[project @ 1998-05-05 10:01:35 by sof]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcBinds.lhs
1 %
2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1996
3 %
4 \section[TcBinds]{TcBinds}
5
6 \begin{code}
7 module TcBinds ( tcBindsAndThen, tcTopBindsAndThen, bindInstsOfLocalFuns,
8                  tcPragmaSigs, checkSigTyVars, tcBindWithSigs, 
9                  sigCtxt, TcSigInfo(..) ) where
10
11 #include "HsVersions.h"
12
13 import {-# SOURCE #-} TcGRHSs ( tcGRHSsAndBinds )
14 import {-# SOURCE #-} TcExpr  ( tcExpr )
15
16 import HsSyn            ( HsExpr(..), HsBinds(..), MonoBinds(..), Sig(..), InPat(..),
17                           collectMonoBinders, andMonoBinds
18                         )
19 import RnHsSyn          ( RenamedHsBinds, RenamedSig, RenamedMonoBinds )
20 import TcHsSyn          ( TcHsBinds, TcMonoBinds,
21                           TcIdOcc(..), TcIdBndr, 
22                           tcIdType
23                         )
24
25 import TcMonad
26 import Inst             ( Inst, LIE, emptyLIE, plusLIE, plusLIEs, InstOrigin(..),
27                           newDicts, tyVarsOfInst, instToId, newMethodWithGivenTy,
28                           zonkInst, pprInsts
29                         )
30 import TcEnv            ( tcExtendLocalValEnv, tcLookupLocalValueOK,
31                           newLocalId, newSpecPragmaId,
32                           tcGetGlobalTyVars, tcExtendGlobalTyVars
33                         )
34 import TcMatches        ( tcMatchesFun )
35 import TcSimplify       ( tcSimplify, tcSimplifyAndCheck )
36 import TcMonoType       ( tcHsType )
37 import TcPat            ( tcPat )
38 import TcSimplify       ( bindInstsOfLocalFuns )
39 import TcType           ( TcType, TcThetaType, TcTauType, 
40                           TcTyVarSet, TcTyVar,
41                           newTyVarTy, newTcTyVar, tcInstSigType, tcInstSigTcType,
42                           zonkTcType, zonkTcTypes, zonkTcThetaType, zonkTcTyVar
43                         )
44 import Unify            ( unifyTauTy, unifyTauTyLists )
45
46 import Kind             ( isUnboxedTypeKind, mkTypeKind, isTypeKind, mkBoxedTypeKind )
47 import MkId             ( mkUserId )
48 import Id               ( idType, idName, idInfo, replaceIdInfo )
49 import IdInfo           ( IdInfo, noIdInfo, setInlinePragInfo, InlinePragInfo(..) )
50 import Maybes           ( maybeToBool, assocMaybe )
51 import Name             ( getOccName, getSrcLoc, Name )
52 import Type             ( mkTyVarTy, mkTyVarTys, isTyVarTy, tyVarsOfTypes,
53                           splitSigmaTy, mkForAllTys, mkFunTys, getTyVar, mkDictTy,
54                           splitRhoTy, mkForAllTy, splitForAllTys
55                         )
56 import TyVar            ( TyVar, tyVarKind, mkTyVarSet, minusTyVarSet, emptyTyVarSet,
57                           elementOfTyVarSet, unionTyVarSets, tyVarSetToList
58                         )
59 import Bag              ( bagToList, foldrBag, )
60 import Util             ( isIn, hasNoDups, assoc )
61 import Unique           ( Unique )
62 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), RecFlag(..) )
63 import SrcLoc           ( SrcLoc )
64 import Outputable
65 \end{code}
66
67
68 %************************************************************************
69 %*                                                                      *
70 \subsection{Type-checking bindings}
71 %*                                                                      *
72 %************************************************************************
73
74 @tcBindsAndThen@ typechecks a @HsBinds@.  The "and then" part is because
75 it needs to know something about the {\em usage} of the things bound,
76 so that it can create specialisations of them.  So @tcBindsAndThen@
77 takes a function which, given an extended environment, E, typechecks
78 the scope of the bindings returning a typechecked thing and (most
79 important) an LIE.  It is this LIE which is then used as the basis for
80 specialising the things bound.
81
82 @tcBindsAndThen@ also takes a "combiner" which glues together the
83 bindings and the "thing" to make a new "thing".
84
85 The real work is done by @tcBindWithSigsAndThen@.
86
87 Recursive and non-recursive binds are handled in essentially the same
88 way: because of uniques there are no scoping issues left.  The only
89 difference is that non-recursive bindings can bind primitive values.
90
91 Even for non-recursive binding groups we add typings for each binder
92 to the LVE for the following reason.  When each individual binding is
93 checked the type of its LHS is unified with that of its RHS; and
94 type-checking the LHS of course requires that the binder is in scope.
95
96 At the top-level the LIE is sure to contain nothing but constant
97 dictionaries, which we resolve at the module level.
98
99 \begin{code}
100 tcTopBindsAndThen, tcBindsAndThen
101         :: (RecFlag -> TcMonoBinds s -> this -> that)           -- Combinator
102         -> RenamedHsBinds
103         -> TcM s (this, LIE s)
104         -> TcM s (that, LIE s)
105
106 tcTopBindsAndThen = tc_binds_and_then TopLevel
107 tcBindsAndThen    = tc_binds_and_then NotTopLevel
108
109 tc_binds_and_then top_lvl combiner binds do_next
110   = tcBinds top_lvl binds       `thenTc` \ (mbinds1, binds_lie, env, ids) ->
111     tcSetEnv env                $
112
113         -- Now do whatever happens next, in the augmented envt
114     do_next                     `thenTc` \ (thing, thing_lie) ->
115
116         -- Create specialisations of functions bound here
117         -- Nota Bene: we glom the bindings all together in a single
118         -- recursive group ("recursive" passed to combiner, below)
119         -- so that we can do thsi bindInsts thing once for all the bindings
120         -- and the thing inside.  This saves a quadratic-cost algorithm
121         -- when there's a long sequence of bindings.
122     bindInstsOfLocalFuns (binds_lie `plusLIE` thing_lie) ids    `thenTc` \ (final_lie, mbinds2) ->
123
124         -- All done
125     let
126         final_mbinds = mbinds1 `AndMonoBinds` mbinds2
127     in
128     returnTc (combiner Recursive final_mbinds thing, final_lie)
129
130 tcBinds :: TopLevelFlag
131         -> RenamedHsBinds
132         -> TcM s (TcMonoBinds s, LIE s, TcEnv s, [TcIdBndr s])
133            -- The envt is the envt with binders in scope
134            -- The binders are those bound by this group of bindings
135
136 tcBinds top_lvl EmptyBinds
137   = tcGetEnv            `thenNF_Tc` \ env ->
138     returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE, env, [])
139
140   -- Short-cut for the rather common case of an empty bunch of bindings
141 tcBinds top_lvl (MonoBind EmptyMonoBinds sigs is_rec)
142   = tcGetEnv            `thenNF_Tc` \ env ->
143     returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE, env, [])
144
145 tcBinds top_lvl (ThenBinds binds1 binds2)
146   = tcBinds top_lvl binds1        `thenTc` \ (mbinds1, lie1, env1, ids1) ->
147     tcSetEnv env1                 $
148     tcBinds top_lvl binds2        `thenTc` \ (mbinds2, lie2, env2, ids2) ->
149     returnTc (mbinds1 `AndMonoBinds` mbinds2, lie1 `plusLIE` lie2, env2, ids1++ids2)
150     
151 tcBinds top_lvl (MonoBind bind sigs is_rec)
152   = fixTc (\ ~(prag_info_fn, _) ->
153         -- This is the usual prag_info fix; the PragmaInfo field of an Id
154         -- is not inspected till ages later in the compiler, so there
155         -- should be no black-hole problems here.
156
157         -- TYPECHECK THE SIGNATURES
158       mapTc tcTySig ty_sigs             `thenTc` \ tc_ty_sigs ->
159   
160       tcBindWithSigs top_lvl binder_names bind 
161                      tc_ty_sigs is_rec prag_info_fn     `thenTc` \ (poly_binds, poly_lie, poly_ids) ->
162   
163           -- Extend the environment to bind the new polymorphic Ids
164       tcExtendLocalValEnv binder_names poly_ids $
165   
166           -- Build bindings and IdInfos corresponding to user pragmas
167       tcPragmaSigs sigs                 `thenTc` \ (prag_info_fn, prag_binds, prag_lie) ->
168   
169           -- Catch the environment and return
170       tcGetEnv                       `thenNF_Tc` \ env ->
171       returnTc (prag_info_fn, (poly_binds `AndMonoBinds` prag_binds, 
172                                poly_lie `plusLIE` prag_lie, 
173                                env, poly_ids)
174     ) )                                 `thenTc` \ (_, result) ->
175     returnTc result
176   where
177     binder_names = map fst (bagToList (collectMonoBinders bind))
178     ty_sigs      = [sig  | sig@(Sig name _ _) <- sigs]
179 \end{code}
180
181 An aside.  The original version of @tcBindsAndThen@ which lacks a
182 combiner function, appears below.  Though it is perfectly well
183 behaved, it cannot be typed by Haskell, because the recursive call is
184 at a different type to the definition itself.  There aren't too many
185 examples of this, which is why I thought it worth preserving! [SLPJ]
186
187 \begin{pseudocode}
188 tcBindsAndThen
189         :: RenamedHsBinds
190         -> TcM s (thing, LIE s, thing_ty))
191         -> TcM s ((TcHsBinds s, thing), LIE s, thing_ty)
192
193 tcBindsAndThen EmptyBinds do_next
194   = do_next             `thenTc` \ (thing, lie, thing_ty) ->
195     returnTc ((EmptyBinds, thing), lie, thing_ty)
196
197 tcBindsAndThen (ThenBinds binds1 binds2) do_next
198   = tcBindsAndThen binds1 (tcBindsAndThen binds2 do_next)
199         `thenTc` \ ((binds1', (binds2', thing')), lie1, thing_ty) ->
200
201     returnTc ((binds1' `ThenBinds` binds2', thing'), lie1, thing_ty)
202
203 tcBindsAndThen (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
204   = tcBindAndThen bind sigs do_next
205 \end{pseudocode}
206
207
208 %************************************************************************
209 %*                                                                      *
210 \subsection{tcBindWithSigs}
211 %*                                                                      *
212 %************************************************************************
213
214 @tcBindWithSigs@ deals with a single binding group.  It does generalisation,
215 so all the clever stuff is in here.
216
217 * binder_names and mbind must define the same set of Names
218
219 * The Names in tc_ty_sigs must be a subset of binder_names
220
221 * The Ids in tc_ty_sigs don't necessarily have to have the same name
222   as the Name in the tc_ty_sig
223
224 \begin{code}
225 tcBindWithSigs  
226         :: TopLevelFlag
227         -> [Name]
228         -> RenamedMonoBinds
229         -> [TcSigInfo s]
230         -> RecFlag
231         -> (Name -> IdInfo)
232         -> TcM s (TcMonoBinds s, LIE s, [TcIdBndr s])
233
234 tcBindWithSigs top_lvl binder_names mbind tc_ty_sigs is_rec prag_info_fn
235   = recoverTc (
236         -- If typechecking the binds fails, then return with each
237         -- signature-less binder given type (forall a.a), to minimise subsequent
238         -- error messages
239         newTcTyVar mkBoxedTypeKind              `thenNF_Tc` \ alpha_tv ->
240         let
241           forall_a_a = mkForAllTy alpha_tv (mkTyVarTy alpha_tv)
242           poly_ids   = map mk_dummy binder_names
243           mk_dummy name = case maybeSig tc_ty_sigs name of
244                             Just (TySigInfo _ poly_id _ _ _ _) -> poly_id       -- Signature
245                             Nothing -> mkUserId name forall_a_a                 -- No signature
246         in
247         returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE, poly_ids)
248     ) $
249
250         -- Create a new identifier for each binder, with each being given
251         -- a fresh unique, and a type-variable type.
252         -- For "mono_lies" see comments about polymorphic recursion at the 
253         -- end of the function.
254     mapAndUnzipNF_Tc mk_mono_id binder_names    `thenNF_Tc` \ (mono_lies, mono_ids) ->
255     let
256         mono_lie = plusLIEs mono_lies
257         mono_id_tys = map idType mono_ids
258     in
259
260         -- TYPECHECK THE BINDINGS
261     tcMonoBinds mbind binder_names mono_ids tc_ty_sigs  `thenTc` \ (mbind', lie) ->
262
263         -- CHECK THAT THE SIGNATURES MATCH
264         -- (must do this before getTyVarsToGen)
265     checkSigMatch tc_ty_sigs                            `thenTc` \ sig_theta ->
266         
267         -- COMPUTE VARIABLES OVER WHICH TO QUANTIFY, namely tyvars_to_gen
268         -- The tyvars_not_to_gen are free in the environment, and hence
269         -- candidates for generalisation, but sometimes the monomorphism
270         -- restriction means we can't generalise them nevertheless
271     getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie      `thenTc` \ (tyvars_not_to_gen, tyvars_to_gen) ->
272
273         -- DEAL WITH TYPE VARIABLE KINDS
274         -- **** This step can do unification => keep other zonking after this ****
275     mapTc defaultUncommittedTyVar (tyVarSetToList tyvars_to_gen)        `thenTc` \ real_tyvars_to_gen_list ->
276     let
277         real_tyvars_to_gen = mkTyVarSet real_tyvars_to_gen_list
278                 -- It's important that the final list 
279                 -- (real_tyvars_to_gen and real_tyvars_to_gen_list) is fully
280                 -- zonked, *including boxity*, because they'll be included in the forall types of
281                 -- the polymorphic Ids, and instances of these Ids will be generated from them.
282                 -- 
283                 -- Also NB that tcSimplify takes zonked tyvars as its arg, hence we pass
284                 -- real_tyvars_to_gen
285     in
286
287         -- SIMPLIFY THE LIE
288     tcExtendGlobalTyVars (tyVarSetToList tyvars_not_to_gen) (
289         if null tc_ty_sigs then
290                 -- No signatures, so just simplify the lie
291                 -- NB: no signatures => no polymorphic recursion, so no
292                 -- need to use mono_lies (which will be empty anyway)
293             tcSimplify (text "tcBinds1" <+> ppr binder_names)
294                        top_lvl real_tyvars_to_gen lie   `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, lie_bound) ->
295             returnTc (lie_free, dict_binds, map instToId (bagToList lie_bound))
296
297         else
298             zonkTcThetaType sig_theta                   `thenNF_Tc` \ sig_theta' ->
299             newDicts SignatureOrigin sig_theta'         `thenNF_Tc` \ (dicts_sig, dict_ids) ->
300                 -- It's important that sig_theta is zonked, because
301                 -- dict_id is later used to form the type of the polymorphic thing,
302                 -- and forall-types must be zonked so far as their bound variables
303                 -- are concerned
304
305             let
306                 -- The "givens" is the stuff available.  We get that from
307                 -- the context of the type signature, BUT ALSO the mono_lie
308                 -- so that polymorphic recursion works right (see comments at end of fn)
309                 givens = dicts_sig `plusLIE` mono_lie
310             in
311
312                 -- Check that the needed dicts can be expressed in
313                 -- terms of the signature ones
314             tcAddErrCtxt  (bindSigsCtxt tysig_names) $
315             tcSimplifyAndCheck
316                 (ptext SLIT("type signature for") <+> 
317                  hsep (punctuate comma (map (quotes . ppr) binder_names)))
318                 real_tyvars_to_gen givens lie           `thenTc` \ (lie_free, dict_binds) ->
319
320             returnTc (lie_free, dict_binds, dict_ids)
321
322     )                                           `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, dicts_bound) ->
323
324     ASSERT( not (any (isUnboxedTypeKind . tyVarKind) real_tyvars_to_gen_list) )
325                 -- The instCantBeGeneralised stuff in tcSimplify should have
326                 -- already raised an error if we're trying to generalise an unboxed tyvar
327                 -- (NB: unboxed tyvars are always introduced along with a class constraint)
328                 -- and it's better done there because we have more precise origin information.
329                 -- That's why we just use an ASSERT here.
330
331          -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
332     zonkTcTypes mono_id_tys                     `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_types ->
333     let
334         exports  = zipWith3 mk_export binder_names mono_ids zonked_mono_id_types
335         dict_tys = map tcIdType dicts_bound
336
337         mk_export binder_name mono_id zonked_mono_id_ty
338           = (tyvars, TcId (replaceIdInfo poly_id (prag_info_fn binder_name)), TcId mono_id)
339           where
340             (tyvars, poly_id) = case maybeSig tc_ty_sigs binder_name of
341                                   Just (TySigInfo _ sig_poly_id sig_tyvars _ _ _) -> (sig_tyvars, sig_poly_id)
342                                   Nothing ->                            (real_tyvars_to_gen_list, new_poly_id)
343
344             new_poly_id = mkUserId binder_name poly_ty
345             poly_ty     = mkForAllTys real_tyvars_to_gen_list $ mkFunTys dict_tys $ zonked_mono_id_ty
346                                 -- It's important to build a fully-zonked poly_ty, because
347                                 -- we'll slurp out its free type variables when extending the
348                                 -- local environment (tcExtendLocalValEnv); if it's not zonked
349                                 -- it appears to have free tyvars that aren't actually free at all.
350     in
351
352          -- BUILD RESULTS
353     returnTc (
354          AbsBinds real_tyvars_to_gen_list
355                   dicts_bound
356                   exports
357                   (dict_binds `AndMonoBinds` mbind'),
358          lie_free,
359          [poly_id | (_, TcId poly_id, _) <- exports]
360     )
361   where
362     no_of_binders = length binder_names
363
364     mk_mono_id binder_name
365       |  theres_a_signature     -- There's a signature; and it's overloaded, 
366       && not (null sig_theta)   -- so make a Method
367       = tcAddSrcLoc sig_loc $
368         newMethodWithGivenTy SignatureOrigin 
369                 (TcId poly_id) (mkTyVarTys sig_tyvars) 
370                 sig_theta sig_tau                       `thenNF_Tc` \ (mono_lie, TcId mono_id) ->
371                                                         -- A bit turgid to have to strip the TcId
372         returnNF_Tc (mono_lie, mono_id)
373
374       | otherwise               -- No signature or not overloaded; 
375       = tcAddSrcLoc (getSrcLoc binder_name) $
376         (if theres_a_signature then
377                 returnNF_Tc sig_tau     -- Non-overloaded signature; use its type
378          else
379                 newTyVarTy kind         -- No signature; use a new type variable
380         )                                       `thenNF_Tc` \ mono_id_ty ->
381
382         newLocalId (getOccName binder_name) mono_id_ty  `thenNF_Tc` \ mono_id ->
383         returnNF_Tc (emptyLIE, mono_id)
384       where
385         maybe_sig          = maybeSig tc_ty_sigs binder_name
386         theres_a_signature = maybeToBool maybe_sig
387         Just (TySigInfo name poly_id sig_tyvars sig_theta sig_tau sig_loc) = maybe_sig
388
389     tysig_names     = [name | (TySigInfo name _ _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
390     is_unrestricted = isUnRestrictedGroup tysig_names mbind
391
392     kind = case is_rec of
393              Recursive -> mkBoxedTypeKind       -- Recursive, so no unboxed types
394              NonRecursive -> mkTypeKind         -- Non-recursive, so we permit unboxed types
395 \end{code}
396
397 Polymorphic recursion
398 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
399 The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
400
401         * Bind any variable for which we have a type signature
402           to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
403           the RHSs we'll make a full polymorphic call.
404
405 This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
406 amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
407
408         f :: Eq a => [a] -> [a]
409         f xs = ...f...
410
411 If we don't take care, after typechecking we get
412
413         f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
414                                in
415                                \ys:[a] -> ...f'...
416
417 Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
418 identical to the function we're executing.  In this case, the
419 polymorphic recursion ins't being used (but that's a very common case).
420
421 This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn:
422
423         ff :: [Int] -> [Int]
424         ff = f dEqInt
425
426 Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
427 f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
428 up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
429
430 Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
431 *monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
432 if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
433 we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
434 to the "givens" when simplifying constraints.  Thats' what the "mono_lies"
435 is doing.
436
437
438 %************************************************************************
439 %*                                                                      *
440 \subsection{getTyVarsToGen}
441 %*                                                                      *
442 %************************************************************************
443
444 @getTyVarsToGen@ decides what type variables generalise over.
445
446 For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
447 for a definition -- we bind no dictionaries, and
448 remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
449
450 *Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
451 to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
452 we may well know more.  For example (this actually came up)
453         f :: Array Int Int
454         f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
455 We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
456 stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
457 we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
458 Int literals!
459
460 Find all the type variables involved in overloading, the
461 "constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
462 generalise.  We must be careful about doing this:
463
464  (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
465         constrained, then it will never, ever get bound, and lands
466         up printed out in interface files!  Notorious example:
467                 instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
468         Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
469         Another, more common, example is when there's a Method inst in
470         the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
471         type variables.
472
473  (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
474         because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
475         tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
476
477 So we are careful, and do a complete simplification just to find the
478 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
479 find which tyvars are constrained.
480
481 \begin{code}
482 getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie
483   = tcGetGlobalTyVars                   `thenNF_Tc` \ free_tyvars ->
484     zonkTcTypes mono_id_tys             `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_tys ->
485     let
486         tyvars_to_gen = tyVarsOfTypes zonked_mono_id_tys `minusTyVarSet` free_tyvars
487     in
488     if is_unrestricted
489     then
490         returnTc (emptyTyVarSet, tyvars_to_gen)
491     else
492         tcSimplify (text "getTVG") NotTopLevel tyvars_to_gen lie    `thenTc` \ (_, _, constrained_dicts) ->
493         let
494           -- ASSERT: dicts_sig is already zonked!
495             constrained_tyvars    = foldrBag (unionTyVarSets . tyVarsOfInst) emptyTyVarSet constrained_dicts
496             reduced_tyvars_to_gen = tyvars_to_gen `minusTyVarSet` constrained_tyvars
497         in
498         returnTc (constrained_tyvars, reduced_tyvars_to_gen)
499 \end{code}
500
501
502 \begin{code}
503 isUnRestrictedGroup :: [Name]           -- Signatures given for these
504                     -> RenamedMonoBinds
505                     -> Bool
506
507 is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
508
509 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind (VarPatIn v) _ _) = v `is_elem` sigs
510 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind other      _ _)   = False
511 isUnRestrictedGroup sigs (VarMonoBind v _)              = v `is_elem` sigs
512 isUnRestrictedGroup sigs (FunMonoBind _ _ _ _)          = True
513 isUnRestrictedGroup sigs (AndMonoBinds mb1 mb2)         = isUnRestrictedGroup sigs mb1 &&
514                                                           isUnRestrictedGroup sigs mb2
515 isUnRestrictedGroup sigs EmptyMonoBinds                 = True
516 \end{code}
517
518 @defaultUncommittedTyVar@ checks for generalisation over unboxed
519 types, and defaults any TypeKind TyVars to BoxedTypeKind.
520
521 \begin{code}
522 defaultUncommittedTyVar tyvar
523   | isTypeKind (tyVarKind tyvar)
524   = newTcTyVar mkBoxedTypeKind                                  `thenNF_Tc` \ boxed_tyvar ->
525     unifyTauTy (mkTyVarTy boxed_tyvar) (mkTyVarTy tyvar)        `thenTc_`
526     returnTc boxed_tyvar
527
528   | otherwise
529   = returnTc tyvar
530 \end{code}
531
532
533 %************************************************************************
534 %*                                                                      *
535 \subsection{tcMonoBind}
536 %*                                                                      *
537 %************************************************************************
538
539 @tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
540 The signatures have been dealt with already.
541
542 \begin{code}
543 tcMonoBinds :: RenamedMonoBinds 
544             -> [Name] -> [TcIdBndr s]
545             -> [TcSigInfo s]
546             -> TcM s (TcMonoBinds s, LIE s)
547
548 tcMonoBinds mbind binder_names mono_ids tc_ty_sigs
549   = tcExtendLocalValEnv binder_names mono_ids (
550         tc_mono_binds mbind
551     )
552   where
553     sig_names = [name | (TySigInfo name _ _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
554     sig_ids   = [id   | (TySigInfo _   id _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
555
556     tc_mono_binds EmptyMonoBinds = returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE)
557
558     tc_mono_binds (AndMonoBinds mb1 mb2)
559       = tc_mono_binds mb1               `thenTc` \ (mb1a, lie1) ->
560         tc_mono_binds mb2               `thenTc` \ (mb2a, lie2) ->
561         returnTc (AndMonoBinds mb1a mb2a, lie1 `plusLIE` lie2)
562
563     tc_mono_binds (FunMonoBind name inf matches locn)
564       = tcAddSrcLoc locn                                $
565         tcLookupLocalValueOK "tc_mono_binds" name       `thenNF_Tc` \ id ->
566
567                 -- Before checking the RHS, extend the envt with
568                 -- bindings for the *polymorphic* Ids from any type signatures
569         tcExtendLocalValEnv sig_names sig_ids           $
570         tcMatchesFun name (idType id) matches           `thenTc` \ (matches', lie) ->
571
572         returnTc (FunMonoBind (TcId id) inf matches' locn, lie)
573
574     tc_mono_binds bind@(PatMonoBind pat grhss_and_binds locn)
575       = tcAddSrcLoc locn                        $
576         tcAddErrCtxt (patMonoBindsCtxt bind)    $
577         tcPat pat                               `thenTc` \ (pat2, lie_pat, pat_ty) ->
578
579                 -- Before checking the RHS, but after the pattern, extend the envt with
580                 -- bindings for the *polymorphic* Ids from any type signatures
581         tcExtendLocalValEnv sig_names sig_ids   $
582         tcGRHSsAndBinds pat_ty grhss_and_binds  `thenTc` \ (grhss_and_binds2, lie) ->
583         returnTc (PatMonoBind pat2 grhss_and_binds2 locn,
584                   plusLIE lie_pat lie)
585 \end{code}
586
587 %************************************************************************
588 %*                                                                      *
589 \subsection{Signatures}
590 %*                                                                      *
591 %************************************************************************
592
593 @tcSigs@ checks the signatures for validity, and returns a list of
594 {\em freshly-instantiated} signatures.  That is, the types are already
595 split up, and have fresh type variables installed.  All non-type-signature
596 "RenamedSigs" are ignored.
597
598 The @TcSigInfo@ contains @TcTypes@ because they are unified with
599 the variable's type, and after that checked to see whether they've
600 been instantiated.
601
602 \begin{code}
603 data TcSigInfo s
604   = TySigInfo       
605         Name                    -- N, the Name in corresponding binding
606         (TcIdBndr s)            -- *Polymorphic* binder for this value...
607                                 -- Usually has name = N, but doesn't have to.
608         [TcTyVar s]
609         (TcThetaType s)
610         (TcTauType s)
611         SrcLoc
612
613
614 maybeSig :: [TcSigInfo s] -> Name -> Maybe (TcSigInfo s)
615         -- Search for a particular signature
616 maybeSig [] name = Nothing
617 maybeSig (sig@(TySigInfo sig_name _ _ _ _ _) : sigs) name
618   | name == sig_name = Just sig
619   | otherwise        = maybeSig sigs name
620 \end{code}
621
622
623 \begin{code}
624 tcTySig :: RenamedSig
625         -> TcM s (TcSigInfo s)
626
627 tcTySig (Sig v ty src_loc)
628  = tcAddSrcLoc src_loc $
629    tcHsType ty                  `thenTc` \ sigma_ty ->
630
631         -- Convert from Type to TcType  
632    tcInstSigType sigma_ty       `thenNF_Tc` \ sigma_tc_ty ->
633    let
634      poly_id = mkUserId v sigma_tc_ty
635    in
636         -- Instantiate this type
637         -- It's important to do this even though in the error-free case
638         -- we could just split the sigma_tc_ty (since the tyvars don't
639         -- unified with anything).  But in the case of an error, when
640         -- the tyvars *do* get unified with something, we want to carry on
641         -- typechecking the rest of the program with the function bound
642         -- to a pristine type, namely sigma_tc_ty
643    tcInstSigTcType sigma_tc_ty  `thenNF_Tc` \ (tyvars, rho) ->
644    let
645      (theta, tau) = splitRhoTy rho
646         -- This splitSigmaTy tries hard to make sure that tau' is a type synonym
647         -- wherever possible, which can improve interface files.
648    in
649    returnTc (TySigInfo v poly_id tyvars theta tau src_loc)
650 \end{code}
651
652 @checkSigMatch@ does the next step in checking signature matching.
653 The tau-type part has already been unified.  What we do here is to
654 check that this unification has not over-constrained the (polymorphic)
655 type variables of the original signature type.
656
657 The error message here is somewhat unsatisfactory, but it'll do for
658 now (ToDo).
659
660 \begin{code}
661 checkSigMatch []
662   = returnTc (error "checkSigMatch")
663
664 checkSigMatch tc_ty_sigs@( sig1@(TySigInfo _ id1 _ theta1 _ _) : all_sigs_but_first )
665   =     -- CHECK THAT THE SIGNATURE TYVARS AND TAU_TYPES ARE OK
666         -- Doesn't affect substitution
667     mapTc check_one_sig tc_ty_sigs      `thenTc_`
668
669         -- CHECK THAT ALL THE SIGNATURE CONTEXTS ARE UNIFIABLE
670         -- The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
671         -- must all have the same context (or none).
672         --
673         -- We unify them because, with polymorphic recursion, their types
674         -- might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
675         -- ToDo: amplify
676     mapTc check_one_cxt all_sigs_but_first              `thenTc_`
677
678     returnTc theta1
679   where
680     sig1_dict_tys       = mk_dict_tys theta1
681     n_sig1_dict_tys     = length sig1_dict_tys
682
683     check_one_cxt sig@(TySigInfo _ id _  theta _ src_loc)
684        = tcAddSrcLoc src_loc    $
685          tcAddErrCtxt (sigContextsCtxt id1 id) $
686          checkTc (length this_sig_dict_tys == n_sig1_dict_tys)
687                                 sigContextsErr          `thenTc_`
688          unifyTauTyLists sig1_dict_tys this_sig_dict_tys
689       where
690          this_sig_dict_tys = mk_dict_tys theta
691
692     check_one_sig (TySigInfo name id sig_tyvars _ sig_tau src_loc)
693       = tcAddSrcLoc src_loc     $
694         tcAddErrCtxt (sigCtxt id) $
695         checkSigTyVars sig_tyvars sig_tau
696
697     mk_dict_tys theta = [mkDictTy c ts | (c,ts) <- theta]
698 \end{code}
699
700
701 @checkSigTyVars@ is used after the type in a type signature has been unified with
702 the actual type found.  It then checks that the type variables of the type signature
703 are
704         (a) still all type variables
705                 eg matching signature [a] against inferred type [(p,q)]
706                 [then a will be unified to a non-type variable]
707
708         (b) still all distinct
709                 eg matching signature [(a,b)] against inferred type [(p,p)]
710                 [then a and b will be unified together]
711
712         (c) not mentioned in the environment
713                 eg the signature for f in this:
714
715                         g x = ... where
716                                         f :: a->[a]
717                                         f y = [x,y]
718
719                 Here, f is forced to be monorphic by the free occurence of x.
720
721 Before doing this, the substitution is applied to the signature type variable.
722
723 We used to have the notion of a "DontBind" type variable, which would
724 only be bound to itself or nothing.  Then points (a) and (b) were 
725 self-checking.  But it gave rise to bogus consequential error messages.
726 For example:
727
728    f = (*)      -- Monomorphic
729
730    g :: Num a => a -> a
731    g x = f x x
732
733 Here, we get a complaint when checking the type signature for g,
734 that g isn't polymorphic enough; but then we get another one when
735 dealing with the (Num x) context arising from f's definition;
736 we try to unify x with Int (to default it), but find that x has already
737 been unified with the DontBind variable "a" from g's signature.
738 This is really a problem with side-effecting unification; we'd like to
739 undo g's effects when its type signature fails, but unification is done
740 by side effect, so we can't (easily).
741
742 So we revert to ordinary type variables for signatures, and try to
743 give a helpful message in checkSigTyVars.
744
745 \begin{code}
746 checkSigTyVars :: [TcTyVar s]           -- The original signature type variables
747                -> TcType s              -- signature type (for err msg)
748                -> TcM s [TcTyVar s]     -- Zonked signature type variables
749
750 checkSigTyVars sig_tyvars sig_tau
751   = mapNF_Tc zonkTcTyVar sig_tyvars     `thenNF_Tc` \ sig_tys ->
752     let
753         sig_tyvars' = map (getTyVar "checkSigTyVars") sig_tys
754     in
755
756         -- Check points (a) and (b)
757     checkTcM (all isTyVarTy sig_tys && hasNoDups sig_tyvars')
758              (zonkTcType sig_tau        `thenNF_Tc` \ sig_tau' ->
759               failWithTc (badMatchErr sig_tau sig_tau')
760              )                          `thenTc_`
761
762         -- Check point (c)
763         -- We want to report errors in terms of the original signature tyvars,
764         -- ie sig_tyvars, NOT sig_tyvars'.  sig_tyvars' correspond
765         -- 1-1 with sig_tyvars, so we can just map back.
766     tcGetGlobalTyVars                   `thenNF_Tc` \ globals ->
767     let
768         mono_tyvars' = [sig_tv' | sig_tv' <- sig_tyvars', 
769                                   sig_tv' `elementOfTyVarSet` globals]
770
771         mono_tyvars = map (assoc "checkSigTyVars" (sig_tyvars' `zip` sig_tyvars)) mono_tyvars'
772     in
773     checkTcM (null mono_tyvars')
774              (failWithTc (notAsPolyAsSigErr sig_tau mono_tyvars))       `thenTc_`
775
776     returnTc sig_tyvars'
777 \end{code}
778
779
780 %************************************************************************
781 %*                                                                      *
782 \subsection{SPECIALIZE pragmas}
783 %*                                                                      *
784 %************************************************************************
785
786
787 @tcPragmaSigs@ munches up the "signatures" that arise through *user*
788 pragmas.  It is convenient for them to appear in the @[RenamedSig]@
789 part of a binding because then the same machinery can be used for
790 moving them into place as is done for type signatures.
791
792 \begin{code}
793 tcPragmaSigs :: [RenamedSig]            -- The pragma signatures
794              -> TcM s (Name -> IdInfo,  -- Maps name to the appropriate IdInfo
795                        TcMonoBinds s,
796                        LIE s)
797
798 tcPragmaSigs sigs
799   = mapAndUnzip3Tc tcPragmaSig sigs     `thenTc` \ (maybe_info_modifiers, binds, lies) ->
800     let
801         prag_fn name = foldr ($) noIdInfo [f | Just (n,f) <- maybe_info_modifiers, n==name]
802     in
803     returnTc (prag_fn, andMonoBinds binds, plusLIEs lies)
804 \end{code}
805
806 The interesting case is for SPECIALISE pragmas.  There are two forms.
807 Here's the first form:
808 \begin{verbatim}
809         f :: Ord a => [a] -> b -> b
810         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b #-}
811 \end{verbatim}
812
813 For this we generate:
814 \begin{verbatim}
815         f* = /\ b -> let d1 = ...
816                      in f Int b d1
817 \end{verbatim}
818
819 where f* is a SpecPragmaId.  The **sole** purpose of SpecPragmaIds is to
820 retain a right-hand-side that the simplifier will otherwise discard as
821 dead code... the simplifier has a flag that tells it not to discard
822 SpecPragmaId bindings.
823
824 In this case the f* retains a call-instance of the overloaded
825 function, f, (including appropriate dictionaries) so that the
826 specialiser will subsequently discover that there's a call of @f@ at
827 Int, and will create a specialisation for @f@.  After that, the
828 binding for @f*@ can be discarded.
829
830 The second form is this:
831 \begin{verbatim}
832         f :: Ord a => [a] -> b -> b
833         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b = g #-}
834 \end{verbatim}
835
836 Here @g@ is specified as a function that implements the specialised
837 version of @f@.  Suppose that g has type (a->b->b); that is, g's type
838 is more general than that required.  For this we generate
839 \begin{verbatim}
840         f@Int = /\b -> g Int b
841         f* = f@Int
842 \end{verbatim}
843
844 Here @f@@Int@ is a SpecId, the specialised version of @f@.  It inherits
845 f's export status etc.  @f*@ is a SpecPragmaId, as before, which just serves
846 to prevent @f@@Int@ from being discarded prematurely.  After specialisation,
847 if @f@@Int@ is going to be used at all it will be used explicitly, so the simplifier can
848 discard the f* binding.
849
850 Actually, there is really only point in giving a SPECIALISE pragma on exported things,
851 and the simplifer won't discard SpecIds for exporte things anyway, so maybe this is
852 a bit of overkill.
853
854 \begin{code}
855 tcPragmaSig :: RenamedSig -> TcM s (Maybe (Name, IdInfo -> IdInfo), TcMonoBinds s, LIE s)
856 tcPragmaSig (Sig _ _ _)       = returnTc (Nothing, EmptyMonoBinds, emptyLIE)
857 tcPragmaSig (SpecInstSig _ _) = returnTc (Nothing, EmptyMonoBinds, emptyLIE)
858
859 tcPragmaSig (InlineSig name loc)
860   = returnTc (Just (name, setInlinePragInfo IWantToBeINLINEd), 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_sigma ->
869     tcInstSigType  sig_sigma                    `thenNF_Tc` \ sig_ty ->
870
871         -- Check that f has a more general type, and build a RHS for
872         -- the spec-pragma-id at the same time
873     tcExpr (HsVar name) sig_ty                  `thenTc` \ (spec_expr, spec_lie) ->
874
875     case maybe_spec_name of
876         Nothing ->      -- Just specialise "f" by building a SpecPragmaId binding
877                         -- It is the thing that makes sure we don't prematurely 
878                         -- dead-code-eliminate the binding we are really interested in.
879                    newSpecPragmaId name sig_ty          `thenNF_Tc` \ spec_id ->
880                    returnTc (Nothing, VarMonoBind (TcId spec_id) spec_expr, spec_lie)
881
882         Just g_name ->  -- Don't create a SpecPragmaId.  Instead add some suitable IdIfo
883                 
884                 panic "Can't handle SPECIALISE with a '= g' part"
885
886         {-  Not yet.  Because we're still in the TcType world we
887             can't really add to the SpecEnv of the Id.  Instead we have to
888             record the information in a different sort of Sig, and add it to
889             the IdInfo after zonking.
890
891             For now we just leave out this case
892
893                         -- Get the type of f, and find out what types
894                         --  f has to be instantiated at to give the signature type
895                     tcLookupLocalValueOK "tcPragmaSig" name     `thenNF_Tc` \ f_id ->
896                     tcInstSigTcType (idType f_id)               `thenNF_Tc` \ (f_tyvars, f_rho) ->
897
898                     let
899                         (sig_tyvars, sig_theta, sig_tau) = splitSigmaTy sig_ty
900                         (f_theta, f_tau)                 = splitRhoTy f_rho
901                         sig_tyvar_set                    = mkTyVarSet sig_tyvars
902                     in
903                     unifyTauTy sig_tau f_tau            `thenTc_`
904
905                     tcPolyExpr str (HsVar g_name) (mkSigmaTy sig_tyvars f_theta sig_tau)        `thenTc` \ (_, _, 
906         -}
907
908 tcPragmaSig other = pprTrace "tcPragmaSig: ignoring" (ppr other) $
909                     returnTc (Nothing, EmptyMonoBinds, emptyLIE)
910 \end{code}
911
912
913 %************************************************************************
914 %*                                                                      *
915 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
916 %*                                                                      *
917 %************************************************************************
918
919
920 \begin{code}
921 patMonoBindsCtxt bind
922   = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (ppr bind)
923
924 -----------------------------------------------
925 valSpecSigCtxt v ty
926   = sep [ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"),
927          nest 4 (ppr v <+> ptext SLIT(" ::") <+> ppr ty)]
928
929 -----------------------------------------------
930 notAsPolyAsSigErr sig_tau mono_tyvars
931   = hang (ptext SLIT("A type signature is more polymorphic than the inferred type"))
932         4  (vcat [text "Can't for-all the type variable(s)" <+> 
933                   pprQuotedList mono_tyvars,
934                   text "in the type" <+> quotes (ppr sig_tau)
935            ])
936
937 -----------------------------------------------
938 badMatchErr sig_ty inferred_ty
939   = hang (ptext SLIT("Type signature doesn't match inferred type"))
940          4 (vcat [hang (ptext SLIT("Signature:")) 4 (ppr sig_ty),
941                       hang (ptext SLIT("Inferred :")) 4 (ppr inferred_ty)
942            ])
943
944 -----------------------------------------------
945 sigCtxt id 
946   = sep [ptext SLIT("When checking the type signature for"), quotes (ppr id)]
947
948 bindSigsCtxt ids
949   = ptext SLIT("When checking the type signature(s) for") <+> pprQuotedList ids
950
951 -----------------------------------------------
952 sigContextsErr
953   = ptext SLIT("Mismatched contexts")
954 sigContextsCtxt s1 s2
955   = hang (hsep [ptext SLIT("When matching the contexts of the signatures for"), 
956                 quotes (ppr s1), ptext SLIT("and"), quotes (ppr s2)])
957          4 (ptext SLIT("(the signature contexts in a mutually recursive group should all be identical)"))
958
959 -----------------------------------------------
960 specGroundnessCtxt
961   = panic "specGroundnessCtxt"
962
963 --------------------------------------------
964 specContextGroundnessCtxt -- err_ctxt dicts
965   = panic "specContextGroundnessCtxt"
966 {-
967   = hang (
968         sep [hsep [ptext SLIT("In the SPECIALIZE pragma for"), ppr name],
969              hcat [ptext SLIT(" specialised to the type"), ppr spec_ty],
970              pp_spec_id,
971              ptext SLIT("... not all overloaded type variables were instantiated"),
972              ptext SLIT("to ground types:")])
973       4 (vcat [hsep [ppr c, ppr t]
974                   | (c,t) <- map getDictClassAndType dicts])
975   where
976     (name, spec_ty, locn, pp_spec_id)
977       = case err_ctxt of
978           ValSpecSigCtxt    n ty loc      -> (n, ty, loc, \ x -> empty)
979           ValSpecSpecIdCtxt n ty spec loc ->
980             (n, ty, loc,
981              hsep [ptext SLIT("... type of explicit id"), ppr spec])
982 -}
983 \end{code}