1552e54d291e8acf9d22db78f4677a8ef6e90001
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcBinds.lhs
1 %
2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1996
3 %
4 \section[TcBinds]{TcBinds}
5
6 \begin{code}
7 module TcBinds ( tcBindsAndThen, tcTopBindsAndThen, bindInstsOfLocalFuns,
8                  tcPragmaSigs, checkSigTyVars, tcBindWithSigs, 
9                  sigCtxt, TcSigInfo(..) ) where
10
11 #include "HsVersions.h"
12
13 import {-# SOURCE #-} TcGRHSs ( tcGRHSsAndBinds )
14 import {-# SOURCE #-} TcExpr  ( tcExpr )
15
16 import HsSyn            ( HsExpr(..), HsBinds(..), MonoBinds(..), Sig(..), InPat(..),
17                           collectMonoBinders, andMonoBinds
18                         )
19 import RnHsSyn          ( RenamedHsBinds, RenamedSig, RenamedMonoBinds )
20 import TcHsSyn          ( TcHsBinds, TcMonoBinds,
21                           TcIdOcc(..), TcIdBndr, 
22                           tcIdType
23                         )
24
25 import TcMonad
26 import Inst             ( Inst, LIE, emptyLIE, plusLIE, plusLIEs, InstOrigin(..),
27                           newDicts, tyVarsOfInst, instToId, newMethodWithGivenTy,
28                           zonkInst, pprInsts
29                         )
30 import TcEnv            ( tcExtendLocalValEnv, tcLookupLocalValueOK,
31                           newLocalId, newSpecPragmaId,
32                           tcGetGlobalTyVars, tcExtendGlobalTyVars
33                         )
34 import TcMatches        ( tcMatchesFun )
35 import TcSimplify       ( tcSimplify, tcSimplifyAndCheck )
36 import TcMonoType       ( tcHsType )
37 import TcPat            ( tcPat )
38 import TcSimplify       ( bindInstsOfLocalFuns )
39 import TcType           ( TcType, TcThetaType, TcTauType, 
40                           TcTyVarSet, TcTyVar,
41                           newTyVarTy, newTcTyVar, tcInstSigType, tcInstSigTcType,
42                           zonkTcType, zonkTcTypes, zonkTcThetaType, zonkTcTyVar
43                         )
44 import Unify            ( unifyTauTy, unifyTauTyLists )
45
46 import Kind             ( isUnboxedTypeKind, mkTypeKind, isTypeKind, mkBoxedTypeKind )
47 import MkId             ( mkUserId )
48 import Id               ( idType, idName, idInfo, replaceIdInfo )
49 import IdInfo           ( IdInfo, noIdInfo, setInlinePragInfo, InlinePragInfo(..) )
50 import Maybes           ( maybeToBool, assocMaybe )
51 import Name             ( getOccName, getSrcLoc, Name )
52 import Type             ( mkTyVarTy, mkTyVarTys, isTyVarTy, tyVarsOfTypes,
53                           splitSigmaTy, mkForAllTys, mkFunTys, getTyVar, mkDictTy,
54                           splitRhoTy, mkForAllTy, splitForAllTys
55                         )
56 import TyVar            ( TyVar, tyVarKind, mkTyVarSet, minusTyVarSet, emptyTyVarSet,
57                           elementOfTyVarSet, unionTyVarSets, tyVarSetToList
58                         )
59 import Bag              ( bagToList, foldrBag, )
60 import Util             ( isIn, hasNoDups, assoc )
61 import Unique           ( Unique )
62 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), RecFlag(..) )
63 import SrcLoc           ( SrcLoc )
64 import Outputable
65 \end{code}
66
67
68 %************************************************************************
69 %*                                                                      *
70 \subsection{Type-checking bindings}
71 %*                                                                      *
72 %************************************************************************
73
74 @tcBindsAndThen@ typechecks a @HsBinds@.  The "and then" part is because
75 it needs to know something about the {\em usage} of the things bound,
76 so that it can create specialisations of them.  So @tcBindsAndThen@
77 takes a function which, given an extended environment, E, typechecks
78 the scope of the bindings returning a typechecked thing and (most
79 important) an LIE.  It is this LIE which is then used as the basis for
80 specialising the things bound.
81
82 @tcBindsAndThen@ also takes a "combiner" which glues together the
83 bindings and the "thing" to make a new "thing".
84
85 The real work is done by @tcBindWithSigsAndThen@.
86
87 Recursive and non-recursive binds are handled in essentially the same
88 way: because of uniques there are no scoping issues left.  The only
89 difference is that non-recursive bindings can bind primitive values.
90
91 Even for non-recursive binding groups we add typings for each binder
92 to the LVE for the following reason.  When each individual binding is
93 checked the type of its LHS is unified with that of its RHS; and
94 type-checking the LHS of course requires that the binder is in scope.
95
96 At the top-level the LIE is sure to contain nothing but constant
97 dictionaries, which we resolve at the module level.
98
99 \begin{code}
100 tcTopBindsAndThen, tcBindsAndThen
101         :: (RecFlag -> TcMonoBinds s -> this -> that)           -- Combinator
102         -> RenamedHsBinds
103         -> TcM s (this, LIE s)
104         -> TcM s (that, LIE s)
105
106 tcTopBindsAndThen = tc_binds_and_then TopLevel
107 tcBindsAndThen    = tc_binds_and_then NotTopLevel
108
109 tc_binds_and_then top_lvl combiner binds do_next
110   = tcBinds top_lvl binds       `thenTc` \ (mbinds1, binds_lie, env, ids) ->
111     tcSetEnv env                $
112
113         -- Now do whatever happens next, in the augmented envt
114     do_next                     `thenTc` \ (thing, thing_lie) ->
115
116         -- Create specialisations of functions bound here
117         -- Nota Bene: we glom the bindings all together in a single
118         -- recursive group ("recursive" passed to combiner, below)
119         -- so that we can do thsi bindInsts thing once for all the bindings
120         -- and the thing inside.  This saves a quadratic-cost algorithm
121         -- when there's a long sequence of bindings.
122     bindInstsOfLocalFuns (binds_lie `plusLIE` thing_lie) ids    `thenTc` \ (final_lie, mbinds2) ->
123
124         -- All done
125     let
126         final_mbinds = mbinds1 `AndMonoBinds` mbinds2
127     in
128     returnTc (combiner Recursive final_mbinds thing, final_lie)
129
130 tcBinds :: TopLevelFlag
131         -> RenamedHsBinds
132         -> TcM s (TcMonoBinds s, LIE s, TcEnv s, [TcIdBndr s])
133            -- The envt is the envt with binders in scope
134            -- The binders are those bound by this group of bindings
135
136 tcBinds top_lvl EmptyBinds
137   = tcGetEnv            `thenNF_Tc` \ env ->
138     returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE, env, [])
139
140   -- Short-cut for the rather common case of an empty bunch of bindings
141 tcBinds top_lvl (MonoBind EmptyMonoBinds sigs is_rec)
142   = tcGetEnv            `thenNF_Tc` \ env ->
143     returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE, env, [])
144
145 tcBinds top_lvl (ThenBinds binds1 binds2)
146   = tcBinds top_lvl binds1        `thenTc` \ (mbinds1, lie1, env1, ids1) ->
147     tcSetEnv env1                 $
148     tcBinds top_lvl binds2        `thenTc` \ (mbinds2, lie2, env2, ids2) ->
149     returnTc (mbinds1 `AndMonoBinds` mbinds2, lie1 `plusLIE` lie2, env2, ids1++ids2)
150     
151 tcBinds top_lvl (MonoBind bind sigs is_rec)
152   = fixTc (\ ~(prag_info_fn, _) ->
153         -- This is the usual prag_info fix; the PragmaInfo field of an Id
154         -- is not inspected till ages later in the compiler, so there
155         -- should be no black-hole problems here.
156
157         -- TYPECHECK THE SIGNATURES
158       mapTc tcTySig ty_sigs             `thenTc` \ tc_ty_sigs ->
159   
160       tcBindWithSigs top_lvl binder_names bind 
161                      tc_ty_sigs is_rec prag_info_fn     `thenTc` \ (poly_binds, poly_lie, poly_ids) ->
162   
163           -- Extend the environment to bind the new polymorphic Ids
164       tcExtendLocalValEnv binder_names poly_ids $
165   
166           -- Build bindings and IdInfos corresponding to user pragmas
167       tcPragmaSigs sigs                 `thenTc` \ (prag_info_fn, prag_binds, prag_lie) ->
168   
169           -- Catch the environment and return
170       tcGetEnv                       `thenNF_Tc` \ env ->
171       returnTc (prag_info_fn, (poly_binds `AndMonoBinds` prag_binds, 
172                                poly_lie `plusLIE` prag_lie, 
173                                env, poly_ids)
174     ) )                                 `thenTc` \ (_, result) ->
175     returnTc result
176   where
177     binder_names = map fst (bagToList (collectMonoBinders bind))
178     ty_sigs      = [sig  | sig@(Sig name _ _) <- sigs]
179 \end{code}
180
181 An aside.  The original version of @tcBindsAndThen@ which lacks a
182 combiner function, appears below.  Though it is perfectly well
183 behaved, it cannot be typed by Haskell, because the recursive call is
184 at a different type to the definition itself.  There aren't too many
185 examples of this, which is why I thought it worth preserving! [SLPJ]
186
187 \begin{pseudocode}
188 tcBindsAndThen
189         :: RenamedHsBinds
190         -> TcM s (thing, LIE s, thing_ty))
191         -> TcM s ((TcHsBinds s, thing), LIE s, thing_ty)
192
193 tcBindsAndThen EmptyBinds do_next
194   = do_next             `thenTc` \ (thing, lie, thing_ty) ->
195     returnTc ((EmptyBinds, thing), lie, thing_ty)
196
197 tcBindsAndThen (ThenBinds binds1 binds2) do_next
198   = tcBindsAndThen binds1 (tcBindsAndThen binds2 do_next)
199         `thenTc` \ ((binds1', (binds2', thing')), lie1, thing_ty) ->
200
201     returnTc ((binds1' `ThenBinds` binds2', thing'), lie1, thing_ty)
202
203 tcBindsAndThen (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
204   = tcBindAndThen bind sigs do_next
205 \end{pseudocode}
206
207
208 %************************************************************************
209 %*                                                                      *
210 \subsection{tcBindWithSigs}
211 %*                                                                      *
212 %************************************************************************
213
214 @tcBindWithSigs@ deals with a single binding group.  It does generalisation,
215 so all the clever stuff is in here.
216
217 * binder_names and mbind must define the same set of Names
218
219 * The Names in tc_ty_sigs must be a subset of binder_names
220
221 * The Ids in tc_ty_sigs don't necessarily have to have the same name
222   as the Name in the tc_ty_sig
223
224 \begin{code}
225 tcBindWithSigs  
226         :: TopLevelFlag
227         -> [Name]
228         -> RenamedMonoBinds
229         -> [TcSigInfo s]
230         -> RecFlag
231         -> (Name -> IdInfo)
232         -> TcM s (TcMonoBinds s, LIE s, [TcIdBndr s])
233
234 tcBindWithSigs top_lvl binder_names mbind tc_ty_sigs is_rec prag_info_fn
235   = recoverTc (
236         -- If typechecking the binds fails, then return with each
237         -- signature-less binder given type (forall a.a), to minimise subsequent
238         -- error messages
239         newTcTyVar mkBoxedTypeKind              `thenNF_Tc` \ alpha_tv ->
240         let
241           forall_a_a = mkForAllTy alpha_tv (mkTyVarTy alpha_tv)
242           poly_ids   = map mk_dummy binder_names
243           mk_dummy name = case maybeSig tc_ty_sigs name of
244                             Just (TySigInfo _ poly_id _ _ _ _) -> poly_id       -- Signature
245                             Nothing -> mkUserId name forall_a_a                 -- No signature
246         in
247         returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE, poly_ids)
248     ) $
249
250         -- Create a new identifier for each binder, with each being given
251         -- a fresh unique, and a type-variable type.
252         -- For "mono_lies" see comments about polymorphic recursion at the 
253         -- end of the function.
254     mapAndUnzipNF_Tc mk_mono_id binder_names    `thenNF_Tc` \ (mono_lies, mono_ids) ->
255     let
256         mono_lie = plusLIEs mono_lies
257         mono_id_tys = map idType mono_ids
258     in
259
260         -- TYPECHECK THE BINDINGS
261     tcMonoBinds mbind binder_names mono_ids tc_ty_sigs  `thenTc` \ (mbind', lie) ->
262
263         -- CHECK THAT THE SIGNATURES MATCH
264         -- (must do this before getTyVarsToGen)
265     checkSigMatch tc_ty_sigs                            `thenTc` \ sig_theta ->
266         
267         -- COMPUTE VARIABLES OVER WHICH TO QUANTIFY, namely tyvars_to_gen
268         -- The tyvars_not_to_gen are free in the environment, and hence
269         -- candidates for generalisation, but sometimes the monomorphism
270         -- restriction means we can't generalise them nevertheless
271     getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie      `thenNF_Tc` \ (tyvars_not_to_gen, tyvars_to_gen) ->
272
273         -- DEAL WITH TYPE VARIABLE KINDS
274         -- **** This step can do unification => keep other zonking after this ****
275     mapTc defaultUncommittedTyVar (tyVarSetToList tyvars_to_gen)  `thenTc` \ real_tyvars_to_gen_list ->
276     let
277         real_tyvars_to_gen = mkTyVarSet real_tyvars_to_gen_list
278                 -- It's important that the final list 
279                 -- (real_tyvars_to_gen and real_tyvars_to_gen_list) is fully
280                 -- zonked, *including boxity*, because they'll be included in the forall types of
281                 -- the polymorphic Ids, and instances of these Ids will be generated from them.
282                 -- 
283                 -- Also NB that tcSimplify takes zonked tyvars as its arg, hence we pass
284                 -- real_tyvars_to_gen
285     in
286
287         -- SIMPLIFY THE LIE
288     tcExtendGlobalTyVars (tyVarSetToList tyvars_not_to_gen) (
289         if null tc_ty_sigs then
290                 -- No signatures, so just simplify the lie
291                 -- NB: no signatures => no polymorphic recursion, so no
292                 -- need to use mono_lies (which will be empty anyway)
293             tcSimplify (text "tcBinds1" <+> ppr binder_names)
294                        top_lvl real_tyvars_to_gen lie   `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, lie_bound) ->
295             returnTc (lie_free, dict_binds, map instToId (bagToList lie_bound))
296
297         else
298             zonkTcThetaType sig_theta                   `thenNF_Tc` \ sig_theta' ->
299             newDicts SignatureOrigin sig_theta'         `thenNF_Tc` \ (dicts_sig, dict_ids) ->
300                 -- It's important that sig_theta is zonked, because
301                 -- dict_id is later used to form the type of the polymorphic thing,
302                 -- and forall-types must be zonked so far as their bound variables
303                 -- are concerned
304
305             let
306                 -- The "givens" is the stuff available.  We get that from
307                 -- the context of the type signature, BUT ALSO the mono_lie
308                 -- so that polymorphic recursion works right (see comments at end of fn)
309                 givens = dicts_sig `plusLIE` mono_lie
310             in
311
312                 -- Check that the needed dicts can be expressed in
313                 -- terms of the signature ones
314             tcAddErrCtxt  (bindSigsCtxt tysig_names) $
315             tcSimplifyAndCheck
316                 (ptext SLIT("type signature for") <+> 
317                  hsep (punctuate comma (map (quotes . ppr) binder_names)))
318                 real_tyvars_to_gen givens lie           `thenTc` \ (lie_free, dict_binds) ->
319
320             returnTc (lie_free, dict_binds, dict_ids)
321
322     )                                           `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, dicts_bound) ->
323
324     ASSERT( not (any (isUnboxedTypeKind . tyVarKind) real_tyvars_to_gen_list) )
325                 -- The instCantBeGeneralised stuff in tcSimplify should have
326                 -- already raised an error if we're trying to generalise an unboxed tyvar
327                 -- (NB: unboxed tyvars are always introduced along with a class constraint)
328                 -- and it's better done there because we have more precise origin information.
329                 -- That's why we just use an ASSERT here.
330
331          -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
332     zonkTcTypes mono_id_tys                     `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_types ->
333     let
334         exports  = zipWith3 mk_export binder_names mono_ids zonked_mono_id_types
335         dict_tys = map tcIdType dicts_bound
336
337         mk_export binder_name mono_id zonked_mono_id_ty
338           = (tyvars, TcId (replaceIdInfo poly_id (prag_info_fn binder_name)), TcId mono_id)
339           where
340             (tyvars, poly_id) = 
341                 case maybeSig tc_ty_sigs binder_name of
342                   Just (TySigInfo _ sig_poly_id sig_tyvars _ _ _) -> (sig_tyvars, sig_poly_id)
343                   Nothing ->                            (real_tyvars_to_gen_list, new_poly_id)
344
345             new_poly_id = mkUserId binder_name poly_ty
346             poly_ty     = mkForAllTys real_tyvars_to_gen_list $ mkFunTys dict_tys zonked_mono_id_ty
347                         -- It's important to build a fully-zonked poly_ty, because
348                         -- we'll slurp out its free type variables when extending the
349                         -- local environment (tcExtendLocalValEnv); if it's not zonked
350                         -- it appears to have free tyvars that aren't actually free at all.
351     in
352
353          -- BUILD RESULTS
354     returnTc (
355          AbsBinds real_tyvars_to_gen_list
356                   dicts_bound
357                   exports
358                   (dict_binds `AndMonoBinds` mbind'),
359          lie_free,
360          [poly_id | (_, TcId poly_id, _) <- exports]
361     )
362   where
363     no_of_binders = length binder_names
364
365     mk_mono_id binder_name
366       |  theres_a_signature     -- There's a signature; and it's overloaded, 
367       && not (null sig_theta)   -- so make a Method
368       = tcAddSrcLoc sig_loc $
369         newMethodWithGivenTy SignatureOrigin 
370                 (TcId poly_id) (mkTyVarTys sig_tyvars) 
371                 sig_theta sig_tau                       `thenNF_Tc` \ (mono_lie, TcId mono_id) ->
372                                                         -- A bit turgid to have to strip the TcId
373         returnNF_Tc (mono_lie, mono_id)
374
375       | otherwise               -- No signature or not overloaded; 
376       = tcAddSrcLoc (getSrcLoc binder_name) $
377         (if theres_a_signature then
378                 returnNF_Tc sig_tau     -- Non-overloaded signature; use its type
379          else
380                 newTyVarTy kind         -- No signature; use a new type variable
381         )                                       `thenNF_Tc` \ mono_id_ty ->
382
383         newLocalId (getOccName binder_name) mono_id_ty  `thenNF_Tc` \ mono_id ->
384         returnNF_Tc (emptyLIE, mono_id)
385       where
386         maybe_sig          = maybeSig tc_ty_sigs binder_name
387         theres_a_signature = maybeToBool maybe_sig
388         Just (TySigInfo name poly_id sig_tyvars sig_theta sig_tau sig_loc) = maybe_sig
389
390     tysig_names     = [name | (TySigInfo name _ _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
391     is_unrestricted = isUnRestrictedGroup tysig_names mbind
392
393     kind = case is_rec of
394              Recursive -> mkBoxedTypeKind       -- Recursive, so no unboxed types
395              NonRecursive -> mkTypeKind         -- Non-recursive, so we permit unboxed types
396 \end{code}
397
398 Polymorphic recursion
399 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
400 The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
401
402         * Bind any variable for which we have a type signature
403           to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
404           the RHSs we'll make a full polymorphic call.
405
406 This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
407 amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
408
409         f :: Eq a => [a] -> [a]
410         f xs = ...f...
411
412 If we don't take care, after typechecking we get
413
414         f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
415                                in
416                                \ys:[a] -> ...f'...
417
418 Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
419 identical to the function we're executing.  In this case, the
420 polymorphic recursion ins't being used (but that's a very common case).
421
422 This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn:
423
424         ff :: [Int] -> [Int]
425         ff = f dEqInt
426
427 Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
428 f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
429 up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
430
431 Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
432 *monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
433 if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
434 we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
435 to the "givens" when simplifying constraints.  Thats' what the "mono_lies"
436 is doing.
437
438
439 %************************************************************************
440 %*                                                                      *
441 \subsection{getTyVarsToGen}
442 %*                                                                      *
443 %************************************************************************
444
445 @getTyVarsToGen@ decides what type variables generalise over.
446
447 For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
448 for a definition -- we bind no dictionaries, and
449 remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
450
451 *Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
452 to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
453 we may well know more.  For example (this actually came up)
454         f :: Array Int Int
455         f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
456 We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
457 stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
458 we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
459 Int literals!
460
461 Find all the type variables involved in overloading, the
462 "constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
463 generalise.  We must be careful about doing this:
464
465  (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
466         constrained, then it will never, ever get bound, and lands
467         up printed out in interface files!  Notorious example:
468                 instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
469         Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
470         Another, more common, example is when there's a Method inst in
471         the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
472         type variables.
473
474  (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
475         because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
476         tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
477
478 So we are careful, and do a complete simplification just to find the
479 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
480 find which tyvars are constrained.
481
482 \begin{code}
483 getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie
484   = tcGetGlobalTyVars                   `thenNF_Tc` \ free_tyvars ->
485     zonkTcTypes mono_id_tys             `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_tys ->
486     let
487         tyvars_to_gen = tyVarsOfTypes zonked_mono_id_tys `minusTyVarSet` free_tyvars
488     in
489     if is_unrestricted
490     then
491         returnNF_Tc (emptyTyVarSet, tyvars_to_gen)
492     else
493         -- This recover and discard-errs is to avoid duplicate error
494         -- messages; this, after all, is an "extra" call to tcSimplify
495         recoverNF_Tc (returnNF_Tc (emptyTyVarSet, tyvars_to_gen))       $
496         discardErrsTc                                                   $
497
498         tcSimplify (text "getTVG") NotTopLevel tyvars_to_gen lie    `thenTc` \ (_, _, constrained_dicts) ->
499         let
500           -- ASSERT: dicts_sig is already zonked!
501             constrained_tyvars    = foldrBag (unionTyVarSets . tyVarsOfInst) emptyTyVarSet constrained_dicts
502             reduced_tyvars_to_gen = tyvars_to_gen `minusTyVarSet` constrained_tyvars
503         in
504         returnTc (constrained_tyvars, reduced_tyvars_to_gen)
505 \end{code}
506
507
508 \begin{code}
509 isUnRestrictedGroup :: [Name]           -- Signatures given for these
510                     -> RenamedMonoBinds
511                     -> Bool
512
513 is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
514
515 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind (VarPatIn v) _ _) = v `is_elem` sigs
516 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind other      _ _)   = False
517 isUnRestrictedGroup sigs (VarMonoBind v _)              = v `is_elem` sigs
518 isUnRestrictedGroup sigs (FunMonoBind _ _ _ _)          = True
519 isUnRestrictedGroup sigs (AndMonoBinds mb1 mb2)         = isUnRestrictedGroup sigs mb1 &&
520                                                           isUnRestrictedGroup sigs mb2
521 isUnRestrictedGroup sigs EmptyMonoBinds                 = True
522 \end{code}
523
524 @defaultUncommittedTyVar@ checks for generalisation over unboxed
525 types, and defaults any TypeKind TyVars to BoxedTypeKind.
526
527 \begin{code}
528 defaultUncommittedTyVar tyvar
529   | isTypeKind (tyVarKind tyvar)
530   = newTcTyVar mkBoxedTypeKind                                  `thenNF_Tc` \ boxed_tyvar ->
531     unifyTauTy (mkTyVarTy boxed_tyvar) (mkTyVarTy tyvar)        `thenTc_`
532     returnTc boxed_tyvar
533
534   | otherwise
535   = returnTc tyvar
536 \end{code}
537
538
539 %************************************************************************
540 %*                                                                      *
541 \subsection{tcMonoBind}
542 %*                                                                      *
543 %************************************************************************
544
545 @tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
546 The signatures have been dealt with already.
547
548 \begin{code}
549 tcMonoBinds :: RenamedMonoBinds 
550             -> [Name] -> [TcIdBndr s]
551             -> [TcSigInfo s]
552             -> TcM s (TcMonoBinds s, LIE s)
553
554 tcMonoBinds mbind binder_names mono_ids tc_ty_sigs
555   = tcExtendLocalValEnv binder_names mono_ids (
556         tc_mono_binds mbind
557     )
558   where
559     sig_names = [name | (TySigInfo name _ _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
560     sig_ids   = [id   | (TySigInfo _   id _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
561
562     tc_mono_binds EmptyMonoBinds = returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE)
563
564     tc_mono_binds (AndMonoBinds mb1 mb2)
565       = tc_mono_binds mb1               `thenTc` \ (mb1a, lie1) ->
566         tc_mono_binds mb2               `thenTc` \ (mb2a, lie2) ->
567         returnTc (AndMonoBinds mb1a mb2a, lie1 `plusLIE` lie2)
568
569     tc_mono_binds (FunMonoBind name inf matches locn)
570       = tcAddSrcLoc locn                                $
571         tcLookupLocalValueOK "tc_mono_binds" name       `thenNF_Tc` \ id ->
572
573                 -- Before checking the RHS, extend the envt with
574                 -- bindings for the *polymorphic* Ids from any type signatures
575         tcExtendLocalValEnv sig_names sig_ids           $
576         tcMatchesFun name (idType id) matches           `thenTc` \ (matches', lie) ->
577
578         returnTc (FunMonoBind (TcId id) inf matches' locn, lie)
579
580     tc_mono_binds bind@(PatMonoBind pat grhss_and_binds locn)
581       = tcAddSrcLoc locn                        $
582         tcAddErrCtxt (patMonoBindsCtxt bind)    $
583         tcPat pat                               `thenTc` \ (pat2, lie_pat, pat_ty) ->
584
585                 -- Before checking the RHS, but after the pattern, extend the envt with
586                 -- bindings for the *polymorphic* Ids from any type signatures
587         tcExtendLocalValEnv sig_names sig_ids   $
588         tcGRHSsAndBinds pat_ty grhss_and_binds  `thenTc` \ (grhss_and_binds2, lie) ->
589         returnTc (PatMonoBind pat2 grhss_and_binds2 locn,
590                   plusLIE lie_pat lie)
591 \end{code}
592
593 %************************************************************************
594 %*                                                                      *
595 \subsection{Signatures}
596 %*                                                                      *
597 %************************************************************************
598
599 @tcSigs@ checks the signatures for validity, and returns a list of
600 {\em freshly-instantiated} signatures.  That is, the types are already
601 split up, and have fresh type variables installed.  All non-type-signature
602 "RenamedSigs" are ignored.
603
604 The @TcSigInfo@ contains @TcTypes@ because they are unified with
605 the variable's type, and after that checked to see whether they've
606 been instantiated.
607
608 \begin{code}
609 data TcSigInfo s
610   = TySigInfo       
611         Name                    -- N, the Name in corresponding binding
612         (TcIdBndr s)            -- *Polymorphic* binder for this value...
613                                 -- Usually has name = N, but doesn't have to.
614         [TcTyVar s]
615         (TcThetaType s)
616         (TcTauType s)
617         SrcLoc
618
619
620 maybeSig :: [TcSigInfo s] -> Name -> Maybe (TcSigInfo s)
621         -- Search for a particular signature
622 maybeSig [] name = Nothing
623 maybeSig (sig@(TySigInfo sig_name _ _ _ _ _) : sigs) name
624   | name == sig_name = Just sig
625   | otherwise        = maybeSig sigs name
626 \end{code}
627
628
629 \begin{code}
630 tcTySig :: RenamedSig
631         -> TcM s (TcSigInfo s)
632
633 tcTySig (Sig v ty src_loc)
634  = tcAddSrcLoc src_loc $
635    tcHsType ty                  `thenTc` \ sigma_ty ->
636
637         -- Convert from Type to TcType  
638    tcInstSigType sigma_ty       `thenNF_Tc` \ sigma_tc_ty ->
639    let
640      poly_id = mkUserId v sigma_tc_ty
641    in
642         -- Instantiate this type
643         -- It's important to do this even though in the error-free case
644         -- we could just split the sigma_tc_ty (since the tyvars don't
645         -- unified with anything).  But in the case of an error, when
646         -- the tyvars *do* get unified with something, we want to carry on
647         -- typechecking the rest of the program with the function bound
648         -- to a pristine type, namely sigma_tc_ty
649    tcInstSigTcType sigma_tc_ty  `thenNF_Tc` \ (tyvars, rho) ->
650    let
651      (theta, tau) = splitRhoTy rho
652         -- This splitSigmaTy tries hard to make sure that tau' is a type synonym
653         -- wherever possible, which can improve interface files.
654    in
655    returnTc (TySigInfo v poly_id tyvars theta tau src_loc)
656 \end{code}
657
658 @checkSigMatch@ does the next step in checking signature matching.
659 The tau-type part has already been unified.  What we do here is to
660 check that this unification has not over-constrained the (polymorphic)
661 type variables of the original signature type.
662
663 The error message here is somewhat unsatisfactory, but it'll do for
664 now (ToDo).
665
666 \begin{code}
667 checkSigMatch []
668   = returnTc (error "checkSigMatch")
669
670 checkSigMatch tc_ty_sigs@( sig1@(TySigInfo _ id1 _ theta1 _ _) : all_sigs_but_first )
671   =     -- CHECK THAT THE SIGNATURE TYVARS AND TAU_TYPES ARE OK
672         -- Doesn't affect substitution
673     mapTc check_one_sig tc_ty_sigs      `thenTc_`
674
675         -- CHECK THAT ALL THE SIGNATURE CONTEXTS ARE UNIFIABLE
676         -- The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
677         -- must all have the same context (or none).
678         --
679         -- We unify them because, with polymorphic recursion, their types
680         -- might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
681         -- ToDo: amplify
682     mapTc check_one_cxt all_sigs_but_first              `thenTc_`
683
684     returnTc theta1
685   where
686     sig1_dict_tys       = mk_dict_tys theta1
687     n_sig1_dict_tys     = length sig1_dict_tys
688
689     check_one_cxt sig@(TySigInfo _ id _  theta _ src_loc)
690        = tcAddSrcLoc src_loc    $
691          tcAddErrCtxt (sigContextsCtxt id1 id) $
692          checkTc (length this_sig_dict_tys == n_sig1_dict_tys)
693                                 sigContextsErr          `thenTc_`
694          unifyTauTyLists sig1_dict_tys this_sig_dict_tys
695       where
696          this_sig_dict_tys = mk_dict_tys theta
697
698     check_one_sig (TySigInfo name id sig_tyvars _ sig_tau src_loc)
699       = tcAddSrcLoc src_loc     $
700         tcAddErrCtxt (sigCtxt id) $
701         checkSigTyVars sig_tyvars sig_tau
702
703     mk_dict_tys theta = [mkDictTy c ts | (c,ts) <- theta]
704 \end{code}
705
706
707 @checkSigTyVars@ is used after the type in a type signature has been unified with
708 the actual type found.  It then checks that the type variables of the type signature
709 are
710         (a) still all type variables
711                 eg matching signature [a] against inferred type [(p,q)]
712                 [then a will be unified to a non-type variable]
713
714         (b) still all distinct
715                 eg matching signature [(a,b)] against inferred type [(p,p)]
716                 [then a and b will be unified together]
717
718         (c) not mentioned in the environment
719                 eg the signature for f in this:
720
721                         g x = ... where
722                                         f :: a->[a]
723                                         f y = [x,y]
724
725                 Here, f is forced to be monorphic by the free occurence of x.
726
727 Before doing this, the substitution is applied to the signature type variable.
728
729 We used to have the notion of a "DontBind" type variable, which would
730 only be bound to itself or nothing.  Then points (a) and (b) were 
731 self-checking.  But it gave rise to bogus consequential error messages.
732 For example:
733
734    f = (*)      -- Monomorphic
735
736    g :: Num a => a -> a
737    g x = f x x
738
739 Here, we get a complaint when checking the type signature for g,
740 that g isn't polymorphic enough; but then we get another one when
741 dealing with the (Num x) context arising from f's definition;
742 we try to unify x with Int (to default it), but find that x has already
743 been unified with the DontBind variable "a" from g's signature.
744 This is really a problem with side-effecting unification; we'd like to
745 undo g's effects when its type signature fails, but unification is done
746 by side effect, so we can't (easily).
747
748 So we revert to ordinary type variables for signatures, and try to
749 give a helpful message in checkSigTyVars.
750
751 \begin{code}
752 checkSigTyVars :: [TcTyVar s]           -- The original signature type variables
753                -> TcType s              -- signature type (for err msg)
754                -> TcM s [TcTyVar s]     -- Zonked signature type variables
755
756 checkSigTyVars sig_tyvars sig_tau
757   = mapNF_Tc zonkTcTyVar sig_tyvars     `thenNF_Tc` \ sig_tys ->
758     let
759         sig_tyvars' = map (getTyVar "checkSigTyVars") sig_tys
760     in
761
762         -- Check points (a) and (b)
763     checkTcM (all isTyVarTy sig_tys && hasNoDups sig_tyvars')
764              (zonkTcType sig_tau        `thenNF_Tc` \ sig_tau' ->
765               failWithTc (badMatchErr sig_tau sig_tau')
766              )                          `thenTc_`
767
768         -- Check point (c)
769         -- We want to report errors in terms of the original signature tyvars,
770         -- ie sig_tyvars, NOT sig_tyvars'.  sig_tyvars' correspond
771         -- 1-1 with sig_tyvars, so we can just map back.
772     tcGetGlobalTyVars                   `thenNF_Tc` \ globals ->
773     let
774         mono_tyvars' = [sig_tv' | sig_tv' <- sig_tyvars', 
775                                   sig_tv' `elementOfTyVarSet` globals]
776
777         mono_tyvars = map (assoc "checkSigTyVars" (sig_tyvars' `zip` sig_tyvars)) mono_tyvars'
778     in
779     checkTcM (null mono_tyvars')
780              (failWithTc (notAsPolyAsSigErr sig_tau mono_tyvars))       `thenTc_`
781
782     returnTc sig_tyvars'
783 \end{code}
784
785
786 %************************************************************************
787 %*                                                                      *
788 \subsection{SPECIALIZE pragmas}
789 %*                                                                      *
790 %************************************************************************
791
792
793 @tcPragmaSigs@ munches up the "signatures" that arise through *user*
794 pragmas.  It is convenient for them to appear in the @[RenamedSig]@
795 part of a binding because then the same machinery can be used for
796 moving them into place as is done for type signatures.
797
798 \begin{code}
799 tcPragmaSigs :: [RenamedSig]            -- The pragma signatures
800              -> TcM s (Name -> IdInfo,  -- Maps name to the appropriate IdInfo
801                        TcMonoBinds s,
802                        LIE s)
803
804 tcPragmaSigs sigs
805   = mapAndUnzip3Tc tcPragmaSig sigs     `thenTc` \ (maybe_info_modifiers, binds, lies) ->
806     let
807         prag_fn name = foldr ($) noIdInfo [f | Just (n,f) <- maybe_info_modifiers, n==name]
808     in
809     returnTc (prag_fn, andMonoBinds binds, plusLIEs lies)
810 \end{code}
811
812 The interesting case is for SPECIALISE pragmas.  There are two forms.
813 Here's the first form:
814 \begin{verbatim}
815         f :: Ord a => [a] -> b -> b
816         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b #-}
817 \end{verbatim}
818
819 For this we generate:
820 \begin{verbatim}
821         f* = /\ b -> let d1 = ...
822                      in f Int b d1
823 \end{verbatim}
824
825 where f* is a SpecPragmaId.  The **sole** purpose of SpecPragmaIds is to
826 retain a right-hand-side that the simplifier will otherwise discard as
827 dead code... the simplifier has a flag that tells it not to discard
828 SpecPragmaId bindings.
829
830 In this case the f* retains a call-instance of the overloaded
831 function, f, (including appropriate dictionaries) so that the
832 specialiser will subsequently discover that there's a call of @f@ at
833 Int, and will create a specialisation for @f@.  After that, the
834 binding for @f*@ can be discarded.
835
836 The second form is this:
837 \begin{verbatim}
838         f :: Ord a => [a] -> b -> b
839         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b = g #-}
840 \end{verbatim}
841
842 Here @g@ is specified as a function that implements the specialised
843 version of @f@.  Suppose that g has type (a->b->b); that is, g's type
844 is more general than that required.  For this we generate
845 \begin{verbatim}
846         f@Int = /\b -> g Int b
847         f* = f@Int
848 \end{verbatim}
849
850 Here @f@@Int@ is a SpecId, the specialised version of @f@.  It inherits
851 f's export status etc.  @f*@ is a SpecPragmaId, as before, which just serves
852 to prevent @f@@Int@ from being discarded prematurely.  After specialisation,
853 if @f@@Int@ is going to be used at all it will be used explicitly, so the simplifier can
854 discard the f* binding.
855
856 Actually, there is really only point in giving a SPECIALISE pragma on exported things,
857 and the simplifer won't discard SpecIds for exporte things anyway, so maybe this is
858 a bit of overkill.
859
860 \begin{code}
861 tcPragmaSig :: RenamedSig -> TcM s (Maybe (Name, IdInfo -> IdInfo), TcMonoBinds s, LIE s)
862 tcPragmaSig (Sig _ _ _)       = returnTc (Nothing, EmptyMonoBinds, emptyLIE)
863 tcPragmaSig (SpecInstSig _ _) = returnTc (Nothing, EmptyMonoBinds, emptyLIE)
864
865 tcPragmaSig (InlineSig name loc)
866   = returnTc (Just (name, setInlinePragInfo IWantToBeINLINEd), EmptyMonoBinds, emptyLIE)
867
868 tcPragmaSig (NoInlineSig name loc)
869   = returnTc (Just (name, setInlinePragInfo IDontWantToBeINLINEd), EmptyMonoBinds, emptyLIE)
870
871 tcPragmaSig (SpecSig name poly_ty maybe_spec_name src_loc)
872   =     -- SPECIALISE f :: forall b. theta => tau  =  g
873     tcAddSrcLoc src_loc                         $
874     tcAddErrCtxt (valSpecSigCtxt name poly_ty)  $
875
876         -- Get and instantiate its alleged specialised type
877     tcHsType poly_ty                            `thenTc` \ sig_sigma ->
878     tcInstSigType  sig_sigma                    `thenNF_Tc` \ sig_ty ->
879
880         -- Check that f has a more general type, and build a RHS for
881         -- the spec-pragma-id at the same time
882     tcExpr (HsVar name) sig_ty                  `thenTc` \ (spec_expr, spec_lie) ->
883
884     case maybe_spec_name of
885         Nothing ->      -- Just specialise "f" by building a SpecPragmaId binding
886                         -- It is the thing that makes sure we don't prematurely 
887                         -- dead-code-eliminate the binding we are really interested in.
888                    newSpecPragmaId name sig_ty          `thenNF_Tc` \ spec_id ->
889                    returnTc (Nothing, VarMonoBind (TcId spec_id) spec_expr, spec_lie)
890
891         Just g_name ->  -- Don't create a SpecPragmaId.  Instead add some suitable IdIfo
892                 
893                 panic "Can't handle SPECIALISE with a '= g' part"
894
895         {-  Not yet.  Because we're still in the TcType world we
896             can't really add to the SpecEnv of the Id.  Instead we have to
897             record the information in a different sort of Sig, and add it to
898             the IdInfo after zonking.
899
900             For now we just leave out this case
901
902                         -- Get the type of f, and find out what types
903                         --  f has to be instantiated at to give the signature type
904                     tcLookupLocalValueOK "tcPragmaSig" name     `thenNF_Tc` \ f_id ->
905                     tcInstSigTcType (idType f_id)               `thenNF_Tc` \ (f_tyvars, f_rho) ->
906
907                     let
908                         (sig_tyvars, sig_theta, sig_tau) = splitSigmaTy sig_ty
909                         (f_theta, f_tau)                 = splitRhoTy f_rho
910                         sig_tyvar_set                    = mkTyVarSet sig_tyvars
911                     in
912                     unifyTauTy sig_tau f_tau            `thenTc_`
913
914                     tcPolyExpr str (HsVar g_name) (mkSigmaTy sig_tyvars f_theta sig_tau)        `thenTc` \ (_, _, 
915         -}
916
917 tcPragmaSig other = pprTrace "tcPragmaSig: ignoring" (ppr other) $
918                     returnTc (Nothing, EmptyMonoBinds, emptyLIE)
919 \end{code}
920
921
922 %************************************************************************
923 %*                                                                      *
924 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
925 %*                                                                      *
926 %************************************************************************
927
928
929 \begin{code}
930 patMonoBindsCtxt bind
931   = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (ppr bind)
932
933 -----------------------------------------------
934 valSpecSigCtxt v ty
935   = sep [ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"),
936          nest 4 (ppr v <+> ptext SLIT(" ::") <+> ppr ty)]
937
938 -----------------------------------------------
939 notAsPolyAsSigErr sig_tau mono_tyvars
940   = hang (ptext SLIT("A type signature is more polymorphic than the inferred type"))
941         4  (vcat [text "Can't for-all the type variable(s)" <+> 
942                   pprQuotedList mono_tyvars,
943                   text "in the type" <+> quotes (ppr sig_tau)
944            ])
945
946 -----------------------------------------------
947 badMatchErr sig_ty inferred_ty
948   = hang (ptext SLIT("Type signature doesn't match inferred type"))
949          4 (vcat [hang (ptext SLIT("Signature:")) 4 (ppr sig_ty),
950                       hang (ptext SLIT("Inferred :")) 4 (ppr inferred_ty)
951            ])
952
953 -----------------------------------------------
954 sigCtxt id 
955   = sep [ptext SLIT("When checking the type signature for"), quotes (ppr id)]
956
957 bindSigsCtxt ids
958   = ptext SLIT("When checking the type signature(s) for") <+> pprQuotedList ids
959
960 -----------------------------------------------
961 sigContextsErr
962   = ptext SLIT("Mismatched contexts")
963 sigContextsCtxt s1 s2
964   = hang (hsep [ptext SLIT("When matching the contexts of the signatures for"), 
965                 quotes (ppr s1), ptext SLIT("and"), quotes (ppr s2)])
966          4 (ptext SLIT("(the signature contexts in a mutually recursive group should all be identical)"))
967
968 -----------------------------------------------
969 specGroundnessCtxt
970   = panic "specGroundnessCtxt"
971
972 --------------------------------------------
973 specContextGroundnessCtxt -- err_ctxt dicts
974   = panic "specContextGroundnessCtxt"
975 {-
976   = hang (
977         sep [hsep [ptext SLIT("In the SPECIALIZE pragma for"), ppr name],
978              hcat [ptext SLIT(" specialised to the type"), ppr spec_ty],
979              pp_spec_id,
980              ptext SLIT("... not all overloaded type variables were instantiated"),
981              ptext SLIT("to ground types:")])
982       4 (vcat [hsep [ppr c, ppr t]
983                   | (c,t) <- map getDictClassAndType dicts])
984   where
985     (name, spec_ty, locn, pp_spec_id)
986       = case err_ctxt of
987           ValSpecSigCtxt    n ty loc      -> (n, ty, loc, \ x -> empty)
988           ValSpecSpecIdCtxt n ty spec loc ->
989             (n, ty, loc,
990              hsep [ptext SLIT("... type of explicit id"), ppr spec])
991 -}
992 \end{code}