTv SkolemInfo                 -- A skolem constant
 272
 273   | MetaTv BoxInfo (IORef MetaDetails)
 274
 275 data BoxInfo
 276    = BoxTv      -- The contents is a (non-boxy) sigma-type
 277                 -- That is, this MetaTv is a "box"
 278
 279    | TauTv      -- The contents is a (non-boxy) tau-type
 280                 -- That is, this MetaTv is an ordinary unification variable
 281
 282    | SigTv SkolemInfo   -- A variant of TauTv, except that it should not be
 283                         -- unified with a type, only with a type variable
 284                         -- SigTvs are only distinguished to improve error messages
 285                         --      see Note [Signature skolems]
 286                         --      The MetaDetails, if filled in, will
 287                         --      always be another SigTv or a SkolemTv
 288
 289 -- INVARIANTS:
 290 --      A TauTv is always filled in with a tau-type, which
 291 --      never contains any BoxTvs, nor any ForAlls
 292 --
 293 --      However, a BoxTv can contain a type that contains further BoxTvs
 294 --      Notably, when typechecking an explicit list, say [e1,e2], with
 295 --      expected type being a box b1, we fill in b1 with (List b2), where
 296 --      b2 is another (currently empty) box.
 297
 298 data MetaDetails
 299   = Flexi               -- Flexi type variables unify to become
 300                         -- Indirects.
 301
 302   | Indirect TcType     -- INVARIANT:
 303                         --   For a BoxTv, this type must be non-boxy
 304                         --   For a TauTv, this type must be a tau-type
 305
 306 -- Generally speaking, SkolemInfo should not contain location info
 307 -- that is contained in the Name of the tyvar with this SkolemInfo
 308 data SkolemInfo
 309   = SigSkol UserTypeCtxt        -- A skolem that is created by instantiating
 310                                 -- a programmer-supplied type signature
 311                                 -- Location of the binding site is on the TyVar
 312
 313         -- The rest are for non-scoped skolems
 314   | ClsSkol Class       -- Bound at a class decl
 315   | InstSkol            -- Bound at an instance decl
 316   | FamInstSkol         -- Bound at a family instance decl
 317   | PatSkol DataCon     -- An existential type variable bound by a pattern for
 318                         -- a data constructor with an existential type. E.g.
 319                         --      data T = forall a. Eq a => MkT a
 320                         --      f (MkT x) = ...
 321                         -- The pattern MkT x will allocate an existential type
 322                         -- variable for 'a'.
 323   | ArrowSkol           -- An arrow form (see TcArrows)
 324
 325   | RuleSkol RuleName   -- The LHS of a RULE
 326   | GenSkol [TcTyVar]   -- Bound when doing a subsumption check for
 327             TcType      --      (forall tvs. ty)
 328
 329   | RuntimeUnkSkol      -- a type variable used to represent an unknown
 330                         -- runtime type (used in the GHCi debugger)
 331
 332   | UnkSkol             -- Unhelpful info (until I improve it)
 333
 334 -------------------------------------
 335 -- UserTypeCtxt describes the places where a
 336 -- programmer-written type signature can occur
 337 -- Like SkolemInfo, no location info
 338 data UserTypeCtxt
 339   = FunSigCtxt Name     -- Function type signature
 340                         -- Also used for types in SPECIALISE pragmas
 341   | ExprSigCtxt         -- Expression type signature
 342   | ConArgCtxt Name     -- Data constructor argument
 343   | TySynCtxt Name      -- RHS of a type synonym decl
 344   | GenPatCtxt          -- Pattern in generic decl
 345                         --      f{| a+b |} (Inl x) = ...
 346   | LamPatSigCtxt               -- Type sig in lambda pattern
 347                         --      f (x::t) = ...
 348   | BindPatSigCtxt      -- Type sig in pattern binding pattern
 349                         --      (x::t, y) = e
 350   | ResSigCtxt          -- Result type sig
 351                         --      f x :: t = ....
 352   | ForSigCtxt Name     -- Foreign inport or export signature
 353   | DefaultDeclCtxt     -- Types in a default declaration
 354   | SpecInstCtxt        -- SPECIALISE instance pragma
 355   | ThBrackCtxt         -- Template Haskell type brackets [t| ... |]
 356
 357 -- Notes re TySynCtxt
 358 -- We allow type synonyms that aren't types; e.g.  type List = []
 359 --
 360 -- If the RHS mentions tyvars that aren't in scope, we'll
 361 -- quantify over them:
 362 --      e.g.    type T = a->a
 363 -- will become  type T = forall a. a->a
 364 --
 365 -- With gla-exts that's right, but for H98 we should complain.
 366
 367 ---------------------------------
 368 -- Kind variables:
 369
 370 mkKindName :: Unique -> Name
 371 mkKindName unique = mkSystemName unique kind_var_occ
 372
 373 kindVarRef :: KindVar -> IORef MetaDetails
 374 kindVarRef tc =
 375   ASSERT ( isTcTyVar tc )
 376   case tcTyVarDetails tc of
 377     MetaTv TauTv ref -> ref
 378     _                -> pprPanic "kindVarRef" (ppr tc)
 379
 380 mkKindVar :: Unique -> IORef MetaDetails -> KindVar
 381 mkKindVar u r
 382   = mkTcTyVar (mkKindName u)
 383               tySuperKind  -- not sure this is right,
 384                             -- do we need kind vars for
 385                             -- coercions?
 386               (MetaTv TauTv r)
 387
 388 kind_var_occ :: OccName -- Just one for all KindVars
 389                         -- They may be jiggled by tidying
 390 kind_var_occ = mkOccName tvName "k"
 391 \end{code}
 392
 393 %************************************************************************
 394 %*                                                                      *
 395                 Pretty-printing
 396 %*                                                                      *
 397 %************************************************************************
 398
 399 \begin{code}
 400 pprTcTyVarDetails :: TcTyVarDetails -> SDoc
 401 -- For debugging
 402 pprTcTyVarDetails (SkolemTv _)         = ptext (sLit "sk")
 403 pprTcTyVarDetails (MetaTv BoxTv _)     = ptext (sLit "box")
 404 pprTcTyVarDetails (MetaTv TauTv _)     = ptext (sLit "tau")
 405 pprTcTyVarDetails (MetaTv (SigTv _) _) = ptext (sLit "sig")
 406
 407 pprUserTypeCtxt :: UserTypeCtxt -> SDoc
 408 pprUserTypeCtxt (FunSigCtxt n)  = ptext (sLit "the type signature for") <+> quotes (ppr n)
 409 pprUserTypeCtxt ExprSigCtxt     = ptext (sLit "an expression type signature")
 410 pprUserTypeCtxt (ConArgCtxt c)  = ptext (sLit "the type of the constructor") <+> quotes (ppr c)
 411 pprUserTypeCtxt (TySynCtxt c)   = ptext (sLit "the RHS of the type synonym") <+> quotes (ppr c)
 412 pprUserTypeCtxt GenPatCtxt      = ptext (sLit "the type pattern of a generic definition")
 413 pprUserTypeCtxt ThBrackCtxt     = ptext (sLit "a Template Haskell quotation [t|...|]")
 414 pprUserTypeCtxt LamPatSigCtxt   = ptext (sLit "a pattern type signature")
 415 pprUserTypeCtxt BindPatSigCtxt  = ptext (sLit "a pattern type signature")
 416 pprUserTypeCtxt ResSigCtxt      = ptext (sLit "a result type signature")
 417 pprUserTypeCtxt (ForSigCtxt n)  = ptext (sLit "the foreign declaration for") <+> quotes (ppr n)
 418 pprUserTypeCtxt DefaultDeclCtxt = ptext (sLit "a type in a `default' declaration")
 419 pprUserTypeCtxt SpecInstCtxt    = ptext (sLit "a SPECIALISE instance pragma")
 420
 421
 422 --------------------------------
 423 tidySkolemTyVar :: TidyEnv -> TcTyVar -> (TidyEnv, TcTyVar)
 424 -- Tidy the type inside a GenSkol, preparatory to printing it
 425 tidySkolemTyVar env tv
 426   = ASSERT( isTcTyVar tv && (isSkolemTyVar tv || isSigTyVar tv ) )
 427     (env1, mkTcTyVar (tyVarName tv) (tyVarKind tv) info1)
 428   where
 429     (env1, info1) = case tcTyVarDetails tv of
 430                         SkolemTv info -> (env1, SkolemTv info')
 431                                 where
 432                                   (env1, info') = tidy_skol_info env info
 433                         MetaTv (SigTv info) box -> (env1, MetaTv (SigTv info') box)
 434                                 where
 435                                   (env1, info') = tidy_skol_info env info
 436                         info -> (env, info)
 437
 438     tidy_skol_info env (GenSkol tvs ty) = (env2, GenSkol tvs1 ty1)
 439                             where
 440                               (env1, tvs1) = tidyOpenTyVars env tvs
 441                               (env2, ty1)  = tidyOpenType env1 ty
 442     tidy_skol_info env info = (env, info)
 443
 444 pprSkolTvBinding :: TcTyVar -> SDoc
 445 -- Print info about the binding of a skolem tyvar,
 446 -- or nothing if we don't have anything useful to say
 447 pprSkolTvBinding tv
 448   = ASSERT ( isTcTyVar tv )
 449     quotes (ppr tv) <+> ppr_details (tcTyVarDetails tv)
 450   where
 451     ppr_details (MetaTv TauTv _)        = ptext (sLit "is a meta type variable")
 452     ppr_details (MetaTv BoxTv _)        = ptext (sLit "is a boxy type variable")
 453     ppr_details (MetaTv (SigTv info) _) = ppr_skol info
 454     ppr_details (SkolemTv info)         = ppr_skol info
 455
 456     ppr_skol UnkSkol        = ptext (sLit "is an unknown type variable")        -- Unhelpful
 457     ppr_skol RuntimeUnkSkol = ptext (sLit "is an unknown runtime type")
 458     ppr_skol info           = sep [ptext (sLit "is a rigid type variable bound by"),
 459                                    sep [pprSkolInfo info,
 460                                          nest 2 (ptext (sLit "at") <+> ppr (getSrcLoc tv))]]
 461
 462 pprSkolInfo :: SkolemInfo -> SDoc
 463 pprSkolInfo (SigSkol ctxt)   = pprUserTypeCtxt ctxt
 464 pprSkolInfo (ClsSkol cls)    = ptext (sLit "the class declaration for") <+> quotes (ppr cls)
 465 pprSkolInfo InstSkol         = ptext (sLit "the instance declaration")
 466 pprSkolInfo FamInstSkol      = ptext (sLit "the family instance declaration")
 467 pprSkolInfo (RuleSkol name)  = ptext (sLit "the RULE") <+> doubleQuotes (ftext name)
 468 pprSkolInfo ArrowSkol        = ptext (sLit "the arrow form")
 469 pprSkolInfo (PatSkol dc)     = sep [ptext (sLit "the constructor") <+> quotes (ppr dc)]
 470 pprSkolInfo (GenSkol tvs ty) = sep [ptext (sLit "the polymorphic type"),
 471                                     nest 2 (quotes (ppr (mkForAllTys tvs ty)))]
 472
 473 -- UnkSkol
 474 -- For type variables the others are dealt with by pprSkolTvBinding.
 475 -- For Insts, these cases should not happen
 476 pprSkolInfo UnkSkol = panic "UnkSkol"
 477 pprSkolInfo RuntimeUnkSkol = panic "RuntimeUnkSkol"
 478
 479 instance Outputable MetaDetails where
 480   ppr Flexi         = ptext (sLit "Flexi")
 481   ppr (Indirect ty) = ptext (sLit "Indirect") <+> ppr ty
 482 \end{code}
 483
 484
 485 %************************************************************************
 486 %*                                                                      *
 487                 Predicates
 488 %*                                                                      *
 489 %************************************************************************
 490
 491 \begin{code}
 492 isImmutableTyVar :: TyVar -> Bool
 493
 494 isImmutableTyVar tv
 495   | isTcTyVar tv = isSkolemTyVar tv
 496   | otherwise    = True
 497
 498 isTyConableTyVar, isSkolemTyVar, isExistentialTyVar,
 499   isBoxyTyVar, isMetaTyVar :: TcTyVar -> Bool
 500
 501 isTyConableTyVar tv
 502         -- True of a meta-type variable that can be filled in
 503         -- with a type constructor application; in particular,
 504         -- not a SigTv
 505   = ASSERT( isTcTyVar tv)
 506     case tcTyVarDetails tv of
 507         MetaTv BoxTv      _ -> True
 508         MetaTv TauTv      _ -> True
 509         MetaTv (SigTv {}) _ -> False
 510         SkolemTv {}         -> False
 511
 512 isSkolemTyVar tv
 513   = ASSERT2( isTcTyVar tv, ppr tv )
 514     case tcTyVarDetails tv of
 515         SkolemTv _         -> True
 516         MetaTv _ _         -> False
 517
 518 isExistentialTyVar tv   -- Existential type variable, bound by a pattern
 519   = ASSERT( isTcTyVar tv )
 520     case tcTyVarDetails tv of
 521         SkolemTv (PatSkol {}) -> True
 522         _                     -> False
 523
 524 isMetaTyVar tv
 525   = ASSERT2( isTcTyVar tv, ppr tv )
 526     case tcTyVarDetails tv of
 527         MetaTv _ _ -> True
 528         _          -> False
 529
 530 isBoxyTyVar tv
 531   = ASSERT( isTcTyVar tv )
 532     case tcTyVarDetails tv of
 533         MetaTv BoxTv _ -> True
 534         _              -> False
 535
 536 isSigTyVar :: Var -> Bool
 537 isSigTyVar tv
 538   = ASSERT( isTcTyVar tv )
 539     case tcTyVarDetails tv of
 540         MetaTv (SigTv _) _ -> True
 541         _                  -> False
 542
 543 metaTvRef :: TyVar -> IORef MetaDetails
 544 metaTvRef tv
 545   = ASSERT2( isTcTyVar tv, ppr tv )
 546     case tcTyVarDetails tv of
 547         MetaTv _ ref -> ref
 548         _          -> pprPanic "metaTvRef" (ppr tv)
 549
 550 isFlexi, isIndirect :: MetaDetails -> Bool
 551 isFlexi Flexi = True
 552 isFlexi _     = False
 553
 554 isIndirect (Indirect _) = True
 555 isIndirect _            = False
 556
 557 isRuntimeUnk :: TyVar -> Bool
 558 isRuntimeUnk x | isTcTyVar x
 559                , SkolemTv RuntimeUnkSkol <- tcTyVarDetails x = True
 560                | otherwise = False
 561
 562 isUnk :: TyVar -> Bool
 563 isUnk x | isTcTyVar x
 564         , SkolemTv UnkSkol <- tcTyVarDetails x = True
 565         | otherwise = False
 566 \end{code}
 567
 568
 569 %************************************************************************
 570 %*                                                                      *
 571 \subsection{Tau, sigma and rho}
 572 %*                                                                      *
 573 %************************************************************************
 574
 575 \begin{code}
 576 mkSigmaTy :: [TyVar] -> [PredType] -> Type -> Type
 577 mkSigmaTy tyvars theta tau = mkForAllTys tyvars (mkPhiTy theta tau)
 578
 579 mkPhiTy :: [PredType] -> Type -> Type
 580 mkPhiTy theta ty = foldr (\p r -> mkFunTy (mkPredTy p) r) ty theta
 581 \end{code}
 582
 583 @isTauTy@ tests for nested for-alls.  It should not be called on a boxy type.
 584
 585 \begin{code}
 586 isTauTy :: Type -> Bool
 587 isTauTy ty | Just ty' <- tcView ty = isTauTy ty'
 588 isTauTy (TyVarTy tv)     = ASSERT( not (isTcTyVar tv && isBoxyTyVar tv) )
 589                            True
 590 isTauTy (TyConApp tc tys) = all isTauTy tys && isTauTyCon tc
 591 isTauTy (AppTy a b)       = isTauTy a && isTauTy b
 592 isTauTy (FunTy a b)       = isTauTy a && isTauTy b
 593 isTauTy (PredTy _)        = True                -- Don't look through source types
 594 isTauTy _                 = False
 595
 596
 597 isTauTyCon :: TyCon -> Bool
 598 -- Returns False for type synonyms whose expansion is a polytype
 599 isTauTyCon tc
 600   | isClosedSynTyCon tc = isTauTy (snd (synTyConDefn tc))
 601   | otherwise           = True
 602
 603 ---------------
 604 isBoxyTy :: TcType -> Bool
 605 isBoxyTy ty = any isBoxyTyVar (varSetElems (tcTyVarsOfType ty))
 606
 607 isRigidTy :: TcType -> Bool
 608 -- A type is rigid if it has no meta type variables in it
 609 isRigidTy ty = all isImmutableTyVar (varSetElems (tcTyVarsOfType ty))
 610
 611 isRefineableTy :: TcType -> (Bool,Bool)
 612 -- A type should have type refinements applied to it if it has
 613 -- free type variables, and they are all rigid
 614 isRefineableTy ty = (null tc_tvs,  all isImmutableTyVar tc_tvs)
 615                     where
 616                       tc_tvs = varSetElems (tcTyVarsOfType ty)
 617
 618 isRefineablePred :: TcPredType -> Bool
 619 isRefineablePred pred = not (null tc_tvs) && all isImmutableTyVar tc_tvs
 620                       where
 621                         tc_tvs = varSetElems (tcTyVarsOfPred pred)
 622
 623 ---------------
 624 getDFunTyKey :: Type -> OccName -- Get some string from a type, to be used to
 625                                 -- construct a dictionary function name
 626 getDFunTyKey ty | Just ty' <- tcView ty = getDFunTyKey ty'
 627 getDFunTyKey (TyVarTy tv)    = getOccName tv
 628 getDFunTyKey (TyConApp tc _) = getOccName tc
 629 getDFunTyKey (AppTy fun _)   = getDFunTyKey fun
 630 getDFunTyKey (FunTy _ _)     = getOccName funTyCon
 631 getDFunTyKey (ForAllTy _ t)  = getDFunTyKey t
 632 getDFunTyKey ty              = pprPanic "getDFunTyKey" (pprType ty)
 633 -- PredTy shouldn't happen
 634 \end{code}
 635
 636
 637 %************************************************************************
 638 %*                                                                      *
 639 \subsection{Expanding and splitting}
 640 %*                                                                      *
 641 %************************************************************************
 642
 643 These tcSplit functions are like their non-Tc analogues, but
 644         a) they do not look through newtypes
 645         b) they do not look through PredTys
 646
 647 However, they are non-monadic and do not follow through mutable type
 648 variables.  It's up to you to make sure this doesn't matter.
 649
 650 \begin{code}
 651 tcSplitForAllTys :: Type -> ([TyVar], Type)
 652 tcSplitForAllTys ty = split ty ty []
 653    where
 654      split orig_ty ty tvs | Just ty' <- tcView ty = split orig_ty ty' tvs
 655      split _ (ForAllTy tv ty) tvs
 656        | not (isCoVar tv) = split ty ty (tv:tvs)
 657      split orig_ty _ tvs = (reverse tvs, orig_ty)
 658
 659 tcIsForAllTy :: Type -> Bool
 660 tcIsForAllTy ty | Just ty' <- tcView ty = tcIsForAllTy ty'
 661 tcIsForAllTy (ForAllTy tv _) = not (isCoVar tv)
 662 tcIsForAllTy _               = False
 663
 664 tcSplitPredFunTy_maybe :: Type -> Maybe (PredType, Type)
 665 -- Split off the first predicate argument from a type
 666 tcSplitPredFunTy_maybe ty | Just ty' <- tcView ty = tcSplitPredFunTy_maybe ty'
 667 tcSplitPredFunTy_maybe (ForAllTy tv ty)
 668   | isCoVar tv = Just (coVarPred tv, ty)
 669 tcSplitPredFunTy_maybe (FunTy arg res)
 670   | Just p <- tcSplitPredTy_maybe arg = Just (p, res)
 671 tcSplitPredFunTy_maybe _
 672   = Nothing
 673
 674 tcSplitPhiTy :: Type -> (ThetaType, Type)
 675 tcSplitPhiTy ty
 676   = split ty []
 677   where
 678     split ty ts
 679       = case tcSplitPredFunTy_maybe ty of
 680           Just (pred, ty) -> split ty (pred:ts)
 681           Nothing         -> (reverse ts, ty)
 682
 683 tcSplitSigmaTy :: Type -> ([TyVar], ThetaType, Type)
 684 tcSplitSigmaTy ty = case tcSplitForAllTys ty of
 685                         (tvs, rho) -> case tcSplitPhiTy rho of
 686                                         (theta, tau) -> (tvs, theta, tau)
 687
 688 -----------------------
 689 tcMultiSplitSigmaTy
 690         :: TcSigmaType
 691         -> ( [([TyVar], ThetaType)],    -- forall as.C => forall bs.D
 692              TcSigmaType)               -- The rest of the type
 693
 694 -- We need a loop here because we are now prepared to entertain
 695 -- types like
 696 --      f:: forall a. Eq a => forall b. Baz b => tau
 697 -- We want to instantiate this to
 698 --      f2::tau         {f2 = f1 b (Baz b), f1 = f a (Eq a)}
 699
 700 tcMultiSplitSigmaTy sigma
 701   = case (tcSplitSigmaTy sigma) of
 702         ([], [], _) -> ([], sigma)
 703         (tvs, theta, ty) -> case tcMultiSplitSigmaTy ty of
 704                                 (pairs, rest) -> ((tvs,theta):pairs, rest)
 705
 706 -----------------------
 707 tcTyConAppTyCon :: Type -> TyCon
 708 tcTyConAppTyCon ty = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
 709                         Just (tc, _) -> tc
 710                         Nothing      -> pprPanic "tcTyConAppTyCon" (pprType ty)
 711
 712 tcTyConAppArgs :: Type -> [Type]
 713 tcTyConAppArgs ty = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
 714                         Just (_, args) -> args
 715                         Nothing        -> pprPanic "tcTyConAppArgs" (pprType ty)
 716
 717 tcSplitTyConApp :: Type -> (TyCon, [Type])
 718 tcSplitTyConApp ty = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
 719                         Just stuff -> stuff
 720                         Nothing    -> pprPanic "tcSplitTyConApp" (pprType ty)
 721
 722 tcSplitTyConApp_maybe :: Type -> Maybe (TyCon, [Type])
 723 tcSplitTyConApp_maybe ty | Just ty' <- tcView ty = tcSplitTyConApp_maybe ty'
 724 tcSplitTyConApp_maybe (TyConApp tc tys) = Just (tc, tys)
 725 tcSplitTyConApp_maybe (FunTy arg res)   = Just (funTyCon, [arg,res])
 726         -- Newtypes are opaque, so they may be split
 727         -- However, predicates are not treated
 728         -- as tycon applications by the type checker
 729 tcSplitTyConApp_maybe _                 = Nothing
 730
 731 -----------------------
 732 tcSplitFunTys :: Type -> ([Type], Type)
 733 tcSplitFunTys ty = case tcSplitFunTy_maybe ty of
 734                         Nothing        -> ([], ty)
 735                         Just (arg,res) -> (arg:args, res')
 736                                        where
 737                                           (args,res') = tcSplitFunTys res
 738
 739 tcSplitFunTy_maybe :: Type -> Maybe (Type, Type)
 740 tcSplitFunTy_maybe ty | Just ty' <- tcView ty           = tcSplitFunTy_maybe ty'
 741 tcSplitFunTy_maybe (FunTy arg res) | not (isPredTy arg) = Just (arg, res)
 742 tcSplitFunTy_maybe _                                    = Nothing
 743         -- Note the (not (isPredTy arg)) guard
 744         -- Consider     (?x::Int) => Bool
 745         -- We don't want to treat this as a function type!
 746         -- A concrete example is test tc230:
 747         --      f :: () -> (?p :: ()) => () -> ()
 748         --
 749         --      g = f () ()
 750
 751 tcSplitFunTysN
 752         :: TcRhoType
 753         -> Arity                -- N: Number of desired args
 754         -> ([TcSigmaType],      -- Arg types (N or fewer)
 755             TcSigmaType)        -- The rest of the type
 756
 757 tcSplitFunTysN ty n_args
 758   | n_args == 0
 759   = ([], ty)
 760   | Just (arg,res) <- tcSplitFunTy_maybe ty
 761   = case tcSplitFunTysN res (n_args - 1) of
 762         (args, res) -> (arg:args, res)
 763   | otherwise
 764   = ([], ty)
 765
 766 tcSplitFunTy :: Type -> (Type, Type)
 767 tcSplitFunTy  ty = expectJust "tcSplitFunTy" (tcSplitFunTy_maybe ty)
 768
 769 tcFunArgTy :: Type -> Type
 770 tcFunArgTy    ty = fst (tcSplitFunTy ty)
 771
 772 tcFunResultTy :: Type -> Type
 773 tcFunResultTy ty = snd (tcSplitFunTy ty)
 774
 775 -----------------------
 776 tcSplitAppTy_maybe :: Type -> Maybe (Type, Type)
 777 tcSplitAppTy_maybe ty | Just ty' <- tcView ty = tcSplitAppTy_maybe ty'
 778 tcSplitAppTy_maybe ty = repSplitAppTy_maybe ty
 779
 780 tcSplitAppTy :: Type -> (Type, Type)
 781 tcSplitAppTy ty = case tcSplitAppTy_maybe ty of
 782                     Just stuff -> stuff
 783                     Nothing    -> pprPanic "tcSplitAppTy" (pprType ty)
 784
 785 tcSplitAppTys :: Type -> (Type, [Type])
 786 tcSplitAppTys ty
 787   = go ty []
 788   where
 789     go ty args = case tcSplitAppTy_maybe ty of
 790                    Just (ty', arg) -> go ty' (arg:args)
 791                    Nothing         -> (ty,args)
 792
 793 -----------------------
 794 tcGetTyVar_maybe :: Type -> Maybe TyVar
 795 tcGetTyVar_maybe ty | Just ty' <- tcView ty = tcGetTyVar_maybe ty'
 796 tcGetTyVar_maybe (TyVarTy tv)   = Just tv
 797 tcGetTyVar_maybe _              = Nothing
 798
 799 tcGetTyVar :: String -> Type -> TyVar
 800 tcGetTyVar msg ty = expectJust msg (tcGetTyVar_maybe ty)
 801
 802 tcIsTyVarTy :: Type -> Bool
 803 tcIsTyVarTy ty = maybeToBool (tcGetTyVar_maybe ty)
 804
 805 -----------------------
 806 tcSplitDFunTy :: Type -> ([TyVar], Class, [Type])
 807 -- Split the type of a dictionary function
 808 -- We don't use tcSplitSigmaTy,  because a DFun may (with NDP)
 809 -- have non-Pred arguments, such as
 810 --     df :: forall m. (forall b. Eq b => Eq (m b)) -> C m
 811 tcSplitDFunTy ty
 812   = case tcSplitForAllTys ty                 of { (tvs, rho)  ->
 813     case tcSplitDFunHead (drop_pred_tys rho) of { (clas, tys) ->
 814     (tvs, clas, tys) }}
 815   where
 816     -- Discard the context of the dfun.  This can be a mix of
 817     -- coercion and class constraints; or (in the general NDP case)
 818     -- some other function argument
 819     drop_pred_tys ty | Just ty' <- tcView ty = drop_pred_tys ty'
 820     drop_pred_tys (ForAllTy tv ty) = ASSERT( isCoVar tv ) drop_pred_tys ty
 821     drop_pred_tys (FunTy _ ty)     = drop_pred_tys ty
 822     drop_pred_tys ty               = ty
 823
 824 tcSplitDFunHead :: Type -> (Class, [Type])
 825 tcSplitDFunHead tau
 826   = case tcSplitPredTy_maybe tau of
 827         Just (ClassP clas tys) -> (clas, tys)
 828         _ -> pprPanic "tcSplitDFunHead" (ppr tau)
 829
 830 tcInstHeadTyNotSynonym :: Type -> Bool
 831 -- Used in Haskell-98 mode, for the argument types of an instance head
 832 -- These must not be type synonyms, but everywhere else type synonyms
 833 -- are transparent, so we need a special function here
 834 tcInstHeadTyNotSynonym ty
 835   = case ty of
 836         TyConApp tc _ -> not (isSynTyCon tc)
 837         _ -> True
 838
 839 tcInstHeadTyAppAllTyVars :: Type -> Bool
 840 -- Used in Haskell-98 mode, for the argument types of an instance head
 841 -- These must be a constructor applied to type variable arguments
 842 tcInstHeadTyAppAllTyVars ty
 843   = case ty of
 844         TyConApp _ tys  -> ok tys
 845         FunTy arg res   -> ok [arg, res]
 846         _               -> False
 847   where
 848         -- Check that all the types are type variables,
 849         -- and that each is distinct
 850     ok tys = equalLength tvs tys && hasNoDups tvs
 851            where
 852              tvs = mapCatMaybes get_tv tys
 853
 854     get_tv (TyVarTy tv)  = Just tv      -- through synonyms
 855     get_tv _             = Nothing
 856 \end{code}
 857
 858
 859
 860 %************************************************************************
 861 %*                                                                      *
 862 \subsection{Predicate types}
 863 %*                                                                      *
 864 %************************************************************************
 865
 866 \begin{code}
 867 tcSplitPredTy_maybe :: Type -> Maybe PredType
 868    -- Returns Just for predicates only
 869 tcSplitPredTy_maybe ty | Just ty' <- tcView ty = tcSplitPredTy_maybe ty'
 870 tcSplitPredTy_maybe (PredTy p)    = Just p
 871 tcSplitPredTy_maybe _             = Nothing
 872
 873 predTyUnique :: PredType -> Unique
 874 predTyUnique (IParam n _)    = getUnique (ipNameName n)
 875 predTyUnique (ClassP clas _) = getUnique clas
 876 predTyUnique (EqPred a b)    = pprPanic "predTyUnique" (ppr (EqPred a b))
 877 \end{code}
 878
 879
 880 --------------------- Dictionary types ---------------------------------
 881
 882 \begin{code}
 883 mkClassPred :: Class -> [Type] -> PredType
 884 mkClassPred clas tys = ClassP clas tys
 885
 886 isClassPred :: PredType -> Bool
 887 isClassPred (ClassP _ _) = True
 888 isClassPred _            = False
 889
 890 isTyVarClassPred :: PredType -> Bool
 891 isTyVarClassPred (ClassP _ tys) = all tcIsTyVarTy tys
 892 isTyVarClassPred _              = False
 893
 894 getClassPredTys_maybe :: PredType -> Maybe (Class, [Type])
 895 getClassPredTys_maybe (ClassP clas tys) = Just (clas, tys)
 896 getClassPredTys_maybe _                 = Nothing
 897
 898 getClassPredTys :: PredType -> (Class, [Type])
 899 getClassPredTys (ClassP clas tys) = (clas, tys)
 900 getClassPredTys _ = panic "getClassPredTys"
 901
 902 mkDictTy :: Class -> [Type] -> Type
 903 mkDictTy clas tys = mkPredTy (ClassP clas tys)
 904
 905 isDictLikeTy :: Type -> Bool
 906 -- Note [Dictionary-like types]
 907 isDictLikeTy ty | Just ty' <- tcView ty = isDictTy ty'
 908 isDictLikeTy (PredTy p) = isClassPred p
 909 isDictLikeTy (TyConApp tc tys)
 910   | isTupleTyCon tc     = all isDictLikeTy tys
 911 isDictLikeTy _          = False
 912 \end{code}
 913
 914 Note [Dictionary-like types]
 915 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 916 Being "dictionary-like" means either a dictionary type or a tuple thereof.
 917 In GHC 6.10 we build implication constraints which construct such tuples,
 918 and if we land up with a binding
 919     t :: (C [a], Eq [a])
 920     t = blah
 921 then we want to treat t as cheap under "-fdicts-cheap" for example.
 922 (Implication constraints are normally inlined, but sadly not if the
 923 occurrence is itself inside an INLINE function!  Until we revise the
 924 handling of implication constraints, that is.)  This turned out to
 925 be important in getting good arities in DPH code.  Example:
 926
 927     class C a
 928     class D a where { foo :: a -> a }
 929     instance C a => D (Maybe a) where { foo x = x }
 930
 931     bar :: (C a, C b) => a -> b -> (Maybe a, Maybe b)
 932     {-# INLINE bar #-}
 933     bar x y = (foo (Just x), foo (Just y))
 934
 935 Then 'bar' should jolly well have arity 4 (two dicts, two args), but
 936 we ended up with something like
 937    bar = __inline_me__ (\d1,d2. let t :: (D (Maybe a), D (Maybe b)) = ...
 938                                 in \x,y. <blah>)
 939
 940 This is all a bit ad-hoc; eg it relies on knowing that implication
 941 constraints build tuples.
 942
 943 --------------------- Implicit parameters ---------------------------------
 944
 945 \begin{code}
 946 isIPPred :: PredType -> Bool
 947 isIPPred (IParam _ _) = True
 948 isIPPred _            = False
 949
 950 isInheritablePred :: PredType -> Bool
 951 -- Can be inherited by a context.  For example, consider
 952 --      f x = let g y = (?v, y+x)
 953 --            in (g 3 with ?v = 8,
 954 --                g 4 with ?v = 9)
 955 -- The point is that g's type must be quantifed over ?v:
 956 --      g :: (?v :: a) => a -> a
 957 -- but it doesn't need to be quantified over the Num a dictionary
 958 -- which can be free in g's rhs, and shared by both calls to g
 959 isInheritablePred (ClassP _ _) = True
 960 isInheritablePred (EqPred _ _) = True
 961 isInheritablePred _            = False
 962 \end{code}
 963
 964 --------------------- Equality predicates ---------------------------------
 965 \begin{code}
 966 substEqSpec :: TvSubst -> [(TyVar,Type)] -> [(TcType,TcType)]
 967 substEqSpec subst eq_spec = [ (substTyVar subst tv, substTy subst ty)
 968                             | (tv,ty) <- eq_spec]
 969 \end{code}
 970
 971
 972 %************************************************************************
 973 %*                                                                      *
 974 \subsection{Predicates}
 975 %*                                                                      *
 976 %************************************************************************
 977
 978 isSigmaTy returns true of any qualified type.  It doesn't *necessarily* have
 979 any foralls.  E.g.
 980         f :: (?x::Int) => Int -> Int
 981
 982 \begin{code}
 983 isSigmaTy :: Type -> Bool
 984 isSigmaTy ty | Just ty' <- tcView ty = isSigmaTy ty'
 985 isSigmaTy (ForAllTy _ _) = True
 986 isSigmaTy (FunTy a _)    = isPredTy a
 987 isSigmaTy _              = False
 988
 989 isOverloadedTy :: Type -> Bool
 990 -- Yes for a type of a function that might require evidence-passing
 991 -- Used only by bindInstsOfLocalFuns/Pats
 992 -- NB: be sure to check for type with an equality predicate; hence isCoVar
 993 isOverloadedTy ty | Just ty' <- tcView ty = isOverloadedTy ty'
 994 isOverloadedTy (ForAllTy tv ty) = isCoVar tv || isOverloadedTy ty
 995 isOverloadedTy (FunTy a _)      = isPredTy a
 996 isOverloadedTy _                = False
 997
 998 isPredTy :: Type -> Bool        -- Belongs in TcType because it does
 999                                 -- not look through newtypes, or predtypes (of course)
1000 isPredTy ty | Just ty' <- tcView ty = isPredTy ty'
1001 isPredTy (PredTy _) = True
1002 isPredTy _          = False
1003 \end{code}
1004
1005 \begin{code}
1006 isFloatTy, isDoubleTy, isIntegerTy, isIntTy, isWordTy, isBoolTy,
1007     isUnitTy, isCharTy :: Type -> Bool
1008 isFloatTy      = is_tc floatTyConKey
1009 isDoubleTy     = is_tc doubleTyConKey
1010 isIntegerTy    = is_tc integerTyConKey
1011 isIntTy        = is_tc intTyConKey
1012 isWordTy       = is_tc wordTyConKey
1013 isBoolTy       = is_tc boolTyConKey
1014 isUnitTy       = is_tc unitTyConKey
1015 isCharTy       = is_tc charTyConKey
1016
1017 isStringTy :: Type -> Bool
1018 isStringTy ty
1019   = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
1020       Just (tc, [arg_ty]) -> tc == listTyCon && isCharTy arg_ty
1021       _                   -> False
1022
1023 is_tc :: Unique -> Type -> Bool
1024 -- Newtypes are opaque to this
1025 is_tc uniq ty = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
1026                         Just (tc, _) -> uniq == getUnique tc
1027                         Nothing      -> False
1028 \end{code}
1029
1030 \begin{code}
1031 -- NB: Currently used in places where we have already expanded type synonyms;
1032 --     hence no 'coreView'.  This could, however, be changed without breaking
1033 --     any code.
1034 isOpenSynTyConApp :: TcTauType -> Bool
1035 isOpenSynTyConApp (TyConApp tc tys) = isOpenSynTyCon tc &&
1036                                       length tys == tyConArity tc
1037 isOpenSynTyConApp _other            = False
1038 \end{code}
1039
1040
1041 %************************************************************************
1042 %*                                                                      *
1043 \subsection{Misc}
1044 %*                                                                      *
1045 %************************************************************************
1046
1047 \begin{code}
1048 deNoteType :: Type -> Type
1049 -- Remove all *outermost* type synonyms and other notes
1050 deNoteType ty | Just ty' <- tcView ty = deNoteType ty'
1051 deNoteType ty = ty
1052 \end{code}
1053
1054 \begin{code}
1055 tcTyVarsOfType :: Type -> TcTyVarSet
1056 -- Just the *TcTyVars* free in the type
1057 -- (Types.tyVarsOfTypes finds all free TyVars)
1058 tcTyVarsOfType (TyVarTy tv)         = if isTcTyVar tv then unitVarSet tv
1059                                                       else emptyVarSet
1060 tcTyVarsOfType (TyConApp _ tys)     = tcTyVarsOfTypes tys
1061 tcTyVarsOfType (PredTy sty)         = tcTyVarsOfPred sty
1062 tcTyVarsOfType (FunTy arg res)      = tcTyVarsOfType arg `unionVarSet` tcTyVarsOfType res
1063 tcTyVarsOfType (AppTy fun arg)      = tcTyVarsOfType fun `unionVarSet` tcTyVarsOfType arg
1064 tcTyVarsOfType (ForAllTy tyvar ty)  = (tcTyVarsOfType ty `delVarSet` tyvar)
1065                                       `unionVarSet` tcTyVarsOfTyVar tyvar
1066         -- We do sometimes quantify over skolem TcTyVars
1067
1068 tcTyVarsOfTyVar :: TcTyVar -> TyVarSet
1069 tcTyVarsOfTyVar tv | isCoVar tv = tcTyVarsOfType (tyVarKind tv)
1070                    | otherwise  = emptyVarSet
1071
1072 tcTyVarsOfTypes :: [Type] -> TyVarSet
1073 tcTyVarsOfTypes tys = foldr (unionVarSet.tcTyVarsOfType) emptyVarSet tys
1074
1075 tcTyVarsOfPred :: PredType -> TyVarSet
1076 tcTyVarsOfPred (IParam _ ty)    = tcTyVarsOfType ty
1077 tcTyVarsOfPred (ClassP _ tys)   = tcTyVarsOfTypes tys
1078 tcTyVarsOfPred (EqPred ty1 ty2) = tcTyVarsOfType ty1 `unionVarSet` tcTyVarsOfType ty2
1079 \end{code}
1080
1081 Note [Silly type synonym]
1082 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1083 Consider
1084         type T a = Int
1085 What are the free tyvars of (T x)?  Empty, of course!
1086 Here's the example that Ralf Laemmel showed me:
1087         foo :: (forall a. C u a -> C u a) -> u
1088         mappend :: Monoid u => u -> u -> u
1089
1090         bar :: Monoid u => u
1091         bar = foo (\t -> t `mappend` t)
1092 We have to generalise at the arg to f, and we don't
1093 want to capture the constraint (Monad (C u a)) because
1094 it appears to mention a.  Pretty silly, but it was useful to him.
1095
1096 exactTyVarsOfType is used by the type checker to figure out exactly
1097 which type variables are mentioned in a type.  It's also used in the
1098 smart-app checking code --- see TcExpr.tcIdApp
1099
1100 On the other hand, consider a *top-level* definition
1101         f = (\x -> x) :: T a -> T a
1102 If we don't abstract over 'a' it'll get fixed to GHC.Prim.Any, and then
1103 if we have an application like (f "x") we get a confusing error message
1104 involving Any.  So the conclusion is this: when generalising
1105   - at top level use tyVarsOfType
1106   - in nested bindings use exactTyVarsOfType
1107 See Trac #1813 for example.
1108
1109 \begin{code}
1110 exactTyVarsOfType :: TcType -> TyVarSet
1111 -- Find the free type variables (of any kind)
1112 -- but *expand* type synonyms.  See Note [Silly type synonym] above.
1113 exactTyVarsOfType ty
1114   = go ty
1115   where
1116     go ty | Just ty' <- tcView ty = go ty'      -- This is the key line
1117     go (TyVarTy tv)               = unitVarSet tv
1118     go (TyConApp _ tys)           = exactTyVarsOfTypes tys
1119     go (PredTy ty)                = go_pred ty
1120     go (FunTy arg res)            = go arg `unionVarSet` go res
1121     go (AppTy fun arg)            = go fun `unionVarSet` go arg
1122     go (ForAllTy tyvar ty)        = delVarSet (go ty) tyvar
1123                                     `unionVarSet` go_tv tyvar
1124
1125     go_pred (IParam _ ty)    = go ty
1126     go_pred (ClassP _ tys)   = exactTyVarsOfTypes tys
1127     go_pred (EqPred ty1 ty2) = go ty1 `unionVarSet` go ty2
1128
1129     go_tv tyvar | isCoVar tyvar = go (tyVarKind tyvar)
1130                 | otherwise     = emptyVarSet
1131
1132 exactTyVarsOfTypes :: [TcType] -> TyVarSet
1133 exactTyVarsOfTypes tys = foldr (unionVarSet . exactTyVarsOfType) emptyVarSet tys
1134 \end{code}
1135
1136 Find the free tycons and classes of a type.  This is used in the front
1137 end of the compiler.
1138
1139 \begin{code}
1140 tyClsNamesOfType :: Type -> NameSet
1141 tyClsNamesOfType (TyVarTy _)                = emptyNameSet
1142 tyClsNamesOfType (TyConApp tycon tys)       = unitNameSet (getName tycon) `unionNameSets` tyClsNamesOfTypes tys
1143 tyClsNamesOfType (PredTy (IParam _ ty))     = tyClsNamesOfType ty
1144 tyClsNamesOfType (PredTy (ClassP cl tys))   = unitNameSet (getName cl) `unionNameSets` tyClsNamesOfTypes tys
1145 tyClsNamesOfType (PredTy (EqPred ty1 ty2))  = tyClsNamesOfType ty1 `unionNameSets` tyClsNamesOfType ty2
1146 tyClsNamesOfType (FunTy arg res)            = tyClsNamesOfType arg `unionNameSets` tyClsNamesOfType res
1147 tyClsNamesOfType (AppTy fun arg)            = tyClsNamesOfType fun `unionNameSets` tyClsNamesOfType arg
1148 tyClsNamesOfType (ForAllTy _ ty)            = tyClsNamesOfType ty
1149
1150 tyClsNamesOfTypes :: [Type] -> NameSet
1151 tyClsNamesOfTypes tys = foldr (unionNameSets . tyClsNamesOfType) emptyNameSet tys
1152
1153 tyClsNamesOfDFunHead :: Type -> NameSet
1154 -- Find the free type constructors and classes
1155 -- of the head of the dfun instance type
1156 -- The 'dfun_head_type' is because of
1157 --      instance Foo a => Baz T where ...
1158 -- The decl is an orphan if Baz and T are both not locally defined,
1159 --      even if Foo *is* locally defined
1160 tyClsNamesOfDFunHead dfun_ty
1161   = case tcSplitSigmaTy dfun_ty of
1162         (_, _, head_ty) -> tyClsNamesOfType head_ty
1163 \end{code}
1164
1165
1166 %************************************************************************
1167 %*                                                                      *
1168 \subsection[TysWiredIn-ext-type]{External types}
1169 %*                                                                      *
1170 %************************************************************************
1171
1172 The compiler's foreign function interface supports the passing of a
1173 restricted set of types as arguments and results (the restricting factor
1174 being the )
1175
1176 \begin{code}
1177 tcSplitIOType_maybe :: Type -> Maybe (TyCon, Type, CoercionI)
1178 -- (isIOType t) returns Just (IO,t',co)
1179 --                              if co : t ~ IO t'
1180 --              returns Nothing otherwise
1181 tcSplitIOType_maybe ty
1182   = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
1183         -- This split absolutely has to be a tcSplit, because we must
1184         -- see the IO type; and it's a newtype which is transparent to splitTyConApp.
1185
1186         Just (io_tycon, [io_res_ty])
1187            |  io_tycon `hasKey` ioTyConKey
1188            -> Just (io_tycon, io_res_ty, IdCo)
1189
1190         Just (tc, tys)
1191            | not (isRecursiveTyCon tc)
1192            , Just (ty, co1) <- instNewTyCon_maybe tc tys
1193                   -- Newtypes that require a coercion are ok
1194            -> case tcSplitIOType_maybe ty of
1195                 Nothing             -> Nothing
1196                 Just (tc, ty', co2) -> Just (tc, ty', co1 `mkTransCoI` co2)
1197
1198         _ -> Nothing
1199
1200 isFFITy :: Type -> Bool
1201 -- True for any TyCon that can possibly be an arg or result of an FFI call
1202 isFFITy ty = checkRepTyCon legalFFITyCon ty
1203
1204 isFFIArgumentTy :: DynFlags -> Safety -> Type -> Bool
1205 -- Checks for valid argument type for a 'foreign import'
1206 isFFIArgumentTy dflags safety ty
1207    = checkRepTyCon (legalOutgoingTyCon dflags safety) ty
1208
1209 isFFIExternalTy :: Type -> Bool
1210 -- Types that are allowed as arguments of a 'foreign export'
1211 isFFIExternalTy ty = checkRepTyCon legalFEArgTyCon ty
1212
1213 isFFIImportResultTy :: DynFlags -> Type -> Bool
1214 isFFIImportResultTy dflags ty
1215   = checkRepTyCon (legalFIResultTyCon dflags) ty
1216
1217 isFFIExportResultTy :: Type -> Bool
1218 isFFIExportResultTy ty = checkRepTyCon legalFEResultTyCon ty
1219
1220 isFFIDynArgumentTy :: Type -> Bool
1221 -- The argument type of a foreign import dynamic must be Ptr, FunPtr, Addr,
1222 -- or a newtype of either.
1223 isFFIDynArgumentTy = checkRepTyConKey [ptrTyConKey, funPtrTyConKey]
1224
1225 isFFIDynResultTy :: Type -> Bool
1226 -- The result type of a foreign export dynamic must be Ptr, FunPtr, Addr,
1227 -- or a newtype of either.
1228 isFFIDynResultTy = checkRepTyConKey [ptrTyConKey, funPtrTyConKey]
1229
1230 isFFILabelTy :: Type -> Bool
1231 -- The type of a foreign label must be Ptr, FunPtr, Addr,
1232 -- or a newtype of either.
1233 isFFILabelTy = checkRepTyConKey [ptrTyConKey, funPtrTyConKey]
1234
1235 isFFIPrimArgumentTy :: DynFlags -> Type -> Bool
1236 -- Checks for valid argument type for a 'foreign import prim'
1237 -- Currently they must all be simple unlifted types.
1238 isFFIPrimArgumentTy dflags ty
1239    = checkRepTyCon (legalFIPrimArgTyCon dflags) ty
1240
1241 isFFIPrimResultTy :: DynFlags -> Type -> Bool
1242 -- Checks for valid result type for a 'foreign import prim'
1243 -- Currently it must be an unlifted type, including unboxed tuples.
1244 isFFIPrimResultTy dflags ty
1245    = checkRepTyCon (legalFIPrimResultTyCon dflags) ty
1246
1247 isFFIDotnetTy :: DynFlags -> Type -> Bool
1248 isFFIDotnetTy dflags ty
1249   = checkRepTyCon (\ tc -> (legalFIResultTyCon dflags tc ||
1250                            isFFIDotnetObjTy ty || isStringTy ty)) ty
1251         -- NB: isStringTy used to look through newtypes, but
1252         --     it no longer does so.  May need to adjust isFFIDotNetTy
1253         --     if we do want to look through newtypes.
1254
1255 isFFIDotnetObjTy :: Type -> Bool
1256 isFFIDotnetObjTy ty
1257   = checkRepTyCon check_tc t_ty
1258   where
1259    (_, t_ty) = tcSplitForAllTys ty
1260    check_tc tc = getName tc == objectTyConName
1261
1262 isFunPtrTy :: Type -> Bool
1263 isFunPtrTy = checkRepTyConKey [funPtrTyConKey]
1264
1265 checkRepTyCon :: (TyCon -> Bool) -> Type -> Bool
1266 -- Look through newtypes, but *not* foralls
1267 -- Should work even for recursive newtypes
1268 -- eg Manuel had:       newtype T = MkT (Ptr T)
1269 checkRepTyCon check_tc ty
1270   = go [] ty
1271   where
1272     go rec_nts ty
1273       | Just (tc,tys) <- splitTyConApp_maybe ty
1274       = case carefullySplitNewType_maybe rec_nts tc tys of
1275            Just (rec_nts', ty') -> go rec_nts' ty'
1276            Nothing              -> check_tc tc
1277       | otherwise
1278       = False
1279
1280 checkRepTyConKey :: [Unique] -> Type -> Bool
1281 -- Like checkRepTyCon, but just looks at the TyCon key
1282 checkRepTyConKey keys
1283   = checkRepTyCon (\tc -> tyConUnique tc `elem` keys)
1284 \end{code}
1285
1286 ----------------------------------------------
1287 These chaps do the work; they are not exported
1288 ----------------------------------------------
1289
1290 \begin{code}
1291 legalFEArgTyCon :: TyCon -> Bool
1292 legalFEArgTyCon tc
1293   -- It's illegal to make foreign exports that take unboxed
1294   -- arguments.  The RTS API currently can't invoke such things.  --SDM 7/2000
1295   = boxedMarshalableTyCon tc
1296
1297 legalFIResultTyCon :: DynFlags -> TyCon -> Bool
1298 legalFIResultTyCon dflags tc
1299   | tc == unitTyCon         = True
1300   | otherwise               = marshalableTyCon dflags tc
1301
1302 legalFEResultTyCon :: TyCon -> Bool
1303 legalFEResultTyCon tc
1304   | tc == unitTyCon         = True
1305   | otherwise               = boxedMarshalableTyCon tc
1306
1307 legalOutgoingTyCon :: DynFlags -> Safety -> TyCon -> Bool
1308 -- Checks validity of types going from Haskell -> external world
1309 legalOutgoingTyCon dflags _ tc
1310   = marshalableTyCon dflags tc
1311
1312 legalFFITyCon :: TyCon -> Bool
1313 -- True for any TyCon that can possibly be an arg or result of an FFI call
1314 legalFFITyCon tc
1315   = isUnLiftedTyCon tc || boxedMarshalableTyCon tc || tc == unitTyCon
1316
1317 marshalableTyCon :: DynFlags -> TyCon -> Bool
1318 marshalableTyCon dflags tc
1319   =  (dopt Opt_UnliftedFFITypes dflags
1320       && isUnLiftedTyCon tc
1321       && not (isUnboxedTupleTyCon tc)
1322       && case tyConPrimRep tc of        -- Note [Marshalling VoidRep]
1323            VoidRep -> False
1324            _       -> True)
1325   || boxedMarshalableTyCon tc
1326
1327 boxedMarshalableTyCon :: TyCon -> Bool
1328 boxedMarshalableTyCon tc
1329    = getUnique tc `elem` [ intTyConKey, int8TyConKey, int16TyConKey
1330                          , int32TyConKey, int64TyConKey
1331                          , wordTyConKey, word8TyConKey, word16TyConKey
1332                          , word32TyConKey, word64TyConKey
1333                          , floatTyConKey, doubleTyConKey
1334                          , ptrTyConKey, funPtrTyConKey
1335                          , charTyConKey
1336                          , stablePtrTyConKey
1337                          , boolTyConKey
1338                          ]
1339
1340 legalFIPrimArgTyCon :: DynFlags -> TyCon -> Bool
1341 -- Check args of 'foreign import prim', only allow simple unlifted types.
1342 -- Strictly speaking it is unnecessary to ban unboxed tuples here since
1343 -- currently they're of the wrong kind to use in function args anyway.
1344 legalFIPrimArgTyCon dflags tc
1345   = dopt Opt_UnliftedFFITypes dflags
1346     && isUnLiftedTyCon tc
1347     && not (isUnboxedTupleTyCon tc)
1348
1349 legalFIPrimResultTyCon :: DynFlags -> TyCon -> Bool
1350 -- Check result type of 'foreign import prim'. Allow simple unlifted
1351 -- types and also unboxed tuple result types '... -> (# , , #)'
1352 legalFIPrimResultTyCon dflags tc
1353   = dopt Opt_UnliftedFFITypes dflags
1354     && isUnLiftedTyCon tc
1355     && (isUnboxedTupleTyCon tc
1356         || case tyConPrimRep tc of      -- Note [Marshalling VoidRep]
1357            VoidRep -> False
1358            _       -> True)
1359 \end{code}
1360
1361 Note [Marshalling VoidRep]
1362 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1363 We don't treat State# (whose PrimRep is VoidRep) as marshalable.
1364 In turn that means you can't write
1365         foreign import foo :: Int -> State# RealWorld
1366
1367 Reason: the back end falls over with panic "primRepHint:VoidRep";
1368         and there is no compelling reason to permit it