[project @ 1999-12-03 00:03:06 by lewie]
[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                  tcSpecSigs, 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, mkHsLet )
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, newLocalId,
27                           tcLookupTyCon, 
28                           tcGetGlobalTyVars, tcExtendGlobalTyVars
29                         )
30 import TcSimplify       ( tcSimplify, tcSimplifyAndCheck, tcSimplifyToDicts )
31 import TcImprove        ( tcImprove )
32 import TcMonoType       ( tcHsType, checkSigTyVars,
33                           TcSigInfo(..), tcTySig, maybeSig, sigCtxt
34                         )
35 import TcPat            ( tcPat )
36 import TcSimplify       ( bindInstsOfLocalFuns )
37 import TcType           ( TcType, TcThetaType,
38                           TcTyVar,
39                           newTyVarTy, newTyVar, newTyVarTy_OpenKind, tcInstTcType,
40                           zonkTcType, zonkTcTypes, zonkTcThetaType, zonkTcTyVarToTyVar
41                         )
42 import TcUnify          ( unifyTauTy, unifyTauTyLists )
43
44 import PrelInfo         ( main_NAME, ioTyCon_NAME )
45
46 import Id               ( Id, mkVanillaId, setInlinePragma )
47 import Var              ( idType, idName )
48 import IdInfo           ( IdInfo, vanillaIdInfo, setInlinePragInfo, InlinePragInfo(..) )
49 import Name             ( Name, getName, getOccName, getSrcLoc )
50 import NameSet
51 import Type             ( mkTyVarTy, tyVarsOfTypes, mkTyConApp,
52                           splitSigmaTy, mkForAllTys, mkFunTys, getTyVar, 
53                           mkDictTy, splitRhoTy, mkForAllTy, isUnLiftedType, 
54                           isUnboxedType, unboxedTypeKind, boxedTypeKind
55                         )
56 import Var              ( TyVar, tyVarKind )
57 import VarSet
58 import Bag
59 import Util             ( isIn )
60 import Maybes           ( maybeToBool )
61 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), RecFlag(..), isNotTopLevel )
62 import FiniteMap        ( listToFM, lookupFM )
63 import SrcLoc           ( SrcLoc )
64 import Outputable
65 \end{code}
66
67
68 %************************************************************************
69 %*                                                                      *
70 \subsection{Type-checking bindings}
71 %*                                                                      *
72 %************************************************************************
73
74 @tcBindsAndThen@ typechecks a @HsBinds@.  The "and then" part is because
75 it needs to know something about the {\em usage} of the things bound,
76 so that it can create specialisations of them.  So @tcBindsAndThen@
77 takes a function which, given an extended environment, E, typechecks
78 the scope of the bindings returning a typechecked thing and (most
79 important) an LIE.  It is this LIE which is then used as the basis for
80 specialising the things bound.
81
82 @tcBindsAndThen@ also takes a "combiner" which glues together the
83 bindings and the "thing" to make a new "thing".
84
85 The real work is done by @tcBindWithSigsAndThen@.
86
87 Recursive and non-recursive binds are handled in essentially the same
88 way: because of uniques there are no scoping issues left.  The only
89 difference is that non-recursive bindings can bind primitive values.
90
91 Even for non-recursive binding groups we add typings for each binder
92 to the LVE for the following reason.  When each individual binding is
93 checked the type of its LHS is unified with that of its RHS; and
94 type-checking the LHS of course requires that the binder is in scope.
95
96 At the top-level the LIE is sure to contain nothing but constant
97 dictionaries, which we resolve at the module level.
98
99 \begin{code}
100 tcTopBindsAndThen, tcBindsAndThen
101         :: (RecFlag -> TcMonoBinds -> thing -> thing)           -- Combinator
102         -> RenamedHsBinds
103         -> TcM s (thing, LIE)
104         -> TcM s (thing, LIE)
105
106 tcTopBindsAndThen = tc_binds_and_then TopLevel
107 tcBindsAndThen    = tc_binds_and_then NotTopLevel
108
109 tc_binds_and_then top_lvl combiner EmptyBinds do_next
110   = do_next
111 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind EmptyMonoBinds sigs is_rec) do_next
112   = do_next
113
114 tc_binds_and_then top_lvl combiner (ThenBinds b1 b2) do_next
115   = tc_binds_and_then top_lvl combiner b1       $
116     tc_binds_and_then top_lvl combiner b2       $
117     do_next
118
119 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
120   =     -- TYPECHECK THE SIGNATURES
121       mapTc tcTySig [sig | sig@(Sig name _ _) <- sigs]  `thenTc` \ tc_ty_sigs ->
122   
123       tcBindWithSigs top_lvl bind tc_ty_sigs
124                      sigs is_rec                        `thenTc` \ (poly_binds, poly_lie, poly_ids) ->
125   
126           -- Extend the environment to bind the new polymorphic Ids
127       tcExtendLocalValEnv [(idName poly_id, poly_id) | poly_id <- poly_ids] $
128   
129           -- Build bindings and IdInfos corresponding to user pragmas
130       tcSpecSigs sigs           `thenTc` \ (prag_binds, prag_lie) ->
131
132         -- Now do whatever happens next, in the augmented envt
133       do_next                   `thenTc` \ (thing, thing_lie) ->
134
135         -- Create specialisations of functions bound here
136         -- We want to keep non-recursive things non-recursive
137         -- so that we desugar unboxed bindings correctly
138       case (top_lvl, is_rec) of
139
140                 -- For the top level don't bother will all this bindInstsOfLocalFuns stuff
141                 -- All the top level things are rec'd together anyway, so it's fine to
142                 -- leave them to the tcSimplifyTop, and quite a bit faster too
143         (TopLevel, _)
144                 -> returnTc (combiner Recursive (poly_binds `andMonoBinds` prag_binds) thing,
145                              thing_lie `plusLIE` prag_lie `plusLIE` poly_lie)
146
147         (NotTopLevel, NonRecursive) 
148                 -> bindInstsOfLocalFuns 
149                                 (thing_lie `plusLIE` prag_lie)
150                                 poly_ids                        `thenTc` \ (thing_lie', lie_binds) ->
151
152                    returnTc (
153                         combiner NonRecursive poly_binds $
154                         combiner NonRecursive prag_binds $
155                         combiner Recursive lie_binds  $
156                                 -- NB: the binds returned by tcSimplify and bindInstsOfLocalFuns
157                                 -- aren't guaranteed in dependency order (though we could change
158                                 -- that); hence the Recursive marker.
159                         thing,
160
161                         thing_lie' `plusLIE` poly_lie
162                    )
163
164         (NotTopLevel, Recursive)
165                 -> bindInstsOfLocalFuns 
166                                 (thing_lie `plusLIE` poly_lie `plusLIE` prag_lie) 
167                                 poly_ids                        `thenTc` \ (final_lie, lie_binds) ->
168
169                    returnTc (
170                         combiner Recursive (
171                                 poly_binds `andMonoBinds`
172                                 lie_binds  `andMonoBinds`
173                                 prag_binds) thing,
174                         final_lie
175                    )
176 \end{code}
177
178 An aside.  The original version of @tcBindsAndThen@ which lacks a
179 combiner function, appears below.  Though it is perfectly well
180 behaved, it cannot be typed by Haskell, because the recursive call is
181 at a different type to the definition itself.  There aren't too many
182 examples of this, which is why I thought it worth preserving! [SLPJ]
183
184 \begin{pseudocode}
185 % tcBindsAndThen
186 %       :: RenamedHsBinds
187 %       -> TcM s (thing, LIE, thing_ty))
188 %       -> TcM s ((TcHsBinds, thing), LIE, thing_ty)
189
190 % tcBindsAndThen EmptyBinds do_next
191 %   = do_next           `thenTc` \ (thing, lie, thing_ty) ->
192 %     returnTc ((EmptyBinds, thing), lie, thing_ty)
193
194 % tcBindsAndThen (ThenBinds binds1 binds2) do_next
195 %   = tcBindsAndThen binds1 (tcBindsAndThen binds2 do_next)
196 %       `thenTc` \ ((binds1', (binds2', thing')), lie1, thing_ty) ->
197
198 %     returnTc ((binds1' `ThenBinds` binds2', thing'), lie1, thing_ty)
199
200 % tcBindsAndThen (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
201 %   = tcBindAndThen bind sigs do_next
202 \end{pseudocode}
203
204
205 %************************************************************************
206 %*                                                                      *
207 \subsection{tcBindWithSigs}
208 %*                                                                      *
209 %************************************************************************
210
211 @tcBindWithSigs@ deals with a single binding group.  It does generalisation,
212 so all the clever stuff is in here.
213
214 * binder_names and mbind must define the same set of Names
215
216 * The Names in tc_ty_sigs must be a subset of binder_names
217
218 * The Ids in tc_ty_sigs don't necessarily have to have the same name
219   as the Name in the tc_ty_sig
220
221 \begin{code}
222 tcBindWithSigs  
223         :: TopLevelFlag
224         -> RenamedMonoBinds
225         -> [TcSigInfo]
226         -> [RenamedSig]         -- Used solely to get INLINE, NOINLINE sigs
227         -> RecFlag
228         -> TcM s (TcMonoBinds, LIE, [TcId])
229
230 tcBindWithSigs top_lvl mbind tc_ty_sigs inline_sigs is_rec
231   = recoverTc (
232         -- If typechecking the binds fails, then return with each
233         -- signature-less binder given type (forall a.a), to minimise subsequent
234         -- error messages
235         newTyVar boxedTypeKind          `thenNF_Tc` \ alpha_tv ->
236         let
237           forall_a_a    = mkForAllTy alpha_tv (mkTyVarTy alpha_tv)
238           binder_names  = map fst (bagToList (collectMonoBinders mbind))
239           poly_ids      = map mk_dummy binder_names
240           mk_dummy name = case maybeSig tc_ty_sigs name of
241                             Just (TySigInfo _ poly_id _ _ _ _ _ _) -> poly_id   -- Signature
242                             Nothing -> mkVanillaId name forall_a_a              -- No signature
243         in
244         returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE, poly_ids)
245     ) $
246
247         -- TYPECHECK THE BINDINGS
248     tcMonoBinds mbind tc_ty_sigs is_rec         `thenTc` \ (mbind', lie_req, binder_names, mono_ids) ->
249
250         -- CHECK THAT THE SIGNATURES MATCH
251         -- (must do this before getTyVarsToGen)
252     checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids tc_ty_sigs      `thenTc` \ maybe_sig_theta ->   
253
254         -- IMPROVE the LIE
255         -- Force any unifications dictated by functional dependencies.
256         -- Because unification may happen, it's important that this step
257         -- come before:
258         --   - computing vars over which to quantify
259         --   - zonking the generalized type vars
260     tcImprove lie_req `thenTc_`
261
262         -- COMPUTE VARIABLES OVER WHICH TO QUANTIFY, namely tyvars_to_gen
263         -- The tyvars_not_to_gen are free in the environment, and hence
264         -- candidates for generalisation, but sometimes the monomorphism
265         -- restriction means we can't generalise them nevertheless
266     let
267         mono_id_tys = map idType mono_ids
268     in
269     getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie_req  `thenNF_Tc` \ (tyvars_not_to_gen, tyvars_to_gen) ->
270
271         -- Finally, zonk the generalised type variables to real TyVars
272         -- This commits any unbound kind variables to boxed kind
273         -- I'm a little worried that such a kind variable might be
274         -- free in the environment, but I don't think it's possible for
275         -- this to happen when the type variable is not free in the envt
276         -- (which it isn't).            SLPJ Nov 98
277     mapTc zonkTcTyVarToTyVar (varSetElems tyvars_to_gen)        `thenTc` \ real_tyvars_to_gen_list ->
278     let
279         real_tyvars_to_gen = mkVarSet real_tyvars_to_gen_list
280                 -- It's important that the final list 
281                 -- (real_tyvars_to_gen and real_tyvars_to_gen_list) is fully
282                 -- zonked, *including boxity*, because they'll be included in the forall types of
283                 -- the polymorphic Ids, and instances of these Ids will be generated from them.
284                 -- 
285                 -- Also NB that tcSimplify takes zonked tyvars as its arg, hence we pass
286                 -- real_tyvars_to_gen
287     in
288
289         -- SIMPLIFY THE LIE
290     tcExtendGlobalTyVars tyvars_not_to_gen (
291         if null real_tyvars_to_gen_list then
292                 -- No polymorphism, so no need to simplify context
293             returnTc (lie_req, EmptyMonoBinds, [])
294         else
295         case maybe_sig_theta of
296           Nothing ->
297                 -- No signatures, so just simplify the lie
298                 -- NB: no signatures => no polymorphic recursion, so no
299                 -- need to use lie_avail (which will be empty anyway)
300             tcSimplify (text "tcBinds1" <+> ppr binder_names)
301                        top_lvl real_tyvars_to_gen lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, lie_bound) ->
302             returnTc (lie_free, dict_binds, map instToId (bagToList lie_bound))
303
304           Just (sig_theta, lie_avail) ->
305                 -- There are signatures, and their context is sig_theta
306                 -- Furthermore, lie_avail is an LIE containing the 'method insts'
307                 -- for the things bound here
308
309             zonkTcThetaType sig_theta                   `thenNF_Tc` \ sig_theta' ->
310             newDicts SignatureOrigin sig_theta'         `thenNF_Tc` \ (dicts_sig, dict_ids) ->
311                 -- It's important that sig_theta is zonked, because
312                 -- dict_id is later used to form the type of the polymorphic thing,
313                 -- and forall-types must be zonked so far as their bound variables
314                 -- are concerned
315
316             let
317                 -- The "givens" is the stuff available.  We get that from
318                 -- the context of the type signature, BUT ALSO the lie_avail
319                 -- so that polymorphic recursion works right (see comments at end of fn)
320                 givens = dicts_sig `plusLIE` lie_avail
321             in
322
323                 -- Check that the needed dicts can be expressed in
324                 -- terms of the signature ones
325             tcAddErrCtxt  (bindSigsCtxt tysig_names) $
326             tcSimplifyAndCheck
327                 (ptext SLIT("type signature for") <+> pprQuotedList binder_names)
328                 real_tyvars_to_gen givens lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds) ->
329
330             returnTc (lie_free, dict_binds, dict_ids)
331
332     )                                           `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, dicts_bound) ->
333
334         -- GET THE FINAL MONO_ID_TYS
335     zonkTcTypes mono_id_tys                     `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_types ->
336
337
338         -- CHECK FOR BOGUS UNPOINTED BINDINGS
339     (if any isUnLiftedType zonked_mono_id_types then
340                 -- Unlifted bindings must be non-recursive,
341                 -- not top level, and non-polymorphic
342         checkTc (isNotTopLevel top_lvl)
343                 (unliftedBindErr "Top-level" mbind)             `thenTc_`
344         checkTc (case is_rec of {Recursive -> False; NonRecursive -> True})
345                 (unliftedBindErr "Recursive" mbind)             `thenTc_`
346         checkTc (null real_tyvars_to_gen_list)
347                 (unliftedBindErr "Polymorphic" mbind)
348      else
349         returnTc ()
350     )                                                   `thenTc_`
351
352     ASSERT( not (any ((== unboxedTypeKind) . tyVarKind) real_tyvars_to_gen_list) )
353                 -- The instCantBeGeneralised stuff in tcSimplify should have
354                 -- already raised an error if we're trying to generalise an 
355                 -- unboxed tyvar (NB: unboxed tyvars are always introduced 
356                 -- along with a class constraint) and it's better done there 
357                 -- because we have more precise origin information.
358                 -- That's why we just use an ASSERT here.
359
360
361          -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
362     mapNF_Tc zonkId mono_ids            `thenNF_Tc` \ zonked_mono_ids ->
363     let
364         exports  = zipWith mk_export binder_names zonked_mono_ids
365         dict_tys = map idType dicts_bound
366
367         inlines    = mkNameSet [name | InlineSig name _ loc <- inline_sigs]
368         no_inlines = listToFM ([(name, IMustNotBeINLINEd False phase) | NoInlineSig name phase loc <- inline_sigs] ++
369                                [(name, IMustNotBeINLINEd True  phase) | InlineSig   name phase loc <- inline_sigs, maybeToBool phase])
370                 -- "INLINE n foo" means inline foo, but not until at least phase n
371                 -- "NOINLINE n foo" means don't inline foo until at least phase n, and even 
372                 --                  then only if it is small enough etc.
373                 -- "NOINLINE foo" means don't inline foo ever, which we signal with a (IMustNotBeINLINEd Nothing)
374                 -- See comments in CoreUnfold.blackListed for the Authorised Version
375
376         mk_export binder_name zonked_mono_id
377           = (tyvars, 
378              attachNoInlinePrag no_inlines poly_id,
379              zonked_mono_id)
380           where
381             (tyvars, poly_id) = 
382                 case maybeSig tc_ty_sigs binder_name of
383                   Just (TySigInfo _ sig_poly_id sig_tyvars _ _ _ _ _) -> 
384                         (sig_tyvars, sig_poly_id)
385                   Nothing -> (real_tyvars_to_gen_list, new_poly_id)
386
387             new_poly_id = mkVanillaId binder_name poly_ty
388             poly_ty = mkForAllTys real_tyvars_to_gen_list 
389                         $ mkFunTys dict_tys 
390                         $ idType (zonked_mono_id)
391                 -- It's important to build a fully-zonked poly_ty, because
392                 -- we'll slurp out its free type variables when extending the
393                 -- local environment (tcExtendLocalValEnv); if it's not zonked
394                 -- it appears to have free tyvars that aren't actually free 
395                 -- at all.
396         
397         pat_binders :: [Name]
398         pat_binders = map fst $ bagToList $ collectMonoBinders $ 
399                       (justPatBindings mbind EmptyMonoBinds)
400     in
401         -- CHECK FOR UNBOXED BINDERS IN PATTERN BINDINGS
402     mapTc (\id -> checkTc (not (idName id `elem` pat_binders
403                                 && isUnboxedType (idType id)))
404                           (unboxedPatBindErr id)) zonked_mono_ids
405                                 `thenTc_`
406
407          -- BUILD RESULTS
408     returnTc (
409          AbsBinds real_tyvars_to_gen_list
410                   dicts_bound
411                   exports
412                   inlines
413                   (dict_binds `andMonoBinds` mbind'),
414          lie_free,
415          [poly_id | (_, poly_id, _) <- exports]
416     )
417   where
418     tysig_names     = [name | (TySigInfo name _ _ _ _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
419     is_unrestricted = isUnRestrictedGroup tysig_names mbind
420
421 justPatBindings bind@(PatMonoBind _ _ _) binds = bind `andMonoBinds` binds
422 justPatBindings (AndMonoBinds b1 b2) binds = 
423         justPatBindings b1 (justPatBindings b2 binds) 
424 justPatBindings other_bind binds = binds
425
426 attachNoInlinePrag no_inlines bndr
427   = case lookupFM no_inlines (idName bndr) of
428         Just prag -> bndr `setInlinePragma` prag
429         Nothing   -> bndr
430 \end{code}
431
432 Polymorphic recursion
433 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
434 The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
435
436         * Bind any variable for which we have a type signature
437           to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
438           the RHSs we'll make a full polymorphic call.
439
440 This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
441 amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
442
443         f :: Eq a => [a] -> [a]
444         f xs = ...f...
445
446 If we don't take care, after typechecking we get
447
448         f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
449                                in
450                                \ys:[a] -> ...f'...
451
452 Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
453 identical to the function we're executing.  In this case, the
454 polymorphic recursion isn't being used (but that's a very common case).
455 We'd prefer
456
457         f = /\a -> \d::Eq a -> letrec
458                                  fm = \ys:[a] -> ...fm...
459                                in
460                                fm
461
462 This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn
463 (post-typechecking)
464
465         ff :: [Int] -> [Int]
466         ff = f Int dEqInt
467
468 Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
469 f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
470 up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
471
472         ff = f Int dEqInt
473
474            = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
475
476            = let f' = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
477                       in \ys. ...f'...
478
479 Etc.
480 Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
481 *monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
482 if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
483 we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
484 to the "givens" when simplifying constraints.  That's what the "lies_avail"
485 is doing.
486
487
488 %************************************************************************
489 %*                                                                      *
490 \subsection{getTyVarsToGen}
491 %*                                                                      *
492 %************************************************************************
493
494 @getTyVarsToGen@ decides what type variables to generalise over.
495
496 For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
497 for a definition -- we bind no dictionaries, and
498 remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
499
500 *Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
501 to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
502 we may well know more.  For example (this actually came up)
503         f :: Array Int Int
504         f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
505 We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
506 stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
507 we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
508 Int literals!
509
510 Find all the type variables involved in overloading, the
511 "constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
512 generalise.  We must be careful about doing this:
513
514  (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
515         constrained, then it will never, ever get bound, and lands
516         up printed out in interface files!  Notorious example:
517                 instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
518         Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
519         Another, more common, example is when there's a Method inst in
520         the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
521         type variables.
522
523  (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
524         because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
525         tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
526
527 So we are careful, and do a complete simplification just to find the
528 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
529 find which tyvars are constrained.
530
531 \begin{code}
532 getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie
533   = tcGetGlobalTyVars                   `thenNF_Tc` \ free_tyvars ->
534     zonkTcTypes mono_id_tys             `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_tys ->
535     let
536         tyvars_to_gen = tyVarsOfTypes zonked_mono_id_tys `minusVarSet` free_tyvars
537     in
538     if is_unrestricted
539     then
540         returnNF_Tc (emptyVarSet, tyvars_to_gen)
541     else
542         -- This recover and discard-errs is to avoid duplicate error
543         -- messages; this, after all, is an "extra" call to tcSimplify
544         recoverNF_Tc (returnNF_Tc (emptyVarSet, tyvars_to_gen))         $
545         discardErrsTc                                                   $
546
547         tcSimplify (text "getTVG") NotTopLevel tyvars_to_gen lie    `thenTc` \ (_, _, constrained_dicts) ->
548         let
549           -- ASSERT: dicts_sig is already zonked!
550             constrained_tyvars    = foldrBag (unionVarSet . tyVarsOfInst) emptyVarSet constrained_dicts
551             reduced_tyvars_to_gen = tyvars_to_gen `minusVarSet` constrained_tyvars
552         in
553         returnTc (constrained_tyvars, reduced_tyvars_to_gen)
554 \end{code}
555
556
557 \begin{code}
558 isUnRestrictedGroup :: [Name]           -- Signatures given for these
559                     -> RenamedMonoBinds
560                     -> Bool
561
562 is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
563
564 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind (VarPatIn v) _ _) = v `is_elem` sigs
565 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind other        _ _) = False
566 isUnRestrictedGroup sigs (VarMonoBind v _)              = v `is_elem` sigs
567 isUnRestrictedGroup sigs (FunMonoBind _ _ _ _)          = True
568 isUnRestrictedGroup sigs (AndMonoBinds mb1 mb2)         = isUnRestrictedGroup sigs mb1 &&
569                                                           isUnRestrictedGroup sigs mb2
570 isUnRestrictedGroup sigs EmptyMonoBinds                 = True
571 \end{code}
572
573
574 %************************************************************************
575 %*                                                                      *
576 \subsection{tcMonoBind}
577 %*                                                                      *
578 %************************************************************************
579
580 @tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
581 The signatures have been dealt with already.
582
583 \begin{code}
584 tcMonoBinds :: RenamedMonoBinds 
585             -> [TcSigInfo]
586             -> RecFlag
587             -> TcM s (TcMonoBinds, 
588                       LIE,              -- LIE required
589                       [Name],           -- Bound names
590                       [TcId])   -- Corresponding monomorphic bound things
591
592 tcMonoBinds mbinds tc_ty_sigs is_rec
593   = tc_mb_pats mbinds           `thenTc` \ (complete_it, lie_req_pat, tvs, ids, lie_avail) ->
594     let
595         tv_list           = bagToList tvs
596         id_list           = bagToList ids
597         (names, mono_ids) = unzip id_list
598
599                 -- This last defn is the key one:
600                 -- extend the val envt with bindings for the 
601                 -- things bound in this group, overriding the monomorphic
602                 -- ids with the polymorphic ones from the pattern
603         extra_val_env = case is_rec of
604                           Recursive    -> map mk_bind id_list
605                           NonRecursive -> []
606     in
607         -- Don't know how to deal with pattern-bound existentials yet
608     checkTc (isEmptyBag tvs && isEmptyBag lie_avail) 
609             (existentialExplode mbinds)                 `thenTc_` 
610
611         -- *Before* checking the RHSs, but *after* checking *all* the patterns,
612         -- extend the envt with bindings for all the bound ids;
613         --   and *then* override with the polymorphic Ids from the signatures
614         -- That is the whole point of the "complete_it" stuff.
615         --
616         -- There's a further wrinkle: we have to delay extending the environment
617         -- until after we've dealt with any pattern-bound signature type variables
618         -- Consider  f (x::a) = ...f...
619         -- We're going to check that a isn't unified with anything in the envt, 
620         -- so f itself had better not be!  So we pass the envt binding f into
621         -- complete_it, which extends the actual envt in TcMatches.tcMatch, after
622         -- dealing with the signature tyvars
623
624     complete_it extra_val_env                           `thenTc` \ (mbinds', lie_req_rhss) ->
625
626     returnTc (mbinds', lie_req_pat `plusLIE` lie_req_rhss, names, mono_ids)
627   where
628
629         -- This function is used when dealing with a LHS binder; we make a monomorphic
630         -- version of the Id.  We check for type signatures
631     tc_pat_bndr name pat_ty
632         = case maybeSig tc_ty_sigs name of
633             Nothing
634                 -> newLocalId (getOccName name) pat_ty (getSrcLoc name)
635
636             Just (TySigInfo _ _ _ _ _ mono_id _ _)
637                 -> tcAddSrcLoc (getSrcLoc name)                         $
638                    unifyTauTy (idType mono_id) pat_ty   `thenTc_`
639                    returnTc mono_id
640
641     mk_bind (name, mono_id) = case maybeSig tc_ty_sigs name of
642                                 Nothing                                   -> (name, mono_id)
643                                 Just (TySigInfo name poly_id _ _ _ _ _ _) -> (name, poly_id)
644
645     tc_mb_pats EmptyMonoBinds
646       = returnTc (\ xve -> returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE), emptyLIE, emptyBag, emptyBag, emptyLIE)
647
648     tc_mb_pats (AndMonoBinds mb1 mb2)
649       = tc_mb_pats mb1          `thenTc` \ (complete_it1, lie_req1, tvs1, ids1, lie_avail1) ->
650         tc_mb_pats mb2          `thenTc` \ (complete_it2, lie_req2, tvs2, ids2, lie_avail2) ->
651         let
652            complete_it xve = complete_it1 xve   `thenTc` \ (mb1', lie1) ->
653                              complete_it2 xve   `thenTc` \ (mb2', lie2) ->
654                              returnTc (AndMonoBinds mb1' mb2', lie1 `plusLIE` lie2)
655         in
656         returnTc (complete_it,
657                   lie_req1 `plusLIE` lie_req2,
658                   tvs1 `unionBags` tvs2,
659                   ids1 `unionBags` ids2,
660                   lie_avail1 `plusLIE` lie_avail2)
661
662     tc_mb_pats (FunMonoBind name inf matches locn)
663       = newTyVarTy boxedTypeKind        `thenNF_Tc` \ bndr_ty ->
664         tc_pat_bndr name bndr_ty        `thenTc` \ bndr_id ->
665         let
666            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
667                              tcMatchesFun xve name bndr_ty  matches     `thenTc` \ (matches', lie) ->
668                              returnTc (FunMonoBind bndr_id inf matches' locn, lie)
669         in
670         returnTc (complete_it, emptyLIE, emptyBag, unitBag (name, bndr_id), emptyLIE)
671
672     tc_mb_pats bind@(PatMonoBind pat grhss locn)
673       = tcAddSrcLoc locn                $
674
675                 -- Figure out the appropriate kind for the pattern,
676                 -- and generate a suitable type variable 
677         (case is_rec of
678              Recursive    -> newTyVarTy boxedTypeKind   -- Recursive, so no unboxed types
679              NonRecursive -> newTyVarTy_OpenKind        -- Non-recursive, so we permit unboxed types
680         )                                       `thenNF_Tc` \ pat_ty ->
681
682                 --      Now typecheck the pattern
683                 -- We don't support binding fresh type variables in the
684                 -- pattern of a pattern binding.  For example, this is illegal:
685                 --      (x::a, y::b) = e
686                 -- whereas this is ok
687                 --      (x::Int, y::Bool) = e
688                 --
689                 -- We don't check explicitly for this problem.  Instead, we simply
690                 -- type check the pattern with tcPat.  If the pattern mentions any
691                 -- fresh tyvars we simply get an out-of-scope type variable error
692         tcPat tc_pat_bndr pat pat_ty            `thenTc` \ (pat', lie_req, tvs, ids, lie_avail) ->
693         let
694            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
695                              tcAddErrCtxt (patMonoBindsCtxt bind)       $
696                              tcExtendLocalValEnv xve                    $
697                              tcGRHSs grhss pat_ty PatBindRhs            `thenTc` \ (grhss', lie) ->
698                              returnTc (PatMonoBind pat' grhss' locn, lie)
699         in
700         returnTc (complete_it, lie_req, tvs, ids, lie_avail)
701 \end{code}
702
703 %************************************************************************
704 %*                                                                      *
705 \subsection{Signatures}
706 %*                                                                      *
707 %************************************************************************
708
709 @checkSigMatch@ does the next step in checking signature matching.
710 The tau-type part has already been unified.  What we do here is to
711 check that this unification has not over-constrained the (polymorphic)
712 type variables of the original signature type.
713
714 The error message here is somewhat unsatisfactory, but it'll do for
715 now (ToDo).
716
717 \begin{code}
718 checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids sigs
719   | main_bound_here
720   =     -- First unify the main_id with IO t, for any old t
721     tcSetErrCtxt mainTyCheckCtxt (
722         tcLookupTyCon ioTyCon_NAME              `thenTc`    \ ioTyCon ->
723         newTyVarTy boxedTypeKind                `thenNF_Tc` \ t_tv ->
724         unifyTauTy ((mkTyConApp ioTyCon [t_tv]))
725                    (idType main_mono_id)
726     )                                           `thenTc_`
727
728         -- Now check the signatures
729         -- Must do this after the unification with IO t, 
730         -- in case of a silly signature like
731         --      main :: forall a. a
732         -- The unification to IO t will bind the type variable 'a',
733         -- which is just waht check_one_sig looks for
734     mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
735     mapTc check_main_ctxt sigs                  `thenTc_` 
736
737             returnTc (Just ([], emptyLIE))
738
739   | not (null sigs)
740   = mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
741     mapTc check_one_ctxt all_sigs_but_first     `thenTc_`
742     returnTc (Just (theta1, sig_lie))
743
744   | otherwise
745   = returnTc Nothing            -- No constraints from type sigs
746
747   where
748     (TySigInfo _ id1 _ theta1 _ _ _ _ : all_sigs_but_first) = sigs
749
750     sig1_dict_tys       = mk_dict_tys theta1
751     n_sig1_dict_tys     = length sig1_dict_tys
752     sig_lie             = mkLIE [inst | TySigInfo _ _ _ _ _ _ inst _ <- sigs]
753
754     maybe_main        = find_main top_lvl binder_names mono_ids
755     main_bound_here   = maybeToBool maybe_main
756     Just main_mono_id = maybe_main
757                       
758         -- CHECK THAT THE SIGNATURE TYVARS AND TAU_TYPES ARE OK
759         -- Doesn't affect substitution
760     check_one_sig (TySigInfo _ id sig_tyvars _ sig_tau _ _ src_loc)
761       = tcAddSrcLoc src_loc                                     $
762         tcAddErrCtxtM (sigCtxt (sig_msg id) (idType id))        $
763         checkSigTyVars sig_tyvars
764
765
766         -- CHECK THAT ALL THE SIGNATURE CONTEXTS ARE UNIFIABLE
767         -- The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
768         -- must all have the same context (or none).
769         --
770         -- We unify them because, with polymorphic recursion, their types
771         -- might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
772         -- ToDo: amplify
773     check_one_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
774        = tcAddSrcLoc src_loc    $
775          tcAddErrCtxt (sigContextsCtxt id1 id) $
776          checkTc (length this_sig_dict_tys == n_sig1_dict_tys)
777                                 sigContextsErr          `thenTc_`
778          unifyTauTyLists sig1_dict_tys this_sig_dict_tys
779       where
780          this_sig_dict_tys = mk_dict_tys theta
781
782         -- CHECK THAT FOR A GROUP INVOLVING Main.main, all 
783         -- the signature contexts are empty (what a bore)
784     check_main_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
785         = tcAddSrcLoc src_loc   $
786           checkTc (null theta) (mainContextsErr id)
787
788     mk_dict_tys theta = [mkDictTy c ts | (c,ts) <- theta]
789
790     sig_msg id tidy_ty = sep [ptext SLIT("When checking the type signature"),
791                               nest 4 (ppr id <+> dcolon <+> ppr tidy_ty)]
792
793         -- Search for Main.main in the binder_names, return corresponding mono_id
794     find_main NotTopLevel binder_names mono_ids = Nothing
795     find_main TopLevel    binder_names mono_ids = go binder_names mono_ids
796     go [] [] = Nothing
797     go (n:ns) (m:ms) | n == main_NAME = Just m
798                      | otherwise      = go ns ms
799 \end{code}
800
801
802 %************************************************************************
803 %*                                                                      *
804 \subsection{SPECIALIZE pragmas}
805 %*                                                                      *
806 %************************************************************************
807
808 @tcSpecSigs@ munches up the specialisation "signatures" that arise through *user*
809 pragmas.  It is convenient for them to appear in the @[RenamedSig]@
810 part of a binding because then the same machinery can be used for
811 moving them into place as is done for type signatures.
812
813 They look like this:
814
815 \begin{verbatim}
816         f :: Ord a => [a] -> b -> b
817         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b #-}
818 \end{verbatim}
819
820 For this we generate:
821 \begin{verbatim}
822         f* = /\ b -> let d1 = ...
823                      in f Int b d1
824 \end{verbatim}
825
826 where f* is a SpecPragmaId.  The **sole** purpose of SpecPragmaIds is to
827 retain a right-hand-side that the simplifier will otherwise discard as
828 dead code... the simplifier has a flag that tells it not to discard
829 SpecPragmaId bindings.
830
831 In this case the f* retains a call-instance of the overloaded
832 function, f, (including appropriate dictionaries) so that the
833 specialiser will subsequently discover that there's a call of @f@ at
834 Int, and will create a specialisation for @f@.  After that, the
835 binding for @f*@ can be discarded.
836
837 We used to have a form
838         {-# SPECIALISE f :: <type> = g #-}
839 which promised that g implemented f at <type>, but we do that with 
840 a RULE now:
841         {-# SPECIALISE (f::<type) = g #-}
842
843 \begin{code}
844 tcSpecSigs :: [RenamedSig] -> TcM s (TcMonoBinds, LIE)
845 tcSpecSigs (SpecSig name poly_ty src_loc : sigs)
846   =     -- SPECIALISE f :: forall b. theta => tau  =  g
847     tcAddSrcLoc src_loc                         $
848     tcAddErrCtxt (valSpecSigCtxt name poly_ty)  $
849
850         -- Get and instantiate its alleged specialised type
851     tcHsType poly_ty                            `thenTc` \ sig_ty ->
852
853         -- Check that f has a more general type, and build a RHS for
854         -- the spec-pragma-id at the same time
855     tcExpr (HsVar name) sig_ty                  `thenTc` \ (spec_expr, spec_lie) ->
856
857         -- Squeeze out any Methods (see comments with tcSimplifyToDicts)
858     tcSimplifyToDicts spec_lie                  `thenTc` \ (spec_lie1, spec_binds) ->
859
860         -- Just specialise "f" by building a SpecPragmaId binding
861         -- It is the thing that makes sure we don't prematurely 
862         -- dead-code-eliminate the binding we are really interested in.
863     newSpecPragmaId name sig_ty         `thenNF_Tc` \ spec_id ->
864
865         -- Do the rest and combine
866     tcSpecSigs sigs                     `thenTc` \ (binds_rest, lie_rest) ->
867     returnTc (binds_rest `andMonoBinds` VarMonoBind spec_id (mkHsLet spec_binds spec_expr),
868               lie_rest   `plusLIE`      spec_lie1)
869
870 tcSpecSigs (other_sig : sigs) = tcSpecSigs sigs
871 tcSpecSigs []                 = returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE)
872 \end{code}
873
874
875 %************************************************************************
876 %*                                                                      *
877 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
878 %*                                                                      *
879 %************************************************************************
880
881
882 \begin{code}
883 patMonoBindsCtxt bind
884   = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (ppr bind)
885
886 -----------------------------------------------
887 valSpecSigCtxt v ty
888   = sep [ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"),
889          nest 4 (ppr v <+> dcolon <+> ppr ty)]
890
891 -----------------------------------------------
892 notAsPolyAsSigErr sig_tau mono_tyvars
893   = hang (ptext SLIT("A type signature is more polymorphic than the inferred type"))
894         4  (vcat [text "Can't for-all the type variable(s)" <+> 
895                   pprQuotedList mono_tyvars,
896                   text "in the type" <+> quotes (ppr sig_tau)
897            ])
898
899 -----------------------------------------------
900 badMatchErr sig_ty inferred_ty
901   = hang (ptext SLIT("Type signature doesn't match inferred type"))
902          4 (vcat [hang (ptext SLIT("Signature:")) 4 (ppr sig_ty),
903                       hang (ptext SLIT("Inferred :")) 4 (ppr inferred_ty)
904            ])
905
906 -----------------------------------------------
907 unboxedPatBindErr id
908   = ptext SLIT("variable in a lazy pattern binding has unboxed type: ")
909          <+> quotes (ppr id)
910
911 -----------------------------------------------
912 bindSigsCtxt ids
913   = ptext SLIT("When checking the type signature(s) for") <+> pprQuotedList ids
914
915 -----------------------------------------------
916 sigContextsErr
917   = ptext SLIT("Mismatched contexts")
918
919 sigContextsCtxt s1 s2
920   = hang (hsep [ptext SLIT("When matching the contexts of the signatures for"), 
921                 quotes (ppr s1), ptext SLIT("and"), quotes (ppr s2)])
922          4 (ptext SLIT("(the signature contexts in a mutually recursive group should all be identical)"))
923
924 mainContextsErr id
925   | getName id == main_NAME = ptext SLIT("Main.main cannot be overloaded")
926   | otherwise
927   = quotes (ppr id) <+> ptext SLIT("cannot be overloaded") <> char ',' <> -- sigh; workaround for cpp's inability to deal
928     ptext SLIT("because it is mutually recursive with Main.main")         -- with commas inside SLIT strings.
929
930 mainTyCheckCtxt
931   = hsep [ptext SLIT("When checking that"), quotes (ppr main_NAME), 
932           ptext SLIT("has the required type")]
933
934 -----------------------------------------------
935 unliftedBindErr flavour mbind
936   = hang (text flavour <+> ptext SLIT("bindings for unlifted types aren't allowed"))
937          4 (ppr mbind)
938
939 existentialExplode mbinds
940   = hang (vcat [text "My brain just exploded.",
941                 text "I can't handle pattern bindings for existentially-quantified constructors.",
942                 text "In the binding group"])
943         4 (ppr mbinds)
944 \end{code}