509bce74b40e9eff9d2057e0b4fe054cb4eb2c41
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcBinds.lhs
1 %
2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
3 %
4 \section[TcBinds]{TcBinds}
5
6 \begin{code}
7 module TcBinds ( tcBindsAndThen, tcTopBinds, tcHsBootSigs, tcMonoBinds, tcSpecSigs ) where
8
9 #include "HsVersions.h"
10
11 import {-# SOURCE #-} TcMatches ( tcGRHSsPat, tcMatchesFun )
12 import {-# SOURCE #-} TcExpr  ( tcCheckSigma, tcCheckRho )
13
14 import CmdLineOpts      ( DynFlag(Opt_MonomorphismRestriction) )
15 import HsSyn            ( HsExpr(..), HsBind(..), LHsBinds, Sig(..),
16                           LSig, Match(..), HsBindGroup(..), IPBind(..), 
17                           HsType(..), hsLTyVarNames, isVanillaLSig,
18                           LPat, GRHSs, MatchGroup(..), emptyLHsBinds, isEmptyLHsBinds,
19                           collectHsBindBinders, collectPatBinders, pprPatBind
20                         )
21 import TcHsSyn          ( TcId, TcDictBinds, zonkId, mkHsLet )
22
23 import TcRnMonad
24 import Inst             ( InstOrigin(..), newDictsAtLoc, newIPDict, instToId )
25 import TcEnv            ( tcExtendIdEnv, tcExtendIdEnv2, tcExtendTyVarEnv2, newLocalName, tcLookupLocalIds )
26 import TcUnify          ( Expected(..), tcInfer, checkSigTyVars, sigCtxt )
27 import TcSimplify       ( tcSimplifyInfer, tcSimplifyInferCheck, tcSimplifyRestricted, 
28                           tcSimplifyToDicts, tcSimplifyIPs )
29 import TcHsType         ( tcHsSigType, UserTypeCtxt(..), tcAddLetBoundTyVars,
30                           TcSigInfo(..), TcSigFun, lookupSig
31                         )
32 import TcPat            ( tcPat, PatCtxt(..) )
33 import TcSimplify       ( bindInstsOfLocalFuns )
34 import TcMType          ( newTyFlexiVarTy, tcSkolType, zonkQuantifiedTyVar, zonkTcTypes )
35 import TcType           ( TcTyVar, SkolemInfo(SigSkol), 
36                           TcTauType, TcSigmaType, 
37                           TvSubstEnv, mkOpenTvSubst, substTheta, substTy, 
38                           mkTyVarTy, mkForAllTys, mkFunTys, tyVarsOfType, 
39                           mkForAllTy, isUnLiftedType, tcGetTyVar_maybe, 
40                           mkTyVarTys )
41 import Unify            ( tcMatchPreds )
42 import Kind             ( argTypeKind )
43 import VarEnv           ( lookupVarEnv ) 
44 import TysPrim          ( alphaTyVar )
45 import Id               ( mkLocalId, mkSpecPragmaId, setInlinePragma )
46 import Var              ( idType, idName )
47 import Name             ( Name )
48 import NameSet
49 import VarSet
50 import SrcLoc           ( Located(..), unLoc, noLoc, getLoc )
51 import Bag
52 import Util             ( isIn )
53 import Maybes           ( orElse )
54 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), RecFlag(..), isNonRec, isRec, 
55                           isNotTopLevel, isAlwaysActive )
56 import FiniteMap        ( listToFM, lookupFM )
57 import Outputable
58 \end{code}
59
60
61 %************************************************************************
62 %*                                                                      *
63 \subsection{Type-checking bindings}
64 %*                                                                      *
65 %************************************************************************
66
67 @tcBindsAndThen@ typechecks a @HsBinds@.  The "and then" part is because
68 it needs to know something about the {\em usage} of the things bound,
69 so that it can create specialisations of them.  So @tcBindsAndThen@
70 takes a function which, given an extended environment, E, typechecks
71 the scope of the bindings returning a typechecked thing and (most
72 important) an LIE.  It is this LIE which is then used as the basis for
73 specialising the things bound.
74
75 @tcBindsAndThen@ also takes a "combiner" which glues together the
76 bindings and the "thing" to make a new "thing".
77
78 The real work is done by @tcBindWithSigsAndThen@.
79
80 Recursive and non-recursive binds are handled in essentially the same
81 way: because of uniques there are no scoping issues left.  The only
82 difference is that non-recursive bindings can bind primitive values.
83
84 Even for non-recursive binding groups we add typings for each binder
85 to the LVE for the following reason.  When each individual binding is
86 checked the type of its LHS is unified with that of its RHS; and
87 type-checking the LHS of course requires that the binder is in scope.
88
89 At the top-level the LIE is sure to contain nothing but constant
90 dictionaries, which we resolve at the module level.
91
92 \begin{code}
93 tcTopBinds :: [HsBindGroup Name] -> TcM (LHsBinds TcId, TcLclEnv)
94         -- Note: returning the TcLclEnv is more than we really
95         --       want.  The bit we care about is the local bindings
96         --       and the free type variables thereof
97 tcTopBinds binds
98   = tc_binds_and_then TopLevel glue binds $
99             do  { env <- getLclEnv
100                 ; return (emptyLHsBinds, env) }
101   where
102         -- The top level bindings are flattened into a giant 
103         -- implicitly-mutually-recursive MonoBinds
104     glue (HsBindGroup binds1 _ _) (binds2, env) = (binds1 `unionBags` binds2, env)
105     glue (HsIPBinds _)            _             = panic "Top-level HsIpBinds"
106         -- Can't have a HsIPBinds at top level
107
108 tcHsBootSigs :: [HsBindGroup Name] -> TcM (LHsBinds TcId, TcLclEnv)
109 -- A hs-boot file has only one BindGroup, and it only has type
110 -- signatures in it.  The renamer checked all this
111 tcHsBootSigs [HsBindGroup _ sigs _]
112   = do  { ids <- mapM (addLocM tc_sig) (filter isVanillaLSig sigs)
113         ; tcExtendIdEnv ids $ do 
114         { env <- getLclEnv
115         ; return (emptyLHsBinds, env) }}
116   where
117     tc_sig (Sig (L _ name) ty)
118       = do { sigma_ty <- tcHsSigType (FunSigCtxt name) ty
119            ; return (mkLocalId name sigma_ty) }
120
121 tcBindsAndThen
122         :: (HsBindGroup TcId -> thing -> thing)         -- Combinator
123         -> [HsBindGroup Name]
124         -> TcM thing
125         -> TcM thing
126
127 tcBindsAndThen = tc_binds_and_then NotTopLevel
128
129 tc_binds_and_then top_lvl combiner [] do_next
130   = do_next
131 tc_binds_and_then top_lvl combiner (group : groups) do_next
132   = tc_bind_and_then top_lvl combiner group $ 
133     tc_binds_and_then top_lvl combiner groups do_next
134
135 tc_bind_and_then top_lvl combiner (HsIPBinds binds) do_next
136   = getLIE do_next                              `thenM` \ (result, expr_lie) ->
137     mapAndUnzipM (wrapLocSndM tc_ip_bind) binds `thenM` \ (avail_ips, binds') ->
138
139         -- If the binding binds ?x = E, we  must now 
140         -- discharge any ?x constraints in expr_lie
141     tcSimplifyIPs avail_ips expr_lie    `thenM` \ dict_binds ->
142
143     returnM (combiner (HsIPBinds binds') $
144              combiner (HsBindGroup dict_binds [] Recursive) result)
145   where
146         -- I wonder if we should do these one at at time
147         -- Consider     ?x = 4
148         --              ?y = ?x + 1
149     tc_ip_bind (IPBind ip expr)
150       = newTyFlexiVarTy argTypeKind             `thenM` \ ty ->
151         newIPDict (IPBindOrigin ip) ip ty       `thenM` \ (ip', ip_inst) ->
152         tcCheckRho expr ty                      `thenM` \ expr' ->
153         returnM (ip_inst, (IPBind ip' expr'))
154
155 tc_bind_and_then top_lvl combiner (HsBindGroup binds sigs is_rec) do_next
156   | isEmptyLHsBinds binds 
157   = do_next
158   | otherwise
159  =      -- BRING ANY SCOPED TYPE VARIABLES INTO SCOPE
160           -- Notice that they scope over 
161           --       a) the type signatures in the binding group
162           --       b) the bindings in the group
163           --       c) the scope of the binding group (the "in" part)
164       tcAddLetBoundTyVars binds  $
165  
166       case top_lvl of
167           TopLevel       -- For the top level don't bother will all this
168                          --  bindInstsOfLocalFuns stuff. All the top level 
169                          -- things are rec'd together anyway, so it's fine to
170                          -- leave them to the tcSimplifyTop, and quite a bit faster too
171                 -> tcBindWithSigs top_lvl binds sigs is_rec     `thenM` \ (poly_binds, poly_ids) ->
172                    tc_body poly_ids                             `thenM` \ (prag_binds, thing) ->
173                    returnM (combiner (HsBindGroup
174                                         (poly_binds `unionBags` prag_binds)
175                                         [] -- no sigs
176                                         Recursive)
177                                      thing)
178  
179           NotTopLevel   -- For nested bindings we must do the bindInstsOfLocalFuns thing.
180                 | not (isRec is_rec)            -- Non-recursive group
181                 ->      -- We want to keep non-recursive things non-recursive
182                         -- so that we desugar unlifted bindings correctly
183                     tcBindWithSigs top_lvl binds sigs is_rec    `thenM` \ (poly_binds, poly_ids) ->
184                     getLIE (tc_body poly_ids)                   `thenM` \ ((prag_binds, thing), lie) ->
185  
186                              -- Create specialisations of functions bound here
187                     bindInstsOfLocalFuns lie poly_ids `thenM` \ lie_binds ->
188  
189                     returnM (
190                         combiner (HsBindGroup poly_binds [] NonRecursive) $
191                         combiner (HsBindGroup prag_binds [] NonRecursive) $
192                         combiner (HsBindGroup lie_binds  [] Recursive)    $
193                          -- NB: the binds returned by tcSimplify and
194                          -- bindInstsOfLocalFuns aren't guaranteed in
195                          -- dependency order (though we could change that);
196                          -- hence the Recursive marker.
197                         thing)
198
199                 | otherwise
200                 ->      -- NB: polymorphic recursion means that a function
201                         -- may use an instance of itself, we must look at the LIE arising
202                         -- from the function's own right hand side.  Hence the getLIE
203                         -- encloses the tcBindWithSigs.
204
205                    getLIE (
206                       tcBindWithSigs top_lvl binds sigs is_rec  `thenM` \ (poly_binds, poly_ids) ->
207                       tc_body poly_ids                          `thenM` \ (prag_binds, thing) ->
208                       returnM (poly_ids, poly_binds `unionBags` prag_binds, thing)
209                    )   `thenM` \ ((poly_ids, extra_binds, thing), lie) ->
210  
211                    bindInstsOfLocalFuns lie poly_ids    `thenM` \ lie_binds ->
212
213                    returnM (combiner (HsBindGroup
214                                         (extra_binds `unionBags` lie_binds)
215                                         [] Recursive) thing
216                    )
217   where
218     tc_body poly_ids    -- Type check the pragmas and "thing inside"
219       =   -- Extend the environment to bind the new polymorphic Ids
220           tcExtendIdEnv poly_ids        $
221   
222           -- Build bindings and IdInfos corresponding to user pragmas
223           tcSpecSigs sigs               `thenM` \ prag_binds ->
224
225           -- Now do whatever happens next, in the augmented envt
226           do_next                       `thenM` \ thing ->
227
228           returnM (prag_binds, thing)
229 \end{code}
230
231
232 %************************************************************************
233 %*                                                                      *
234 \subsection{tcBindWithSigs}
235 %*                                                                      *
236 %************************************************************************
237
238 @tcBindWithSigs@ deals with a single binding group.  It does generalisation,
239 so all the clever stuff is in here.
240
241 * binder_names and mbind must define the same set of Names
242
243 * The Names in tc_ty_sigs must be a subset of binder_names
244
245 * The Ids in tc_ty_sigs don't necessarily have to have the same name
246   as the Name in the tc_ty_sig
247
248 \begin{code}
249 tcBindWithSigs  :: TopLevelFlag
250                 -> LHsBinds Name
251                 -> [LSig Name]
252                 -> RecFlag
253                 -> TcM (LHsBinds TcId, [TcId])
254         -- The returned TcIds are guaranteed zonked
255
256 tcBindWithSigs top_lvl mbind sigs is_rec = do   
257   {     -- TYPECHECK THE SIGNATURES
258     tc_ty_sigs <- recoverM (returnM []) $
259                   tcTySigs (filter isVanillaLSig sigs)
260   ; let lookup_sig = lookupSig tc_ty_sigs
261
262         -- SET UP THE MAIN RECOVERY; take advantage of any type sigs
263   ; recoverM (recoveryCode mbind lookup_sig) $ do
264
265   { traceTc (ptext SLIT("--------------------------------------------------------"))
266   ; traceTc (ptext SLIT("Bindings for") <+> ppr (collectHsBindBinders mbind))
267
268         -- TYPECHECK THE BINDINGS
269   ; ((mbind', mono_bind_infos), lie_req) 
270         <- getLIE (tcMonoBinds mbind lookup_sig is_rec)
271
272         -- CHECK FOR UNLIFTED BINDINGS
273         -- These must be non-recursive etc, and are not generalised
274         -- They desugar to a case expression in the end
275   ; zonked_mono_tys <- zonkTcTypes (map getMonoType mono_bind_infos)
276   ; if any isUnLiftedType zonked_mono_tys then
277     do  {       -- Unlifted bindings
278           checkUnliftedBinds top_lvl is_rec mbind
279         ; extendLIEs lie_req
280         ; let exports  = zipWith mk_export mono_bind_infos zonked_mono_tys
281               mk_export (name, Nothing,  mono_id) mono_ty = ([], mkLocalId name mono_ty, mono_id)
282               mk_export (name, Just sig, mono_id) mono_ty = ([], sig_id sig,             mono_id)
283
284         ; return ( unitBag $ noLoc $ AbsBinds [] [] exports emptyNameSet mbind',
285                    [poly_id | (_, poly_id, _) <- exports]) }    -- Guaranteed zonked
286
287     else do     -- The normal lifted case: GENERALISE
288   { is_unres <- isUnRestrictedGroup mbind tc_ty_sigs
289   ; (tyvars_to_gen, dict_binds, dict_ids)
290         <- setSrcSpan (getLoc (head (bagToList mbind)))     $
291                 -- TODO: location a bit awkward, but the mbinds have been
292                 --       dependency analysed and may no longer be adjacent
293            addErrCtxt (genCtxt (bndrNames mono_bind_infos)) $
294            generalise is_unres mono_bind_infos tc_ty_sigs lie_req
295
296         -- FINALISE THE QUANTIFIED TYPE VARIABLES
297         -- The quantified type variables often include meta type variables
298         -- we want to freeze them into ordinary type variables, and
299         -- default their kind (e.g. from OpenTypeKind to TypeKind)
300   ; tyvars_to_gen' <- mappM zonkQuantifiedTyVar tyvars_to_gen
301
302         -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
303   ; let
304         exports  = map mk_export mono_bind_infos
305         poly_ids = [poly_id | (_, poly_id, _) <- exports]
306         dict_tys = map idType dict_ids
307
308         inlines = mkNameSet [ name
309                             | L _ (InlineSig True (L _ name) _) <- sigs]
310                         -- Any INLINE sig (regardless of phase control) 
311                         -- makes the RHS look small
312         inline_phases = listToFM [ (name, phase)
313                                  | L _ (InlineSig _ (L _ name) phase) <- sigs, 
314                                    not (isAlwaysActive phase)]
315                         -- Set the IdInfo field to control the inline phase
316                         -- AlwaysActive is the default, so don't bother with them
317         add_inlines id = attachInlinePhase inline_phases id
318
319         mk_export (binder_name, mb_sig, mono_id)
320           = case mb_sig of
321               Just sig -> (sig_tvs sig, add_inlines (sig_id sig),  mono_id)
322               Nothing  -> (tyvars_to_gen', add_inlines new_poly_id, mono_id)
323           where
324             new_poly_id = mkLocalId binder_name poly_ty
325             poly_ty = mkForAllTys tyvars_to_gen'
326                     $ mkFunTys dict_tys 
327                     $ idType mono_id
328
329         -- ZONK THE poly_ids, because they are used to extend the type 
330         -- environment; see the invariant on TcEnv.tcExtendIdEnv 
331   ; zonked_poly_ids <- mappM zonkId poly_ids
332
333   ; traceTc (text "binding:" <+> ppr ((dict_ids, dict_binds),
334                                       exports, map idType zonked_poly_ids))
335
336   ; return (
337             unitBag $ noLoc $
338             AbsBinds tyvars_to_gen'
339                      dict_ids
340                      exports
341                      inlines
342                      (dict_binds `unionBags` mbind'),
343             zonked_poly_ids
344         )
345   } } }
346
347 -- If typechecking the binds fails, then return with each
348 -- signature-less binder given type (forall a.a), to minimise 
349 -- subsequent error messages
350 recoveryCode mbind lookup_sig
351   = do  { traceTc (text "tcBindsWithSigs: error recovery" <+> ppr binder_names)
352         ; return (emptyLHsBinds, poly_ids) }
353   where
354     forall_a_a    = mkForAllTy alphaTyVar (mkTyVarTy alphaTyVar)
355     binder_names  = collectHsBindBinders mbind
356     poly_ids      = map mk_dummy binder_names
357     mk_dummy name = case lookup_sig name of
358                       Just sig -> sig_id sig                    -- Signature
359                       Nothing  -> mkLocalId name forall_a_a     -- No signature
360
361 attachInlinePhase inline_phases bndr
362   = case lookupFM inline_phases (idName bndr) of
363         Just prag -> bndr `setInlinePragma` prag
364         Nothing   -> bndr
365
366 -- Check that non-overloaded unlifted bindings are
367 --      a) non-recursive,
368 --      b) not top level, 
369 --      c) not a multiple-binding group (more or less implied by (a))
370
371 checkUnliftedBinds top_lvl is_rec mbind
372   = checkTc (isNotTopLevel top_lvl)
373             (unliftedBindErr "Top-level" mbind)         `thenM_`
374     checkTc (isNonRec is_rec)
375             (unliftedBindErr "Recursive" mbind)         `thenM_`
376     checkTc (isSingletonBag mbind)
377             (unliftedBindErr "Multiple" mbind)
378 \end{code}
379
380
381 Polymorphic recursion
382 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
383 The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
384
385         * Bind any variable for which we have a type signature
386           to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
387           the RHSs we'll make a full polymorphic call.
388
389 This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
390 amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
391
392         f :: Eq a => [a] -> [a]
393         f xs = ...f...
394
395 If we don't take care, after typechecking we get
396
397         f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
398                                in
399                                \ys:[a] -> ...f'...
400
401 Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
402 identical to the function we're executing.  In this case, the
403 polymorphic recursion isn't being used (but that's a very common case).
404 We'd prefer
405
406         f = /\a -> \d::Eq a -> letrec
407                                  fm = \ys:[a] -> ...fm...
408                                in
409                                fm
410
411 This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn
412 (post-typechecking)
413
414         ff :: [Int] -> [Int]
415         ff = f Int dEqInt
416
417 Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
418 f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
419 up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
420
421         ff = f Int dEqInt
422
423            = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
424
425            = let f' = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
426                       in \ys. ...f'...
427
428 Etc.
429 Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
430 *monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
431 if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
432 we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
433 to the "givens" when simplifying constraints.  That's what the "lies_avail"
434 is doing.
435
436
437 %************************************************************************
438 %*                                                                      *
439 \subsection{tcMonoBind}
440 %*                                                                      *
441 %************************************************************************
442
443 @tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
444 The signatures have been dealt with already.
445
446 \begin{code}
447 tcMonoBinds :: LHsBinds Name
448             -> TcSigFun -> RecFlag
449             -> TcM (LHsBinds TcId, [MonoBindInfo])
450
451 tcMonoBinds binds lookup_sig is_rec
452   = do  { tc_binds <- mapBagM (wrapLocM (tcLhs lookup_sig)) binds
453
454         -- Bring (a) the scoped type variables, and (b) the Ids, into scope for the RHSs
455         -- For (a) it's ok to bring them all into scope at once, even
456         -- though each type sig should scope only over its own RHS,
457         -- because the renamer has sorted all that out.
458         ; let mono_info  = getMonoBindInfo tc_binds
459               rhs_tvs    = [ (name, mkTyVarTy tv)
460                            | (_, Just sig, _) <- mono_info, 
461                              (name, tv) <- sig_scoped sig `zip` sig_tvs sig ]
462               rhs_id_env = map mk mono_info     -- A binding for each term variable
463
464         ; binds' <- tcExtendTyVarEnv2 rhs_tvs   $
465                     tcExtendIdEnv2   rhs_id_env $
466                     mapBagM (wrapLocM tcRhs) tc_binds
467         ; return (binds', mono_info) }
468    where
469     mk (name, Just sig, _)       = (name, sig_id sig)   -- Use the type sig if there is one
470     mk (name, Nothing,  mono_id) = (name, mono_id)      -- otherwise use a monomorphic version
471
472 ------------------------
473 -- tcLhs typechecks the LHS of the bindings, to construct the environment in which
474 -- we typecheck the RHSs.  Basically what we are doing is this: for each binder:
475 --      if there's a signature for it, use the instantiated signature type
476 --      otherwise invent a type variable
477 -- You see that quite directly in the FunBind case.
478 -- 
479 -- But there's a complication for pattern bindings:
480 --      data T = MkT (forall a. a->a)
481 --      MkT f = e
482 -- Here we can guess a type variable for the entire LHS (which will be refined to T)
483 -- but we want to get (f::forall a. a->a) as the RHS environment.
484 -- The simplest way to do this is to typecheck the pattern, and then look up the
485 -- bound mono-ids.  Then we want to retain the typechecked pattern to avoid re-doing
486 -- it; hence the TcMonoBind data type in which the LHS is done but the RHS isn't
487
488 data TcMonoBind         -- Half completed; LHS done, RHS not done
489   = TcFunBind  MonoBindInfo  (Located TcId) Bool (MatchGroup Name) 
490   | TcPatBind [MonoBindInfo] (LPat TcId) (GRHSs Name) TcSigmaType
491
492 type MonoBindInfo = (Name, Maybe TcSigInfo, TcId)
493         -- Type signature (if any), and
494         -- the monomorphic bound things
495
496 bndrNames :: [MonoBindInfo] -> [Name]
497 bndrNames mbi = [n | (n,_,_) <- mbi]
498
499 getMonoType :: MonoBindInfo -> TcTauType
500 getMonoType (_,_,mono_id) = idType mono_id
501
502 tcLhs :: TcSigFun -> HsBind Name -> TcM TcMonoBind
503 tcLhs lookup_sig (FunBind (L nm_loc name) inf matches)
504   = do  { let mb_sig = lookup_sig name
505         ; mono_name <- newLocalName name
506         ; mono_ty   <- mk_mono_ty mb_sig
507         ; let mono_id = mkLocalId mono_name mono_ty
508         ; return (TcFunBind (name, mb_sig, mono_id) (L nm_loc mono_id) inf matches) }
509   where
510     mk_mono_ty (Just sig) = return (sig_tau sig)
511     mk_mono_ty Nothing    = newTyFlexiVarTy argTypeKind
512
513 tcLhs lookup_sig bind@(PatBind pat grhss _)
514   = do  { let tc_pat exp_ty = tcPat (LetPat lookup_sig) pat exp_ty lookup_infos
515         ; ((pat', ex_tvs, infos), pat_ty) 
516                 <- addErrCtxt (patMonoBindsCtxt pat grhss)
517                               (tcInfer tc_pat)
518
519         -- Don't know how to deal with pattern-bound existentials yet
520         ; checkTc (null ex_tvs) (existentialExplode bind)
521
522         ; return (TcPatBind infos pat' grhss pat_ty) }
523   where
524     names = collectPatBinders pat
525
526         -- After typechecking the pattern, look up the binder
527         -- names, which the pattern has brought into scope.
528     lookup_infos :: TcM [MonoBindInfo]
529     lookup_infos = do { mono_ids <- tcLookupLocalIds names
530                       ; return [ (name, lookup_sig name, mono_id)
531                                | (name, mono_id) <- names `zip` mono_ids] }
532
533 -------------------
534 tcRhs :: TcMonoBind -> TcM (HsBind TcId)
535 tcRhs (TcFunBind info fun'@(L _ mono_id) inf matches)
536   = do  { matches' <- tcMatchesFun (idName mono_id) matches 
537                                    (Check (idType mono_id))
538         ; return (FunBind fun' inf matches') }
539
540 tcRhs bind@(TcPatBind _ pat' grhss pat_ty)
541   = do  { grhss' <- addErrCtxt (patMonoBindsCtxt pat' grhss) $
542                     tcGRHSsPat grhss (Check pat_ty)
543         ; return (PatBind pat' grhss' pat_ty) }
544
545
546 ---------------------
547 getMonoBindInfo :: Bag (Located TcMonoBind) -> [MonoBindInfo]
548 getMonoBindInfo tc_binds
549   = foldrBag (get_info . unLoc) [] tc_binds
550   where
551     get_info (TcFunBind info _ _ _)  rest = info : rest
552     get_info (TcPatBind infos _ _ _) rest = infos ++ rest
553 \end{code}
554
555
556 %************************************************************************
557 %*                                                                      *
558 \subsection{getTyVarsToGen}
559 %*                                                                      *
560 %************************************************************************
561
562 \begin{code}
563 tcTySigs :: [LSig Name] -> TcM [TcSigInfo]
564 -- The trick here is that all the signatures should have the same
565 -- context, and we want to share type variables for that context, so that
566 -- all the right hand sides agree a common vocabulary for their type
567 -- constraints
568 tcTySigs [] = return []
569
570 tcTySigs sigs
571   = do  { (tc_sig1 : tc_sigs) <- mappM tcTySig sigs
572         ; tc_sigs'            <- mapM (checkSigCtxt tc_sig1) tc_sigs
573         ; return (tc_sig1 : tc_sigs') }
574
575 tcTySig :: LSig Name -> TcM TcSigInfo
576 tcTySig (L span (Sig (L _ name) ty))
577   = setSrcSpan span             $
578     do  { sigma_ty <- tcHsSigType (FunSigCtxt name) ty
579         ; let rigid_info = SigSkol name
580               poly_id    = mkLocalId name sigma_ty
581
582                 -- The scoped names are the ones explicitly mentioned
583                 -- in the HsForAll.  (There may be more in sigma_ty, because
584                 -- of nested type synonyms.  See Note [Scoped] with TcSigInfo.)
585               scoped_names = case ty of
586                                 L _ (HsForAllTy _ tvs _ _) -> hsLTyVarNames tvs
587                                 other                      -> []
588
589         ; (tvs, theta, tau) <- tcSkolType rigid_info sigma_ty
590         ; loc <- getInstLoc (SigOrigin rigid_info)
591         ; return (TcSigInfo { sig_id = poly_id, sig_scoped = scoped_names,
592                               sig_tvs = tvs, sig_theta = theta, sig_tau = tau, 
593                               sig_loc = loc }) }
594
595 checkSigCtxt :: TcSigInfo -> TcSigInfo -> TcM TcSigInfo
596 checkSigCtxt sig1 sig@(TcSigInfo { sig_tvs = tvs, sig_theta = theta, sig_tau = tau })
597   =     -- Try to match the context of this signature with 
598         -- that of the first signature
599     case tcMatchPreds (sig_tvs sig) (sig_theta sig) (sig_theta sig1) of {
600         Nothing   -> bale_out ;
601         Just tenv ->
602
603     case check_tvs tenv tvs of {
604         Nothing   -> bale_out ;
605         Just tvs' -> 
606
607     let 
608         subst  = mkOpenTvSubst tenv
609     in
610     return (sig { sig_tvs   = tvs', 
611                   sig_theta = substTheta subst theta, 
612                   sig_tau   = substTy subst tau }) }}
613
614   where
615     bale_out =  setSrcSpan (instLocSrcSpan (sig_loc sig)) $
616                 failWithTc $
617                 sigContextsErr (sig_id sig1) (sig_id sig)
618
619         -- Rather tedious check that the type variables
620         -- have been matched only with another type variable,
621         -- and that two type variables have not been matched
622         -- with the same one
623         -- A return of Nothing indicates that one of the bad
624         -- things has happened
625     check_tvs :: TvSubstEnv -> [TcTyVar] -> Maybe [TcTyVar]
626     check_tvs tenv [] = Just []
627     check_tvs tenv (tv:tvs) 
628         = do { let ty = lookupVarEnv tenv tv `orElse` mkTyVarTy tv
629              ; tv'  <- tcGetTyVar_maybe ty
630              ; tvs' <- check_tvs tenv tvs
631              ; if tv' `elem` tvs'
632                then Nothing
633                else Just (tv':tvs') }
634 \end{code}
635
636 \begin{code}
637 generalise :: Bool -> [MonoBindInfo] -> [TcSigInfo] -> [Inst]
638            -> TcM ([TcTyVar], TcDictBinds, [TcId])
639 generalise is_unrestricted mono_infos sigs lie_req
640   | not is_unrestricted -- RESTRICTED CASE
641   =     -- Check signature contexts are empty 
642     do  { checkTc (all is_mono_sig sigs)
643                   (restrictedBindCtxtErr bndr_names)
644
645         -- Now simplify with exactly that set of tyvars
646         -- We have to squash those Methods
647         ; (qtvs, binds) <- tcSimplifyRestricted doc tau_tvs lie_req
648
649         -- Check that signature type variables are OK
650         ; final_qtvs <- checkSigsTyVars qtvs sigs
651
652         ; return (final_qtvs, binds, []) }
653
654   | null sigs   -- UNRESTRICTED CASE, NO TYPE SIGS
655   = tcSimplifyInfer doc tau_tvs lie_req
656
657   | otherwise   -- UNRESTRICTED CASE, WITH TYPE SIGS
658   = do  { let sig1 = head sigs
659         ; sig_lie <- newDictsAtLoc (sig_loc sig1) (sig_theta sig1)
660         ; let   -- The "sig_avails" is the stuff available.  We get that from
661                 -- the context of the type signature, BUT ALSO the lie_avail
662                 -- so that polymorphic recursion works right (see comments at end of fn)
663                 local_meths = [mkMethInst sig mono_id | (_, Just sig, mono_id) <- mono_infos]
664                 sig_avails = sig_lie ++ local_meths
665
666         -- Check that the needed dicts can be
667         -- expressed in terms of the signature ones
668         ; (forall_tvs, dict_binds) <- tcSimplifyInferCheck doc tau_tvs sig_avails lie_req
669         
670         -- Check that signature type variables are OK
671         ; final_qtvs <- checkSigsTyVars forall_tvs sigs
672
673         ; returnM (final_qtvs, dict_binds, map instToId sig_lie) }
674
675   where
676     bndr_names = bndrNames mono_infos
677     tau_tvs = foldr (unionVarSet . tyVarsOfType . getMonoType) emptyVarSet mono_infos
678     is_mono_sig sig = null (sig_theta sig)
679     doc = ptext SLIT("type signature(s) for") <+> pprBinders bndr_names
680
681 mkMethInst (TcSigInfo { sig_id = poly_id, sig_tvs = tvs, 
682                         sig_theta = theta, sig_tau = tau, sig_loc = loc }) mono_id
683   = Method mono_id poly_id (mkTyVarTys tvs) theta tau loc
684
685 checkSigsTyVars :: [TcTyVar] -> [TcSigInfo] -> TcM [TcTyVar]
686 checkSigsTyVars qtvs sigs 
687   = mappM check_one sigs        `thenM` \ sig_tvs_s ->
688     let
689         -- Sigh.  Make sure that all the tyvars in the type sigs
690         -- appear in the returned ty var list, which is what we are
691         -- going to generalise over.  Reason: we occasionally get
692         -- silly types like
693         --      type T a = () -> ()
694         --      f :: T a
695         --      f () = ()
696         -- Here, 'a' won't appear in qtvs, so we have to add it
697
698         sig_tvs = foldl extendVarSetList emptyVarSet sig_tvs_s
699         all_tvs = extendVarSetList sig_tvs qtvs
700     in
701     returnM (varSetElems all_tvs)
702   where
703     check_one (TcSigInfo {sig_id = id, sig_tvs = tvs, sig_theta = theta, sig_tau = tau})
704       = addErrCtxt (ptext SLIT("In the type signature for") 
705                       <+> quotes (ppr id))              $
706         addErrCtxtM (sigCtxt id tvs theta tau)          $
707         do { checkSigTyVars tvs; return tvs }
708 \end{code}
709
710 @getTyVarsToGen@ decides what type variables to generalise over.
711
712 For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
713 for a definition -- we bind no dictionaries, and
714 remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
715
716 *Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
717 to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
718 we may well know more.  For example (this actually came up)
719         f :: Array Int Int
720         f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
721 We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
722 stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
723 we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
724 Int literals!
725
726 Find all the type variables involved in overloading, the
727 "constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
728 generalise.  We must be careful about doing this:
729
730  (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
731         constrained, then it will never, ever get bound, and lands
732         up printed out in interface files!  Notorious example:
733                 instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
734         Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
735         Another, more common, example is when there's a Method inst in
736         the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
737         type variables.
738   [NOTE: Jan 2001: I don't understand the problem here so I'm doing 
739         the simple thing instead]
740
741  (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
742         because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
743         tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
744
745 So we are careful, and do a complete simplification just to find the
746 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
747 find which tyvars are constrained.
748
749 \begin{code}
750 isUnRestrictedGroup :: LHsBinds Name -> [TcSigInfo] -> TcM Bool
751 isUnRestrictedGroup binds sigs
752   = do  { mono_restriction <- doptM Opt_MonomorphismRestriction
753         ; return (not mono_restriction || all_unrestricted) }
754   where 
755     all_unrestricted = all (unrestricted . unLoc) (bagToList binds)
756     tysig_names      = map (idName . sig_id) sigs
757
758     unrestricted (PatBind other _ _)   = False
759     unrestricted (VarBind v _)         = v `is_elem` tysig_names
760     unrestricted (FunBind v _ matches) = unrestricted_match matches 
761                                          || unLoc v `is_elem` tysig_names
762
763     unrestricted_match (MatchGroup (L _ (Match [] _ _) : _) _) = False
764         -- No args => like a pattern binding
765     unrestricted_match other              = True
766         -- Some args => a function binding
767
768 is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
769 \end{code}
770
771
772 %************************************************************************
773 %*                                                                      *
774 \subsection{SPECIALIZE pragmas}
775 %*                                                                      *
776 %************************************************************************
777
778 @tcSpecSigs@ munches up the specialisation "signatures" that arise through *user*
779 pragmas.  It is convenient for them to appear in the @[RenamedSig]@
780 part of a binding because then the same machinery can be used for
781 moving them into place as is done for type signatures.
782
783 They look like this:
784
785 \begin{verbatim}
786         f :: Ord a => [a] -> b -> b
787         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b #-}
788 \end{verbatim}
789
790 For this we generate:
791 \begin{verbatim}
792         f* = /\ b -> let d1 = ...
793                      in f Int b d1
794 \end{verbatim}
795
796 where f* is a SpecPragmaId.  The **sole** purpose of SpecPragmaIds is to
797 retain a right-hand-side that the simplifier will otherwise discard as
798 dead code... the simplifier has a flag that tells it not to discard
799 SpecPragmaId bindings.
800
801 In this case the f* retains a call-instance of the overloaded
802 function, f, (including appropriate dictionaries) so that the
803 specialiser will subsequently discover that there's a call of @f@ at
804 Int, and will create a specialisation for @f@.  After that, the
805 binding for @f*@ can be discarded.
806
807 We used to have a form
808         {-# SPECIALISE f :: <type> = g #-}
809 which promised that g implemented f at <type>, but we do that with 
810 a RULE now:
811         {-# RULES (f::<type>) = g #-}
812
813 \begin{code}
814 tcSpecSigs :: [LSig Name] -> TcM (LHsBinds TcId)
815 tcSpecSigs (L loc (SpecSig (L nm_loc name) poly_ty) : sigs)
816   =     -- SPECIALISE f :: forall b. theta => tau  =  g
817     setSrcSpan loc                              $
818     addErrCtxt (valSpecSigCtxt name poly_ty)    $
819
820         -- Get and instantiate its alleged specialised type
821     tcHsSigType (FunSigCtxt name) poly_ty       `thenM` \ sig_ty ->
822
823         -- Check that f has a more general type, and build a RHS for
824         -- the spec-pragma-id at the same time
825     getLIE (tcCheckSigma (L nm_loc (HsVar name)) sig_ty)        `thenM` \ (spec_expr, spec_lie) ->
826
827         -- Squeeze out any Methods (see comments with tcSimplifyToDicts)
828     tcSimplifyToDicts spec_lie                  `thenM` \ spec_binds ->
829
830         -- Just specialise "f" by building a SpecPragmaId binding
831         -- It is the thing that makes sure we don't prematurely 
832         -- dead-code-eliminate the binding we are really interested in.
833     newLocalName name                   `thenM` \ spec_name ->
834     let
835         spec_bind = VarBind (mkSpecPragmaId spec_name sig_ty)
836                                 (mkHsLet spec_binds spec_expr)
837     in
838
839         -- Do the rest and combine
840     tcSpecSigs sigs                     `thenM` \ binds_rest ->
841     returnM (binds_rest `snocBag` L loc spec_bind)
842
843 tcSpecSigs (other_sig : sigs) = tcSpecSigs sigs
844 tcSpecSigs []                 = returnM emptyLHsBinds
845 \end{code}
846
847 %************************************************************************
848 %*                                                                      *
849 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
850 %*                                                                      *
851 %************************************************************************
852
853
854 \begin{code}
855 -- This one is called on LHS, when pat and grhss are both Name 
856 -- and on RHS, when pat is TcId and grhss is still Name
857 patMonoBindsCtxt pat grhss
858   = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (pprPatBind pat grhss)
859
860 -----------------------------------------------
861 valSpecSigCtxt v ty
862   = sep [ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"),
863          nest 4 (ppr v <+> dcolon <+> ppr ty)]
864
865 -----------------------------------------------
866 sigContextsErr id1 id2
867   = vcat [ptext SLIT("Mis-match between the contexts of the signatures for"), 
868           nest 2 (vcat [ppr id1 <+> dcolon <+> ppr (idType id1),
869                         ppr id2 <+> dcolon <+> ppr (idType id2)]),
870           ptext SLIT("The signature contexts in a mutually recursive group should all be identical")]
871
872
873 -----------------------------------------------
874 unliftedBindErr flavour mbind
875   = hang (text flavour <+> ptext SLIT("bindings for unlifted types aren't allowed:"))
876          4 (ppr mbind)
877
878 -----------------------------------------------
879 existentialExplode mbinds
880   = hang (vcat [text "My brain just exploded.",
881                 text "I can't handle pattern bindings for existentially-quantified constructors.",
882                 text "In the binding group"])
883         4 (ppr mbinds)
884
885 -----------------------------------------------
886 restrictedBindCtxtErr binder_names
887   = hang (ptext SLIT("Illegal overloaded type signature(s)"))
888        4 (vcat [ptext SLIT("in a binding group for") <+> pprBinders binder_names,
889                 ptext SLIT("that falls under the monomorphism restriction")])
890
891 genCtxt binder_names
892   = ptext SLIT("When generalising the type(s) for") <+> pprBinders binder_names
893
894 -- Used in error messages
895 -- Use quotes for a single one; they look a bit "busy" for several
896 pprBinders [bndr] = quotes (ppr bndr)
897 pprBinders bndrs  = pprWithCommas ppr bndrs
898 \end{code}