[project @ 2005-02-04 17:24:01 by simonpj]
[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, 
26                           newLocalName, tcLookupLocalIds, pprBinders )
27 import TcUnify          ( Expected(..), tcInfer, checkSigTyVars, sigCtxt )
28 import TcSimplify       ( tcSimplifyInfer, tcSimplifyInferCheck, tcSimplifyRestricted, 
29                           tcSimplifyToDicts, tcSimplifyIPs )
30 import TcHsType         ( tcHsSigType, UserTypeCtxt(..), tcAddLetBoundTyVars,
31                           TcSigInfo(..), TcSigFun, lookupSig
32                         )
33 import TcPat            ( tcPat, PatCtxt(..) )
34 import TcSimplify       ( bindInstsOfLocalFuns )
35 import TcMType          ( newTyFlexiVarTy, tcSkolType, zonkQuantifiedTyVar, zonkTcTypes )
36 import TcType           ( TcTyVar, SkolemInfo(SigSkol), 
37                           TcTauType, TcSigmaType, 
38                           TvSubstEnv, mkOpenTvSubst, substTheta, substTy, 
39                           mkTyVarTy, mkForAllTys, mkFunTys, tyVarsOfType, 
40                           mkForAllTy, isUnLiftedType, tcGetTyVar_maybe, 
41                           mkTyVarTys )
42 import Unify            ( tcMatchPreds )
43 import Kind             ( argTypeKind )
44 import VarEnv           ( lookupVarEnv ) 
45 import TysPrim          ( alphaTyVar )
46 import Id               ( mkLocalId, mkSpecPragmaId, setInlinePragma )
47 import Var              ( idType, idName )
48 import Name             ( Name )
49 import NameSet
50 import VarSet
51 import SrcLoc           ( Located(..), unLoc, noLoc, getLoc )
52 import Bag
53 import Util             ( isIn )
54 import Maybes           ( orElse )
55 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), RecFlag(..), isNonRec, isRec, 
56                           isNotTopLevel, isAlwaysActive )
57 import FiniteMap        ( listToFM, lookupFM )
58 import Outputable
59 \end{code}
60
61
62 %************************************************************************
63 %*                                                                      *
64 \subsection{Type-checking bindings}
65 %*                                                                      *
66 %************************************************************************
67
68 @tcBindsAndThen@ typechecks a @HsBinds@.  The "and then" part is because
69 it needs to know something about the {\em usage} of the things bound,
70 so that it can create specialisations of them.  So @tcBindsAndThen@
71 takes a function which, given an extended environment, E, typechecks
72 the scope of the bindings returning a typechecked thing and (most
73 important) an LIE.  It is this LIE which is then used as the basis for
74 specialising the things bound.
75
76 @tcBindsAndThen@ also takes a "combiner" which glues together the
77 bindings and the "thing" to make a new "thing".
78
79 The real work is done by @tcBindWithSigsAndThen@.
80
81 Recursive and non-recursive binds are handled in essentially the same
82 way: because of uniques there are no scoping issues left.  The only
83 difference is that non-recursive bindings can bind primitive values.
84
85 Even for non-recursive binding groups we add typings for each binder
86 to the LVE for the following reason.  When each individual binding is
87 checked the type of its LHS is unified with that of its RHS; and
88 type-checking the LHS of course requires that the binder is in scope.
89
90 At the top-level the LIE is sure to contain nothing but constant
91 dictionaries, which we resolve at the module level.
92
93 \begin{code}
94 tcTopBinds :: [HsBindGroup Name] -> TcM (LHsBinds TcId, TcLclEnv)
95         -- Note: returning the TcLclEnv is more than we really
96         --       want.  The bit we care about is the local bindings
97         --       and the free type variables thereof
98 tcTopBinds binds
99   = tc_binds_and_then TopLevel glue binds $
100             do  { env <- getLclEnv
101                 ; return (emptyLHsBinds, env) }
102   where
103         -- The top level bindings are flattened into a giant 
104         -- implicitly-mutually-recursive MonoBinds
105     glue (HsBindGroup binds1 _ _) (binds2, env) = (binds1 `unionBags` binds2, env)
106     glue (HsIPBinds _)            _             = panic "Top-level HsIpBinds"
107         -- Can't have a HsIPBinds at top level
108
109 tcHsBootSigs :: [HsBindGroup Name] -> TcM (LHsBinds TcId, TcLclEnv)
110 -- A hs-boot file has only one BindGroup, and it only has type
111 -- signatures in it.  The renamer checked all this
112 tcHsBootSigs [HsBindGroup _ sigs _]
113   = do  { ids <- mapM (addLocM tc_sig) (filter isVanillaLSig sigs)
114         ; tcExtendIdEnv ids $ do 
115         { env <- getLclEnv
116         ; return (emptyLHsBinds, env) }}
117   where
118     tc_sig (Sig (L _ name) ty)
119       = do { sigma_ty <- tcHsSigType (FunSigCtxt name) ty
120            ; return (mkLocalId name sigma_ty) }
121
122 tcBindsAndThen
123         :: (HsBindGroup TcId -> thing -> thing)         -- Combinator
124         -> [HsBindGroup Name]
125         -> TcM thing
126         -> TcM thing
127
128 tcBindsAndThen = tc_binds_and_then NotTopLevel
129
130 tc_binds_and_then top_lvl combiner [] do_next
131   = do_next
132 tc_binds_and_then top_lvl combiner (group : groups) do_next
133   = tc_bind_and_then top_lvl combiner group $ 
134     tc_binds_and_then top_lvl combiner groups do_next
135
136 tc_bind_and_then top_lvl combiner (HsIPBinds binds) do_next
137   = getLIE do_next                              `thenM` \ (result, expr_lie) ->
138     mapAndUnzipM (wrapLocSndM tc_ip_bind) binds `thenM` \ (avail_ips, binds') ->
139
140         -- If the binding binds ?x = E, we  must now 
141         -- discharge any ?x constraints in expr_lie
142     tcSimplifyIPs avail_ips expr_lie    `thenM` \ dict_binds ->
143
144     returnM (combiner (HsIPBinds binds') $
145              combiner (HsBindGroup dict_binds [] Recursive) result)
146   where
147         -- I wonder if we should do these one at at time
148         -- Consider     ?x = 4
149         --              ?y = ?x + 1
150     tc_ip_bind (IPBind ip expr)
151       = newTyFlexiVarTy argTypeKind             `thenM` \ ty ->
152         newIPDict (IPBindOrigin ip) ip ty       `thenM` \ (ip', ip_inst) ->
153         tcCheckRho expr ty                      `thenM` \ expr' ->
154         returnM (ip_inst, (IPBind ip' expr'))
155
156 tc_bind_and_then top_lvl combiner (HsBindGroup binds sigs is_rec) do_next
157   | isEmptyLHsBinds binds 
158   = do_next
159   | otherwise
160  =      -- BRING ANY SCOPED TYPE VARIABLES INTO SCOPE
161           -- Notice that they scope over 
162           --       a) the type signatures in the binding group
163           --       b) the bindings in the group
164           --       c) the scope of the binding group (the "in" part)
165       tcAddLetBoundTyVars binds  $
166  
167       case top_lvl of
168           TopLevel       -- For the top level don't bother will all this
169                          --  bindInstsOfLocalFuns stuff. All the top level 
170                          -- things are rec'd together anyway, so it's fine to
171                          -- leave them to the tcSimplifyTop, and quite a bit faster too
172                 -> tcBindWithSigs top_lvl binds sigs is_rec     `thenM` \ (poly_binds, poly_ids) ->
173                    tc_body poly_ids                             `thenM` \ (prag_binds, thing) ->
174                    returnM (combiner (HsBindGroup
175                                         (poly_binds `unionBags` prag_binds)
176                                         [] -- no sigs
177                                         Recursive)
178                                      thing)
179  
180           NotTopLevel   -- For nested bindings we must do the bindInstsOfLocalFuns thing.
181                 | not (isRec is_rec)            -- Non-recursive group
182                 ->      -- We want to keep non-recursive things non-recursive
183                         -- so that we desugar unlifted bindings correctly
184                     tcBindWithSigs top_lvl binds sigs is_rec    `thenM` \ (poly_binds, poly_ids) ->
185                     getLIE (tc_body poly_ids)                   `thenM` \ ((prag_binds, thing), lie) ->
186  
187                              -- Create specialisations of functions bound here
188                     bindInstsOfLocalFuns lie poly_ids `thenM` \ lie_binds ->
189  
190                     returnM (
191                         combiner (HsBindGroup poly_binds [] NonRecursive) $
192                         combiner (HsBindGroup prag_binds [] NonRecursive) $
193                         combiner (HsBindGroup lie_binds  [] Recursive)    $
194                          -- NB: the binds returned by tcSimplify and
195                          -- bindInstsOfLocalFuns aren't guaranteed in
196                          -- dependency order (though we could change that);
197                          -- hence the Recursive marker.
198                         thing)
199
200                 | otherwise
201                 ->      -- NB: polymorphic recursion means that a function
202                         -- may use an instance of itself, we must look at the LIE arising
203                         -- from the function's own right hand side.  Hence the getLIE
204                         -- encloses the tcBindWithSigs.
205
206                    getLIE (
207                       tcBindWithSigs top_lvl binds sigs is_rec  `thenM` \ (poly_binds, poly_ids) ->
208                       tc_body poly_ids                          `thenM` \ (prag_binds, thing) ->
209                       returnM (poly_ids, poly_binds `unionBags` prag_binds, thing)
210                    )   `thenM` \ ((poly_ids, extra_binds, thing), lie) ->
211  
212                    bindInstsOfLocalFuns lie poly_ids    `thenM` \ lie_binds ->
213
214                    returnM (combiner (HsBindGroup
215                                         (extra_binds `unionBags` lie_binds)
216                                         [] Recursive) thing
217                    )
218   where
219     tc_body poly_ids    -- Type check the pragmas and "thing inside"
220       =   -- Extend the environment to bind the new polymorphic Ids
221           tcExtendIdEnv poly_ids        $
222   
223           -- Build bindings and IdInfos corresponding to user pragmas
224           tcSpecSigs sigs               `thenM` \ prag_binds ->
225
226           -- Now do whatever happens next, in the augmented envt
227           do_next                       `thenM` \ thing ->
228
229           returnM (prag_binds, thing)
230 \end{code}
231
232
233 %************************************************************************
234 %*                                                                      *
235 \subsection{tcBindWithSigs}
236 %*                                                                      *
237 %************************************************************************
238
239 @tcBindWithSigs@ deals with a single binding group.  It does generalisation,
240 so all the clever stuff is in here.
241
242 * binder_names and mbind must define the same set of Names
243
244 * The Names in tc_ty_sigs must be a subset of binder_names
245
246 * The Ids in tc_ty_sigs don't necessarily have to have the same name
247   as the Name in the tc_ty_sig
248
249 \begin{code}
250 tcBindWithSigs  :: TopLevelFlag
251                 -> LHsBinds Name
252                 -> [LSig Name]
253                 -> RecFlag
254                 -> TcM (LHsBinds TcId, [TcId])
255         -- The returned TcIds are guaranteed zonked
256
257 tcBindWithSigs top_lvl mbind sigs is_rec = do   
258   {     -- TYPECHECK THE SIGNATURES
259     tc_ty_sigs <- recoverM (returnM []) $
260                   tcTySigs (filter isVanillaLSig sigs)
261   ; let lookup_sig = lookupSig tc_ty_sigs
262
263         -- SET UP THE MAIN RECOVERY; take advantage of any type sigs
264   ; recoverM (recoveryCode mbind lookup_sig) $ do
265
266   { traceTc (ptext SLIT("--------------------------------------------------------"))
267   ; traceTc (ptext SLIT("Bindings for") <+> ppr (collectHsBindBinders mbind))
268
269         -- TYPECHECK THE BINDINGS
270   ; ((mbind', mono_bind_infos), lie_req) 
271         <- getLIE (tcMonoBinds mbind lookup_sig is_rec)
272
273         -- CHECK FOR UNLIFTED BINDINGS
274         -- These must be non-recursive etc, and are not generalised
275         -- They desugar to a case expression in the end
276   ; zonked_mono_tys <- zonkTcTypes (map getMonoType mono_bind_infos)
277   ; if any isUnLiftedType zonked_mono_tys then
278     do  {       -- Unlifted bindings
279           checkUnliftedBinds top_lvl is_rec mbind
280         ; extendLIEs lie_req
281         ; let exports  = zipWith mk_export mono_bind_infos zonked_mono_tys
282               mk_export (name, Nothing,  mono_id) mono_ty = ([], mkLocalId name mono_ty, mono_id)
283               mk_export (name, Just sig, mono_id) mono_ty = ([], sig_id sig,             mono_id)
284
285         ; return ( unitBag $ noLoc $ AbsBinds [] [] exports emptyNameSet mbind',
286                    [poly_id | (_, poly_id, _) <- exports]) }    -- Guaranteed zonked
287
288     else do     -- The normal lifted case: GENERALISE
289   { is_unres <- isUnRestrictedGroup mbind tc_ty_sigs
290   ; (tyvars_to_gen, dict_binds, dict_ids)
291         <- setSrcSpan (getLoc (head (bagToList mbind)))     $
292                 -- TODO: location a bit awkward, but the mbinds have been
293                 --       dependency analysed and may no longer be adjacent
294            addErrCtxt (genCtxt (bndrNames mono_bind_infos)) $
295            generalise top_lvl is_unres mono_bind_infos tc_ty_sigs lie_req
296
297         -- FINALISE THE QUANTIFIED TYPE VARIABLES
298         -- The quantified type variables often include meta type variables
299         -- we want to freeze them into ordinary type variables, and
300         -- default their kind (e.g. from OpenTypeKind to TypeKind)
301   ; tyvars_to_gen' <- mappM zonkQuantifiedTyVar tyvars_to_gen
302
303         -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
304   ; let
305         exports  = map mk_export mono_bind_infos
306         poly_ids = [poly_id | (_, poly_id, _) <- exports]
307         dict_tys = map idType dict_ids
308
309         inlines = mkNameSet [ name
310                             | L _ (InlineSig True (L _ name) _) <- sigs]
311                         -- Any INLINE sig (regardless of phase control) 
312                         -- makes the RHS look small
313         inline_phases = listToFM [ (name, phase)
314                                  | L _ (InlineSig _ (L _ name) phase) <- sigs, 
315                                    not (isAlwaysActive phase)]
316                         -- Set the IdInfo field to control the inline phase
317                         -- AlwaysActive is the default, so don't bother with them
318         add_inlines id = attachInlinePhase inline_phases id
319
320         mk_export (binder_name, mb_sig, mono_id)
321           = case mb_sig of
322               Just sig -> (sig_tvs sig, add_inlines (sig_id sig),  mono_id)
323               Nothing  -> (tyvars_to_gen', add_inlines new_poly_id, mono_id)
324           where
325             new_poly_id = mkLocalId binder_name poly_ty
326             poly_ty = mkForAllTys tyvars_to_gen'
327                     $ mkFunTys dict_tys 
328                     $ idType mono_id
329
330         -- ZONK THE poly_ids, because they are used to extend the type 
331         -- environment; see the invariant on TcEnv.tcExtendIdEnv 
332   ; zonked_poly_ids <- mappM zonkId poly_ids
333
334   ; traceTc (text "binding:" <+> ppr ((dict_ids, dict_binds),
335                                       exports, map idType zonked_poly_ids))
336
337   ; return (
338             unitBag $ noLoc $
339             AbsBinds tyvars_to_gen'
340                      dict_ids
341                      exports
342                      inlines
343                      (dict_binds `unionBags` mbind'),
344             zonked_poly_ids
345         )
346   } } }
347
348 -- If typechecking the binds fails, then return with each
349 -- signature-less binder given type (forall a.a), to minimise 
350 -- subsequent error messages
351 recoveryCode mbind lookup_sig
352   = do  { traceTc (text "tcBindsWithSigs: error recovery" <+> ppr binder_names)
353         ; return (emptyLHsBinds, poly_ids) }
354   where
355     forall_a_a    = mkForAllTy alphaTyVar (mkTyVarTy alphaTyVar)
356     binder_names  = collectHsBindBinders mbind
357     poly_ids      = map mk_dummy binder_names
358     mk_dummy name = case lookup_sig name of
359                       Just sig -> sig_id sig                    -- Signature
360                       Nothing  -> mkLocalId name forall_a_a     -- No signature
361
362 attachInlinePhase inline_phases bndr
363   = case lookupFM inline_phases (idName bndr) of
364         Just prag -> bndr `setInlinePragma` prag
365         Nothing   -> bndr
366
367 -- Check that non-overloaded unlifted bindings are
368 --      a) non-recursive,
369 --      b) not top level, 
370 --      c) not a multiple-binding group (more or less implied by (a))
371
372 checkUnliftedBinds top_lvl is_rec mbind
373   = checkTc (isNotTopLevel top_lvl)
374             (unliftedBindErr "Top-level" mbind)         `thenM_`
375     checkTc (isNonRec is_rec)
376             (unliftedBindErr "Recursive" mbind)         `thenM_`
377     checkTc (isSingletonBag mbind)
378             (unliftedBindErr "Multiple" mbind)
379 \end{code}
380
381
382 Polymorphic recursion
383 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
384 The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
385
386         * Bind any variable for which we have a type signature
387           to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
388           the RHSs we'll make a full polymorphic call.
389
390 This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
391 amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
392
393         f :: Eq a => [a] -> [a]
394         f xs = ...f...
395
396 If we don't take care, after typechecking we get
397
398         f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
399                                in
400                                \ys:[a] -> ...f'...
401
402 Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
403 identical to the function we're executing.  In this case, the
404 polymorphic recursion isn't being used (but that's a very common case).
405 We'd prefer
406
407         f = /\a -> \d::Eq a -> letrec
408                                  fm = \ys:[a] -> ...fm...
409                                in
410                                fm
411
412 This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn
413 (post-typechecking)
414
415         ff :: [Int] -> [Int]
416         ff = f Int dEqInt
417
418 Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
419 f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
420 up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
421
422         ff = f Int dEqInt
423
424            = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
425
426            = let f' = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
427                       in \ys. ...f'...
428
429 Etc.
430 Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
431 *monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
432 if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
433 we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
434 to the "givens" when simplifying constraints.  That's what the "lies_avail"
435 is doing.
436
437
438 %************************************************************************
439 %*                                                                      *
440 \subsection{tcMonoBind}
441 %*                                                                      *
442 %************************************************************************
443
444 @tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
445 The signatures have been dealt with already.
446
447 \begin{code}
448 tcMonoBinds :: LHsBinds Name
449             -> TcSigFun -> RecFlag
450             -> TcM (LHsBinds TcId, [MonoBindInfo])
451
452 tcMonoBinds binds lookup_sig is_rec
453   = do  { tc_binds <- mapBagM (wrapLocM (tcLhs lookup_sig)) binds
454
455         -- Bring (a) the scoped type variables, and (b) the Ids, into scope for the RHSs
456         -- For (a) it's ok to bring them all into scope at once, even
457         -- though each type sig should scope only over its own RHS,
458         -- because the renamer has sorted all that out.
459         ; let mono_info  = getMonoBindInfo tc_binds
460               rhs_tvs    = [ (name, mkTyVarTy tv)
461                            | (_, Just sig, _) <- mono_info, 
462                              (name, tv) <- sig_scoped sig `zip` sig_tvs sig ]
463               rhs_id_env = map mk mono_info     -- A binding for each term variable
464
465         ; binds' <- tcExtendTyVarEnv2 rhs_tvs   $
466                     tcExtendIdEnv2   rhs_id_env $
467                     mapBagM (wrapLocM tcRhs) tc_binds
468         ; return (binds', mono_info) }
469    where
470     mk (name, Just sig, _)       = (name, sig_id sig)   -- Use the type sig if there is one
471     mk (name, Nothing,  mono_id) = (name, mono_id)      -- otherwise use a monomorphic version
472
473 ------------------------
474 -- tcLhs typechecks the LHS of the bindings, to construct the environment in which
475 -- we typecheck the RHSs.  Basically what we are doing is this: for each binder:
476 --      if there's a signature for it, use the instantiated signature type
477 --      otherwise invent a type variable
478 -- You see that quite directly in the FunBind case.
479 -- 
480 -- But there's a complication for pattern bindings:
481 --      data T = MkT (forall a. a->a)
482 --      MkT f = e
483 -- Here we can guess a type variable for the entire LHS (which will be refined to T)
484 -- but we want to get (f::forall a. a->a) as the RHS environment.
485 -- The simplest way to do this is to typecheck the pattern, and then look up the
486 -- bound mono-ids.  Then we want to retain the typechecked pattern to avoid re-doing
487 -- it; hence the TcMonoBind data type in which the LHS is done but the RHS isn't
488
489 data TcMonoBind         -- Half completed; LHS done, RHS not done
490   = TcFunBind  MonoBindInfo  (Located TcId) Bool (MatchGroup Name) 
491   | TcPatBind [MonoBindInfo] (LPat TcId) (GRHSs Name) TcSigmaType
492
493 type MonoBindInfo = (Name, Maybe TcSigInfo, TcId)
494         -- Type signature (if any), and
495         -- the monomorphic bound things
496
497 bndrNames :: [MonoBindInfo] -> [Name]
498 bndrNames mbi = [n | (n,_,_) <- mbi]
499
500 getMonoType :: MonoBindInfo -> TcTauType
501 getMonoType (_,_,mono_id) = idType mono_id
502
503 tcLhs :: TcSigFun -> HsBind Name -> TcM TcMonoBind
504 tcLhs lookup_sig (FunBind (L nm_loc name) inf matches)
505   = do  { let mb_sig = lookup_sig name
506         ; mono_name <- newLocalName name
507         ; mono_ty   <- mk_mono_ty mb_sig
508         ; let mono_id = mkLocalId mono_name mono_ty
509         ; return (TcFunBind (name, mb_sig, mono_id) (L nm_loc mono_id) inf matches) }
510   where
511     mk_mono_ty (Just sig) = return (sig_tau sig)
512     mk_mono_ty Nothing    = newTyFlexiVarTy argTypeKind
513
514 tcLhs lookup_sig bind@(PatBind pat grhss _)
515   = do  { let tc_pat exp_ty = tcPat (LetPat lookup_sig) pat exp_ty lookup_infos
516         ; ((pat', ex_tvs, infos), pat_ty) 
517                 <- addErrCtxt (patMonoBindsCtxt pat grhss)
518                               (tcInfer tc_pat)
519
520         -- Don't know how to deal with pattern-bound existentials yet
521         ; checkTc (null ex_tvs) (existentialExplode bind)
522
523         ; return (TcPatBind infos pat' grhss pat_ty) }
524   where
525     names = collectPatBinders pat
526
527         -- After typechecking the pattern, look up the binder
528         -- names, which the pattern has brought into scope.
529     lookup_infos :: TcM [MonoBindInfo]
530     lookup_infos = do { mono_ids <- tcLookupLocalIds names
531                       ; return [ (name, lookup_sig name, mono_id)
532                                | (name, mono_id) <- names `zip` mono_ids] }
533
534 -------------------
535 tcRhs :: TcMonoBind -> TcM (HsBind TcId)
536 tcRhs (TcFunBind info fun'@(L _ mono_id) inf matches)
537   = do  { matches' <- tcMatchesFun (idName mono_id) matches 
538                                    (Check (idType mono_id))
539         ; return (FunBind fun' inf matches') }
540
541 tcRhs bind@(TcPatBind _ pat' grhss pat_ty)
542   = do  { grhss' <- addErrCtxt (patMonoBindsCtxt pat' grhss) $
543                     tcGRHSsPat grhss (Check pat_ty)
544         ; return (PatBind pat' grhss' pat_ty) }
545
546
547 ---------------------
548 getMonoBindInfo :: Bag (Located TcMonoBind) -> [MonoBindInfo]
549 getMonoBindInfo tc_binds
550   = foldrBag (get_info . unLoc) [] tc_binds
551   where
552     get_info (TcFunBind info _ _ _)  rest = info : rest
553     get_info (TcPatBind infos _ _ _) rest = infos ++ rest
554 \end{code}
555
556
557 %************************************************************************
558 %*                                                                      *
559 \subsection{getTyVarsToGen}
560 %*                                                                      *
561 %************************************************************************
562
563 \begin{code}
564 tcTySigs :: [LSig Name] -> TcM [TcSigInfo]
565 -- The trick here is that all the signatures should have the same
566 -- context, and we want to share type variables for that context, so that
567 -- all the right hand sides agree a common vocabulary for their type
568 -- constraints
569 tcTySigs [] = return []
570
571 tcTySigs sigs
572   = do  { (tc_sig1 : tc_sigs) <- mappM tcTySig sigs
573         ; tc_sigs'            <- mapM (checkSigCtxt tc_sig1) tc_sigs
574         ; return (tc_sig1 : tc_sigs') }
575
576 tcTySig :: LSig Name -> TcM TcSigInfo
577 tcTySig (L span (Sig (L _ name) ty))
578   = setSrcSpan span             $
579     do  { sigma_ty <- tcHsSigType (FunSigCtxt name) ty
580         ; let rigid_info = SigSkol name
581               poly_id    = mkLocalId name sigma_ty
582
583                 -- The scoped names are the ones explicitly mentioned
584                 -- in the HsForAll.  (There may be more in sigma_ty, because
585                 -- of nested type synonyms.  See Note [Scoped] with TcSigInfo.)
586               scoped_names = case ty of
587                                 L _ (HsForAllTy _ tvs _ _) -> hsLTyVarNames tvs
588                                 other                      -> []
589
590         ; (tvs, theta, tau) <- tcSkolType rigid_info sigma_ty
591         ; loc <- getInstLoc (SigOrigin rigid_info)
592         ; return (TcSigInfo { sig_id = poly_id, sig_scoped = scoped_names,
593                               sig_tvs = tvs, sig_theta = theta, sig_tau = tau, 
594                               sig_loc = loc }) }
595
596 checkSigCtxt :: TcSigInfo -> TcSigInfo -> TcM TcSigInfo
597 checkSigCtxt sig1 sig@(TcSigInfo { sig_tvs = tvs, sig_theta = theta, sig_tau = tau })
598   =     -- Try to match the context of this signature with 
599         -- that of the first signature
600     case tcMatchPreds (sig_tvs sig) (sig_theta sig) (sig_theta sig1) of {
601         Nothing   -> bale_out ;
602         Just tenv ->
603
604     case check_tvs tenv tvs of {
605         Nothing   -> bale_out ;
606         Just tvs' -> 
607
608     let 
609         subst  = mkOpenTvSubst tenv
610     in
611     return (sig { sig_tvs   = tvs', 
612                   sig_theta = substTheta subst theta, 
613                   sig_tau   = substTy subst tau }) }}
614
615   where
616     bale_out =  setSrcSpan (instLocSrcSpan (sig_loc sig)) $
617                 failWithTc $
618                 sigContextsErr (sig_id sig1) (sig_id sig)
619
620         -- Rather tedious check that the type variables
621         -- have been matched only with another type variable,
622         -- and that two type variables have not been matched
623         -- with the same one
624         -- A return of Nothing indicates that one of the bad
625         -- things has happened
626     check_tvs :: TvSubstEnv -> [TcTyVar] -> Maybe [TcTyVar]
627     check_tvs tenv [] = Just []
628     check_tvs tenv (tv:tvs) 
629         = do { let ty = lookupVarEnv tenv tv `orElse` mkTyVarTy tv
630              ; tv'  <- tcGetTyVar_maybe ty
631              ; tvs' <- check_tvs tenv tvs
632              ; if tv' `elem` tvs'
633                then Nothing
634                else Just (tv':tvs') }
635 \end{code}
636
637 \begin{code}
638 generalise :: TopLevelFlag -> Bool -> [MonoBindInfo] -> [TcSigInfo] -> [Inst]
639            -> TcM ([TcTyVar], TcDictBinds, [TcId])
640 generalise top_lvl is_unrestricted mono_infos sigs lie_req
641   | not is_unrestricted -- RESTRICTED CASE
642   =     -- Check signature contexts are empty 
643     do  { checkTc (all is_mono_sig sigs)
644                   (restrictedBindCtxtErr bndr_names)
645
646         -- Now simplify with exactly that set of tyvars
647         -- We have to squash those Methods
648         ; (qtvs, binds) <- tcSimplifyRestricted doc top_lvl bndr_names 
649                                                 tau_tvs lie_req
650
651         -- Check that signature type variables are OK
652         ; final_qtvs <- checkSigsTyVars qtvs sigs
653
654         ; return (final_qtvs, binds, []) }
655
656   | null sigs   -- UNRESTRICTED CASE, NO TYPE SIGS
657   = tcSimplifyInfer doc tau_tvs lie_req
658
659   | otherwise   -- UNRESTRICTED CASE, WITH TYPE SIGS
660   = do  { let sig1 = head sigs
661         ; sig_lie <- newDictsAtLoc (sig_loc sig1) (sig_theta sig1)
662         ; let   -- The "sig_avails" is the stuff available.  We get that from
663                 -- the context of the type signature, BUT ALSO the lie_avail
664                 -- so that polymorphic recursion works right (see comments at end of fn)
665                 local_meths = [mkMethInst sig mono_id | (_, Just sig, mono_id) <- mono_infos]
666                 sig_avails = sig_lie ++ local_meths
667
668         -- Check that the needed dicts can be
669         -- expressed in terms of the signature ones
670         ; (forall_tvs, dict_binds) <- tcSimplifyInferCheck doc tau_tvs sig_avails lie_req
671         
672         -- Check that signature type variables are OK
673         ; final_qtvs <- checkSigsTyVars forall_tvs sigs
674
675         ; returnM (final_qtvs, dict_binds, map instToId sig_lie) }
676
677   where
678     bndr_names = bndrNames mono_infos
679     tau_tvs = foldr (unionVarSet . tyVarsOfType . getMonoType) emptyVarSet mono_infos
680     is_mono_sig sig = null (sig_theta sig)
681     doc = ptext SLIT("type signature(s) for") <+> pprBinders bndr_names
682
683 mkMethInst (TcSigInfo { sig_id = poly_id, sig_tvs = tvs, 
684                         sig_theta = theta, sig_tau = tau, sig_loc = loc }) mono_id
685   = Method mono_id poly_id (mkTyVarTys tvs) theta tau loc
686
687 checkSigsTyVars :: [TcTyVar] -> [TcSigInfo] -> TcM [TcTyVar]
688 checkSigsTyVars qtvs sigs 
689   = mappM check_one sigs        `thenM` \ sig_tvs_s ->
690     let
691         -- Sigh.  Make sure that all the tyvars in the type sigs
692         -- appear in the returned ty var list, which is what we are
693         -- going to generalise over.  Reason: we occasionally get
694         -- silly types like
695         --      type T a = () -> ()
696         --      f :: T a
697         --      f () = ()
698         -- Here, 'a' won't appear in qtvs, so we have to add it
699
700         sig_tvs = foldl extendVarSetList emptyVarSet sig_tvs_s
701         all_tvs = extendVarSetList sig_tvs qtvs
702     in
703     returnM (varSetElems all_tvs)
704   where
705     check_one (TcSigInfo {sig_id = id, sig_tvs = tvs, sig_theta = theta, sig_tau = tau})
706       = addErrCtxt (ptext SLIT("In the type signature for") 
707                       <+> quotes (ppr id))              $
708         addErrCtxtM (sigCtxt id tvs theta tau)          $
709         do { checkSigTyVars tvs; return tvs }
710 \end{code}
711
712 @getTyVarsToGen@ decides what type variables to generalise over.
713
714 For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
715 for a definition -- we bind no dictionaries, and
716 remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
717
718 *Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
719 to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
720 we may well know more.  For example (this actually came up)
721         f :: Array Int Int
722         f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
723 We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
724 stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
725 we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
726 Int literals!
727
728 Find all the type variables involved in overloading, the
729 "constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
730 generalise.  We must be careful about doing this:
731
732  (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
733         constrained, then it will never, ever get bound, and lands
734         up printed out in interface files!  Notorious example:
735                 instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
736         Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
737         Another, more common, example is when there's a Method inst in
738         the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
739         type variables.
740   [NOTE: Jan 2001: I don't understand the problem here so I'm doing 
741         the simple thing instead]
742
743  (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
744         because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
745         tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
746
747 So we are careful, and do a complete simplification just to find the
748 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
749 find which tyvars are constrained.
750
751 \begin{code}
752 isUnRestrictedGroup :: LHsBinds Name -> [TcSigInfo] -> TcM Bool
753 isUnRestrictedGroup binds sigs
754   = do  { mono_restriction <- doptM Opt_MonomorphismRestriction
755         ; return (not mono_restriction || all_unrestricted) }
756   where 
757     all_unrestricted = all (unrestricted . unLoc) (bagToList binds)
758     tysig_names      = map (idName . sig_id) sigs
759
760     unrestricted (PatBind other _ _)   = False
761     unrestricted (VarBind v _)         = v `is_elem` tysig_names
762     unrestricted (FunBind v _ matches) = unrestricted_match matches 
763                                          || unLoc v `is_elem` tysig_names
764
765     unrestricted_match (MatchGroup (L _ (Match [] _ _) : _) _) = False
766         -- No args => like a pattern binding
767     unrestricted_match other              = True
768         -- Some args => a function binding
769
770 is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
771 \end{code}
772
773
774 %************************************************************************
775 %*                                                                      *
776 \subsection{SPECIALIZE pragmas}
777 %*                                                                      *
778 %************************************************************************
779
780 @tcSpecSigs@ munches up the specialisation "signatures" that arise through *user*
781 pragmas.  It is convenient for them to appear in the @[RenamedSig]@
782 part of a binding because then the same machinery can be used for
783 moving them into place as is done for type signatures.
784
785 They look like this:
786
787 \begin{verbatim}
788         f :: Ord a => [a] -> b -> b
789         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b #-}
790 \end{verbatim}
791
792 For this we generate:
793 \begin{verbatim}
794         f* = /\ b -> let d1 = ...
795                      in f Int b d1
796 \end{verbatim}
797
798 where f* is a SpecPragmaId.  The **sole** purpose of SpecPragmaIds is to
799 retain a right-hand-side that the simplifier will otherwise discard as
800 dead code... the simplifier has a flag that tells it not to discard
801 SpecPragmaId bindings.
802
803 In this case the f* retains a call-instance of the overloaded
804 function, f, (including appropriate dictionaries) so that the
805 specialiser will subsequently discover that there's a call of @f@ at
806 Int, and will create a specialisation for @f@.  After that, the
807 binding for @f*@ can be discarded.
808
809 We used to have a form
810         {-# SPECIALISE f :: <type> = g #-}
811 which promised that g implemented f at <type>, but we do that with 
812 a RULE now:
813         {-# RULES (f::<type>) = g #-}
814
815 \begin{code}
816 tcSpecSigs :: [LSig Name] -> TcM (LHsBinds TcId)
817 tcSpecSigs (L loc (SpecSig (L nm_loc name) poly_ty) : sigs)
818   =     -- SPECIALISE f :: forall b. theta => tau  =  g
819     setSrcSpan loc                              $
820     addErrCtxt (valSpecSigCtxt name poly_ty)    $
821
822         -- Get and instantiate its alleged specialised type
823     tcHsSigType (FunSigCtxt name) poly_ty       `thenM` \ sig_ty ->
824
825         -- Check that f has a more general type, and build a RHS for
826         -- the spec-pragma-id at the same time
827     getLIE (tcCheckSigma (L nm_loc (HsVar name)) sig_ty)        `thenM` \ (spec_expr, spec_lie) ->
828
829         -- Squeeze out any Methods (see comments with tcSimplifyToDicts)
830     tcSimplifyToDicts spec_lie                  `thenM` \ spec_binds ->
831
832         -- Just specialise "f" by building a SpecPragmaId binding
833         -- It is the thing that makes sure we don't prematurely 
834         -- dead-code-eliminate the binding we are really interested in.
835     newLocalName name                   `thenM` \ spec_name ->
836     let
837         spec_bind = VarBind (mkSpecPragmaId spec_name sig_ty)
838                                 (mkHsLet spec_binds spec_expr)
839     in
840
841         -- Do the rest and combine
842     tcSpecSigs sigs                     `thenM` \ binds_rest ->
843     returnM (binds_rest `snocBag` L loc spec_bind)
844
845 tcSpecSigs (other_sig : sigs) = tcSpecSigs sigs
846 tcSpecSigs []                 = returnM emptyLHsBinds
847 \end{code}
848
849 %************************************************************************
850 %*                                                                      *
851 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
852 %*                                                                      *
853 %************************************************************************
854
855
856 \begin{code}
857 -- This one is called on LHS, when pat and grhss are both Name 
858 -- and on RHS, when pat is TcId and grhss is still Name
859 patMonoBindsCtxt pat grhss
860   = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (pprPatBind pat grhss)
861
862 -----------------------------------------------
863 valSpecSigCtxt v ty
864   = sep [ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"),
865          nest 4 (ppr v <+> dcolon <+> ppr ty)]
866
867 -----------------------------------------------
868 sigContextsErr id1 id2
869   = vcat [ptext SLIT("Mis-match between the contexts of the signatures for"), 
870           nest 2 (vcat [ppr id1 <+> dcolon <+> ppr (idType id1),
871                         ppr id2 <+> dcolon <+> ppr (idType id2)]),
872           ptext SLIT("The signature contexts in a mutually recursive group should all be identical")]
873
874
875 -----------------------------------------------
876 unliftedBindErr flavour mbind
877   = hang (text flavour <+> ptext SLIT("bindings for unlifted types aren't allowed:"))
878          4 (ppr mbind)
879
880 -----------------------------------------------
881 existentialExplode mbinds
882   = hang (vcat [text "My brain just exploded.",
883                 text "I can't handle pattern bindings for existentially-quantified constructors.",
884                 text "In the binding group"])
885         4 (ppr mbinds)
886
887 -----------------------------------------------
888 restrictedBindCtxtErr binder_names
889   = hang (ptext SLIT("Illegal overloaded type signature(s)"))
890        4 (vcat [ptext SLIT("in a binding group for") <+> pprBinders binder_names,
891                 ptext SLIT("that falls under the monomorphism restriction")])
892
893 genCtxt binder_names
894   = ptext SLIT("When generalising the type(s) for") <+> pprBinders binder_names
895 \end{code}