[project @ 1999-02-09 08:53:05 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, tcTopBindsAndThen,
8                  tcPragmaSigs, tcBindWithSigs ) where
9
10 #include "HsVersions.h"
11
12 import {-# SOURCE #-} TcMatches ( tcGRHSs, tcMatchesFun )
13 import {-# SOURCE #-} TcExpr  ( tcExpr )
14
15 import HsSyn            ( HsExpr(..), HsBinds(..), MonoBinds(..), Sig(..), InPat(..), StmtCtxt(..),
16                           collectMonoBinders, andMonoBindList, andMonoBinds
17                         )
18 import RnHsSyn          ( RenamedHsBinds, RenamedSig, RenamedMonoBinds )
19 import TcHsSyn          ( TcHsBinds, TcMonoBinds, TcId, zonkId )
20
21 import TcMonad
22 import Inst             ( Inst, LIE, emptyLIE, mkLIE, plusLIE, plusLIEs, InstOrigin(..),
23                           newDicts, tyVarsOfInst, instToId,
24                         )
25 import TcEnv            ( tcExtendLocalValEnv,
26                           newSpecPragmaId,
27                           tcLookupTyCon, 
28                           tcGetGlobalTyVars, tcExtendGlobalTyVars
29                         )
30 import TcSimplify       ( tcSimplify, tcSimplifyAndCheck )
31 import TcMonoType       ( tcHsType, checkSigTyVars,
32                           TcSigInfo(..), tcTySig, maybeSig, sigCtxt
33                         )
34 import TcPat            ( tcVarPat, tcPat )
35 import TcSimplify       ( bindInstsOfLocalFuns )
36 import TcType           ( TcType, TcThetaType,
37                           TcTyVar,
38                           newTyVarTy, newTyVar, newTyVarTy_OpenKind, tcInstTcType,
39                           zonkTcType, zonkTcTypes, zonkTcThetaType, zonkTcTyVarToTyVar
40                         )
41 import TcUnify          ( unifyTauTy, unifyTauTyLists )
42
43 import PrelInfo         ( main_NAME, ioTyCon_NAME )
44
45 import Id               ( mkUserId )
46 import Var              ( idType, idName, setIdInfo )
47 import IdInfo           ( IdInfo, noIdInfo, setInlinePragInfo, InlinePragInfo(..) )
48 import Name             ( Name, getName )
49 import Type             ( mkTyVarTy, tyVarsOfTypes, mkTyConApp,
50                           splitSigmaTy, mkForAllTys, mkFunTys, getTyVar, 
51                           mkDictTy, splitRhoTy, mkForAllTy, isUnLiftedType, 
52                           isUnboxedType, unboxedTypeKind, boxedTypeKind
53                         )
54 import Var              ( TyVar, tyVarKind )
55 import VarSet
56 import Bag
57 import Util             ( isIn )
58 import Maybes           ( maybeToBool )
59 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), RecFlag(..) )
60 import SrcLoc           ( SrcLoc )
61 import Outputable
62 \end{code}
63
64
65 %************************************************************************
66 %*                                                                      *
67 \subsection{Type-checking bindings}
68 %*                                                                      *
69 %************************************************************************
70
71 @tcBindsAndThen@ typechecks a @HsBinds@.  The "and then" part is because
72 it needs to know something about the {\em usage} of the things bound,
73 so that it can create specialisations of them.  So @tcBindsAndThen@
74 takes a function which, given an extended environment, E, typechecks
75 the scope of the bindings returning a typechecked thing and (most
76 important) an LIE.  It is this LIE which is then used as the basis for
77 specialising the things bound.
78
79 @tcBindsAndThen@ also takes a "combiner" which glues together the
80 bindings and the "thing" to make a new "thing".
81
82 The real work is done by @tcBindWithSigsAndThen@.
83
84 Recursive and non-recursive binds are handled in essentially the same
85 way: because of uniques there are no scoping issues left.  The only
86 difference is that non-recursive bindings can bind primitive values.
87
88 Even for non-recursive binding groups we add typings for each binder
89 to the LVE for the following reason.  When each individual binding is
90 checked the type of its LHS is unified with that of its RHS; and
91 type-checking the LHS of course requires that the binder is in scope.
92
93 At the top-level the LIE is sure to contain nothing but constant
94 dictionaries, which we resolve at the module level.
95
96 \begin{code}
97 tcTopBindsAndThen, tcBindsAndThen
98         :: (RecFlag -> TcMonoBinds -> thing -> thing)           -- Combinator
99         -> RenamedHsBinds
100         -> TcM s (thing, LIE)
101         -> TcM s (thing, LIE)
102
103 tcTopBindsAndThen = tc_binds_and_then TopLevel
104 tcBindsAndThen    = tc_binds_and_then NotTopLevel
105
106 tc_binds_and_then top_lvl combiner EmptyBinds do_next
107   = do_next
108 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind EmptyMonoBinds sigs is_rec) do_next
109   = do_next
110
111 tc_binds_and_then top_lvl combiner (ThenBinds b1 b2) do_next
112   = tc_binds_and_then top_lvl combiner b1       $
113     tc_binds_and_then top_lvl combiner b2       $
114     do_next
115
116 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
117   = fixTc (\ ~(prag_info_fn, _, _) ->
118         -- This is the usual prag_info fix; the PragmaInfo field of an Id
119         -- is not inspected till ages later in the compiler, so there
120         -- should be no black-hole problems here.
121
122         -- TYPECHECK THE SIGNATURES
123       mapTc tcTySig [sig | sig@(Sig name _ _) <- sigs]  `thenTc` \ tc_ty_sigs ->
124   
125       tcBindWithSigs top_lvl bind 
126                      tc_ty_sigs is_rec prag_info_fn     `thenTc` \ (poly_binds, poly_lie, poly_ids) ->
127   
128           -- Extend the environment to bind the new polymorphic Ids
129       tcExtendLocalValEnv [(idName poly_id, poly_id) | poly_id <- poly_ids] $
130   
131           -- Build bindings and IdInfos corresponding to user pragmas
132       tcPragmaSigs sigs         `thenTc` \ (prag_info_fn, prag_binds, prag_lie) ->
133
134         -- Now do whatever happens next, in the augmented envt
135       do_next                   `thenTc` \ (thing, thing_lie) ->
136
137         -- Create specialisations of functions bound here
138         -- We want to keep non-recursive things non-recursive
139         -- so that we desugar unboxed bindings correctly
140       case (top_lvl, is_rec) of
141
142                 -- For the top level don't bother will all this bindInstsOfLocalFuns stuff
143                 -- All the top level things are rec'd together anyway, so it's fine to
144                 -- leave them to the tcSimplifyTop, and quite a bit faster too
145         (TopLevel, _)
146                 -> returnTc (prag_info_fn, 
147                              combiner Recursive (poly_binds `andMonoBinds` prag_binds) thing,
148                              thing_lie `plusLIE` prag_lie `plusLIE` poly_lie)
149
150         (NotTopLevel, NonRecursive) 
151                 -> bindInstsOfLocalFuns 
152                                 (thing_lie `plusLIE` prag_lie)
153                                 poly_ids                        `thenTc` \ (thing_lie', lie_binds) ->
154
155                    returnTc (
156                         prag_info_fn,
157                         combiner NonRecursive poly_binds $
158                         combiner NonRecursive prag_binds $
159                         combiner Recursive lie_binds  $
160                                 -- NB: the binds returned by tcSimplify and bindInstsOfLocalFuns
161                                 -- aren't guaranteed in dependency order (though we could change
162                                 -- that); hence the Recursive marker.
163                         thing,
164
165                         thing_lie' `plusLIE` poly_lie
166                    )
167
168         (NotTopLevel, Recursive)
169                 -> bindInstsOfLocalFuns 
170                                 (thing_lie `plusLIE` poly_lie `plusLIE` prag_lie) 
171                                 poly_ids                        `thenTc` \ (final_lie, lie_binds) ->
172
173                    returnTc (
174                         prag_info_fn,
175                         combiner Recursive (
176                                 poly_binds `andMonoBinds`
177                                 lie_binds  `andMonoBinds`
178                                 prag_binds) thing,
179                         final_lie
180                   )
181     )                                           `thenTc` \ (_, thing, lie) ->
182     returnTc (thing, lie)
183 \end{code}
184
185 An aside.  The original version of @tcBindsAndThen@ which lacks a
186 combiner function, appears below.  Though it is perfectly well
187 behaved, it cannot be typed by Haskell, because the recursive call is
188 at a different type to the definition itself.  There aren't too many
189 examples of this, which is why I thought it worth preserving! [SLPJ]
190
191 \begin{pseudocode}
192 % tcBindsAndThen
193 %       :: RenamedHsBinds
194 %       -> TcM s (thing, LIE, thing_ty))
195 %       -> TcM s ((TcHsBinds, thing), LIE, thing_ty)
196
197 % tcBindsAndThen EmptyBinds do_next
198 %   = do_next           `thenTc` \ (thing, lie, thing_ty) ->
199 %     returnTc ((EmptyBinds, thing), lie, thing_ty)
200
201 % tcBindsAndThen (ThenBinds binds1 binds2) do_next
202 %   = tcBindsAndThen binds1 (tcBindsAndThen binds2 do_next)
203 %       `thenTc` \ ((binds1', (binds2', thing')), lie1, thing_ty) ->
204
205 %     returnTc ((binds1' `ThenBinds` binds2', thing'), lie1, thing_ty)
206
207 % tcBindsAndThen (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
208 %   = tcBindAndThen bind sigs do_next
209 \end{pseudocode}
210
211
212 %************************************************************************
213 %*                                                                      *
214 \subsection{tcBindWithSigs}
215 %*                                                                      *
216 %************************************************************************
217
218 @tcBindWithSigs@ deals with a single binding group.  It does generalisation,
219 so all the clever stuff is in here.
220
221 * binder_names and mbind must define the same set of Names
222
223 * The Names in tc_ty_sigs must be a subset of binder_names
224
225 * The Ids in tc_ty_sigs don't necessarily have to have the same name
226   as the Name in the tc_ty_sig
227
228 \begin{code}
229 tcBindWithSigs  
230         :: TopLevelFlag
231         -> RenamedMonoBinds
232         -> [TcSigInfo]
233         -> RecFlag
234         -> (Name -> IdInfo)
235         -> TcM s (TcMonoBinds, LIE, [TcId])
236
237 tcBindWithSigs top_lvl mbind tc_ty_sigs is_rec prag_info_fn
238   = recoverTc (
239         -- If typechecking the binds fails, then return with each
240         -- signature-less binder given type (forall a.a), to minimise subsequent
241         -- error messages
242         newTyVar boxedTypeKind          `thenNF_Tc` \ alpha_tv ->
243         let
244           forall_a_a    = mkForAllTy alpha_tv (mkTyVarTy alpha_tv)
245           binder_names  = map fst (bagToList (collectMonoBinders mbind))
246           poly_ids      = map mk_dummy binder_names
247           mk_dummy name = case maybeSig tc_ty_sigs name of
248                             Just (TySigInfo _ poly_id _ _ _ _ _ _) -> poly_id   -- Signature
249                             Nothing -> mkUserId name forall_a_a                 -- No signature
250         in
251         returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE, poly_ids)
252     ) $
253
254         -- TYPECHECK THE BINDINGS
255     tcMonoBinds mbind tc_ty_sigs is_rec `thenTc` \ (mbind', lie_req, binder_names, mono_ids) ->
256
257         -- CHECK THAT THE SIGNATURES MATCH
258         -- (must do this before getTyVarsToGen)
259     checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids tc_ty_sigs      `thenTc` \ maybe_sig_theta ->   
260
261         -- COMPUTE VARIABLES OVER WHICH TO QUANTIFY, namely tyvars_to_gen
262         -- The tyvars_not_to_gen are free in the environment, and hence
263         -- candidates for generalisation, but sometimes the monomorphism
264         -- restriction means we can't generalise them nevertheless
265     let
266         mono_id_tys = map idType mono_ids
267     in
268     getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie_req  `thenNF_Tc` \ (tyvars_not_to_gen, tyvars_to_gen) ->
269
270         -- Finally, zonk the generalised type variables to real TyVars
271         -- This commits any unbound kind variables to boxed kind
272         -- I'm a little worried that such a kind variable might be
273         -- free in the environment, but I don't think it's possible for
274         -- this to happen when the type variable is not free in the envt
275         -- (which it isn't).            SLPJ Nov 98
276     mapTc zonkTcTyVarToTyVar (varSetElems tyvars_to_gen)        `thenTc` \ real_tyvars_to_gen_list ->
277     let
278         real_tyvars_to_gen = mkVarSet real_tyvars_to_gen_list
279                 -- It's important that the final list 
280                 -- (real_tyvars_to_gen and real_tyvars_to_gen_list) is fully
281                 -- zonked, *including boxity*, because they'll be included in the forall types of
282                 -- the polymorphic Ids, and instances of these Ids will be generated from them.
283                 -- 
284                 -- Also NB that tcSimplify takes zonked tyvars as its arg, hence we pass
285                 -- real_tyvars_to_gen
286     in
287
288         -- SIMPLIFY THE LIE
289     tcExtendGlobalTyVars tyvars_not_to_gen (
290         if null real_tyvars_to_gen_list then
291                 -- No polymorphism, so no need to simplify context
292             returnTc (lie_req, EmptyMonoBinds, [])
293         else
294         case maybe_sig_theta of
295           Nothing ->
296                 -- No signatures, so just simplify the lie
297                 -- NB: no signatures => no polymorphic recursion, so no
298                 -- need to use lie_avail (which will be empty anyway)
299             tcSimplify (text "tcBinds1" <+> ppr binder_names)
300                        top_lvl real_tyvars_to_gen lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, lie_bound) ->
301             returnTc (lie_free, dict_binds, map instToId (bagToList lie_bound))
302
303           Just (sig_theta, lie_avail) ->
304                 -- There are signatures, and their context is sig_theta
305                 -- Furthermore, lie_avail is an LIE containing the 'method insts'
306                 -- for the things bound here
307
308             zonkTcThetaType sig_theta                   `thenNF_Tc` \ sig_theta' ->
309             newDicts SignatureOrigin sig_theta'         `thenNF_Tc` \ (dicts_sig, dict_ids) ->
310                 -- It's important that sig_theta is zonked, because
311                 -- dict_id is later used to form the type of the polymorphic thing,
312                 -- and forall-types must be zonked so far as their bound variables
313                 -- are concerned
314
315             let
316                 -- The "givens" is the stuff available.  We get that from
317                 -- the context of the type signature, BUT ALSO the lie_avail
318                 -- so that polymorphic recursion works right (see comments at end of fn)
319                 givens = dicts_sig `plusLIE` lie_avail
320             in
321
322                 -- Check that the needed dicts can be expressed in
323                 -- terms of the signature ones
324             tcAddErrCtxt  (bindSigsCtxt tysig_names) $
325             tcSimplifyAndCheck
326                 (ptext SLIT("type signature for") <+> pprQuotedList binder_names)
327                 real_tyvars_to_gen givens lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds) ->
328
329             returnTc (lie_free, dict_binds, dict_ids)
330
331     )                                           `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, dicts_bound) ->
332
333         -- GET THE FINAL MONO_ID_TYS
334     zonkTcTypes mono_id_tys                     `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_types ->
335
336
337         -- CHECK FOR BOGUS UNPOINTED BINDINGS
338     (if any isUnLiftedType zonked_mono_id_types then
339                 -- Unlifted bindings must be non-recursive,
340                 -- not top level, and non-polymorphic
341         checkTc (case top_lvl of {TopLevel -> False; NotTopLevel -> True})
342                 (unliftedBindErr "Top-level" mbind)             `thenTc_`
343         checkTc (case is_rec of {Recursive -> False; NonRecursive -> True})
344                 (unliftedBindErr "Recursive" mbind)             `thenTc_`
345         checkTc (null real_tyvars_to_gen_list)
346                 (unliftedBindErr "Polymorphic" mbind)
347      else
348         returnTc ()
349     )                                                   `thenTc_`
350
351     ASSERT( not (any ((== unboxedTypeKind) . tyVarKind) real_tyvars_to_gen_list) )
352                 -- The instCantBeGeneralised stuff in tcSimplify should have
353                 -- already raised an error if we're trying to generalise an 
354                 -- unboxed tyvar (NB: unboxed tyvars are always introduced 
355                 -- along with a class constraint) and it's better done there 
356                 -- because we have more precise origin information.
357                 -- That's why we just use an ASSERT here.
358
359
360          -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
361     mapNF_Tc zonkId mono_ids            `thenNF_Tc` \ zonked_mono_ids ->
362     let
363         exports  = zipWith mk_export binder_names zonked_mono_ids
364         dict_tys = map idType dicts_bound
365
366         mk_export binder_name zonked_mono_id
367           = (tyvars, 
368              setIdInfo poly_id (prag_info_fn binder_name),
369              zonked_mono_id)
370           where
371             (tyvars, poly_id) = 
372                 case maybeSig tc_ty_sigs binder_name of
373                   Just (TySigInfo _ sig_poly_id sig_tyvars _ _ _ _ _) -> 
374                         (sig_tyvars, sig_poly_id)
375                   Nothing -> (real_tyvars_to_gen_list, new_poly_id)
376
377             new_poly_id = mkUserId binder_name poly_ty
378             poly_ty = mkForAllTys real_tyvars_to_gen_list 
379                         $ mkFunTys dict_tys 
380                         $ idType (zonked_mono_id)
381                 -- It's important to build a fully-zonked poly_ty, because
382                 -- we'll slurp out its free type variables when extending the
383                 -- local environment (tcExtendLocalValEnv); if it's not zonked
384                 -- it appears to have free tyvars that aren't actually free 
385                 -- at all.
386         
387         pat_binders :: [Name]
388         pat_binders = map fst $ bagToList $ collectMonoBinders $ 
389                       (justPatBindings mbind EmptyMonoBinds)
390     in
391         -- CHECK FOR UNBOXED BINDERS IN PATTERN BINDINGS
392     mapTc (\id -> checkTc (not (idName id `elem` pat_binders
393                                 && isUnboxedType (idType id)))
394                           (unboxedPatBindErr id)) zonked_mono_ids
395                                 `thenTc_`
396
397          -- BUILD RESULTS
398     returnTc (
399          AbsBinds real_tyvars_to_gen_list
400                   dicts_bound
401                   exports
402                   (dict_binds `andMonoBinds` mbind'),
403          lie_free,
404          [poly_id | (_, poly_id, _) <- exports]
405     )
406   where
407     tysig_names     = [name | (TySigInfo name _ _ _ _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
408     is_unrestricted = isUnRestrictedGroup tysig_names mbind
409
410 justPatBindings bind@(PatMonoBind _ _ _) binds = bind `andMonoBinds` binds
411 justPatBindings (AndMonoBinds b1 b2) binds = 
412         justPatBindings b1 (justPatBindings b2 binds) 
413 justPatBindings other_bind binds = binds
414 \end{code}
415
416 Polymorphic recursion
417 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
418 The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
419
420         * Bind any variable for which we have a type signature
421           to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
422           the RHSs we'll make a full polymorphic call.
423
424 This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
425 amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
426
427         f :: Eq a => [a] -> [a]
428         f xs = ...f...
429
430 If we don't take care, after typechecking we get
431
432         f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
433                                in
434                                \ys:[a] -> ...f'...
435
436 Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
437 identical to the function we're executing.  In this case, the
438 polymorphic recursion isn't being used (but that's a very common case).
439 We'd prefer
440
441         f = /\a -> \d::Eq a -> letrec
442                                  fm = \ys:[a] -> ...fm...
443                                in
444                                fm
445
446 This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn
447 (post-typechecking)
448
449         ff :: [Int] -> [Int]
450         ff = f Int dEqInt
451
452 Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
453 f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
454 up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
455
456         ff = f Int dEqInt
457
458            = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
459
460            = let f' = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
461                       in \ys. ...f'...
462
463 Etc.
464 Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
465 *monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
466 if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
467 we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
468 to the "givens" when simplifying constraints.  That's what the "lies_avail"
469 is doing.
470
471
472 %************************************************************************
473 %*                                                                      *
474 \subsection{getTyVarsToGen}
475 %*                                                                      *
476 %************************************************************************
477
478 @getTyVarsToGen@ decides what type variables generalise over.
479
480 For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
481 for a definition -- we bind no dictionaries, and
482 remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
483
484 *Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
485 to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
486 we may well know more.  For example (this actually came up)
487         f :: Array Int Int
488         f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
489 We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
490 stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
491 we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
492 Int literals!
493
494 Find all the type variables involved in overloading, the
495 "constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
496 generalise.  We must be careful about doing this:
497
498  (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
499         constrained, then it will never, ever get bound, and lands
500         up printed out in interface files!  Notorious example:
501                 instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
502         Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
503         Another, more common, example is when there's a Method inst in
504         the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
505         type variables.
506
507  (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
508         because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
509         tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
510
511 So we are careful, and do a complete simplification just to find the
512 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
513 find which tyvars are constrained.
514
515 \begin{code}
516 getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie
517   = tcGetGlobalTyVars                   `thenNF_Tc` \ free_tyvars ->
518     zonkTcTypes mono_id_tys             `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_tys ->
519     let
520         tyvars_to_gen = tyVarsOfTypes zonked_mono_id_tys `minusVarSet` free_tyvars
521     in
522     if is_unrestricted
523     then
524         returnNF_Tc (emptyVarSet, tyvars_to_gen)
525     else
526         -- This recover and discard-errs is to avoid duplicate error
527         -- messages; this, after all, is an "extra" call to tcSimplify
528         recoverNF_Tc (returnNF_Tc (emptyVarSet, tyvars_to_gen))         $
529         discardErrsTc                                                   $
530
531         tcSimplify (text "getTVG") NotTopLevel tyvars_to_gen lie    `thenTc` \ (_, _, constrained_dicts) ->
532         let
533           -- ASSERT: dicts_sig is already zonked!
534             constrained_tyvars    = foldrBag (unionVarSet . tyVarsOfInst) emptyVarSet constrained_dicts
535             reduced_tyvars_to_gen = tyvars_to_gen `minusVarSet` constrained_tyvars
536         in
537         returnTc (constrained_tyvars, reduced_tyvars_to_gen)
538 \end{code}
539
540
541 \begin{code}
542 isUnRestrictedGroup :: [Name]           -- Signatures given for these
543                     -> RenamedMonoBinds
544                     -> Bool
545
546 is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
547
548 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind (VarPatIn v) _ _) = v `is_elem` sigs
549 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind other        _ _) = False
550 isUnRestrictedGroup sigs (VarMonoBind v _)              = v `is_elem` sigs
551 isUnRestrictedGroup sigs (FunMonoBind _ _ _ _)          = True
552 isUnRestrictedGroup sigs (AndMonoBinds mb1 mb2)         = isUnRestrictedGroup sigs mb1 &&
553                                                           isUnRestrictedGroup sigs mb2
554 isUnRestrictedGroup sigs EmptyMonoBinds                 = True
555 \end{code}
556
557
558 %************************************************************************
559 %*                                                                      *
560 \subsection{tcMonoBind}
561 %*                                                                      *
562 %************************************************************************
563
564 @tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
565 The signatures have been dealt with already.
566
567 \begin{code}
568 tcMonoBinds :: RenamedMonoBinds 
569             -> [TcSigInfo]
570             -> RecFlag
571             -> TcM s (TcMonoBinds, 
572                       LIE,              -- LIE required
573                       [Name],           -- Bound names
574                       [TcId])   -- Corresponding monomorphic bound things
575
576 tcMonoBinds mbinds tc_ty_sigs is_rec
577   = tc_mb_pats mbinds           `thenTc` \ (complete_it, lie_req_pat, tvs, ids, lie_avail) ->
578     let
579         tv_list           = bagToList tvs
580         id_list           = bagToList ids
581         (names, mono_ids) = unzip id_list
582
583                 -- This last defn is the key one:
584                 -- extend the val envt with bindings for the 
585                 -- things bound in this group, overriding the monomorphic
586                 -- ids with the polymorphic ones from the pattern
587         extra_val_env = case is_rec of
588                           Recursive    -> map mk_bind id_list
589                           NonRecursive -> []
590     in
591         -- Don't know how to deal with pattern-bound existentials yet
592     checkTc (isEmptyBag tvs && isEmptyBag lie_avail) 
593             (existentialExplode mbinds)                 `thenTc_` 
594
595         -- *Before* checking the RHSs, but *after* checking *all* the patterns,
596         -- extend the envt with bindings for all the bound ids;
597         --   and *then* override with the polymorphic Ids from the signatures
598         -- That is the whole point of the "complete_it" stuff.
599         --
600         -- There's a further wrinkle: we have to delay extending the environment
601         -- until after we've dealt with any pattern-bound signature type variables
602         -- Consider  f (x::a) = ...f...
603         -- We're going to check that a isn't unified with anything in the envt, 
604         -- so f itself had better not be!  So we pass the envt binding f into
605         -- complete_it, which extends the actual envt in TcMatches.tcMatch, after
606         -- dealing with the signature tyvars
607
608     complete_it extra_val_env                           `thenTc` \ (mbinds', lie_req_rhss) ->
609
610     returnTc (mbinds', lie_req_pat `plusLIE` lie_req_rhss, names, mono_ids)
611   where
612     sig_fn name = case maybeSig tc_ty_sigs name of
613                         Nothing                                -> Nothing
614                         Just (TySigInfo _ _ _ _ _ mono_id _ _) -> Just mono_id
615
616     mk_bind (name, mono_id) = case maybeSig tc_ty_sigs name of
617                                 Nothing                                   -> (name, mono_id)
618                                 Just (TySigInfo name poly_id _ _ _ _ _ _) -> (name, poly_id)
619
620     tc_mb_pats EmptyMonoBinds
621       = returnTc (\ xve -> returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE), emptyLIE, emptyBag, emptyBag, emptyLIE)
622
623     tc_mb_pats (AndMonoBinds mb1 mb2)
624       = tc_mb_pats mb1          `thenTc` \ (complete_it1, lie_req1, tvs1, ids1, lie_avail1) ->
625         tc_mb_pats mb2          `thenTc` \ (complete_it2, lie_req2, tvs2, ids2, lie_avail2) ->
626         let
627            complete_it xve = complete_it1 xve   `thenTc` \ (mb1', lie1) ->
628                              complete_it2 xve   `thenTc` \ (mb2', lie2) ->
629                              returnTc (AndMonoBinds mb1' mb2', lie1 `plusLIE` lie2)
630         in
631         returnTc (complete_it,
632                   lie_req1 `plusLIE` lie_req2,
633                   tvs1 `unionBags` tvs2,
634                   ids1 `unionBags` ids2,
635                   lie_avail1 `plusLIE` lie_avail2)
636
637     tc_mb_pats (FunMonoBind name inf matches locn)
638       = newTyVarTy boxedTypeKind        `thenNF_Tc` \ bndr_ty ->
639         tcVarPat sig_fn name bndr_ty    `thenTc` \ bndr_id ->
640         let
641            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
642                              tcMatchesFun xve name bndr_ty  matches     `thenTc` \ (matches', lie) ->
643                              returnTc (FunMonoBind bndr_id inf matches' locn, lie)
644         in
645         returnTc (complete_it, emptyLIE, emptyBag, unitBag (name, bndr_id), emptyLIE)
646
647     tc_mb_pats bind@(PatMonoBind pat grhss locn)
648       = tcAddSrcLoc locn                $
649
650                 -- Figure out the appropriate kind for the pattern,
651                 -- and generate a suitable type variable 
652         (case is_rec of
653              Recursive    -> newTyVarTy boxedTypeKind   -- Recursive, so no unboxed types
654              NonRecursive -> newTyVarTy_OpenKind        -- Non-recursive, so we permit unboxed types
655         )                                       `thenNF_Tc` \ pat_ty ->
656
657                 --      Now typecheck the pattern
658                 -- We don't support binding fresh type variables in the
659                 -- pattern of a pattern binding.  For example, this is illegal:
660                 --      (x::a, y::b) = e
661                 -- whereas this is ok
662                 --      (x::Int, y::Bool) = e
663                 --
664                 -- We don't check explicitly for this problem.  Instead, we simply
665                 -- type check the pattern with tcPat.  If the pattern mentions any
666                 -- fresh tyvars we simply get an out-of-scope type variable error
667         tcPat sig_fn pat pat_ty         `thenTc` \ (pat', lie_req, tvs, ids, lie_avail) ->
668         let
669            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
670                              tcAddErrCtxt (patMonoBindsCtxt bind)       $
671                              tcExtendLocalValEnv xve                    $
672                              tcGRHSs grhss pat_ty PatBindRhs            `thenTc` \ (grhss', lie) ->
673                              returnTc (PatMonoBind pat' grhss' locn, lie)
674         in
675         returnTc (complete_it, lie_req, tvs, ids, lie_avail)
676 \end{code}
677
678 %************************************************************************
679 %*                                                                      *
680 \subsection{Signatures}
681 %*                                                                      *
682 %************************************************************************
683
684 @checkSigMatch@ does the next step in checking signature matching.
685 The tau-type part has already been unified.  What we do here is to
686 check that this unification has not over-constrained the (polymorphic)
687 type variables of the original signature type.
688
689 The error message here is somewhat unsatisfactory, but it'll do for
690 now (ToDo).
691
692 \begin{code}
693 checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids sigs
694   | main_bound_here
695   =     -- First unify the main_id with IO t, for any old t
696     tcSetErrCtxt mainTyCheckCtxt (
697         tcLookupTyCon ioTyCon_NAME              `thenTc`    \ ioTyCon ->
698         newTyVarTy boxedTypeKind                `thenNF_Tc` \ t_tv ->
699         unifyTauTy ((mkTyConApp ioTyCon [t_tv]))
700                    (idType main_mono_id)
701     )                                           `thenTc_`
702
703         -- Now check the signatures
704         -- Must do this after the unification with IO t, 
705         -- in case of a silly signature like
706         --      main :: forall a. a
707         -- The unification to IO t will bind the type variable 'a',
708         -- which is just waht check_one_sig looks for
709     mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
710     mapTc check_main_ctxt sigs                  `thenTc_` 
711
712             returnTc (Just ([], emptyLIE))
713
714   | not (null sigs)
715   = mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
716     mapTc check_one_ctxt all_sigs_but_first     `thenTc_`
717     returnTc (Just (theta1, sig_lie))
718
719   | otherwise
720   = returnTc Nothing            -- No constraints from type sigs
721
722   where
723     (TySigInfo _ id1 _ theta1 _ _ _ _ : all_sigs_but_first) = sigs
724
725     sig1_dict_tys       = mk_dict_tys theta1
726     n_sig1_dict_tys     = length sig1_dict_tys
727     sig_lie             = mkLIE [inst | TySigInfo _ _ _ _ _ _ inst _ <- sigs]
728
729     maybe_main        = find_main top_lvl binder_names mono_ids
730     main_bound_here   = maybeToBool maybe_main
731     Just main_mono_id = maybe_main
732                       
733         -- CHECK THAT THE SIGNATURE TYVARS AND TAU_TYPES ARE OK
734         -- Doesn't affect substitution
735     check_one_sig (TySigInfo _ id sig_tyvars _ sig_tau _ _ src_loc)
736       = tcAddSrcLoc src_loc                                     $
737         tcAddErrCtxtM (sigCtxt (sig_msg id) (idType id))        $
738         checkSigTyVars sig_tyvars
739
740
741         -- CHECK THAT ALL THE SIGNATURE CONTEXTS ARE UNIFIABLE
742         -- The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
743         -- must all have the same context (or none).
744         --
745         -- We unify them because, with polymorphic recursion, their types
746         -- might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
747         -- ToDo: amplify
748     check_one_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
749        = tcAddSrcLoc src_loc    $
750          tcAddErrCtxt (sigContextsCtxt id1 id) $
751          checkTc (length this_sig_dict_tys == n_sig1_dict_tys)
752                                 sigContextsErr          `thenTc_`
753          unifyTauTyLists sig1_dict_tys this_sig_dict_tys
754       where
755          this_sig_dict_tys = mk_dict_tys theta
756
757         -- CHECK THAT FOR A GROUP INVOLVING Main.main, all 
758         -- the signature contexts are empty (what a bore)
759     check_main_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
760         = tcAddSrcLoc src_loc   $
761           checkTc (null theta) (mainContextsErr id)
762
763     mk_dict_tys theta = [mkDictTy c ts | (c,ts) <- theta]
764
765     sig_msg id tidy_ty = sep [ptext SLIT("When checking the type signature"),
766                               nest 4 (ppr id <+> dcolon <+> ppr tidy_ty)]
767
768         -- Search for Main.main in the binder_names, return corresponding mono_id
769     find_main NotTopLevel binder_names mono_ids = Nothing
770     find_main TopLevel    binder_names mono_ids = go binder_names mono_ids
771     go [] [] = Nothing
772     go (n:ns) (m:ms) | n == main_NAME = Just m
773                      | otherwise      = go ns ms
774 \end{code}
775
776
777 %************************************************************************
778 %*                                                                      *
779 \subsection{SPECIALIZE pragmas}
780 %*                                                                      *
781 %************************************************************************
782
783
784 @tcPragmaSigs@ munches up the "signatures" that arise through *user*
785 pragmas.  It is convenient for them to appear in the @[RenamedSig]@
786 part of a binding because then the same machinery can be used for
787 moving them into place as is done for type signatures.
788
789 \begin{code}
790 tcPragmaSigs :: [RenamedSig]            -- The pragma signatures
791              -> TcM s (Name -> IdInfo,  -- Maps name to the appropriate IdInfo
792                        TcMonoBinds,
793                        LIE)
794
795 tcPragmaSigs sigs
796   = mapAndUnzip3Tc tcPragmaSig sigs     `thenTc` \ (maybe_info_modifiers, binds, lies) ->
797     let
798         prag_fn name = foldr ($) noIdInfo [f | Just (n,f) <- maybe_info_modifiers, n==name]
799     in
800     returnTc (prag_fn, andMonoBindList binds, plusLIEs lies)
801 \end{code}
802
803 The interesting case is for SPECIALISE pragmas.  There are two forms.
804 Here's the first form:
805 \begin{verbatim}
806         f :: Ord a => [a] -> b -> b
807         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b #-}
808 \end{verbatim}
809
810 For this we generate:
811 \begin{verbatim}
812         f* = /\ b -> let d1 = ...
813                      in f Int b d1
814 \end{verbatim}
815
816 where f* is a SpecPragmaId.  The **sole** purpose of SpecPragmaIds is to
817 retain a right-hand-side that the simplifier will otherwise discard as
818 dead code... the simplifier has a flag that tells it not to discard
819 SpecPragmaId bindings.
820
821 In this case the f* retains a call-instance of the overloaded
822 function, f, (including appropriate dictionaries) so that the
823 specialiser will subsequently discover that there's a call of @f@ at
824 Int, and will create a specialisation for @f@.  After that, the
825 binding for @f*@ can be discarded.
826
827 The second form is this:
828 \begin{verbatim}
829         f :: Ord a => [a] -> b -> b
830         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b = g #-}
831 \end{verbatim}
832
833 Here @g@ is specified as a function that implements the specialised
834 version of @f@.  Suppose that g has type (a->b->b); that is, g's type
835 is more general than that required.  For this we generate
836 \begin{verbatim}
837         f@Int = /\b -> g Int b
838         f* = f@Int
839 \end{verbatim}
840
841 Here @f@@Int@ is a SpecId, the specialised version of @f@.  It inherits
842 f's export status etc.  @f*@ is a SpecPragmaId, as before, which just serves
843 to prevent @f@@Int@ from being discarded prematurely.  After specialisation,
844 if @f@@Int@ is going to be used at all it will be used explicitly, so the simplifier can
845 discard the f* binding.
846
847 Actually, there is really only point in giving a SPECIALISE pragma on exported things,
848 and the simplifer won't discard SpecIds for exporte things anyway, so maybe this is
849 a bit of overkill.
850
851 \begin{code}
852 tcPragmaSig :: RenamedSig -> TcM s (Maybe (Name, IdInfo -> IdInfo), TcMonoBinds, LIE)
853 tcPragmaSig (Sig _ _ _)       = returnTc (Nothing, EmptyMonoBinds, emptyLIE)
854 tcPragmaSig (SpecInstSig _ _) = returnTc (Nothing, EmptyMonoBinds, emptyLIE)
855
856 tcPragmaSig (InlineSig name loc)
857   = returnTc (Just (name, setInlinePragInfo IWantToBeINLINEd), EmptyMonoBinds, emptyLIE)
858
859 tcPragmaSig (NoInlineSig name loc)
860   = returnTc (Just (name, setInlinePragInfo IMustNotBeINLINEd), EmptyMonoBinds, emptyLIE)
861
862 tcPragmaSig (SpecSig name poly_ty maybe_spec_name src_loc)
863   =     -- SPECIALISE f :: forall b. theta => tau  =  g
864     tcAddSrcLoc src_loc                         $
865     tcAddErrCtxt (valSpecSigCtxt name poly_ty)  $
866
867         -- Get and instantiate its alleged specialised type
868     tcHsType poly_ty                            `thenTc` \ sig_ty ->
869
870         -- Check that f has a more general type, and build a RHS for
871         -- the spec-pragma-id at the same time
872     tcExpr (HsVar name) sig_ty                  `thenTc` \ (spec_expr, spec_lie) ->
873
874     case maybe_spec_name of
875         Nothing ->      -- Just specialise "f" by building a SpecPragmaId binding
876                         -- It is the thing that makes sure we don't prematurely 
877                         -- dead-code-eliminate the binding we are really interested in.
878                    newSpecPragmaId name sig_ty          `thenNF_Tc` \ spec_id ->
879                    returnTc (Nothing, VarMonoBind spec_id spec_expr, spec_lie)
880
881         Just g_name ->  -- Don't create a SpecPragmaId.  Instead add some suitable IdIfo
882                 
883                 panic "Can't handle SPECIALISE with a '= g' part"
884
885         {-  Not yet.  Because we're still in the TcType world we
886             can't really add to the SpecEnv of the Id.  Instead we have to
887             record the information in a different sort of Sig, and add it to
888             the IdInfo after zonking.
889
890             For now we just leave out this case
891
892                         -- Get the type of f, and find out what types
893                         --  f has to be instantiated at to give the signature type
894                     tcLookupValue name                  `thenNF_Tc` \ f_id ->
895                     tcInstTcType (idType f_id)          `thenNF_Tc` \ (f_tyvars, f_rho) ->
896
897                     let
898                         (sig_tyvars, sig_theta, sig_tau) = splitSigmaTy sig_ty
899                         (f_theta, f_tau)                 = splitRhoTy f_rho
900                         sig_tyvar_set                    = mkVarSet sig_tyvars
901                     in
902                     unifyTauTy sig_tau f_tau            `thenTc_`
903
904                     tcPolyExpr str (HsVar g_name) (mkSigmaTy sig_tyvars f_theta sig_tau)        `thenTc` \ (_, _, 
905         -}
906
907 tcPragmaSig other = pprTrace "tcPragmaSig: ignoring" (ppr other) $
908                     returnTc (Nothing, EmptyMonoBinds, emptyLIE)
909 \end{code}
910
911
912 %************************************************************************
913 %*                                                                      *
914 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
915 %*                                                                      *
916 %************************************************************************
917
918
919 \begin{code}
920 patMonoBindsCtxt bind
921   = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (ppr bind)
922
923 -----------------------------------------------
924 valSpecSigCtxt v ty
925   = sep [ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"),
926          nest 4 (ppr v <+> dcolon <+> ppr ty)]
927
928 -----------------------------------------------
929 notAsPolyAsSigErr sig_tau mono_tyvars
930   = hang (ptext SLIT("A type signature is more polymorphic than the inferred type"))
931         4  (vcat [text "Can't for-all the type variable(s)" <+> 
932                   pprQuotedList mono_tyvars,
933                   text "in the type" <+> quotes (ppr sig_tau)
934            ])
935
936 -----------------------------------------------
937 badMatchErr sig_ty inferred_ty
938   = hang (ptext SLIT("Type signature doesn't match inferred type"))
939          4 (vcat [hang (ptext SLIT("Signature:")) 4 (ppr sig_ty),
940                       hang (ptext SLIT("Inferred :")) 4 (ppr inferred_ty)
941            ])
942
943 -----------------------------------------------
944 unboxedPatBindErr id
945   = ptext SLIT("variable in a lazy pattern binding has unboxed type: ")
946          <+> quotes (ppr id)
947
948 -----------------------------------------------
949 bindSigsCtxt ids
950   = ptext SLIT("When checking the type signature(s) for") <+> pprQuotedList ids
951
952 -----------------------------------------------
953 sigContextsErr
954   = ptext SLIT("Mismatched contexts")
955
956 sigContextsCtxt s1 s2
957   = hang (hsep [ptext SLIT("When matching the contexts of the signatures for"), 
958                 quotes (ppr s1), ptext SLIT("and"), quotes (ppr s2)])
959          4 (ptext SLIT("(the signature contexts in a mutually recursive group should all be identical)"))
960
961 mainContextsErr id
962   | getName id == main_NAME = ptext SLIT("Main.main cannot be overloaded")
963   | otherwise
964   = quotes (ppr id) <+> ptext SLIT("cannot be overloaded") <> char ',' <> -- sigh; workaround for cpp's inability to deal
965     ptext SLIT("because it is mutually recursive with Main.main")         -- with commas inside SLIT strings.
966
967 mainTyCheckCtxt
968   = hsep [ptext SLIT("When checking that"), ppr main_NAME, ptext SLIT("has the required type")]
969
970 -----------------------------------------------
971 unliftedBindErr flavour mbind
972   = hang (text flavour <+> ptext SLIT("bindings for unlifted types aren't allowed"))
973          4 (ppr mbind)
974
975 existentialExplode mbinds
976   = hang (vcat [text "My brain just exploded.",
977                 text "I can't handle pattern bindings for existentially-quantified constructors.",
978                 text "In the binding group"])
979         4 (ppr mbinds)
980 \end{code}