[project @ 2000-10-30 09:52:14 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcBinds.lhs
1 %
2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
3 %
4 \section[TcBinds]{TcBinds}
5
6 \begin{code}
7 module TcBinds ( tcBindsAndThen, tcTopBinds,
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(..), StmtCtxt(..),
16                           Match(..), collectMonoBinders, andMonoBinds
17                         )
18 import RnHsSyn          ( RenamedHsBinds, RenamedSig, RenamedMonoBinds )
19 import TcHsSyn          ( TcMonoBinds, TcId, zonkId, mkHsLet )
20
21 import TcMonad
22 import Inst             ( LIE, emptyLIE, mkLIE, plusLIE, InstOrigin(..),
23                           newDicts, tyVarsOfInst, instToId,
24                           getAllFunDepsOfLIE, getIPsOfLIE, zonkFunDeps
25                         )
26 import TcEnv            ( tcExtendLocalValEnv,
27                           newSpecPragmaId, newLocalId,
28                           tcLookupTyCon, 
29                           tcGetGlobalTyVars, tcExtendGlobalTyVars
30                         )
31 import TcSimplify       ( tcSimplify, tcSimplifyAndCheck, tcSimplifyToDicts )
32 import TcImprove        ( tcImprove )
33 import TcMonoType       ( tcHsSigType, checkSigTyVars,
34                           TcSigInfo(..), tcTySig, maybeSig, sigCtxt
35                         )
36 import TcPat            ( tcPat )
37 import TcSimplify       ( bindInstsOfLocalFuns )
38 import TcType           ( TcThetaType, newTyVarTy, newTyVar, 
39                           zonkTcTypes, zonkTcThetaType, zonkTcTyVarToTyVar
40                         )
41 import TcUnify          ( unifyTauTy, unifyTauTyLists )
42
43 import Id               ( mkVanillaId, setInlinePragma, idFreeTyVars )
44 import Var              ( idType, idName )
45 import IdInfo           ( InlinePragInfo(..) )
46 import Name             ( Name, getOccName, getSrcLoc )
47 import NameSet
48 import Type             ( mkTyVarTy, tyVarsOfTypes, mkTyConApp,
49                           mkForAllTys, mkFunTys, 
50                           mkPredTy, mkForAllTy, isUnLiftedType, 
51                           isUnboxedType, unboxedTypeKind, boxedTypeKind, openTypeKind
52                         )
53 import FunDeps          ( tyVarFunDep, oclose )
54 import Var              ( tyVarKind )
55 import VarSet
56 import Bag
57 import Util             ( isIn )
58 import Maybes           ( maybeToBool )
59 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), RecFlag(..), isNotTopLevel )
60 import FiniteMap        ( listToFM, lookupFM )
61 import PrelNames        ( ioTyConName, mainKey, hasKey )
62 import Outputable
63 \end{code}
64
65
66 %************************************************************************
67 %*                                                                      *
68 \subsection{Type-checking bindings}
69 %*                                                                      *
70 %************************************************************************
71
72 @tcBindsAndThen@ typechecks a @HsBinds@.  The "and then" part is because
73 it needs to know something about the {\em usage} of the things bound,
74 so that it can create specialisations of them.  So @tcBindsAndThen@
75 takes a function which, given an extended environment, E, typechecks
76 the scope of the bindings returning a typechecked thing and (most
77 important) an LIE.  It is this LIE which is then used as the basis for
78 specialising the things bound.
79
80 @tcBindsAndThen@ also takes a "combiner" which glues together the
81 bindings and the "thing" to make a new "thing".
82
83 The real work is done by @tcBindWithSigsAndThen@.
84
85 Recursive and non-recursive binds are handled in essentially the same
86 way: because of uniques there are no scoping issues left.  The only
87 difference is that non-recursive bindings can bind primitive values.
88
89 Even for non-recursive binding groups we add typings for each binder
90 to the LVE for the following reason.  When each individual binding is
91 checked the type of its LHS is unified with that of its RHS; and
92 type-checking the LHS of course requires that the binder is in scope.
93
94 At the top-level the LIE is sure to contain nothing but constant
95 dictionaries, which we resolve at the module level.
96
97 \begin{code}
98 tcTopBinds :: RenamedHsBinds -> TcM ((TcMonoBinds, TcEnv), LIE)
99 tcTopBinds binds
100   = tc_binds_and_then TopLevel glue binds       $
101     tcGetEnv                                    `thenNF_Tc` \ env ->
102     returnTc ((EmptyMonoBinds, env), emptyLIE)
103   where
104     glue is_rec binds1 (binds2, thing) = (binds1 `AndMonoBinds` binds2, thing)
105
106
107 tcBindsAndThen
108         :: (RecFlag -> TcMonoBinds -> thing -> thing)           -- Combinator
109         -> RenamedHsBinds
110         -> TcM (thing, LIE)
111         -> TcM (thing, LIE)
112
113 tcBindsAndThen = tc_binds_and_then NotTopLevel
114
115 tc_binds_and_then top_lvl combiner EmptyBinds do_next
116   = do_next
117 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind EmptyMonoBinds sigs is_rec) do_next
118   = do_next
119
120 tc_binds_and_then top_lvl combiner (ThenBinds b1 b2) do_next
121   = tc_binds_and_then top_lvl combiner b1       $
122     tc_binds_and_then top_lvl combiner b2       $
123     do_next
124
125 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
126   =     -- TYPECHECK THE SIGNATURES
127       mapTc tcTySig [sig | sig@(Sig name _ _) <- sigs]  `thenTc` \ tc_ty_sigs ->
128   
129       tcBindWithSigs top_lvl bind tc_ty_sigs
130                      sigs is_rec                        `thenTc` \ (poly_binds, poly_lie, poly_ids) ->
131   
132           -- Extend the environment to bind the new polymorphic Ids
133       tcExtendLocalValEnv [(idName poly_id, poly_id) | poly_id <- poly_ids] $
134   
135           -- Build bindings and IdInfos corresponding to user pragmas
136       tcSpecSigs sigs           `thenTc` \ (prag_binds, prag_lie) ->
137
138         -- Now do whatever happens next, in the augmented envt
139       do_next                   `thenTc` \ (thing, thing_lie) ->
140
141         -- Create specialisations of functions bound here
142         -- We want to keep non-recursive things non-recursive
143         -- so that we desugar unboxed bindings correctly
144       case (top_lvl, is_rec) of
145
146                 -- For the top level don't bother will all this bindInstsOfLocalFuns stuff
147                 -- All the top level things are rec'd together anyway, so it's fine to
148                 -- leave them to the tcSimplifyTop, and quite a bit faster too
149         (TopLevel, _)
150                 -> returnTc (combiner Recursive (poly_binds `andMonoBinds` prag_binds) thing,
151                              thing_lie `plusLIE` prag_lie `plusLIE` poly_lie)
152
153         (NotTopLevel, NonRecursive) 
154                 -> bindInstsOfLocalFuns 
155                                 (thing_lie `plusLIE` prag_lie)
156                                 poly_ids                        `thenTc` \ (thing_lie', lie_binds) ->
157
158                    returnTc (
159                         combiner NonRecursive poly_binds $
160                         combiner NonRecursive prag_binds $
161                         combiner Recursive lie_binds  $
162                                 -- NB: the binds returned by tcSimplify and bindInstsOfLocalFuns
163                                 -- aren't guaranteed in dependency order (though we could change
164                                 -- that); hence the Recursive marker.
165                         thing,
166
167                         thing_lie' `plusLIE` poly_lie
168                    )
169
170         (NotTopLevel, Recursive)
171                 -> bindInstsOfLocalFuns 
172                                 (thing_lie `plusLIE` poly_lie `plusLIE` prag_lie) 
173                                 poly_ids                        `thenTc` \ (final_lie, lie_binds) ->
174
175                    returnTc (
176                         combiner Recursive (
177                                 poly_binds `andMonoBinds`
178                                 lie_binds  `andMonoBinds`
179                                 prag_binds) thing,
180                         final_lie
181                    )
182 \end{code}
183
184 An aside.  The original version of @tcBindsAndThen@ which lacks a
185 combiner function, appears below.  Though it is perfectly well
186 behaved, it cannot be typed by Haskell, because the recursive call is
187 at a different type to the definition itself.  There aren't too many
188 examples of this, which is why I thought it worth preserving! [SLPJ]
189
190 \begin{pseudocode}
191 % tcBindsAndThen
192 %       :: RenamedHsBinds
193 %       -> TcM (thing, LIE, thing_ty))
194 %       -> TcM ((TcHsBinds, thing), LIE, thing_ty)
195
196 % tcBindsAndThen EmptyBinds do_next
197 %   = do_next           `thenTc` \ (thing, lie, thing_ty) ->
198 %     returnTc ((EmptyBinds, thing), lie, thing_ty)
199
200 % tcBindsAndThen (ThenBinds binds1 binds2) do_next
201 %   = tcBindsAndThen binds1 (tcBindsAndThen binds2 do_next)
202 %       `thenTc` \ ((binds1', (binds2', thing')), lie1, thing_ty) ->
203
204 %     returnTc ((binds1' `ThenBinds` binds2', thing'), lie1, thing_ty)
205
206 % tcBindsAndThen (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
207 %   = tcBindAndThen bind sigs do_next
208 \end{pseudocode}
209
210
211 %************************************************************************
212 %*                                                                      *
213 \subsection{tcBindWithSigs}
214 %*                                                                      *
215 %************************************************************************
216
217 @tcBindWithSigs@ deals with a single binding group.  It does generalisation,
218 so all the clever stuff is in here.
219
220 * binder_names and mbind must define the same set of Names
221
222 * The Names in tc_ty_sigs must be a subset of binder_names
223
224 * The Ids in tc_ty_sigs don't necessarily have to have the same name
225   as the Name in the tc_ty_sig
226
227 \begin{code}
228 tcBindWithSigs  
229         :: TopLevelFlag
230         -> RenamedMonoBinds
231         -> [TcSigInfo]
232         -> [RenamedSig]         -- Used solely to get INLINE, NOINLINE sigs
233         -> RecFlag
234         -> TcM (TcMonoBinds, LIE, [TcId])
235
236 tcBindWithSigs top_lvl mbind tc_ty_sigs inline_sigs is_rec
237   = recoverTc (
238         -- If typechecking the binds fails, then return with each
239         -- signature-less binder given type (forall a.a), to minimise subsequent
240         -- error messages
241         newTyVar boxedTypeKind          `thenNF_Tc` \ alpha_tv ->
242         let
243           forall_a_a    = mkForAllTy alpha_tv (mkTyVarTy alpha_tv)
244           binder_names  = collectMonoBinders mbind
245           poly_ids      = map mk_dummy binder_names
246           mk_dummy name = case maybeSig tc_ty_sigs name of
247                             Just (TySigInfo _ poly_id _ _ _ _ _ _) -> poly_id   -- Signature
248                             Nothing -> mkVanillaId name forall_a_a              -- No signature
249         in
250         returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE, poly_ids)
251     ) $
252
253         -- TYPECHECK THE BINDINGS
254     tcMonoBinds mbind tc_ty_sigs is_rec         `thenTc` \ (mbind', lie_req, binder_names, mono_ids) ->
255
256         -- CHECK THAT THE SIGNATURES MATCH
257         -- (must do this before getTyVarsToGen)
258     checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids tc_ty_sigs      `thenTc` \ maybe_sig_theta ->   
259
260         -- IMPROVE the LIE
261         -- Force any unifications dictated by functional dependencies.
262         -- Because unification may happen, it's important that this step
263         -- come before:
264         --   - computing vars over which to quantify
265         --   - zonking the generalized type vars
266     let lie_avail = case maybe_sig_theta of
267                       Nothing      -> emptyLIE
268                       Just (_, la) -> la
269         lie_avail_req = lie_avail `plusLIE` lie_req in
270     tcImprove lie_avail_req                             `thenTc_`
271
272         -- COMPUTE VARIABLES OVER WHICH TO QUANTIFY, namely tyvars_to_gen
273         -- The tyvars_not_to_gen are free in the environment, and hence
274         -- candidates for generalisation, but sometimes the monomorphism
275         -- restriction means we can't generalise them nevertheless
276     let
277         mono_id_tys = map idType mono_ids
278     in
279     getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie_req  `thenNF_Tc` \ (tyvars_not_to_gen, tyvars_to_gen) ->
280
281         -- Finally, zonk the generalised type variables to real TyVars
282         -- This commits any unbound kind variables to boxed kind
283         -- I'm a little worried that such a kind variable might be
284         -- free in the environment, but I don't think it's possible for
285         -- this to happen when the type variable is not free in the envt
286         -- (which it isn't).            SLPJ Nov 98
287     mapTc zonkTcTyVarToTyVar (varSetElems tyvars_to_gen)        `thenTc` \ real_tyvars_to_gen_list ->
288     let
289         real_tyvars_to_gen = mkVarSet real_tyvars_to_gen_list
290                 -- It's important that the final list 
291                 -- (real_tyvars_to_gen and real_tyvars_to_gen_list) is fully
292                 -- zonked, *including boxity*, because they'll be included in the forall types of
293                 -- the polymorphic Ids, and instances of these Ids will be generated from them.
294                 -- 
295                 -- Also NB that tcSimplify takes zonked tyvars as its arg, hence we pass
296                 -- real_tyvars_to_gen
297     in
298
299         -- SIMPLIFY THE LIE
300     tcExtendGlobalTyVars tyvars_not_to_gen (
301         let ips = getIPsOfLIE lie_avail_req in
302         if null real_tyvars_to_gen_list && (null ips || not is_unrestricted) then
303                 -- No polymorphism, and no IPs, so no need to simplify context
304             returnTc (lie_req, EmptyMonoBinds, [])
305         else
306         case maybe_sig_theta of
307           Nothing ->
308                 -- No signatures, so just simplify the lie
309                 -- NB: no signatures => no polymorphic recursion, so no
310                 -- need to use lie_avail (which will be empty anyway)
311             tcSimplify (text "tcBinds1" <+> ppr binder_names)
312                        real_tyvars_to_gen lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, lie_bound) ->
313             returnTc (lie_free, dict_binds, map instToId (bagToList lie_bound))
314
315           Just (sig_theta, lie_avail) ->
316                 -- There are signatures, and their context is sig_theta
317                 -- Furthermore, lie_avail is an LIE containing the 'method insts'
318                 -- for the things bound here
319
320             zonkTcThetaType sig_theta                   `thenNF_Tc` \ sig_theta' ->
321             newDicts SignatureOrigin sig_theta'         `thenNF_Tc` \ (dicts_sig, dict_ids) ->
322                 -- It's important that sig_theta is zonked, because
323                 -- dict_id is later used to form the type of the polymorphic thing,
324                 -- and forall-types must be zonked so far as their bound variables
325                 -- are concerned
326
327             let
328                 -- The "givens" is the stuff available.  We get that from
329                 -- the context of the type signature, BUT ALSO the lie_avail
330                 -- so that polymorphic recursion works right (see comments at end of fn)
331                 givens = dicts_sig `plusLIE` lie_avail
332             in
333
334                 -- Check that the needed dicts can be expressed in
335                 -- terms of the signature ones
336             tcAddErrCtxt  (bindSigsCtxt tysig_names) $
337             tcSimplifyAndCheck
338                 (ptext SLIT("type signature for") <+> pprQuotedList binder_names)
339                 real_tyvars_to_gen givens lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds) ->
340
341             returnTc (lie_free, dict_binds, dict_ids)
342
343     )                                           `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, dicts_bound) ->
344
345         -- GET THE FINAL MONO_ID_TYS
346     zonkTcTypes mono_id_tys                     `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_types ->
347
348
349         -- CHECK FOR BOGUS UNPOINTED BINDINGS
350     (if any isUnLiftedType zonked_mono_id_types then
351                 -- Unlifted bindings must be non-recursive,
352                 -- not top level, and non-polymorphic
353         checkTc (isNotTopLevel top_lvl)
354                 (unliftedBindErr "Top-level" mbind)             `thenTc_`
355         checkTc (case is_rec of {Recursive -> False; NonRecursive -> True})
356                 (unliftedBindErr "Recursive" mbind)             `thenTc_`
357         checkTc (null real_tyvars_to_gen_list)
358                 (unliftedBindErr "Polymorphic" mbind)
359      else
360         returnTc ()
361     )                                                   `thenTc_`
362
363     ASSERT( not (any ((== unboxedTypeKind) . tyVarKind) real_tyvars_to_gen_list) )
364                 -- The instCantBeGeneralised stuff in tcSimplify should have
365                 -- already raised an error if we're trying to generalise an 
366                 -- unboxed tyvar (NB: unboxed tyvars are always introduced 
367                 -- along with a class constraint) and it's better done there 
368                 -- because we have more precise origin information.
369                 -- That's why we just use an ASSERT here.
370
371
372          -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
373     mapNF_Tc zonkId mono_ids            `thenNF_Tc` \ zonked_mono_ids ->
374     let
375         exports  = zipWith mk_export binder_names zonked_mono_ids
376         dict_tys = map idType dicts_bound
377
378         inlines    = mkNameSet [name | InlineSig name _ loc <- inline_sigs]
379         no_inlines = listToFM ([(name, IMustNotBeINLINEd False phase) | NoInlineSig name phase loc <- inline_sigs] ++
380                                [(name, IMustNotBeINLINEd True  phase) | InlineSig   name phase loc <- inline_sigs, maybeToBool phase])
381                 -- "INLINE n foo" means inline foo, but not until at least phase n
382                 -- "NOINLINE n foo" means don't inline foo until at least phase n, and even 
383                 --                  then only if it is small enough etc.
384                 -- "NOINLINE foo" means don't inline foo ever, which we signal with a (IMustNotBeINLINEd Nothing)
385                 -- See comments in CoreUnfold.blackListed for the Authorised Version
386
387         mk_export binder_name zonked_mono_id
388           = (tyvars, 
389              attachNoInlinePrag no_inlines poly_id,
390              zonked_mono_id)
391           where
392             (tyvars, poly_id) = 
393                 case maybeSig tc_ty_sigs binder_name of
394                   Just (TySigInfo _ sig_poly_id sig_tyvars _ _ _ _ _) -> 
395                         (sig_tyvars, sig_poly_id)
396                   Nothing -> (real_tyvars_to_gen_list, new_poly_id)
397
398             new_poly_id = mkVanillaId binder_name poly_ty
399             poly_ty = mkForAllTys real_tyvars_to_gen_list 
400                         $ mkFunTys dict_tys 
401                         $ idType (zonked_mono_id)
402                 -- It's important to build a fully-zonked poly_ty, because
403                 -- we'll slurp out its free type variables when extending the
404                 -- local environment (tcExtendLocalValEnv); if it's not zonked
405                 -- it appears to have free tyvars that aren't actually free 
406                 -- at all.
407         
408         pat_binders :: [Name]
409         pat_binders = collectMonoBinders (justPatBindings mbind EmptyMonoBinds)
410     in
411         -- CHECK FOR UNBOXED BINDERS IN PATTERN BINDINGS
412     mapTc (\id -> checkTc (not (idName id `elem` pat_binders
413                                 && isUnboxedType (idType id)))
414                           (unboxedPatBindErr id)) zonked_mono_ids
415                                 `thenTc_`
416
417          -- BUILD RESULTS
418     returnTc (
419          -- pprTrace "binding.." (ppr ((dicts_bound, dict_binds), exports, [idType poly_id | (_, poly_id, _) <- exports])) $
420          AbsBinds real_tyvars_to_gen_list
421                   dicts_bound
422                   exports
423                   inlines
424                   (dict_binds `andMonoBinds` mbind'),
425          lie_free,
426          [poly_id | (_, poly_id, _) <- exports]
427     )
428   where
429     tysig_names     = [name | (TySigInfo name _ _ _ _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
430     is_unrestricted = isUnRestrictedGroup tysig_names mbind
431
432 justPatBindings bind@(PatMonoBind _ _ _) binds = bind `andMonoBinds` binds
433 justPatBindings (AndMonoBinds b1 b2) binds = 
434         justPatBindings b1 (justPatBindings b2 binds) 
435 justPatBindings other_bind binds = binds
436
437 attachNoInlinePrag no_inlines bndr
438   = case lookupFM no_inlines (idName bndr) of
439         Just prag -> bndr `setInlinePragma` prag
440         Nothing   -> bndr
441 \end{code}
442
443 Polymorphic recursion
444 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
445 The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
446
447         * Bind any variable for which we have a type signature
448           to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
449           the RHSs we'll make a full polymorphic call.
450
451 This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
452 amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
453
454         f :: Eq a => [a] -> [a]
455         f xs = ...f...
456
457 If we don't take care, after typechecking we get
458
459         f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
460                                in
461                                \ys:[a] -> ...f'...
462
463 Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
464 identical to the function we're executing.  In this case, the
465 polymorphic recursion isn't being used (but that's a very common case).
466 We'd prefer
467
468         f = /\a -> \d::Eq a -> letrec
469                                  fm = \ys:[a] -> ...fm...
470                                in
471                                fm
472
473 This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn
474 (post-typechecking)
475
476         ff :: [Int] -> [Int]
477         ff = f Int dEqInt
478
479 Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
480 f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
481 up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
482
483         ff = f Int dEqInt
484
485            = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
486
487            = let f' = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
488                       in \ys. ...f'...
489
490 Etc.
491 Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
492 *monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
493 if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
494 we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
495 to the "givens" when simplifying constraints.  That's what the "lies_avail"
496 is doing.
497
498
499 %************************************************************************
500 %*                                                                      *
501 \subsection{getTyVarsToGen}
502 %*                                                                      *
503 %************************************************************************
504
505 @getTyVarsToGen@ decides what type variables to generalise over.
506
507 For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
508 for a definition -- we bind no dictionaries, and
509 remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
510
511 *Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
512 to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
513 we may well know more.  For example (this actually came up)
514         f :: Array Int Int
515         f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
516 We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
517 stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
518 we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
519 Int literals!
520
521 Find all the type variables involved in overloading, the
522 "constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
523 generalise.  We must be careful about doing this:
524
525  (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
526         constrained, then it will never, ever get bound, and lands
527         up printed out in interface files!  Notorious example:
528                 instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
529         Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
530         Another, more common, example is when there's a Method inst in
531         the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
532         type variables.
533
534  (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
535         because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
536         tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
537
538 So we are careful, and do a complete simplification just to find the
539 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
540 find which tyvars are constrained.
541
542 \begin{code}
543 getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie
544   = tcGetGlobalTyVars                   `thenNF_Tc` \ free_tyvars ->
545     zonkTcTypes mono_id_tys             `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_tys ->
546     let
547         body_tyvars = tyVarsOfTypes zonked_mono_id_tys `minusVarSet` free_tyvars
548         fds         = getAllFunDepsOfLIE lie
549     in
550     if is_unrestricted
551     then
552           -- We need to augment the type variables that appear explicitly in
553           -- the type by those that are determined by the functional dependencies.
554           -- e.g. suppose our type is   C a b => a -> a
555           --    with the fun-dep  a->b
556           -- Then we should generalise over b too; otherwise it will be
557           -- reported as ambiguous.
558         zonkFunDeps fds         `thenNF_Tc` \ fds' ->
559         let tvFundep        = tyVarFunDep fds'
560             extended_tyvars = oclose tvFundep body_tyvars
561         in
562         returnNF_Tc (emptyVarSet, extended_tyvars)
563     else
564         -- This recover and discard-errs is to avoid duplicate error
565         -- messages; this, after all, is an "extra" call to tcSimplify
566         recoverNF_Tc (returnNF_Tc (emptyVarSet, body_tyvars))           $
567         discardErrsTc                                                   $
568
569         tcSimplify (text "getTVG") body_tyvars lie    `thenTc` \ (_, _, constrained_dicts) ->
570         let
571           -- ASSERT: dicts_sig is already zonked!
572             constrained_tyvars    = foldrBag (unionVarSet . tyVarsOfInst) emptyVarSet constrained_dicts
573             reduced_tyvars_to_gen = body_tyvars `minusVarSet` constrained_tyvars
574         in
575         returnTc (constrained_tyvars, reduced_tyvars_to_gen)
576 \end{code}
577
578
579 \begin{code}
580 isUnRestrictedGroup :: [Name]           -- Signatures given for these
581                     -> RenamedMonoBinds
582                     -> Bool
583
584 is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
585
586 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind other        _ _) = False
587 isUnRestrictedGroup sigs (VarMonoBind v _)              = v `is_elem` sigs
588 isUnRestrictedGroup sigs (FunMonoBind v _ matches _)    = any isUnRestrictedMatch matches || 
589                                                           v `is_elem` sigs
590 isUnRestrictedGroup sigs (AndMonoBinds mb1 mb2)         = isUnRestrictedGroup sigs mb1 &&
591                                                           isUnRestrictedGroup sigs mb2
592 isUnRestrictedGroup sigs EmptyMonoBinds                 = True
593
594 isUnRestrictedMatch (Match _ [] Nothing _) = False      -- No args, no signature
595 isUnRestrictedMatch other                  = True       -- Some args or a signature
596 \end{code}
597
598
599 %************************************************************************
600 %*                                                                      *
601 \subsection{tcMonoBind}
602 %*                                                                      *
603 %************************************************************************
604
605 @tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
606 The signatures have been dealt with already.
607
608 \begin{code}
609 tcMonoBinds :: RenamedMonoBinds 
610             -> [TcSigInfo]
611             -> RecFlag
612             -> TcM (TcMonoBinds, 
613                       LIE,              -- LIE required
614                       [Name],           -- Bound names
615                       [TcId])   -- Corresponding monomorphic bound things
616
617 tcMonoBinds mbinds tc_ty_sigs is_rec
618   = tc_mb_pats mbinds           `thenTc` \ (complete_it, lie_req_pat, tvs, ids, lie_avail) ->
619     let
620         id_list           = bagToList ids
621         (names, mono_ids) = unzip id_list
622
623                 -- This last defn is the key one:
624                 -- extend the val envt with bindings for the 
625                 -- things bound in this group, overriding the monomorphic
626                 -- ids with the polymorphic ones from the pattern
627         extra_val_env = case is_rec of
628                           Recursive    -> map mk_bind id_list
629                           NonRecursive -> []
630     in
631         -- Don't know how to deal with pattern-bound existentials yet
632     checkTc (isEmptyBag tvs && isEmptyBag lie_avail) 
633             (existentialExplode mbinds)                 `thenTc_` 
634
635         -- *Before* checking the RHSs, but *after* checking *all* the patterns,
636         -- extend the envt with bindings for all the bound ids;
637         --   and *then* override with the polymorphic Ids from the signatures
638         -- That is the whole point of the "complete_it" stuff.
639         --
640         -- There's a further wrinkle: we have to delay extending the environment
641         -- until after we've dealt with any pattern-bound signature type variables
642         -- Consider  f (x::a) = ...f...
643         -- We're going to check that a isn't unified with anything in the envt, 
644         -- so f itself had better not be!  So we pass the envt binding f into
645         -- complete_it, which extends the actual envt in TcMatches.tcMatch, after
646         -- dealing with the signature tyvars
647
648     complete_it extra_val_env                           `thenTc` \ (mbinds', lie_req_rhss) ->
649
650     returnTc (mbinds', lie_req_pat `plusLIE` lie_req_rhss, names, mono_ids)
651   where
652
653         -- This function is used when dealing with a LHS binder; we make a monomorphic
654         -- version of the Id.  We check for type signatures
655     tc_pat_bndr name pat_ty
656         = case maybeSig tc_ty_sigs name of
657             Nothing
658                 -> newLocalId (getOccName name) pat_ty (getSrcLoc name)
659
660             Just (TySigInfo _ _ _ _ _ mono_id _ _)
661                 -> tcAddSrcLoc (getSrcLoc name)                         $
662                    unifyTauTy (idType mono_id) pat_ty   `thenTc_`
663                    returnTc mono_id
664
665     mk_bind (name, mono_id) = case maybeSig tc_ty_sigs name of
666                                 Nothing                                   -> (name, mono_id)
667                                 Just (TySigInfo name poly_id _ _ _ _ _ _) -> (name, poly_id)
668
669     tc_mb_pats EmptyMonoBinds
670       = returnTc (\ xve -> returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE), emptyLIE, emptyBag, emptyBag, emptyLIE)
671
672     tc_mb_pats (AndMonoBinds mb1 mb2)
673       = tc_mb_pats mb1          `thenTc` \ (complete_it1, lie_req1, tvs1, ids1, lie_avail1) ->
674         tc_mb_pats mb2          `thenTc` \ (complete_it2, lie_req2, tvs2, ids2, lie_avail2) ->
675         let
676            complete_it xve = complete_it1 xve   `thenTc` \ (mb1', lie1) ->
677                              complete_it2 xve   `thenTc` \ (mb2', lie2) ->
678                              returnTc (AndMonoBinds mb1' mb2', lie1 `plusLIE` lie2)
679         in
680         returnTc (complete_it,
681                   lie_req1 `plusLIE` lie_req2,
682                   tvs1 `unionBags` tvs2,
683                   ids1 `unionBags` ids2,
684                   lie_avail1 `plusLIE` lie_avail2)
685
686     tc_mb_pats (FunMonoBind name inf matches locn)
687       = newTyVarTy kind                 `thenNF_Tc` \ bndr_ty -> 
688         tc_pat_bndr name bndr_ty        `thenTc` \ bndr_id ->
689         let
690            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
691                              tcMatchesFun xve name bndr_ty  matches     `thenTc` \ (matches', lie) ->
692                              returnTc (FunMonoBind bndr_id inf matches' locn, lie)
693         in
694         returnTc (complete_it, emptyLIE, emptyBag, unitBag (name, bndr_id), emptyLIE)
695
696     tc_mb_pats bind@(PatMonoBind pat grhss locn)
697       = tcAddSrcLoc locn                $
698         newTyVarTy kind                 `thenNF_Tc` \ pat_ty -> 
699
700                 --      Now typecheck the pattern
701                 -- We don't support binding fresh type variables in the
702                 -- pattern of a pattern binding.  For example, this is illegal:
703                 --      (x::a, y::b) = e
704                 -- whereas this is ok
705                 --      (x::Int, y::Bool) = e
706                 --
707                 -- We don't check explicitly for this problem.  Instead, we simply
708                 -- type check the pattern with tcPat.  If the pattern mentions any
709                 -- fresh tyvars we simply get an out-of-scope type variable error
710         tcPat tc_pat_bndr pat pat_ty            `thenTc` \ (pat', lie_req, tvs, ids, lie_avail) ->
711         let
712            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
713                              tcAddErrCtxt (patMonoBindsCtxt bind)       $
714                              tcExtendLocalValEnv xve                    $
715                              tcGRHSs grhss pat_ty PatBindRhs            `thenTc` \ (grhss', lie) ->
716                              returnTc (PatMonoBind pat' grhss' locn, lie)
717         in
718         returnTc (complete_it, lie_req, tvs, ids, lie_avail)
719
720         -- Figure out the appropriate kind for the pattern,
721         -- and generate a suitable type variable 
722     kind = case is_rec of
723                 Recursive    -> boxedTypeKind   -- Recursive, so no unboxed types
724                 NonRecursive -> openTypeKind    -- Non-recursive, so we permit unboxed types
725 \end{code}
726
727 %************************************************************************
728 %*                                                                      *
729 \subsection{Signatures}
730 %*                                                                      *
731 %************************************************************************
732
733 @checkSigMatch@ does the next step in checking signature matching.
734 The tau-type part has already been unified.  What we do here is to
735 check that this unification has not over-constrained the (polymorphic)
736 type variables of the original signature type.
737
738 The error message here is somewhat unsatisfactory, but it'll do for
739 now (ToDo).
740
741 \begin{code}
742 checkSigMatch :: TopLevelFlag -> [Name] -> [TcId] -> [TcSigInfo] -> TcM (Maybe (TcThetaType, LIE))
743 checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids sigs
744   | main_bound_here
745   =     -- First unify the main_id with IO t, for any old t
746     tcSetErrCtxt mainTyCheckCtxt (
747         tcLookupTyCon ioTyConName               `thenTc`    \ ioTyCon ->
748         newTyVarTy boxedTypeKind                `thenNF_Tc` \ t_tv ->
749         unifyTauTy ((mkTyConApp ioTyCon [t_tv]))
750                    (idType main_mono_id)
751     )                                           `thenTc_`
752
753         -- Now check the signatures
754         -- Must do this after the unification with IO t, 
755         -- in case of a silly signature like
756         --      main :: forall a. a
757         -- The unification to IO t will bind the type variable 'a',
758         -- which is just waht check_one_sig looks for
759     mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
760     mapTc check_main_ctxt sigs                  `thenTc_` 
761     returnTc (Just ([], emptyLIE))
762
763   | not (null sigs)
764   = mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
765     mapTc check_one_ctxt all_sigs_but_first     `thenTc_`
766     returnTc (Just (theta1, sig_lie))
767
768   | otherwise
769   = returnTc Nothing            -- No constraints from type sigs
770
771   where
772     (TySigInfo _ id1 _ theta1 _ _ _ _ : all_sigs_but_first) = sigs
773
774     sig1_dict_tys       = mk_dict_tys theta1
775     n_sig1_dict_tys     = length sig1_dict_tys
776     sig_lie             = mkLIE (concat [insts | TySigInfo _ _ _ _ _ _ insts _ <- sigs])
777
778     maybe_main        = find_main top_lvl binder_names mono_ids
779     main_bound_here   = maybeToBool maybe_main
780     Just main_mono_id = maybe_main
781                       
782         -- CHECK THAT THE SIGNATURE TYVARS AND TAU_TYPES ARE OK
783         -- Doesn't affect substitution
784     check_one_sig (TySigInfo _ id sig_tyvars sig_theta sig_tau _ _ src_loc)
785       = tcAddSrcLoc src_loc                                     $
786         tcAddErrCtxtM (sigCtxt (sig_msg id) sig_tyvars sig_theta sig_tau)       $
787         checkSigTyVars sig_tyvars (idFreeTyVars id)
788
789
790         -- CHECK THAT ALL THE SIGNATURE CONTEXTS ARE UNIFIABLE
791         -- The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
792         -- must all have the same context (or none).
793         --
794         -- We unify them because, with polymorphic recursion, their types
795         -- might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
796         -- ToDo: amplify
797     check_one_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
798        = tcAddSrcLoc src_loc    $
799          tcAddErrCtxt (sigContextsCtxt id1 id) $
800          checkTc (length this_sig_dict_tys == n_sig1_dict_tys)
801                                 sigContextsErr          `thenTc_`
802          unifyTauTyLists sig1_dict_tys this_sig_dict_tys
803       where
804          this_sig_dict_tys = mk_dict_tys theta
805
806         -- CHECK THAT FOR A GROUP INVOLVING Main.main, all 
807         -- the signature contexts are empty (what a bore)
808     check_main_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
809         = tcAddSrcLoc src_loc   $
810           checkTc (null theta) (mainContextsErr id)
811
812     mk_dict_tys theta = map mkPredTy theta
813
814     sig_msg id = ptext SLIT("When checking the type signature for") <+> quotes (ppr id)
815
816         -- Search for Main.main in the binder_names, return corresponding mono_id
817     find_main NotTopLevel binder_names mono_ids = Nothing
818     find_main TopLevel    binder_names mono_ids = go binder_names mono_ids
819     go [] [] = Nothing
820     go (n:ns) (m:ms) | n `hasKey` mainKey = Just m
821                      | otherwise          = go ns ms
822 \end{code}
823
824
825 %************************************************************************
826 %*                                                                      *
827 \subsection{SPECIALIZE pragmas}
828 %*                                                                      *
829 %************************************************************************
830
831 @tcSpecSigs@ munches up the specialisation "signatures" that arise through *user*
832 pragmas.  It is convenient for them to appear in the @[RenamedSig]@
833 part of a binding because then the same machinery can be used for
834 moving them into place as is done for type signatures.
835
836 They look like this:
837
838 \begin{verbatim}
839         f :: Ord a => [a] -> b -> b
840         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b #-}
841 \end{verbatim}
842
843 For this we generate:
844 \begin{verbatim}
845         f* = /\ b -> let d1 = ...
846                      in f Int b d1
847 \end{verbatim}
848
849 where f* is a SpecPragmaId.  The **sole** purpose of SpecPragmaIds is to
850 retain a right-hand-side that the simplifier will otherwise discard as
851 dead code... the simplifier has a flag that tells it not to discard
852 SpecPragmaId bindings.
853
854 In this case the f* retains a call-instance of the overloaded
855 function, f, (including appropriate dictionaries) so that the
856 specialiser will subsequently discover that there's a call of @f@ at
857 Int, and will create a specialisation for @f@.  After that, the
858 binding for @f*@ can be discarded.
859
860 We used to have a form
861         {-# SPECIALISE f :: <type> = g #-}
862 which promised that g implemented f at <type>, but we do that with 
863 a RULE now:
864         {-# SPECIALISE (f::<type) = g #-}
865
866 \begin{code}
867 tcSpecSigs :: [RenamedSig] -> TcM (TcMonoBinds, LIE)
868 tcSpecSigs (SpecSig name poly_ty src_loc : sigs)
869   =     -- SPECIALISE f :: forall b. theta => tau  =  g
870     tcAddSrcLoc src_loc                         $
871     tcAddErrCtxt (valSpecSigCtxt name poly_ty)  $
872
873         -- Get and instantiate its alleged specialised type
874     tcHsSigType poly_ty                         `thenTc` \ sig_ty ->
875
876         -- Check that f has a more general type, and build a RHS for
877         -- the spec-pragma-id at the same time
878     tcExpr (HsVar name) sig_ty                  `thenTc` \ (spec_expr, spec_lie) ->
879
880         -- Squeeze out any Methods (see comments with tcSimplifyToDicts)
881     tcSimplifyToDicts spec_lie                  `thenTc` \ (spec_lie1, spec_binds) ->
882
883         -- Just specialise "f" by building a SpecPragmaId binding
884         -- It is the thing that makes sure we don't prematurely 
885         -- dead-code-eliminate the binding we are really interested in.
886     newSpecPragmaId name sig_ty         `thenNF_Tc` \ spec_id ->
887
888         -- Do the rest and combine
889     tcSpecSigs sigs                     `thenTc` \ (binds_rest, lie_rest) ->
890     returnTc (binds_rest `andMonoBinds` VarMonoBind spec_id (mkHsLet spec_binds spec_expr),
891               lie_rest   `plusLIE`      spec_lie1)
892
893 tcSpecSigs (other_sig : sigs) = tcSpecSigs sigs
894 tcSpecSigs []                 = returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE)
895 \end{code}
896
897
898 %************************************************************************
899 %*                                                                      *
900 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
901 %*                                                                      *
902 %************************************************************************
903
904
905 \begin{code}
906 patMonoBindsCtxt bind
907   = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (ppr bind)
908
909 -----------------------------------------------
910 valSpecSigCtxt v ty
911   = sep [ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"),
912          nest 4 (ppr v <+> dcolon <+> ppr ty)]
913
914 -----------------------------------------------
915 unboxedPatBindErr id
916   = ptext SLIT("variable in a lazy pattern binding has unboxed type: ")
917          <+> quotes (ppr id)
918
919 -----------------------------------------------
920 bindSigsCtxt ids
921   = ptext SLIT("When checking the type signature(s) for") <+> pprQuotedList ids
922
923 -----------------------------------------------
924 sigContextsErr
925   = ptext SLIT("Mismatched contexts")
926
927 sigContextsCtxt s1 s2
928   = hang (hsep [ptext SLIT("When matching the contexts of the signatures for"), 
929                 quotes (ppr s1), ptext SLIT("and"), quotes (ppr s2)])
930          4 (ptext SLIT("(the signature contexts in a mutually recursive group should all be identical)"))
931
932 mainContextsErr id
933   | id `hasKey` mainKey = ptext SLIT("Main.main cannot be overloaded")
934   | otherwise
935   = quotes (ppr id) <+> ptext SLIT("cannot be overloaded") <> char ',' <> -- sigh; workaround for cpp's inability to deal
936     ptext SLIT("because it is mutually recursive with Main.main")         -- with commas inside SLIT strings.
937
938 mainTyCheckCtxt
939   = hsep [ptext SLIT("When checking that"), quotes (ptext SLIT("main")),
940           ptext SLIT("has the required type")]
941
942 -----------------------------------------------
943 unliftedBindErr flavour mbind
944   = hang (text flavour <+> ptext SLIT("bindings for unlifted types aren't allowed"))
945          4 (ppr mbind)
946
947 existentialExplode mbinds
948   = hang (vcat [text "My brain just exploded.",
949                 text "I can't handle pattern bindings for existentially-quantified constructors.",
950                 text "In the binding group"])
951         4 (ppr mbinds)
952 \end{code}