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, TcCoVar,
  23
  24   --------------------------------
  25   -- MetaDetails
  26   UserTypeCtxt(..), pprUserTypeCtxt,
  27   TcTyVarDetails(..), pprTcTyVarDetails,
  28   MetaDetails(Flexi, Indirect), MetaInfo(..),
  29   SkolemInfo(..), pprSkolTvBinding, pprSkolInfo,
  30   isImmutableTyVar, isSkolemTyVar, isMetaTyVar,  isMetaTyVarTy,
  31   isSigTyVar, isExistentialTyVar,  isTyConableTyVar,
  32   metaTvRef,
  33   isFlexi, isIndirect, isUnkSkol, isRuntimeUnkSkol,
  34
  35   --------------------------------
  36   -- Builders
  37   mkPhiTy, mkSigmaTy,
  38
  39   --------------------------------
  40   -- Splitters
  41   -- These are important because they do not look through newtypes
  42   tcView,
  43   tcSplitForAllTys, tcSplitPhiTy, tcSplitPredFunTy_maybe,
  44   tcSplitFunTy_maybe, tcSplitFunTys, tcFunArgTy, tcFunResultTy, tcSplitFunTysN,
  45   tcSplitTyConApp, tcSplitTyConApp_maybe, tcTyConAppTyCon, tcTyConAppArgs,
  46   tcSplitAppTy_maybe, tcSplitAppTy, tcSplitAppTys, repSplitAppTy_maybe,
  47   tcInstHeadTyNotSynonym, tcInstHeadTyAppAllTyVars,
  48   tcGetTyVar_maybe, tcGetTyVar,
  49   tcSplitSigmaTy, tcDeepSplitSigmaTy_maybe,
  50
  51   ---------------------------------
  52   -- Predicates.
  53   -- Again, newtypes are opaque
  54   tcEqType, tcEqTypes, tcEqPred, tcCmpType, tcCmpTypes, tcCmpPred, tcEqTypeX,
  55   eqKind,
  56   isSigmaTy, isOverloadedTy, isRigidTy,
  57   isDoubleTy, isFloatTy, isIntTy, isWordTy, isStringTy,
  58   isIntegerTy, isBoolTy, isUnitTy, isCharTy,
  59   isTauTy, isTauTyCon, tcIsTyVarTy, tcIsForAllTy,
  60   isSynFamilyTyConApp,
  61
  62   ---------------------------------
  63   -- Misc type manipulators
  64   deNoteType,
  65   tyClsNamesOfType, tyClsNamesOfDFunHead,
  66   getDFunTyKey,
  67
  68   ---------------------------------
  69   -- Predicate types
  70   getClassPredTys_maybe, getClassPredTys,
  71   isClassPred, isTyVarClassPred, isEqPred,
  72   mkClassPred, mkIPPred, tcSplitPredTy_maybe,
  73   mkDictTy, evVarPred,
  74   isPredTy, isDictTy, isDictLikeTy,
  75   tcSplitDFunTy, tcSplitDFunHead, predTyUnique,
  76   isIPPred,
  77   isRefineableTy, isRefineablePred,
  78
  79   -- * Tidying type related things up for printing
  80   tidyType,      tidyTypes,
  81   tidyOpenType,  tidyOpenTypes,
  82   tidyTyVarBndr, tidyFreeTyVars,
  83   tidyOpenTyVar, tidyOpenTyVars,
  84   tidyTopType,   tidyPred,
  85   tidyKind, tidySkolemTyVar,
  86
  87   ---------------------------------
  88   -- Foreign import and export
  89   isFFIArgumentTy,     -- :: DynFlags -> Safety -> Type -> Bool
  90   isFFIImportResultTy, -- :: DynFlags -> Type -> Bool
  91   isFFIExportResultTy, -- :: Type -> Bool
  92   isFFIExternalTy,     -- :: Type -> Bool
  93   isFFIDynArgumentTy,  -- :: Type -> Bool
  94   isFFIDynResultTy,    -- :: Type -> Bool
  95   isFFIPrimArgumentTy, -- :: DynFlags -> Type -> Bool
  96   isFFIPrimResultTy,   -- :: DynFlags -> Type -> Bool
  97   isFFILabelTy,        -- :: Type -> Bool
  98   isFFIDotnetTy,       -- :: DynFlags -> Type -> Bool
  99   isFFIDotnetObjTy,    -- :: Type -> Bool
 100   isFFITy,             -- :: Type -> Bool
 101   isFunPtrTy,          -- :: Type -> Bool
 102   tcSplitIOType_maybe, -- :: Type -> Maybe Type
 103
 104   --------------------------------
 105   -- Rexported from Coercion
 106   typeKind,
 107
 108   --------------------------------
 109   -- Rexported from Type
 110   Kind,         -- Stuff to do with kinds is insensitive to pre/post Tc
 111   unliftedTypeKind, liftedTypeKind, argTypeKind,
 112   openTypeKind, mkArrowKind, mkArrowKinds,
 113   isLiftedTypeKind, isUnliftedTypeKind, isSubOpenTypeKind,
 114   isSubArgTypeKind, isSubKind, splitKindFunTys, defaultKind,
 115   kindVarRef, mkKindVar,
 116
 117   Type, PredType(..), ThetaType,
 118   mkForAllTy, mkForAllTys,
 119   mkFunTy, mkFunTys, zipFunTys,
 120   mkTyConApp, mkAppTy, mkAppTys, applyTy, applyTys,
 121   mkTyVarTy, mkTyVarTys, mkTyConTy, mkPredTy, mkPredTys,
 122
 123   -- Type substitutions
 124   TvSubst(..),  -- Representation visible to a few friends
 125   TvSubstEnv, emptyTvSubst, substEqSpec,
 126   mkOpenTvSubst, zipOpenTvSubst, zipTopTvSubst,
 127   mkTopTvSubst, notElemTvSubst, unionTvSubst,
 128   getTvSubstEnv, setTvSubstEnv, getTvInScope, extendTvInScope, lookupTyVar,
 129   extendTvSubst, extendTvSubstList, isInScope, mkTvSubst, zipTyEnv,
 130   substTy, substTys, substTyWith, substTheta, substTyVar, substTyVars, substTyVarBndr,
 131
 132   isUnLiftedType,       -- Source types are always lifted
 133   isUnboxedTupleType,   -- Ditto
 134   isPrimitiveType,
 135
 136   tyVarsOfType, tyVarsOfTypes, tyVarsOfPred, tyVarsOfTheta,
 137   tcTyVarsOfType, tcTyVarsOfTypes, tcTyVarsOfPred, exactTyVarsOfType,
 138   exactTyVarsOfTypes,
 139
 140   pprKind, pprParendKind,
 141   pprType, pprParendType, pprTypeApp, pprTyThingCategory,
 142   pprPred, pprTheta, pprThetaArrow, pprClassPred
 143
 144   ) where
 145
 146 #include "HsVersions.h"
 147
 148 -- friends:
 149 import TypeRep
 150 import DataCon
 151 import Class
 152 import Var
 153 import ForeignCall
 154 import VarSet
 155 import Type
 156 import Coercion
 157 import TyCon
 158 import HsExpr( HsMatchContext )
 159
 160 -- others:
 161 import DynFlags
 162 import Name
 163 import NameSet
 164 import VarEnv
 165 import PrelNames
 166 import TysWiredIn
 167 import BasicTypes
 168 import Util
 169 import Maybes
 170 import ListSetOps
 171 import Outputable
 172 import FastString
 173
 174 import Data.List( mapAccumL )
 175 import Data.IORef
 176 \end{code}
 177
 178 %************************************************************************
 179 %*                                                                      *
 180 \subsection{Types}
 181 %*                                                                      *
 182 %************************************************************************
 183
 184 The type checker divides the generic Type world into the
 185 following more structured beasts:
 186
 187 sigma ::= forall tyvars. phi
 188         -- A sigma type is a qualified type
 189         --
 190         -- Note that even if 'tyvars' is empty, theta
 191         -- may not be: e.g.   (?x::Int) => Int
 192
 193         -- Note that 'sigma' is in prenex form:
 194         -- all the foralls are at the front.
 195         -- A 'phi' type has no foralls to the right of
 196         -- an arrow
 197
 198 phi :: theta => rho
 199
 200 rho ::= sigma -> rho
 201      |  tau
 202
 203 -- A 'tau' type has no quantification anywhere
 204 -- Note that the args of a type constructor must be taus
 205 tau ::= tyvar
 206      |  tycon tau_1 .. tau_n
 207      |  tau_1 tau_2
 208      |  tau_1 -> tau_2
 209
 210 -- In all cases, a (saturated) type synonym application is legal,
 211 -- provided it expands to the required form.
 212
 213 \begin{code}
 214 type TcTyVar = TyVar    -- Used only during type inference
 215 type TcCoVar = CoVar    -- Used only during type inference; mutable
 216 type TcType = Type      -- A TcType can have mutable type variables
 217         -- Invariant on ForAllTy in TcTypes:
 218         --      forall a. T
 219         -- a cannot occur inside a MutTyVar in T; that is,
 220         -- T is "flattened" before quantifying over a
 221
 222 -- These types do not have boxy type variables in them
 223 type TcPredType     = PredType
 224 type TcThetaType    = ThetaType
 225 type TcSigmaType    = TcType
 226 type TcRhoType      = TcType
 227 type TcTauType      = TcType
 228 type TcKind         = Kind
 229 type TcTyVarSet     = TyVarSet
 230 \end{code}
 231
 232
 233 %************************************************************************
 234 %*                                                                      *
 235 \subsection{TyVarDetails}
 236 %*                                                                      *
 237 %************************************************************************
 238
 239 TyVarDetails gives extra info about type variables, used during type
 240 checking.  It's attached to mutable type variables only.
 241 It's knot-tied back to Var.lhs.  There is no reason in principle
 242 why Var.lhs shouldn't actually have the definition, but it "belongs" here.
 243
 244
 245 Note [Signature skolems]
 246 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
 247 Consider this
 248
 249   x :: [a]
 250   y :: b
 251   (x,y,z) = ([y,z], z, head x)
 252
 253 Here, x and y have type sigs, which go into the environment.  We used to
 254 instantiate their types with skolem constants, and push those types into
 255 the RHS, so we'd typecheck the RHS with type
 256         ( [a*], b*, c )
 257 where a*, b* are skolem constants, and c is an ordinary meta type varible.
 258
 259 The trouble is that the occurrences of z in the RHS force a* and b* to
 260 be the *same*, so we can't make them into skolem constants that don't unify
 261 with each other.  Alas.
 262
 263 One solution would be insist that in the above defn the programmer uses
 264 the same type variable in both type signatures.  But that takes explanation.
 265
 266 The alternative (currently implemented) is to have a special kind of skolem
 267 constant, SigTv, which can unify with other SigTvs.  These are *not* treated
 268 as righd for the purposes of GADTs.  And they are used *only* for pattern
 269 bindings and mutually recursive function bindings.  See the function
 270 TcBinds.tcInstSig, and its use_skols parameter.
 271
 272
 273 \begin{code}
 274 -- A TyVarDetails is inside a TyVar
 275 data TcTyVarDetails
 276   = SkolemTv SkolemInfo   -- A skolem constant
 277
 278   | FlatSkol TcType
 279            -- The "skolem" obtained by flattening during
 280            -- constraint simplification
 281
 282            -- In comments we will use the notation alpha[flat = ty]
 283            -- to represent a flattening skolem variable alpha
 284            -- identified with type ty.
 285
 286   | MetaTv MetaInfo (IORef MetaDetails)
 287
 288 data MetaDetails
 289   = Flexi  -- Flexi type variables unify to become Indirects
 290   | Indirect TcType
 291
 292 data MetaInfo
 293    = TauTv         -- This MetaTv is an ordinary unification variable
 294                    -- A TauTv is always filled in with a tau-type, which
 295                    -- never contains any ForAlls
 296
 297    | SigTv Name    -- A variant of TauTv, except that it should not be
 298                    -- unified with a type, only with a type variable
 299                    -- SigTvs are only distinguished to improve error messages
 300                    --      see Note [Signature skolems]
 301                    --      The MetaDetails, if filled in, will
 302                    --      always be another SigTv or a SkolemTv
 303                    -- The Name is the name of the function from whose
 304                    -- type signature we got this skolem
 305
 306    | TcsTv         -- A MetaTv allocated by the constraint solver
 307                    -- Its particular property is that it is always "touchable"
 308                    -- Nevertheless, the constraint solver has to try to guess
 309                    -- what type to instantiate it to
 310
 311 ----------------------------------
 312 -- SkolemInfo describes a site where
 313 --   a) type variables are skolemised
 314 --   b) an implication constraint is generated
 315 data SkolemInfo
 316   = SigSkol UserTypeCtxt        -- A skolem that is created by instantiating
 317                                 -- a programmer-supplied type signature
 318                                 -- Location of the binding site is on the TyVar
 319
 320         -- The rest are for non-scoped skolems
 321   | ClsSkol Class       -- Bound at a class decl
 322   | InstSkol            -- Bound at an instance decl
 323   | FamInstSkol         -- Bound at a family instance decl
 324   | PatSkol             -- An existential type variable bound by a pattern for
 325       DataCon           -- a data constructor with an existential type.
 326       (HsMatchContext Name)
 327              -- e.g.   data T = forall a. Eq a => MkT a
 328              --        f (MkT x) = ...
 329              -- The pattern MkT x will allocate an existential type
 330              -- variable for 'a'.
 331
 332   | ArrowSkol           -- An arrow form (see TcArrows)
 333
 334   | IPSkol [IPName Name]  -- Binding site of an implicit parameter
 335
 336   | RuleSkol RuleName   -- The LHS of a RULE
 337   | GenSkol TcType      -- Bound when doing a subsumption check for ty
 338
 339   | RuntimeUnkSkol      -- a type variable used to represent an unknown
 340                         -- runtime type (used in the GHCi debugger)
 341
 342   | UnkSkol             -- Unhelpful info (until I improve it)
 343
 344 -------------------------------------
 345 -- UserTypeCtxt describes the places where a
 346 -- programmer-written type signature can occur
 347 -- Like SkolemInfo, no location info
 348 data UserTypeCtxt
 349   = FunSigCtxt Name     -- Function type signature
 350                         -- Also used for types in SPECIALISE pragmas
 351   | ExprSigCtxt         -- Expression type signature
 352   | ConArgCtxt Name     -- Data constructor argument
 353   | TySynCtxt Name      -- RHS of a type synonym decl
 354   | GenPatCtxt          -- Pattern in generic decl
 355                         --      f{| a+b |} (Inl x) = ...
 356   | LamPatSigCtxt               -- Type sig in lambda pattern
 357                         --      f (x::t) = ...
 358   | BindPatSigCtxt      -- Type sig in pattern binding pattern
 359                         --      (x::t, y) = e
 360   | ResSigCtxt          -- Result type sig
 361                         --      f x :: t = ....
 362   | ForSigCtxt Name     -- Foreign inport or export signature
 363   | DefaultDeclCtxt     -- Types in a default declaration
 364   | SpecInstCtxt        -- SPECIALISE instance pragma
 365   | ThBrackCtxt         -- Template Haskell type brackets [t| ... |]
 366
 367 -- Notes re TySynCtxt
 368 -- We allow type synonyms that aren't types; e.g.  type List = []
 369 --
 370 -- If the RHS mentions tyvars that aren't in scope, we'll
 371 -- quantify over them:
 372 --      e.g.    type T = a->a
 373 -- will become  type T = forall a. a->a
 374 --
 375 -- With gla-exts that's right, but for H98 we should complain.
 376
 377 ---------------------------------
 378 -- Kind variables:
 379
 380 mkKindName :: Unique -> Name
 381 mkKindName unique = mkSystemName unique kind_var_occ
 382
 383 kindVarRef :: KindVar -> IORef MetaDetails
 384 kindVarRef tc =
 385   ASSERT ( isTcTyVar tc )
 386   case tcTyVarDetails tc of
 387     MetaTv TauTv ref -> ref
 388     _                -> pprPanic "kindVarRef" (ppr tc)
 389
 390 mkKindVar :: Unique -> IORef MetaDetails -> KindVar
 391 mkKindVar u r
 392   = mkTcTyVar (mkKindName u)
 393               tySuperKind  -- not sure this is right,
 394                             -- do we need kind vars for
 395                             -- coercions?
 396               (MetaTv TauTv r)
 397
 398 kind_var_occ :: OccName -- Just one for all KindVars
 399                         -- They may be jiggled by tidying
 400 kind_var_occ = mkOccName tvName "k"
 401 \end{code}
 402
 403 %************************************************************************
 404 %*                                                                      *
 405                 Pretty-printing
 406 %*                                                                      *
 407 %************************************************************************
 408
 409 \begin{code}
 410 pprTcTyVarDetails :: TcTyVarDetails -> SDoc
 411 -- For debugging
 412 pprTcTyVarDetails (SkolemTv _)         = ptext (sLit "sk")
 413 pprTcTyVarDetails (FlatSkol {})        = ptext (sLit "fsk")
 414 pprTcTyVarDetails (MetaTv TauTv _)     = ptext (sLit "tau")
 415 pprTcTyVarDetails (MetaTv TcsTv _)     = ptext (sLit "tcs")
 416 pprTcTyVarDetails (MetaTv (SigTv _) _) = ptext (sLit "sig")
 417
 418 pprUserTypeCtxt :: UserTypeCtxt -> SDoc
 419 pprUserTypeCtxt (FunSigCtxt n)  = ptext (sLit "the type signature for") <+> quotes (ppr n)
 420 pprUserTypeCtxt ExprSigCtxt     = ptext (sLit "an expression type signature")
 421 pprUserTypeCtxt (ConArgCtxt c)  = ptext (sLit "the type of the constructor") <+> quotes (ppr c)
 422 pprUserTypeCtxt (TySynCtxt c)   = ptext (sLit "the RHS of the type synonym") <+> quotes (ppr c)
 423 pprUserTypeCtxt GenPatCtxt      = ptext (sLit "the type pattern of a generic definition")
 424 pprUserTypeCtxt ThBrackCtxt     = ptext (sLit "a Template Haskell quotation [t|...|]")
 425 pprUserTypeCtxt LamPatSigCtxt   = ptext (sLit "a pattern type signature")
 426 pprUserTypeCtxt BindPatSigCtxt  = ptext (sLit "a pattern type signature")
 427 pprUserTypeCtxt ResSigCtxt      = ptext (sLit "a result type signature")
 428 pprUserTypeCtxt (ForSigCtxt n)  = ptext (sLit "the foreign declaration for") <+> quotes (ppr n)
 429 pprUserTypeCtxt DefaultDeclCtxt = ptext (sLit "a type in a `default' declaration")
 430 pprUserTypeCtxt SpecInstCtxt    = ptext (sLit "a SPECIALISE instance pragma")
 431
 432 pprSkolTvBinding :: TcTyVar -> SDoc
 433 -- Print info about the binding of a skolem tyvar,
 434 -- or nothing if we don't have anything useful to say
 435 pprSkolTvBinding tv
 436   = ASSERT ( isTcTyVar tv )
 437     quotes (ppr tv) <+> ppr_details (tcTyVarDetails tv)
 438   where
 439     ppr_details (SkolemTv info)      = ppr_skol info
 440     ppr_details (FlatSkol {})        = ptext (sLit "is a flattening type variable")
 441     ppr_details (MetaTv (SigTv n) _) = ptext (sLit "is bound by the type signature for")
 442                                        <+> quotes (ppr n)
 443     ppr_details (MetaTv _ _)         = ptext (sLit "is a meta type variable")
 444
 445     ppr_skol UnkSkol        = ptext (sLit "is an unknown type variable")        -- Unhelpful
 446     ppr_skol RuntimeUnkSkol = ptext (sLit "is an unknown runtime type")
 447     ppr_skol info           = sep [ptext (sLit "is a rigid type variable bound by"),
 448                                    sep [pprSkolInfo info,
 449                                         nest 2 (ptext (sLit "at") <+> ppr (getSrcLoc tv))]]
 450
 451 instance Outputable SkolemInfo where
 452   ppr = pprSkolInfo
 453
 454 pprSkolInfo :: SkolemInfo -> SDoc
 455 -- Complete the sentence "is a rigid type variable bound by..."
 456 pprSkolInfo (SigSkol ctxt)  = pprUserTypeCtxt ctxt
 457 pprSkolInfo (IPSkol ips)    = ptext (sLit "the implicit-parameter bindings for")
 458                               <+> pprWithCommas ppr ips
 459 pprSkolInfo (ClsSkol cls)   = ptext (sLit "the class declaration for") <+> quotes (ppr cls)
 460 pprSkolInfo InstSkol        = ptext (sLit "the instance declaration")
 461 pprSkolInfo FamInstSkol     = ptext (sLit "the family instance declaration")
 462 pprSkolInfo (RuleSkol name) = ptext (sLit "the RULE") <+> doubleQuotes (ftext name)
 463 pprSkolInfo ArrowSkol       = ptext (sLit "the arrow form")
 464 pprSkolInfo (PatSkol dc _)  = sep [ ptext (sLit "a pattern with constructor")
 465                                     , ppr dc <+> dcolon <+> ppr (dataConUserType dc) ]
 466 pprSkolInfo (GenSkol ty)    = sep [ ptext (sLit "the polymorphic type")
 467                                   , quotes (ppr ty) ]
 468
 469 -- UnkSkol
 470 -- For type variables the others are dealt with by pprSkolTvBinding.
 471 -- For Insts, these cases should not happen
 472 pprSkolInfo UnkSkol        = WARN( True, text "pprSkolInfo: UnkSkol" ) ptext (sLit "UnkSkol")
 473 pprSkolInfo RuntimeUnkSkol = WARN( True, text "pprSkolInfo: RuntimeUnkSkol" ) ptext (sLit "RuntimeUnkSkol")
 474
 475 instance Outputable MetaDetails where
 476   ppr Flexi         = ptext (sLit "Flexi")
 477   ppr (Indirect ty) = ptext (sLit "Indirect") <+> ppr ty
 478 \end{code}
 479
 480
 481 %************************************************************************
 482 %*                                                                      *
 483 \subsection{TidyType}
 484 %*                                                                      *
 485 %************************************************************************
 486
 487 \begin{code}
 488 -- | This tidies up a type for printing in an error message, or in
 489 -- an interface file.
 490 --
 491 -- It doesn't change the uniques at all, just the print names.
 492 tidyTyVarBndr :: TidyEnv -> TyVar -> (TidyEnv, TyVar)
 493 tidyTyVarBndr env@(tidy_env, subst) tyvar
 494   = case tidyOccName tidy_env (getOccName name) of
 495       (tidy', occ') -> ((tidy', subst'), tyvar'')
 496         where
 497           subst' = extendVarEnv subst tyvar tyvar''
 498           tyvar' = setTyVarName tyvar name'
 499           name'  = tidyNameOcc name occ'
 500                 -- Don't forget to tidy the kind for coercions!
 501           tyvar'' | isCoVar tyvar = setTyVarKind tyvar' kind'
 502                   | otherwise     = tyvar'
 503           kind'  = tidyType env (tyVarKind tyvar)
 504   where
 505     name = tyVarName tyvar
 506
 507 ---------------
 508 tidyFreeTyVars :: TidyEnv -> TyVarSet -> TidyEnv
 509 -- ^ Add the free 'TyVar's to the env in tidy form,
 510 -- so that we can tidy the type they are free in
 511 tidyFreeTyVars env tyvars = fst (tidyOpenTyVars env (varSetElems tyvars))
 512
 513 ---------------
 514 tidyOpenTyVars :: TidyEnv -> [TyVar] -> (TidyEnv, [TyVar])
 515 tidyOpenTyVars env tyvars = mapAccumL tidyOpenTyVar env tyvars
 516
 517 ---------------
 518 tidyOpenTyVar :: TidyEnv -> TyVar -> (TidyEnv, TyVar)
 519 -- ^ Treat a new 'TyVar' as a binder, and give it a fresh tidy name
 520 -- using the environment if one has not already been allocated. See
 521 -- also 'tidyTyVarBndr'
 522 tidyOpenTyVar env@(_, subst) tyvar
 523   = case lookupVarEnv subst tyvar of
 524         Just tyvar' -> (env, tyvar')            -- Already substituted
 525         Nothing     -> tidyTyVarBndr env tyvar  -- Treat it as a binder
 526
 527 ---------------
 528 tidyType :: TidyEnv -> Type -> Type
 529 tidyType env@(_, subst) ty
 530   = go ty
 531   where
 532     go (TyVarTy tv)         = case lookupVarEnv subst tv of
 533                                 Nothing  -> expand tv
 534                                 Just tv' -> expand tv'
 535     go (TyConApp tycon tys) = let args = map go tys
 536                               in args `seqList` TyConApp tycon args
 537     go (PredTy sty)         = PredTy (tidyPred env sty)
 538     go (AppTy fun arg)      = (AppTy $! (go fun)) $! (go arg)
 539     go (FunTy fun arg)      = (FunTy $! (go fun)) $! (go arg)
 540     go (ForAllTy tv ty)     = ForAllTy tvp $! (tidyType envp ty)
 541                               where
 542                                 (envp, tvp) = tidyTyVarBndr env tv
 543
 544     -- Expand FlatSkols, the skolems introduced by flattening process
 545     -- We don't want to show them in type error messages
 546     expand tv | isTcTyVar tv
 547               , FlatSkol ty <- tcTyVarDetails tv
 548               = go ty
 549               | otherwise
 550               = TyVarTy tv
 551
 552 ---------------
 553 tidyTypes :: TidyEnv -> [Type] -> [Type]
 554 tidyTypes env tys = map (tidyType env) tys
 555
 556 ---------------
 557 tidyPred :: TidyEnv -> PredType -> PredType
 558 tidyPred env (IParam n ty)     = IParam n (tidyType env ty)
 559 tidyPred env (ClassP clas tys) = ClassP clas (tidyTypes env tys)
 560 tidyPred env (EqPred ty1 ty2)  = EqPred (tidyType env ty1) (tidyType env ty2)
 561
 562 ---------------
 563 -- | Grabs the free type variables, tidies them
 564 -- and then uses 'tidyType' to work over the type itself
 565 tidyOpenType :: TidyEnv -> Type -> (TidyEnv, Type)
 566 tidyOpenType env ty
 567   = (env', tidyType env' ty)
 568   where
 569     env' = tidyFreeTyVars env (tyVarsOfType ty)
 570
 571 ---------------
 572 tidyOpenTypes :: TidyEnv -> [Type] -> (TidyEnv, [Type])
 573 tidyOpenTypes env tys = mapAccumL tidyOpenType env tys
 574
 575 ---------------
 576 -- | Calls 'tidyType' on a top-level type (i.e. with an empty tidying environment)
 577 tidyTopType :: Type -> Type
 578 tidyTopType ty = tidyType emptyTidyEnv ty
 579
 580 ---------------
 581 tidySkolemTyVar :: TidyEnv -> TcTyVar -> (TidyEnv, TcTyVar)
 582 -- Tidy the type inside a GenSkol, preparatory to printing it
 583 tidySkolemTyVar env tv
 584   = ASSERT( isTcTyVar tv && (isSkolemTyVar tv || isSigTyVar tv ) )
 585     (env1, mkTcTyVar (tyVarName tv) (tyVarKind tv) info1)
 586   where
 587     (env1, info1) = case tcTyVarDetails tv of
 588                         SkolemTv info -> (env1, SkolemTv info')
 589                                 where
 590                                   (env1, info') = tidy_skol_info env info
 591                         info -> (env, info)
 592
 593     tidy_skol_info env (GenSkol ty) = (env1, GenSkol ty1)
 594                             where
 595                               (env1, ty1)  = tidyOpenType env ty
 596     tidy_skol_info env info = (env, info)
 597
 598 ---------------
 599 tidyKind :: TidyEnv -> Kind -> (TidyEnv, Kind)
 600 tidyKind env k = tidyOpenType env k
 601 \end{code}
 602
 603
 604 %************************************************************************
 605 %*                                                                      *
 606                 Predicates
 607 %*                                                                      *
 608 %************************************************************************
 609
 610 \begin{code}
 611 isImmutableTyVar :: TyVar -> Bool
 612
 613 isImmutableTyVar tv
 614   | isTcTyVar tv = isSkolemTyVar tv
 615   | otherwise    = True
 616
 617 isTyConableTyVar, isSkolemTyVar, isExistentialTyVar,
 618   isMetaTyVar :: TcTyVar -> Bool
 619
 620 isTyConableTyVar tv
 621         -- True of a meta-type variable that can be filled in
 622         -- with a type constructor application; in particular,
 623         -- not a SigTv
 624   = ASSERT( isTcTyVar tv)
 625     case tcTyVarDetails tv of
 626         MetaTv (SigTv _) _ -> False
 627         _                  -> True
 628
 629 isSkolemTyVar tv
 630   = ASSERT2( isTcTyVar tv, ppr tv )
 631     case tcTyVarDetails tv of
 632         SkolemTv {} -> True
 633         FlatSkol {} -> True
 634         MetaTv {}   -> False
 635
 636 isExistentialTyVar tv   -- Existential type variable, bound by a pattern
 637   = ASSERT( isTcTyVar tv )
 638     case tcTyVarDetails tv of
 639         SkolemTv (PatSkol {}) -> True
 640         _                     -> False
 641
 642 isMetaTyVar tv
 643   = ASSERT2( isTcTyVar tv, ppr tv )
 644     case tcTyVarDetails tv of
 645         MetaTv _ _ -> True
 646         _          -> False
 647
 648 isMetaTyVarTy :: TcType -> Bool
 649 isMetaTyVarTy (TyVarTy tv) = isMetaTyVar tv
 650 isMetaTyVarTy _            = False
 651
 652 isSigTyVar :: Var -> Bool
 653 isSigTyVar tv
 654   = ASSERT( isTcTyVar tv )
 655     case tcTyVarDetails tv of
 656         MetaTv (SigTv _) _ -> True
 657         _                  -> False
 658
 659 metaTvRef :: TyVar -> IORef MetaDetails
 660 metaTvRef tv
 661   = ASSERT2( isTcTyVar tv, ppr tv )
 662     case tcTyVarDetails tv of
 663         MetaTv _ ref -> ref
 664         _          -> pprPanic "metaTvRef" (ppr tv)
 665
 666 isFlexi, isIndirect :: MetaDetails -> Bool
 667 isFlexi Flexi = True
 668 isFlexi _     = False
 669
 670 isIndirect (Indirect _) = True
 671 isIndirect _            = False
 672
 673 isRuntimeUnkSkol :: TyVar -> Bool
 674 -- Called only in TcErrors; see Note [Runtime skolems] there
 675 isRuntimeUnkSkol x | isTcTyVar x
 676                    , SkolemTv RuntimeUnkSkol <- tcTyVarDetails x
 677                    = True
 678                    | otherwise = False
 679
 680 isUnkSkol :: TyVar -> Bool
 681 isUnkSkol x | isTcTyVar x
 682             , SkolemTv UnkSkol <- tcTyVarDetails x = True
 683             | otherwise = False
 684 \end{code}
 685
 686
 687 %************************************************************************
 688 %*                                                                      *
 689 \subsection{Tau, sigma and rho}
 690 %*                                                                      *
 691 %************************************************************************
 692
 693 \begin{code}
 694 mkSigmaTy :: [TyVar] -> [PredType] -> Type -> Type
 695 mkSigmaTy tyvars theta tau = mkForAllTys tyvars (mkPhiTy theta tau)
 696
 697 mkPhiTy :: [PredType] -> Type -> Type
 698 mkPhiTy theta ty = foldr (\p r -> mkFunTy (mkPredTy p) r) ty theta
 699 \end{code}
 700
 701 @isTauTy@ tests for nested for-alls.  It should not be called on a boxy type.
 702
 703 \begin{code}
 704 isTauTy :: Type -> Bool
 705 isTauTy ty | Just ty' <- tcView ty = isTauTy ty'
 706 isTauTy (TyVarTy _)       = True
 707 isTauTy (TyConApp tc tys) = all isTauTy tys && isTauTyCon tc
 708 isTauTy (AppTy a b)       = isTauTy a && isTauTy b
 709 isTauTy (FunTy a b)       = isTauTy a && isTauTy b
 710 isTauTy (PredTy _)        = True                -- Don't look through source types
 711 isTauTy _                 = False
 712
 713
 714 isTauTyCon :: TyCon -> Bool
 715 -- Returns False for type synonyms whose expansion is a polytype
 716 isTauTyCon tc
 717   | isClosedSynTyCon tc = isTauTy (snd (synTyConDefn tc))
 718   | otherwise           = True
 719
 720 ---------------
 721 isRigidTy :: TcType -> Bool
 722 -- A type is rigid if it has no meta type variables in it
 723 isRigidTy ty = all isImmutableTyVar (varSetElems (tcTyVarsOfType ty))
 724
 725 isRefineableTy :: TcType -> (Bool,Bool)
 726 -- A type should have type refinements applied to it if it has
 727 -- free type variables, and they are all rigid
 728 isRefineableTy ty = (null tc_tvs,  all isImmutableTyVar tc_tvs)
 729                     where
 730                       tc_tvs = varSetElems (tcTyVarsOfType ty)
 731
 732 isRefineablePred :: TcPredType -> Bool
 733 isRefineablePred pred = not (null tc_tvs) && all isImmutableTyVar tc_tvs
 734                       where
 735                         tc_tvs = varSetElems (tcTyVarsOfPred pred)
 736
 737 ---------------
 738 getDFunTyKey :: Type -> OccName -- Get some string from a type, to be used to
 739                                 -- construct a dictionary function name
 740 getDFunTyKey ty | Just ty' <- tcView ty = getDFunTyKey ty'
 741 getDFunTyKey (TyVarTy tv)    = getOccName tv
 742 getDFunTyKey (TyConApp tc _) = getOccName tc
 743 getDFunTyKey (AppTy fun _)   = getDFunTyKey fun
 744 getDFunTyKey (FunTy _ _)     = getOccName funTyCon
 745 getDFunTyKey (ForAllTy _ t)  = getDFunTyKey t
 746 getDFunTyKey ty              = pprPanic "getDFunTyKey" (pprType ty)
 747 -- PredTy shouldn't happen
 748 \end{code}
 749
 750
 751 %************************************************************************
 752 %*                                                                      *
 753 \subsection{Expanding and splitting}
 754 %*                                                                      *
 755 %************************************************************************
 756
 757 These tcSplit functions are like their non-Tc analogues, but
 758         a) they do not look through newtypes
 759         b) they do not look through PredTys
 760
 761 However, they are non-monadic and do not follow through mutable type
 762 variables.  It's up to you to make sure this doesn't matter.
 763
 764 \begin{code}
 765 tcSplitForAllTys :: Type -> ([TyVar], Type)
 766 tcSplitForAllTys ty = split ty ty []
 767    where
 768      split orig_ty ty tvs | Just ty' <- tcView ty = split orig_ty ty' tvs
 769      split _ (ForAllTy tv ty) tvs
 770        | not (isCoVar tv) = split ty ty (tv:tvs)
 771      split orig_ty _ tvs = (reverse tvs, orig_ty)
 772
 773 tcIsForAllTy :: Type -> Bool
 774 tcIsForAllTy ty | Just ty' <- tcView ty = tcIsForAllTy ty'
 775 tcIsForAllTy (ForAllTy tv _) = not (isCoVar tv)
 776 tcIsForAllTy _               = False
 777
 778 tcSplitPredFunTy_maybe :: Type -> Maybe (PredType, Type)
 779 -- Split off the first predicate argument from a type
 780 tcSplitPredFunTy_maybe ty | Just ty' <- tcView ty = tcSplitPredFunTy_maybe ty'
 781 tcSplitPredFunTy_maybe (ForAllTy tv ty)
 782   | isCoVar tv = Just (coVarPred tv, ty)
 783 tcSplitPredFunTy_maybe (FunTy arg res)
 784   | Just p <- tcSplitPredTy_maybe arg = Just (p, res)
 785 tcSplitPredFunTy_maybe _
 786   = Nothing
 787
 788 tcSplitPhiTy :: Type -> (ThetaType, Type)
 789 tcSplitPhiTy ty
 790   = split ty []
 791   where
 792     split ty ts
 793       = case tcSplitPredFunTy_maybe ty of
 794           Just (pred, ty) -> split ty (pred:ts)
 795           Nothing         -> (reverse ts, ty)
 796
 797 tcSplitSigmaTy :: Type -> ([TyVar], ThetaType, Type)
 798 tcSplitSigmaTy ty = case tcSplitForAllTys ty of
 799                         (tvs, rho) -> case tcSplitPhiTy rho of
 800                                         (theta, tau) -> (tvs, theta, tau)
 801
 802 -----------------------
 803 tcDeepSplitSigmaTy_maybe
 804   :: TcSigmaType -> Maybe ([TcType], [TyVar], ThetaType, TcSigmaType)
 805 -- Looks for a *non-trivial* quantified type, under zero or more function arrows
 806 -- By "non-trivial" we mean either tyvars or constraints are non-empty
 807
 808 tcDeepSplitSigmaTy_maybe ty
 809   | Just (arg_ty, res_ty)           <- tcSplitFunTy_maybe ty
 810   , Just (arg_tys, tvs, theta, rho) <- tcDeepSplitSigmaTy_maybe res_ty
 811   = Just (arg_ty:arg_tys, tvs, theta, rho)
 812
 813   | (tvs, theta, rho) <- tcSplitSigmaTy ty
 814   , not (null tvs && null theta)
 815   = Just ([], tvs, theta, rho)
 816
 817   | otherwise = Nothing
 818
 819 -----------------------
 820 tcTyConAppTyCon :: Type -> TyCon
 821 tcTyConAppTyCon ty = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
 822                         Just (tc, _) -> tc
 823                         Nothing      -> pprPanic "tcTyConAppTyCon" (pprType ty)
 824
 825 tcTyConAppArgs :: Type -> [Type]
 826 tcTyConAppArgs ty = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
 827                         Just (_, args) -> args
 828                         Nothing        -> pprPanic "tcTyConAppArgs" (pprType ty)
 829
 830 tcSplitTyConApp :: Type -> (TyCon, [Type])
 831 tcSplitTyConApp ty = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
 832                         Just stuff -> stuff
 833                         Nothing    -> pprPanic "tcSplitTyConApp" (pprType ty)
 834
 835 tcSplitTyConApp_maybe :: Type -> Maybe (TyCon, [Type])
 836 tcSplitTyConApp_maybe ty | Just ty' <- tcView ty = tcSplitTyConApp_maybe ty'
 837 tcSplitTyConApp_maybe (TyConApp tc tys) = Just (tc, tys)
 838 tcSplitTyConApp_maybe (FunTy arg res)   = Just (funTyCon, [arg,res])
 839         -- Newtypes are opaque, so they may be split
 840         -- However, predicates are not treated
 841         -- as tycon applications by the type checker
 842 tcSplitTyConApp_maybe _                 = Nothing
 843
 844 -----------------------
 845 tcSplitFunTys :: Type -> ([Type], Type)
 846 tcSplitFunTys ty = case tcSplitFunTy_maybe ty of
 847                         Nothing        -> ([], ty)
 848                         Just (arg,res) -> (arg:args, res')
 849                                        where
 850                                           (args,res') = tcSplitFunTys res
 851
 852 tcSplitFunTy_maybe :: Type -> Maybe (Type, Type)
 853 tcSplitFunTy_maybe ty | Just ty' <- tcView ty           = tcSplitFunTy_maybe ty'
 854 tcSplitFunTy_maybe (FunTy arg res) | not (isPredTy arg) = Just (arg, res)
 855 tcSplitFunTy_maybe _                                    = Nothing
 856         -- Note the (not (isPredTy arg)) guard
 857         -- Consider     (?x::Int) => Bool
 858         -- We don't want to treat this as a function type!
 859         -- A concrete example is test tc230:
 860         --      f :: () -> (?p :: ()) => () -> ()
 861         --
 862         --      g = f () ()
 863
 864 tcSplitFunTysN
 865         :: TcRhoType
 866         -> Arity                -- N: Number of desired args
 867         -> ([TcSigmaType],      -- Arg types (N or fewer)
 868             TcSigmaType)        -- The rest of the type
 869
 870 tcSplitFunTysN ty n_args
 871   | n_args == 0
 872   = ([], ty)
 873   | Just (arg,res) <- tcSplitFunTy_maybe ty
 874   = case tcSplitFunTysN res (n_args - 1) of
 875         (args, res) -> (arg:args, res)
 876   | otherwise
 877   = ([], ty)
 878
 879 tcSplitFunTy :: Type -> (Type, Type)
 880 tcSplitFunTy  ty = expectJust "tcSplitFunTy" (tcSplitFunTy_maybe ty)
 881
 882 tcFunArgTy :: Type -> Type
 883 tcFunArgTy    ty = fst (tcSplitFunTy ty)
 884
 885 tcFunResultTy :: Type -> Type
 886 tcFunResultTy ty = snd (tcSplitFunTy ty)
 887
 888 -----------------------
 889 tcSplitAppTy_maybe :: Type -> Maybe (Type, Type)
 890 tcSplitAppTy_maybe ty | Just ty' <- tcView ty = tcSplitAppTy_maybe ty'
 891 tcSplitAppTy_maybe ty = repSplitAppTy_maybe ty
 892
 893 tcSplitAppTy :: Type -> (Type, Type)
 894 tcSplitAppTy ty = case tcSplitAppTy_maybe ty of
 895                     Just stuff -> stuff
 896                     Nothing    -> pprPanic "tcSplitAppTy" (pprType ty)
 897
 898 tcSplitAppTys :: Type -> (Type, [Type])
 899 tcSplitAppTys ty
 900   = go ty []
 901   where
 902     go ty args = case tcSplitAppTy_maybe ty of
 903                    Just (ty', arg) -> go ty' (arg:args)
 904                    Nothing         -> (ty,args)
 905
 906 -----------------------
 907 tcGetTyVar_maybe :: Type -> Maybe TyVar
 908 tcGetTyVar_maybe ty | Just ty' <- tcView ty = tcGetTyVar_maybe ty'
 909 tcGetTyVar_maybe (TyVarTy tv)   = Just tv
 910 tcGetTyVar_maybe _              = Nothing
 911
 912 tcGetTyVar :: String -> Type -> TyVar
 913 tcGetTyVar msg ty = expectJust msg (tcGetTyVar_maybe ty)
 914
 915 tcIsTyVarTy :: Type -> Bool
 916 tcIsTyVarTy ty = maybeToBool (tcGetTyVar_maybe ty)
 917
 918 -----------------------
 919 tcSplitDFunTy :: Type -> ([TyVar], Class, [Type])
 920 -- Split the type of a dictionary function
 921 -- We don't use tcSplitSigmaTy,  because a DFun may (with NDP)
 922 -- have non-Pred arguments, such as
 923 --     df :: forall m. (forall b. Eq b => Eq (m b)) -> C m
 924 tcSplitDFunTy ty
 925   = case tcSplitForAllTys ty                 of { (tvs, rho)  ->
 926     case tcSplitDFunHead (drop_pred_tys rho) of { (clas, tys) ->
 927     (tvs, clas, tys) }}
 928   where
 929     -- Discard the context of the dfun.  This can be a mix of
 930     -- coercion and class constraints; or (in the general NDP case)
 931     -- some other function argument
 932     drop_pred_tys ty | Just ty' <- tcView ty = drop_pred_tys ty'
 933     drop_pred_tys (ForAllTy tv ty) = ASSERT( isCoVar tv ) drop_pred_tys ty
 934     drop_pred_tys (FunTy _ ty)     = drop_pred_tys ty
 935     drop_pred_tys ty               = ty
 936
 937 tcSplitDFunHead :: Type -> (Class, [Type])
 938 tcSplitDFunHead tau
 939   = case tcSplitPredTy_maybe tau of
 940         Just (ClassP clas tys) -> (clas, tys)
 941         _ -> pprPanic "tcSplitDFunHead" (ppr tau)
 942
 943 tcInstHeadTyNotSynonym :: Type -> Bool
 944 -- Used in Haskell-98 mode, for the argument types of an instance head
 945 -- These must not be type synonyms, but everywhere else type synonyms
 946 -- are transparent, so we need a special function here
 947 tcInstHeadTyNotSynonym ty
 948   = case ty of
 949         TyConApp tc _ -> not (isSynTyCon tc)
 950         _ -> True
 951
 952 tcInstHeadTyAppAllTyVars :: Type -> Bool
 953 -- Used in Haskell-98 mode, for the argument types of an instance head
 954 -- These must be a constructor applied to type variable arguments
 955 tcInstHeadTyAppAllTyVars ty
 956   = case ty of
 957         TyConApp _ tys  -> ok tys
 958         FunTy arg res   -> ok [arg, res]
 959         _               -> False
 960   where
 961         -- Check that all the types are type variables,
 962         -- and that each is distinct
 963     ok tys = equalLength tvs tys && hasNoDups tvs
 964            where
 965              tvs = mapCatMaybes get_tv tys
 966
 967     get_tv (TyVarTy tv)  = Just tv      -- through synonyms
 968     get_tv _             = Nothing
 969 \end{code}
 970
 971
 972
 973 %************************************************************************
 974 %*                                                                      *
 975 \subsection{Predicate types}
 976 %*                                                                      *
 977 %************************************************************************
 978
 979 \begin{code}
 980 evVarPred :: EvVar -> PredType
 981 evVarPred var
 982   = case tcSplitPredTy_maybe (varType var) of
 983       Just pred -> pred
 984       Nothing   -> pprPanic "evVarPred" (ppr var <+> ppr (varType var))
 985
 986 tcSplitPredTy_maybe :: Type -> Maybe PredType
 987    -- Returns Just for predicates only
 988 tcSplitPredTy_maybe ty | Just ty' <- tcView ty = tcSplitPredTy_maybe ty'
 989 tcSplitPredTy_maybe (PredTy p)    = Just p
 990 tcSplitPredTy_maybe _             = Nothing
 991
 992 predTyUnique :: PredType -> Unique
 993 predTyUnique (IParam n _)    = getUnique (ipNameName n)
 994 predTyUnique (ClassP clas _) = getUnique clas
 995 predTyUnique (EqPred a b)    = pprPanic "predTyUnique" (ppr (EqPred a b))
 996 \end{code}
 997
 998
 999 --------------------- Dictionary types ---------------------------------
1000
1001 \begin{code}
1002 mkClassPred :: Class -> [Type] -> PredType
1003 mkClassPred clas tys = ClassP clas tys
1004
1005 isClassPred :: PredType -> Bool
1006 isClassPred (ClassP _ _) = True
1007 isClassPred _            = False
1008
1009 isTyVarClassPred :: PredType -> Bool
1010 isTyVarClassPred (ClassP _ tys) = all tcIsTyVarTy tys
1011 isTyVarClassPred _              = False
1012
1013 getClassPredTys_maybe :: PredType -> Maybe (Class, [Type])
1014 getClassPredTys_maybe (ClassP clas tys) = Just (clas, tys)
1015 getClassPredTys_maybe _                 = Nothing
1016
1017 getClassPredTys :: PredType -> (Class, [Type])
1018 getClassPredTys (ClassP clas tys) = (clas, tys)
1019 getClassPredTys _ = panic "getClassPredTys"
1020
1021 mkDictTy :: Class -> [Type] -> Type
1022 mkDictTy clas tys = mkPredTy (ClassP clas tys)
1023
1024 isDictLikeTy :: Type -> Bool
1025 -- Note [Dictionary-like types]
1026 isDictLikeTy ty | Just ty' <- tcView ty = isDictTy ty'
1027 isDictLikeTy (PredTy p) = isClassPred p
1028 isDictLikeTy (TyConApp tc tys)
1029   | isTupleTyCon tc     = all isDictLikeTy tys
1030 isDictLikeTy _          = False
1031 \end{code}
1032
1033 Note [Dictionary-like types]
1034 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1035 Being "dictionary-like" means either a dictionary type or a tuple thereof.
1036 In GHC 6.10 we build implication constraints which construct such tuples,
1037 and if we land up with a binding
1038     t :: (C [a], Eq [a])
1039     t = blah
1040 then we want to treat t as cheap under "-fdicts-cheap" for example.
1041 (Implication constraints are normally inlined, but sadly not if the
1042 occurrence is itself inside an INLINE function!  Until we revise the
1043 handling of implication constraints, that is.)  This turned out to
1044 be important in getting good arities in DPH code.  Example:
1045
1046     class C a
1047     class D a where { foo :: a -> a }
1048     instance C a => D (Maybe a) where { foo x = x }
1049
1050     bar :: (C a, C b) => a -> b -> (Maybe a, Maybe b)
1051     {-# INLINE bar #-}
1052     bar x y = (foo (Just x), foo (Just y))
1053
1054 Then 'bar' should jolly well have arity 4 (two dicts, two args), but
1055 we ended up with something like
1056    bar = __inline_me__ (\d1,d2. let t :: (D (Maybe a), D (Maybe b)) = ...
1057                                 in \x,y. <blah>)
1058
1059 This is all a bit ad-hoc; eg it relies on knowing that implication
1060 constraints build tuples.
1061
1062 --------------------- Implicit parameters ---------------------------------
1063
1064 \begin{code}
1065 mkIPPred :: IPName Name -> Type -> PredType
1066 mkIPPred ip ty = IParam ip ty
1067
1068 isIPPred :: PredType -> Bool
1069 isIPPred (IParam _ _) = True
1070 isIPPred _            = False
1071 \end{code}
1072
1073 --------------------- Equality predicates ---------------------------------
1074 \begin{code}
1075 substEqSpec :: TvSubst -> [(TyVar,Type)] -> [(TcType,TcType)]
1076 substEqSpec subst eq_spec = [ (substTyVar subst tv, substTy subst ty)
1077                             | (tv,ty) <- eq_spec]
1078 \end{code}
1079
1080
1081 %************************************************************************
1082 %*                                                                      *
1083 \subsection{Predicates}
1084 %*                                                                      *
1085 %************************************************************************
1086
1087 isSigmaTy returns true of any qualified type.  It doesn't *necessarily* have
1088 any foralls.  E.g.
1089         f :: (?x::Int) => Int -> Int
1090
1091 \begin{code}
1092 isSigmaTy :: Type -> Bool
1093 isSigmaTy ty | Just ty' <- tcView ty = isSigmaTy ty'
1094 isSigmaTy (ForAllTy _ _) = True
1095 isSigmaTy (FunTy a _)    = isPredTy a
1096 isSigmaTy _              = False
1097
1098 isOverloadedTy :: Type -> Bool
1099 -- Yes for a type of a function that might require evidence-passing
1100 -- Used only by bindLocalMethods
1101 -- NB: be sure to check for type with an equality predicate; hence isCoVar
1102 isOverloadedTy ty | Just ty' <- tcView ty = isOverloadedTy ty'
1103 isOverloadedTy (ForAllTy tv ty) = isCoVar tv || isOverloadedTy ty
1104 isOverloadedTy (FunTy a _)      = isPredTy a
1105 isOverloadedTy _                = False
1106
1107 isPredTy :: Type -> Bool        -- Belongs in TcType because it does
1108                                 -- not look through newtypes, or predtypes (of course)
1109 isPredTy ty | Just ty' <- tcView ty = isPredTy ty'
1110 isPredTy (PredTy _) = True
1111 isPredTy _          = False
1112 \end{code}
1113
1114 \begin{code}
1115 isFloatTy, isDoubleTy, isIntegerTy, isIntTy, isWordTy, isBoolTy,
1116     isUnitTy, isCharTy :: Type -> Bool
1117 isFloatTy      = is_tc floatTyConKey
1118 isDoubleTy     = is_tc doubleTyConKey
1119 isIntegerTy    = is_tc integerTyConKey
1120 isIntTy        = is_tc intTyConKey
1121 isWordTy       = is_tc wordTyConKey
1122 isBoolTy       = is_tc boolTyConKey
1123 isUnitTy       = is_tc unitTyConKey
1124 isCharTy       = is_tc charTyConKey
1125
1126 isStringTy :: Type -> Bool
1127 isStringTy ty
1128   = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
1129       Just (tc, [arg_ty]) -> tc == listTyCon && isCharTy arg_ty
1130       _                   -> False
1131
1132 is_tc :: Unique -> Type -> Bool
1133 -- Newtypes are opaque to this
1134 is_tc uniq ty = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
1135                         Just (tc, _) -> uniq == getUnique tc
1136                         Nothing      -> False
1137 \end{code}
1138
1139 \begin{code}
1140 -- NB: Currently used in places where we have already expanded type synonyms;
1141 --     hence no 'coreView'.  This could, however, be changed without breaking
1142 --     any code.
1143 isSynFamilyTyConApp :: TcTauType -> Bool
1144 isSynFamilyTyConApp (TyConApp tc tys) = isSynFamilyTyCon tc &&
1145                                       length tys == tyConArity tc
1146 isSynFamilyTyConApp _other            = False
1147 \end{code}
1148
1149
1150 %************************************************************************
1151 %*                                                                      *
1152 \subsection{Misc}
1153 %*                                                                      *
1154 %************************************************************************
1155
1156 \begin{code}
1157 deNoteType :: Type -> Type
1158 -- Remove all *outermost* type synonyms and other notes
1159 deNoteType ty | Just ty' <- tcView ty = deNoteType ty'
1160 deNoteType ty = ty
1161 \end{code}
1162
1163 \begin{code}
1164 tcTyVarsOfType :: Type -> TcTyVarSet
1165 -- Just the *TcTyVars* free in the type
1166 -- (Types.tyVarsOfTypes finds all free TyVars)
1167 tcTyVarsOfType (TyVarTy tv)         = if isTcTyVar tv then unitVarSet tv
1168                                                       else emptyVarSet
1169 tcTyVarsOfType (TyConApp _ tys)     = tcTyVarsOfTypes tys
1170 tcTyVarsOfType (PredTy sty)         = tcTyVarsOfPred sty
1171 tcTyVarsOfType (FunTy arg res)      = tcTyVarsOfType arg `unionVarSet` tcTyVarsOfType res
1172 tcTyVarsOfType (AppTy fun arg)      = tcTyVarsOfType fun `unionVarSet` tcTyVarsOfType arg
1173 tcTyVarsOfType (ForAllTy tyvar ty)  = (tcTyVarsOfType ty `delVarSet` tyvar)
1174                                       `unionVarSet` tcTyVarsOfTyVar tyvar
1175         -- We do sometimes quantify over skolem TcTyVars
1176
1177 tcTyVarsOfTyVar :: TcTyVar -> TyVarSet
1178 tcTyVarsOfTyVar tv | isCoVar tv = tcTyVarsOfType (tyVarKind tv)
1179                    | otherwise  = emptyVarSet
1180
1181 tcTyVarsOfTypes :: [Type] -> TyVarSet
1182 tcTyVarsOfTypes tys = foldr (unionVarSet.tcTyVarsOfType) emptyVarSet tys
1183
1184 tcTyVarsOfPred :: PredType -> TyVarSet
1185 tcTyVarsOfPred (IParam _ ty)    = tcTyVarsOfType ty
1186 tcTyVarsOfPred (ClassP _ tys)   = tcTyVarsOfTypes tys
1187 tcTyVarsOfPred (EqPred ty1 ty2) = tcTyVarsOfType ty1 `unionVarSet` tcTyVarsOfType ty2
1188 \end{code}
1189
1190 Note [Silly type synonym]
1191 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1192 Consider
1193         type T a = Int
1194 What are the free tyvars of (T x)?  Empty, of course!
1195 Here's the example that Ralf Laemmel showed me:
1196         foo :: (forall a. C u a -> C u a) -> u
1197         mappend :: Monoid u => u -> u -> u
1198
1199         bar :: Monoid u => u
1200         bar = foo (\t -> t `mappend` t)
1201 We have to generalise at the arg to f, and we don't
1202 want to capture the constraint (Monad (C u a)) because
1203 it appears to mention a.  Pretty silly, but it was useful to him.
1204
1205 exactTyVarsOfType is used by the type checker to figure out exactly
1206 which type variables are mentioned in a type.  It's also used in the
1207 smart-app checking code --- see TcExpr.tcIdApp
1208
1209 On the other hand, consider a *top-level* definition
1210         f = (\x -> x) :: T a -> T a
1211 If we don't abstract over 'a' it'll get fixed to GHC.Prim.Any, and then
1212 if we have an application like (f "x") we get a confusing error message
1213 involving Any.  So the conclusion is this: when generalising
1214   - at top level use tyVarsOfType
1215   - in nested bindings use exactTyVarsOfType
1216 See Trac #1813 for example.
1217
1218 \begin{code}
1219 exactTyVarsOfType :: TcType -> TyVarSet
1220 -- Find the free type variables (of any kind)
1221 -- but *expand* type synonyms.  See Note [Silly type synonym] above.
1222 exactTyVarsOfType ty
1223   = go ty
1224   where
1225     go ty | Just ty' <- tcView ty = go ty'      -- This is the key line
1226     go (TyVarTy tv)               = unitVarSet tv
1227     go (TyConApp _ tys)           = exactTyVarsOfTypes tys
1228     go (PredTy ty)                = go_pred ty
1229     go (FunTy arg res)            = go arg `unionVarSet` go res
1230     go (AppTy fun arg)            = go fun `unionVarSet` go arg
1231     go (ForAllTy tyvar ty)        = delVarSet (go ty) tyvar
1232                                     `unionVarSet` go_tv tyvar
1233
1234     go_pred (IParam _ ty)    = go ty
1235     go_pred (ClassP _ tys)   = exactTyVarsOfTypes tys
1236     go_pred (EqPred ty1 ty2) = go ty1 `unionVarSet` go ty2
1237
1238     go_tv tyvar | isCoVar tyvar = go (tyVarKind tyvar)
1239                 | otherwise     = emptyVarSet
1240
1241 exactTyVarsOfTypes :: [TcType] -> TyVarSet
1242 exactTyVarsOfTypes tys = foldr (unionVarSet . exactTyVarsOfType) emptyVarSet tys
1243 \end{code}
1244
1245 Find the free tycons and classes of a type.  This is used in the front
1246 end of the compiler.
1247
1248 \begin{code}
1249 tyClsNamesOfType :: Type -> NameSet
1250 tyClsNamesOfType (TyVarTy _)                = emptyNameSet
1251 tyClsNamesOfType (TyConApp tycon tys)       = unitNameSet (getName tycon) `unionNameSets` tyClsNamesOfTypes tys
1252 tyClsNamesOfType (PredTy (IParam _ ty))     = tyClsNamesOfType ty
1253 tyClsNamesOfType (PredTy (ClassP cl tys))   = unitNameSet (getName cl) `unionNameSets` tyClsNamesOfTypes tys
1254 tyClsNamesOfType (PredTy (EqPred ty1 ty2))  = tyClsNamesOfType ty1 `unionNameSets` tyClsNamesOfType ty2
1255 tyClsNamesOfType (FunTy arg res)            = tyClsNamesOfType arg `unionNameSets` tyClsNamesOfType res
1256 tyClsNamesOfType (AppTy fun arg)            = tyClsNamesOfType fun `unionNameSets` tyClsNamesOfType arg
1257 tyClsNamesOfType (ForAllTy _ ty)            = tyClsNamesOfType ty
1258
1259 tyClsNamesOfTypes :: [Type] -> NameSet
1260 tyClsNamesOfTypes tys = foldr (unionNameSets . tyClsNamesOfType) emptyNameSet tys
1261
1262 tyClsNamesOfDFunHead :: Type -> NameSet
1263 -- Find the free type constructors and classes
1264 -- of the head of the dfun instance type
1265 -- The 'dfun_head_type' is because of
1266 --      instance Foo a => Baz T where ...
1267 -- The decl is an orphan if Baz and T are both not locally defined,
1268 --      even if Foo *is* locally defined
1269 tyClsNamesOfDFunHead dfun_ty
1270   = case tcSplitSigmaTy dfun_ty of
1271         (_, _, head_ty) -> tyClsNamesOfType head_ty
1272 \end{code}
1273
1274
1275 %************************************************************************
1276 %*                                                                      *
1277 \subsection[TysWiredIn-ext-type]{External types}
1278 %*                                                                      *
1279 %************************************************************************
1280
1281 The compiler's foreign function interface supports the passing of a
1282 restricted set of types as arguments and results (the restricting factor
1283 being the )
1284
1285 \begin{code}
1286 tcSplitIOType_maybe :: Type -> Maybe (TyCon, Type, CoercionI)
1287 -- (isIOType t) returns Just (IO,t',co)
1288 --                              if co : t ~ IO t'
1289 --              returns Nothing otherwise
1290 tcSplitIOType_maybe ty
1291   = case tcSplitTyConApp_maybe ty of
1292         -- This split absolutely has to be a tcSplit, because we must
1293         -- see the IO type; and it's a newtype which is transparent to splitTyConApp.
1294
1295         Just (io_tycon, [io_res_ty])
1296            |  io_tycon `hasKey` ioTyConKey
1297            -> Just (io_tycon, io_res_ty, IdCo ty)
1298
1299         Just (tc, tys)
1300            | not (isRecursiveTyCon tc)
1301            , Just (ty, co1) <- instNewTyCon_maybe tc tys
1302                   -- Newtypes that require a coercion are ok
1303            -> case tcSplitIOType_maybe ty of
1304                 Nothing             -> Nothing
1305                 Just (tc, ty', co2) -> Just (tc, ty', co1 `mkTransCoI` co2)
1306
1307         _ -> Nothing
1308
1309 isFFITy :: Type -> Bool
1310 -- True for any TyCon that can possibly be an arg or result of an FFI call
1311 isFFITy ty = checkRepTyCon legalFFITyCon ty
1312
1313 isFFIArgumentTy :: DynFlags -> Safety -> Type -> Bool
1314 -- Checks for valid argument type for a 'foreign import'
1315 isFFIArgumentTy dflags safety ty
1316    = checkRepTyCon (legalOutgoingTyCon dflags safety) ty
1317
1318 isFFIExternalTy :: Type -> Bool
1319 -- Types that are allowed as arguments of a 'foreign export'
1320 isFFIExternalTy ty = checkRepTyCon legalFEArgTyCon ty
1321
1322 isFFIImportResultTy :: DynFlags -> Type -> Bool
1323 isFFIImportResultTy dflags ty
1324   = checkRepTyCon (legalFIResultTyCon dflags) ty
1325
1326 isFFIExportResultTy :: Type -> Bool
1327 isFFIExportResultTy ty = checkRepTyCon legalFEResultTyCon ty
1328
1329 isFFIDynArgumentTy :: Type -> Bool
1330 -- The argument type of a foreign import dynamic must be Ptr, FunPtr, Addr,
1331 -- or a newtype of either.
1332 isFFIDynArgumentTy = checkRepTyConKey [ptrTyConKey, funPtrTyConKey]
1333
1334 isFFIDynResultTy :: Type -> Bool
1335 -- The result type of a foreign export dynamic must be Ptr, FunPtr, Addr,
1336 -- or a newtype of either.
1337 isFFIDynResultTy = checkRepTyConKey [ptrTyConKey, funPtrTyConKey]
1338
1339 isFFILabelTy :: Type -> Bool
1340 -- The type of a foreign label must be Ptr, FunPtr, Addr,
1341 -- or a newtype of either.
1342 isFFILabelTy = checkRepTyConKey [ptrTyConKey, funPtrTyConKey]
1343
1344 isFFIPrimArgumentTy :: DynFlags -> Type -> Bool
1345 -- Checks for valid argument type for a 'foreign import prim'
1346 -- Currently they must all be simple unlifted types.
1347 isFFIPrimArgumentTy dflags ty
1348    = checkRepTyCon (legalFIPrimArgTyCon dflags) ty
1349
1350 isFFIPrimResultTy :: DynFlags -> Type -> Bool
1351 -- Checks for valid result type for a 'foreign import prim'
1352 -- Currently it must be an unlifted type, including unboxed tuples.
1353 isFFIPrimResultTy dflags ty
1354    = checkRepTyCon (legalFIPrimResultTyCon dflags) ty
1355
1356 isFFIDotnetTy :: DynFlags -> Type -> Bool
1357 isFFIDotnetTy dflags ty
1358   = checkRepTyCon (\ tc -> (legalFIResultTyCon dflags tc ||
1359                            isFFIDotnetObjTy ty || isStringTy ty)) ty
1360         -- NB: isStringTy used to look through newtypes, but
1361         --     it no longer does so.  May need to adjust isFFIDotNetTy
1362         --     if we do want to look through newtypes.
1363
1364 isFFIDotnetObjTy :: Type -> Bool
1365 isFFIDotnetObjTy ty
1366   = checkRepTyCon check_tc t_ty
1367   where
1368    (_, t_ty) = tcSplitForAllTys ty
1369    check_tc tc = getName tc == objectTyConName
1370
1371 isFunPtrTy :: Type -> Bool
1372 isFunPtrTy = checkRepTyConKey [funPtrTyConKey]
1373
1374 checkRepTyCon :: (TyCon -> Bool) -> Type -> Bool
1375 -- Look through newtypes, but *not* foralls
1376 -- Should work even for recursive newtypes
1377 -- eg Manuel had:       newtype T = MkT (Ptr T)
1378 checkRepTyCon check_tc ty
1379   = go [] ty
1380   where
1381     go rec_nts ty
1382       | Just (tc,tys) <- splitTyConApp_maybe ty
1383       = case carefullySplitNewType_maybe rec_nts tc tys of
1384            Just (rec_nts', ty') -> go rec_nts' ty'
1385            Nothing              -> check_tc tc
1386       | otherwise
1387       = False
1388
1389 checkRepTyConKey :: [Unique] -> Type -> Bool
1390 -- Like checkRepTyCon, but just looks at the TyCon key
1391 checkRepTyConKey keys
1392   = checkRepTyCon (\tc -> tyConUnique tc `elem` keys)
1393 \end{code}
1394
1395 ----------------------------------------------
1396 These chaps do the work; they are not exported
1397 ----------------------------------------------
1398
1399 \begin{code}
1400 legalFEArgTyCon :: TyCon -> Bool
1401 legalFEArgTyCon tc
1402   -- It's illegal to make foreign exports that take unboxed
1403   -- arguments.  The RTS API currently can't invoke such things.  --SDM 7/2000
1404   = boxedMarshalableTyCon tc
1405
1406 legalFIResultTyCon :: DynFlags -> TyCon -> Bool
1407 legalFIResultTyCon dflags tc
1408   | tc == unitTyCon         = True
1409   | otherwise               = marshalableTyCon dflags tc
1410
1411 legalFEResultTyCon :: TyCon -> Bool
1412 legalFEResultTyCon tc
1413   | tc == unitTyCon         = True
1414   | otherwise               = boxedMarshalableTyCon tc
1415
1416 legalOutgoingTyCon :: DynFlags -> Safety -> TyCon -> Bool
1417 -- Checks validity of types going from Haskell -> external world
1418 legalOutgoingTyCon dflags _ tc
1419   = marshalableTyCon dflags tc
1420
1421 legalFFITyCon :: TyCon -> Bool
1422 -- True for any TyCon that can possibly be an arg or result of an FFI call
1423 legalFFITyCon tc
1424   = isUnLiftedTyCon tc || boxedMarshalableTyCon tc || tc == unitTyCon
1425
1426 marshalableTyCon :: DynFlags -> TyCon -> Bool
1427 marshalableTyCon dflags tc
1428   =  (xopt Opt_UnliftedFFITypes dflags
1429       && isUnLiftedTyCon tc
1430       && not (isUnboxedTupleTyCon tc)
1431       && case tyConPrimRep tc of        -- Note [Marshalling VoidRep]
1432            VoidRep -> False
1433            _       -> True)
1434   || boxedMarshalableTyCon tc
1435
1436 boxedMarshalableTyCon :: TyCon -> Bool
1437 boxedMarshalableTyCon tc
1438    = getUnique tc `elem` [ intTyConKey, int8TyConKey, int16TyConKey
1439                          , int32TyConKey, int64TyConKey
1440                          , wordTyConKey, word8TyConKey, word16TyConKey
1441                          , word32TyConKey, word64TyConKey
1442                          , floatTyConKey, doubleTyConKey
1443                          , ptrTyConKey, funPtrTyConKey
1444                          , charTyConKey
1445                          , stablePtrTyConKey
1446                          , boolTyConKey
1447                          ]
1448
1449 legalFIPrimArgTyCon :: DynFlags -> TyCon -> Bool
1450 -- Check args of 'foreign import prim', only allow simple unlifted types.
1451 -- Strictly speaking it is unnecessary to ban unboxed tuples here since
1452 -- currently they're of the wrong kind to use in function args anyway.
1453 legalFIPrimArgTyCon dflags tc
1454   = xopt Opt_UnliftedFFITypes dflags
1455     && isUnLiftedTyCon tc
1456     && not (isUnboxedTupleTyCon tc)
1457
1458 legalFIPrimResultTyCon :: DynFlags -> TyCon -> Bool
1459 -- Check result type of 'foreign import prim'. Allow simple unlifted
1460 -- types and also unboxed tuple result types '... -> (# , , #)'
1461 legalFIPrimResultTyCon dflags tc
1462   = xopt Opt_UnliftedFFITypes dflags
1463     && isUnLiftedTyCon tc
1464     && (isUnboxedTupleTyCon tc
1465         || case tyConPrimRep tc of      -- Note [Marshalling VoidRep]
1466            VoidRep -> False
1467            _       -> True)
1468 \end{code}
1469
1470 Note [Marshalling VoidRep]
1471 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1472 We don't treat State# (whose PrimRep is VoidRep) as marshalable.
1473 In turn that means you can't write
1474         foreign import foo :: Int -> State# RealWorld
1475
1476 Reason: the back end falls over with panic "primRepHint:VoidRep";
1477         and there is no compelling reason to permit it