[project @ 2000-05-13 00:20:57 by lewie]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcBinds.lhs
1 %
2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
3 %
4 \section[TcBinds]{TcBinds}
5
6 \begin{code}
7 module TcBinds ( tcBindsAndThen, tcTopBindsAndThen,
8                  tcSpecSigs, tcBindWithSigs ) where
9
10 #include "HsVersions.h"
11
12 import {-# SOURCE #-} TcMatches ( tcGRHSs, tcMatchesFun )
13 import {-# SOURCE #-} TcExpr  ( tcExpr )
14
15 import HsSyn            ( HsExpr(..), HsBinds(..), MonoBinds(..), Sig(..), InPat(..), StmtCtxt(..),
16                           collectMonoBinders, andMonoBindList, andMonoBinds
17                         )
18 import RnHsSyn          ( RenamedHsBinds, RenamedSig, RenamedMonoBinds )
19 import TcHsSyn          ( TcHsBinds, TcMonoBinds, TcId, zonkId, mkHsLet )
20
21 import TcMonad
22 import Inst             ( Inst, LIE, emptyLIE, mkLIE, plusLIE, plusLIEs, InstOrigin(..),
23                           newDicts, tyVarsOfInst, instToId,
24                           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           ( TcType, TcThetaType,
39                           TcTyVar,
40                           newTyVarTy, newTyVar, newTyVarTy_OpenKind, tcInstTcType,
41                           zonkTcType, zonkTcTypes, zonkTcThetaType, zonkTcTyVarToTyVar
42                         )
43 import TcUnify          ( unifyTauTy, unifyTauTyLists )
44
45 import PrelInfo         ( main_NAME, ioTyCon_NAME )
46
47 import Id               ( Id, mkVanillaId, setInlinePragma, idFreeTyVars )
48 import Var              ( idType, idName )
49 import IdInfo           ( setInlinePragInfo, InlinePragInfo(..) )
50 import Name             ( Name, getName, getOccName, getSrcLoc )
51 import NameSet
52 import Type             ( mkTyVarTy, tyVarsOfTypes, mkTyConApp,
53                           splitSigmaTy, mkForAllTys, mkFunTys, getTyVar, 
54                           mkPredTy, splitRhoTy, mkForAllTy, isUnLiftedType, 
55                           isUnboxedType, unboxedTypeKind, boxedTypeKind
56                         )
57 import FunDeps          ( tyVarFunDep, oclose )
58 import Var              ( TyVar, tyVarKind )
59 import VarSet
60 import Bag
61 import Util             ( isIn )
62 import Maybes           ( maybeToBool )
63 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), RecFlag(..), isNotTopLevel )
64 import FiniteMap        ( listToFM, lookupFM )
65 import SrcLoc           ( SrcLoc )
66 import Outputable
67 \end{code}
68
69
70 %************************************************************************
71 %*                                                                      *
72 \subsection{Type-checking bindings}
73 %*                                                                      *
74 %************************************************************************
75
76 @tcBindsAndThen@ typechecks a @HsBinds@.  The "and then" part is because
77 it needs to know something about the {\em usage} of the things bound,
78 so that it can create specialisations of them.  So @tcBindsAndThen@
79 takes a function which, given an extended environment, E, typechecks
80 the scope of the bindings returning a typechecked thing and (most
81 important) an LIE.  It is this LIE which is then used as the basis for
82 specialising the things bound.
83
84 @tcBindsAndThen@ also takes a "combiner" which glues together the
85 bindings and the "thing" to make a new "thing".
86
87 The real work is done by @tcBindWithSigsAndThen@.
88
89 Recursive and non-recursive binds are handled in essentially the same
90 way: because of uniques there are no scoping issues left.  The only
91 difference is that non-recursive bindings can bind primitive values.
92
93 Even for non-recursive binding groups we add typings for each binder
94 to the LVE for the following reason.  When each individual binding is
95 checked the type of its LHS is unified with that of its RHS; and
96 type-checking the LHS of course requires that the binder is in scope.
97
98 At the top-level the LIE is sure to contain nothing but constant
99 dictionaries, which we resolve at the module level.
100
101 \begin{code}
102 tcTopBindsAndThen, tcBindsAndThen
103         :: (RecFlag -> TcMonoBinds -> thing -> thing)           -- Combinator
104         -> RenamedHsBinds
105         -> TcM s (thing, LIE)
106         -> TcM s (thing, LIE)
107
108 tcTopBindsAndThen = tc_binds_and_then TopLevel
109 tcBindsAndThen    = tc_binds_and_then NotTopLevel
110
111 tc_binds_and_then top_lvl combiner EmptyBinds do_next
112   = do_next
113 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind EmptyMonoBinds sigs is_rec) do_next
114   = do_next
115
116 tc_binds_and_then top_lvl combiner (ThenBinds b1 b2) do_next
117   = tc_binds_and_then top_lvl combiner b1       $
118     tc_binds_and_then top_lvl combiner b2       $
119     do_next
120
121 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
122   =     -- TYPECHECK THE SIGNATURES
123       mapTc tcTySig [sig | sig@(Sig name _ _) <- sigs]  `thenTc` \ tc_ty_sigs ->
124   
125       tcBindWithSigs top_lvl bind tc_ty_sigs
126                      sigs is_rec                        `thenTc` \ (poly_binds, poly_lie, poly_ids) ->
127   
128           -- Extend the environment to bind the new polymorphic Ids
129       tcExtendLocalValEnv [(idName poly_id, poly_id) | poly_id <- poly_ids] $
130   
131           -- Build bindings and IdInfos corresponding to user pragmas
132       tcSpecSigs sigs           `thenTc` \ (prag_binds, prag_lie) ->
133
134         -- Now do whatever happens next, in the augmented envt
135       do_next                   `thenTc` \ (thing, thing_lie) ->
136
137         -- Create specialisations of functions bound here
138         -- We want to keep non-recursive things non-recursive
139         -- so that we desugar unboxed bindings correctly
140       case (top_lvl, is_rec) of
141
142                 -- For the top level don't bother will all this bindInstsOfLocalFuns stuff
143                 -- All the top level things are rec'd together anyway, so it's fine to
144                 -- leave them to the tcSimplifyTop, and quite a bit faster too
145         (TopLevel, _)
146                 -> returnTc (combiner Recursive (poly_binds `andMonoBinds` prag_binds) thing,
147                              thing_lie `plusLIE` prag_lie `plusLIE` poly_lie)
148
149         (NotTopLevel, NonRecursive) 
150                 -> bindInstsOfLocalFuns 
151                                 (thing_lie `plusLIE` prag_lie)
152                                 poly_ids                        `thenTc` \ (thing_lie', lie_binds) ->
153
154                    returnTc (
155                         combiner NonRecursive poly_binds $
156                         combiner NonRecursive prag_binds $
157                         combiner Recursive lie_binds  $
158                                 -- NB: the binds returned by tcSimplify and bindInstsOfLocalFuns
159                                 -- aren't guaranteed in dependency order (though we could change
160                                 -- that); hence the Recursive marker.
161                         thing,
162
163                         thing_lie' `plusLIE` poly_lie
164                    )
165
166         (NotTopLevel, Recursive)
167                 -> bindInstsOfLocalFuns 
168                                 (thing_lie `plusLIE` poly_lie `plusLIE` prag_lie) 
169                                 poly_ids                        `thenTc` \ (final_lie, lie_binds) ->
170
171                    returnTc (
172                         combiner Recursive (
173                                 poly_binds `andMonoBinds`
174                                 lie_binds  `andMonoBinds`
175                                 prag_binds) thing,
176                         final_lie
177                    )
178 \end{code}
179
180 An aside.  The original version of @tcBindsAndThen@ which lacks a
181 combiner function, appears below.  Though it is perfectly well
182 behaved, it cannot be typed by Haskell, because the recursive call is
183 at a different type to the definition itself.  There aren't too many
184 examples of this, which is why I thought it worth preserving! [SLPJ]
185
186 \begin{pseudocode}
187 % tcBindsAndThen
188 %       :: RenamedHsBinds
189 %       -> TcM s (thing, LIE, thing_ty))
190 %       -> TcM s ((TcHsBinds, thing), LIE, thing_ty)
191
192 % tcBindsAndThen EmptyBinds do_next
193 %   = do_next           `thenTc` \ (thing, lie, thing_ty) ->
194 %     returnTc ((EmptyBinds, thing), lie, thing_ty)
195
196 % tcBindsAndThen (ThenBinds binds1 binds2) do_next
197 %   = tcBindsAndThen binds1 (tcBindsAndThen binds2 do_next)
198 %       `thenTc` \ ((binds1', (binds2', thing')), lie1, thing_ty) ->
199
200 %     returnTc ((binds1' `ThenBinds` binds2', thing'), lie1, thing_ty)
201
202 % tcBindsAndThen (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
203 %   = tcBindAndThen bind sigs do_next
204 \end{pseudocode}
205
206
207 %************************************************************************
208 %*                                                                      *
209 \subsection{tcBindWithSigs}
210 %*                                                                      *
211 %************************************************************************
212
213 @tcBindWithSigs@ deals with a single binding group.  It does generalisation,
214 so all the clever stuff is in here.
215
216 * binder_names and mbind must define the same set of Names
217
218 * The Names in tc_ty_sigs must be a subset of binder_names
219
220 * The Ids in tc_ty_sigs don't necessarily have to have the same name
221   as the Name in the tc_ty_sig
222
223 \begin{code}
224 tcBindWithSigs  
225         :: TopLevelFlag
226         -> RenamedMonoBinds
227         -> [TcSigInfo]
228         -> [RenamedSig]         -- Used solely to get INLINE, NOINLINE sigs
229         -> RecFlag
230         -> TcM s (TcMonoBinds, LIE, [TcId])
231
232 tcBindWithSigs top_lvl mbind tc_ty_sigs inline_sigs is_rec
233   = recoverTc (
234         -- If typechecking the binds fails, then return with each
235         -- signature-less binder given type (forall a.a), to minimise subsequent
236         -- error messages
237         newTyVar boxedTypeKind          `thenNF_Tc` \ alpha_tv ->
238         let
239           forall_a_a    = mkForAllTy alpha_tv (mkTyVarTy alpha_tv)
240           binder_names  = map fst (bagToList (collectMonoBinders mbind))
241           poly_ids      = map mk_dummy binder_names
242           mk_dummy name = case maybeSig tc_ty_sigs name of
243                             Just (TySigInfo _ poly_id _ _ _ _ _ _) -> poly_id   -- Signature
244                             Nothing -> mkVanillaId name forall_a_a              -- No signature
245         in
246         returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE, poly_ids)
247     ) $
248
249         -- TYPECHECK THE BINDINGS
250     tcMonoBinds mbind tc_ty_sigs is_rec         `thenTc` \ (mbind', lie_req, binder_names, mono_ids) ->
251
252         -- CHECK THAT THE SIGNATURES MATCH
253         -- (must do this before getTyVarsToGen)
254     checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids tc_ty_sigs      `thenTc` \ maybe_sig_theta ->   
255
256         -- IMPROVE the LIE
257         -- Force any unifications dictated by functional dependencies.
258         -- Because unification may happen, it's important that this step
259         -- come before:
260         --   - computing vars over which to quantify
261         --   - zonking the generalized type vars
262     let lie_avail = case maybe_sig_theta of
263                       Nothing      -> emptyLIE
264                       Just (_, la) -> la in
265     tcImprove (lie_avail `plusLIE` lie_req)                     `thenTc_`
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     let
272         mono_id_tys = map idType mono_ids
273     in
274     getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie_req  `thenNF_Tc` \ (tyvars_not_to_gen, tyvars_to_gen) ->
275
276         -- Finally, zonk the generalised type variables to real TyVars
277         -- This commits any unbound kind variables to boxed kind
278         -- I'm a little worried that such a kind variable might be
279         -- free in the environment, but I don't think it's possible for
280         -- this to happen when the type variable is not free in the envt
281         -- (which it isn't).            SLPJ Nov 98
282     mapTc zonkTcTyVarToTyVar (varSetElems tyvars_to_gen)        `thenTc` \ real_tyvars_to_gen_list ->
283     let
284         real_tyvars_to_gen = mkVarSet real_tyvars_to_gen_list
285                 -- It's important that the final list 
286                 -- (real_tyvars_to_gen and real_tyvars_to_gen_list) is fully
287                 -- zonked, *including boxity*, because they'll be included in the forall types of
288                 -- the polymorphic Ids, and instances of these Ids will be generated from them.
289                 -- 
290                 -- Also NB that tcSimplify takes zonked tyvars as its arg, hence we pass
291                 -- real_tyvars_to_gen
292     in
293
294         -- SIMPLIFY THE LIE
295     tcExtendGlobalTyVars tyvars_not_to_gen (
296         let ips = getIPsOfLIE lie_req in
297         if null real_tyvars_to_gen_list && (null ips || not is_unrestricted) then
298                 -- No polymorphism, and no IPs, so no need to simplify context
299             returnTc (lie_req, EmptyMonoBinds, [])
300         else
301         case maybe_sig_theta of
302           Nothing ->
303                 -- No signatures, so just simplify the lie
304                 -- NB: no signatures => no polymorphic recursion, so no
305                 -- need to use lie_avail (which will be empty anyway)
306             tcSimplify (text "tcBinds1" <+> ppr binder_names)
307                        real_tyvars_to_gen lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, lie_bound) ->
308             returnTc (lie_free, dict_binds, map instToId (bagToList lie_bound))
309
310           Just (sig_theta, lie_avail) ->
311                 -- There are signatures, and their context is sig_theta
312                 -- Furthermore, lie_avail is an LIE containing the 'method insts'
313                 -- for the things bound here
314
315             zonkTcThetaType sig_theta                   `thenNF_Tc` \ sig_theta' ->
316             newDicts SignatureOrigin sig_theta'         `thenNF_Tc` \ (dicts_sig, dict_ids) ->
317                 -- It's important that sig_theta is zonked, because
318                 -- dict_id is later used to form the type of the polymorphic thing,
319                 -- and forall-types must be zonked so far as their bound variables
320                 -- are concerned
321
322             let
323                 -- The "givens" is the stuff available.  We get that from
324                 -- the context of the type signature, BUT ALSO the lie_avail
325                 -- so that polymorphic recursion works right (see comments at end of fn)
326                 givens = dicts_sig `plusLIE` lie_avail
327             in
328
329                 -- Check that the needed dicts can be expressed in
330                 -- terms of the signature ones
331             tcAddErrCtxt  (bindSigsCtxt tysig_names) $
332             tcSimplifyAndCheck
333                 (ptext SLIT("type signature for") <+> pprQuotedList binder_names)
334                 real_tyvars_to_gen givens lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds) ->
335
336             returnTc (lie_free, dict_binds, dict_ids)
337
338     )                                           `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, dicts_bound) ->
339
340         -- GET THE FINAL MONO_ID_TYS
341     zonkTcTypes mono_id_tys                     `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_types ->
342
343
344         -- CHECK FOR BOGUS UNPOINTED BINDINGS
345     (if any isUnLiftedType zonked_mono_id_types then
346                 -- Unlifted bindings must be non-recursive,
347                 -- not top level, and non-polymorphic
348         checkTc (isNotTopLevel top_lvl)
349                 (unliftedBindErr "Top-level" mbind)             `thenTc_`
350         checkTc (case is_rec of {Recursive -> False; NonRecursive -> True})
351                 (unliftedBindErr "Recursive" mbind)             `thenTc_`
352         checkTc (null real_tyvars_to_gen_list)
353                 (unliftedBindErr "Polymorphic" mbind)
354      else
355         returnTc ()
356     )                                                   `thenTc_`
357
358     ASSERT( not (any ((== unboxedTypeKind) . tyVarKind) real_tyvars_to_gen_list) )
359                 -- The instCantBeGeneralised stuff in tcSimplify should have
360                 -- already raised an error if we're trying to generalise an 
361                 -- unboxed tyvar (NB: unboxed tyvars are always introduced 
362                 -- along with a class constraint) and it's better done there 
363                 -- because we have more precise origin information.
364                 -- That's why we just use an ASSERT here.
365
366
367          -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
368     mapNF_Tc zonkId mono_ids            `thenNF_Tc` \ zonked_mono_ids ->
369     let
370         exports  = zipWith mk_export binder_names zonked_mono_ids
371         dict_tys = map idType dicts_bound
372
373         inlines    = mkNameSet [name | InlineSig name _ loc <- inline_sigs]
374         no_inlines = listToFM ([(name, IMustNotBeINLINEd False phase) | NoInlineSig name phase loc <- inline_sigs] ++
375                                [(name, IMustNotBeINLINEd True  phase) | InlineSig   name phase loc <- inline_sigs, maybeToBool phase])
376                 -- "INLINE n foo" means inline foo, but not until at least phase n
377                 -- "NOINLINE n foo" means don't inline foo until at least phase n, and even 
378                 --                  then only if it is small enough etc.
379                 -- "NOINLINE foo" means don't inline foo ever, which we signal with a (IMustNotBeINLINEd Nothing)
380                 -- See comments in CoreUnfold.blackListed for the Authorised Version
381
382         mk_export binder_name zonked_mono_id
383           = (tyvars, 
384              attachNoInlinePrag no_inlines poly_id,
385              zonked_mono_id)
386           where
387             (tyvars, poly_id) = 
388                 case maybeSig tc_ty_sigs binder_name of
389                   Just (TySigInfo _ sig_poly_id sig_tyvars _ _ _ _ _) -> 
390                         (sig_tyvars, sig_poly_id)
391                   Nothing -> (real_tyvars_to_gen_list, new_poly_id)
392
393             new_poly_id = mkVanillaId binder_name poly_ty
394             poly_ty = mkForAllTys real_tyvars_to_gen_list 
395                         $ mkFunTys dict_tys 
396                         $ idType (zonked_mono_id)
397                 -- It's important to build a fully-zonked poly_ty, because
398                 -- we'll slurp out its free type variables when extending the
399                 -- local environment (tcExtendLocalValEnv); if it's not zonked
400                 -- it appears to have free tyvars that aren't actually free 
401                 -- at all.
402         
403         pat_binders :: [Name]
404         pat_binders = map fst $ bagToList $ collectMonoBinders $ 
405                       (justPatBindings mbind EmptyMonoBinds)
406     in
407         -- CHECK FOR UNBOXED BINDERS IN PATTERN BINDINGS
408     mapTc (\id -> checkTc (not (idName id `elem` pat_binders
409                                 && isUnboxedType (idType id)))
410                           (unboxedPatBindErr id)) zonked_mono_ids
411                                 `thenTc_`
412
413          -- BUILD RESULTS
414     returnTc (
415          -- pprTrace "binding.." (ppr ((dicts_bound, dict_binds), exports, [idType poly_id | (_, poly_id, _) <- exports])) $
416          AbsBinds real_tyvars_to_gen_list
417                   dicts_bound
418                   exports
419                   inlines
420                   (dict_binds `andMonoBinds` mbind'),
421          lie_free,
422          [poly_id | (_, poly_id, _) <- exports]
423     )
424   where
425     tysig_names     = [name | (TySigInfo name _ _ _ _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
426     is_unrestricted = isUnRestrictedGroup tysig_names mbind
427
428 justPatBindings bind@(PatMonoBind _ _ _) binds = bind `andMonoBinds` binds
429 justPatBindings (AndMonoBinds b1 b2) binds = 
430         justPatBindings b1 (justPatBindings b2 binds) 
431 justPatBindings other_bind binds = binds
432
433 attachNoInlinePrag no_inlines bndr
434   = case lookupFM no_inlines (idName bndr) of
435         Just prag -> bndr `setInlinePragma` prag
436         Nothing   -> bndr
437 \end{code}
438
439 Polymorphic recursion
440 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
441 The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
442
443         * Bind any variable for which we have a type signature
444           to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
445           the RHSs we'll make a full polymorphic call.
446
447 This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
448 amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
449
450         f :: Eq a => [a] -> [a]
451         f xs = ...f...
452
453 If we don't take care, after typechecking we get
454
455         f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
456                                in
457                                \ys:[a] -> ...f'...
458
459 Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
460 identical to the function we're executing.  In this case, the
461 polymorphic recursion isn't being used (but that's a very common case).
462 We'd prefer
463
464         f = /\a -> \d::Eq a -> letrec
465                                  fm = \ys:[a] -> ...fm...
466                                in
467                                fm
468
469 This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn
470 (post-typechecking)
471
472         ff :: [Int] -> [Int]
473         ff = f Int dEqInt
474
475 Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
476 f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
477 up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
478
479         ff = f Int dEqInt
480
481            = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
482
483            = let f' = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
484                       in \ys. ...f'...
485
486 Etc.
487 Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
488 *monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
489 if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
490 we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
491 to the "givens" when simplifying constraints.  That's what the "lies_avail"
492 is doing.
493
494
495 %************************************************************************
496 %*                                                                      *
497 \subsection{getTyVarsToGen}
498 %*                                                                      *
499 %************************************************************************
500
501 @getTyVarsToGen@ decides what type variables to generalise over.
502
503 For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
504 for a definition -- we bind no dictionaries, and
505 remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
506
507 *Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
508 to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
509 we may well know more.  For example (this actually came up)
510         f :: Array Int Int
511         f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
512 We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
513 stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
514 we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
515 Int literals!
516
517 Find all the type variables involved in overloading, the
518 "constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
519 generalise.  We must be careful about doing this:
520
521  (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
522         constrained, then it will never, ever get bound, and lands
523         up printed out in interface files!  Notorious example:
524                 instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
525         Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
526         Another, more common, example is when there's a Method inst in
527         the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
528         type variables.
529
530  (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
531         because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
532         tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
533
534 So we are careful, and do a complete simplification just to find the
535 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
536 find which tyvars are constrained.
537
538 \begin{code}
539 getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie
540   = tcGetGlobalTyVars                   `thenNF_Tc` \ free_tyvars ->
541     zonkTcTypes mono_id_tys             `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_tys ->
542     let
543         body_tyvars = tyVarsOfTypes zonked_mono_id_tys `minusVarSet` free_tyvars
544     in
545     if is_unrestricted
546     then
547         let fds = getAllFunDepsOfLIE lie in
548         zonkFunDeps fds         `thenNF_Tc` \ fds' ->
549         let tvFundep = tyVarFunDep fds'
550             extended_tyvars = oclose tvFundep body_tyvars in
551         -- pprTrace "gTVTG" (ppr (lie, body_tyvars, extended_tyvars)) $
552         returnNF_Tc (emptyVarSet, extended_tyvars)
553     else
554         -- This recover and discard-errs is to avoid duplicate error
555         -- messages; this, after all, is an "extra" call to tcSimplify
556         recoverNF_Tc (returnNF_Tc (emptyVarSet, body_tyvars))           $
557         discardErrsTc                                                   $
558
559         tcSimplify (text "getTVG") body_tyvars lie    `thenTc` \ (_, _, constrained_dicts) ->
560         let
561           -- ASSERT: dicts_sig is already zonked!
562             constrained_tyvars    = foldrBag (unionVarSet . tyVarsOfInst) emptyVarSet constrained_dicts
563             reduced_tyvars_to_gen = body_tyvars `minusVarSet` constrained_tyvars
564         in
565         returnTc (constrained_tyvars, reduced_tyvars_to_gen)
566 \end{code}
567
568
569 \begin{code}
570 isUnRestrictedGroup :: [Name]           -- Signatures given for these
571                     -> RenamedMonoBinds
572                     -> Bool
573
574 is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
575
576 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind (VarPatIn v) _ _) = v `is_elem` sigs
577 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind other        _ _) = False
578 isUnRestrictedGroup sigs (VarMonoBind v _)              = v `is_elem` sigs
579 isUnRestrictedGroup sigs (FunMonoBind _ _ _ _)          = True
580 isUnRestrictedGroup sigs (AndMonoBinds mb1 mb2)         = isUnRestrictedGroup sigs mb1 &&
581                                                           isUnRestrictedGroup sigs mb2
582 isUnRestrictedGroup sigs EmptyMonoBinds                 = True
583 \end{code}
584
585
586 %************************************************************************
587 %*                                                                      *
588 \subsection{tcMonoBind}
589 %*                                                                      *
590 %************************************************************************
591
592 @tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
593 The signatures have been dealt with already.
594
595 \begin{code}
596 tcMonoBinds :: RenamedMonoBinds 
597             -> [TcSigInfo]
598             -> RecFlag
599             -> TcM s (TcMonoBinds, 
600                       LIE,              -- LIE required
601                       [Name],           -- Bound names
602                       [TcId])   -- Corresponding monomorphic bound things
603
604 tcMonoBinds mbinds tc_ty_sigs is_rec
605   = tc_mb_pats mbinds           `thenTc` \ (complete_it, lie_req_pat, tvs, ids, lie_avail) ->
606     let
607         tv_list           = bagToList tvs
608         id_list           = bagToList ids
609         (names, mono_ids) = unzip id_list
610
611                 -- This last defn is the key one:
612                 -- extend the val envt with bindings for the 
613                 -- things bound in this group, overriding the monomorphic
614                 -- ids with the polymorphic ones from the pattern
615         extra_val_env = case is_rec of
616                           Recursive    -> map mk_bind id_list
617                           NonRecursive -> []
618     in
619         -- Don't know how to deal with pattern-bound existentials yet
620     checkTc (isEmptyBag tvs && isEmptyBag lie_avail) 
621             (existentialExplode mbinds)                 `thenTc_` 
622
623         -- *Before* checking the RHSs, but *after* checking *all* the patterns,
624         -- extend the envt with bindings for all the bound ids;
625         --   and *then* override with the polymorphic Ids from the signatures
626         -- That is the whole point of the "complete_it" stuff.
627         --
628         -- There's a further wrinkle: we have to delay extending the environment
629         -- until after we've dealt with any pattern-bound signature type variables
630         -- Consider  f (x::a) = ...f...
631         -- We're going to check that a isn't unified with anything in the envt, 
632         -- so f itself had better not be!  So we pass the envt binding f into
633         -- complete_it, which extends the actual envt in TcMatches.tcMatch, after
634         -- dealing with the signature tyvars
635
636     complete_it extra_val_env                           `thenTc` \ (mbinds', lie_req_rhss) ->
637
638     returnTc (mbinds', lie_req_pat `plusLIE` lie_req_rhss, names, mono_ids)
639   where
640
641         -- This function is used when dealing with a LHS binder; we make a monomorphic
642         -- version of the Id.  We check for type signatures
643     tc_pat_bndr name pat_ty
644         = case maybeSig tc_ty_sigs name of
645             Nothing
646                 -> newLocalId (getOccName name) pat_ty (getSrcLoc name)
647
648             Just (TySigInfo _ _ _ _ _ mono_id _ _)
649                 -> tcAddSrcLoc (getSrcLoc name)                         $
650                    unifyTauTy (idType mono_id) pat_ty   `thenTc_`
651                    returnTc mono_id
652
653     mk_bind (name, mono_id) = case maybeSig tc_ty_sigs name of
654                                 Nothing                                   -> (name, mono_id)
655                                 Just (TySigInfo name poly_id _ _ _ _ _ _) -> (name, poly_id)
656
657     tc_mb_pats EmptyMonoBinds
658       = returnTc (\ xve -> returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE), emptyLIE, emptyBag, emptyBag, emptyLIE)
659
660     tc_mb_pats (AndMonoBinds mb1 mb2)
661       = tc_mb_pats mb1          `thenTc` \ (complete_it1, lie_req1, tvs1, ids1, lie_avail1) ->
662         tc_mb_pats mb2          `thenTc` \ (complete_it2, lie_req2, tvs2, ids2, lie_avail2) ->
663         let
664            complete_it xve = complete_it1 xve   `thenTc` \ (mb1', lie1) ->
665                              complete_it2 xve   `thenTc` \ (mb2', lie2) ->
666                              returnTc (AndMonoBinds mb1' mb2', lie1 `plusLIE` lie2)
667         in
668         returnTc (complete_it,
669                   lie_req1 `plusLIE` lie_req2,
670                   tvs1 `unionBags` tvs2,
671                   ids1 `unionBags` ids2,
672                   lie_avail1 `plusLIE` lie_avail2)
673
674     tc_mb_pats (FunMonoBind name inf matches locn)
675       = newTyVarTy boxedTypeKind        `thenNF_Tc` \ bndr_ty ->
676         tc_pat_bndr name bndr_ty        `thenTc` \ bndr_id ->
677         let
678            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
679                              tcMatchesFun xve name bndr_ty  matches     `thenTc` \ (matches', lie) ->
680                              returnTc (FunMonoBind bndr_id inf matches' locn, lie)
681         in
682         returnTc (complete_it, emptyLIE, emptyBag, unitBag (name, bndr_id), emptyLIE)
683
684     tc_mb_pats bind@(PatMonoBind pat grhss locn)
685       = tcAddSrcLoc locn                $
686
687                 -- Figure out the appropriate kind for the pattern,
688                 -- and generate a suitable type variable 
689         (case is_rec of
690              Recursive    -> newTyVarTy boxedTypeKind   -- Recursive, so no unboxed types
691              NonRecursive -> newTyVarTy_OpenKind        -- Non-recursive, so we permit unboxed types
692         )                                       `thenNF_Tc` \ pat_ty ->
693
694                 --      Now typecheck the pattern
695                 -- We don't support binding fresh type variables in the
696                 -- pattern of a pattern binding.  For example, this is illegal:
697                 --      (x::a, y::b) = e
698                 -- whereas this is ok
699                 --      (x::Int, y::Bool) = e
700                 --
701                 -- We don't check explicitly for this problem.  Instead, we simply
702                 -- type check the pattern with tcPat.  If the pattern mentions any
703                 -- fresh tyvars we simply get an out-of-scope type variable error
704         tcPat tc_pat_bndr pat pat_ty            `thenTc` \ (pat', lie_req, tvs, ids, lie_avail) ->
705         let
706            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
707                              tcAddErrCtxt (patMonoBindsCtxt bind)       $
708                              tcExtendLocalValEnv xve                    $
709                              tcGRHSs grhss pat_ty PatBindRhs            `thenTc` \ (grhss', lie) ->
710                              returnTc (PatMonoBind pat' grhss' locn, lie)
711         in
712         returnTc (complete_it, lie_req, tvs, ids, lie_avail)
713 \end{code}
714
715 %************************************************************************
716 %*                                                                      *
717 \subsection{Signatures}
718 %*                                                                      *
719 %************************************************************************
720
721 @checkSigMatch@ does the next step in checking signature matching.
722 The tau-type part has already been unified.  What we do here is to
723 check that this unification has not over-constrained the (polymorphic)
724 type variables of the original signature type.
725
726 The error message here is somewhat unsatisfactory, but it'll do for
727 now (ToDo).
728
729 \begin{code}
730 checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids sigs
731   | main_bound_here
732   =     -- First unify the main_id with IO t, for any old t
733     tcSetErrCtxt mainTyCheckCtxt (
734         tcLookupTyCon ioTyCon_NAME              `thenTc`    \ ioTyCon ->
735         newTyVarTy boxedTypeKind                `thenNF_Tc` \ t_tv ->
736         unifyTauTy ((mkTyConApp ioTyCon [t_tv]))
737                    (idType main_mono_id)
738     )                                           `thenTc_`
739
740         -- Now check the signatures
741         -- Must do this after the unification with IO t, 
742         -- in case of a silly signature like
743         --      main :: forall a. a
744         -- The unification to IO t will bind the type variable 'a',
745         -- which is just waht check_one_sig looks for
746     mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
747     mapTc check_main_ctxt sigs                  `thenTc_` 
748
749             returnTc (Just ([], emptyLIE))
750
751   | not (null sigs)
752   = mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
753     mapTc check_one_ctxt all_sigs_but_first     `thenTc_`
754     returnTc (Just (theta1, sig_lie))
755
756   | otherwise
757   = returnTc Nothing            -- No constraints from type sigs
758
759   where
760     (TySigInfo _ id1 _ theta1 _ _ _ _ : all_sigs_but_first) = sigs
761
762     sig1_dict_tys       = mk_dict_tys theta1
763     n_sig1_dict_tys     = length sig1_dict_tys
764     sig_lie             = mkLIE [inst | TySigInfo _ _ _ _ _ _ inst _ <- sigs]
765
766     maybe_main        = find_main top_lvl binder_names mono_ids
767     main_bound_here   = maybeToBool maybe_main
768     Just main_mono_id = maybe_main
769                       
770         -- CHECK THAT THE SIGNATURE TYVARS AND TAU_TYPES ARE OK
771         -- Doesn't affect substitution
772     check_one_sig (TySigInfo _ id sig_tyvars sig_theta sig_tau _ _ src_loc)
773       = tcAddSrcLoc src_loc                                     $
774         tcAddErrCtxtM (sigCtxt (sig_msg id) sig_tyvars sig_theta sig_tau)       $
775         checkSigTyVars sig_tyvars (idFreeTyVars id)
776
777
778         -- CHECK THAT ALL THE SIGNATURE CONTEXTS ARE UNIFIABLE
779         -- The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
780         -- must all have the same context (or none).
781         --
782         -- We unify them because, with polymorphic recursion, their types
783         -- might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
784         -- ToDo: amplify
785     check_one_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
786        = tcAddSrcLoc src_loc    $
787          tcAddErrCtxt (sigContextsCtxt id1 id) $
788          checkTc (length this_sig_dict_tys == n_sig1_dict_tys)
789                                 sigContextsErr          `thenTc_`
790          unifyTauTyLists sig1_dict_tys this_sig_dict_tys
791       where
792          this_sig_dict_tys = mk_dict_tys theta
793
794         -- CHECK THAT FOR A GROUP INVOLVING Main.main, all 
795         -- the signature contexts are empty (what a bore)
796     check_main_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
797         = tcAddSrcLoc src_loc   $
798           checkTc (null theta) (mainContextsErr id)
799
800     mk_dict_tys theta = map mkPredTy theta
801
802     sig_msg id = ptext SLIT("When checking the type signature for") <+> quotes (ppr id)
803
804         -- Search for Main.main in the binder_names, return corresponding mono_id
805     find_main NotTopLevel binder_names mono_ids = Nothing
806     find_main TopLevel    binder_names mono_ids = go binder_names mono_ids
807     go [] [] = Nothing
808     go (n:ns) (m:ms) | n == main_NAME = Just m
809                      | otherwise      = go ns ms
810 \end{code}
811
812
813 %************************************************************************
814 %*                                                                      *
815 \subsection{SPECIALIZE pragmas}
816 %*                                                                      *
817 %************************************************************************
818
819 @tcSpecSigs@ munches up the specialisation "signatures" that arise through *user*
820 pragmas.  It is convenient for them to appear in the @[RenamedSig]@
821 part of a binding because then the same machinery can be used for
822 moving them into place as is done for type signatures.
823
824 They look like this:
825
826 \begin{verbatim}
827         f :: Ord a => [a] -> b -> b
828         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b #-}
829 \end{verbatim}
830
831 For this we generate:
832 \begin{verbatim}
833         f* = /\ b -> let d1 = ...
834                      in f Int b d1
835 \end{verbatim}
836
837 where f* is a SpecPragmaId.  The **sole** purpose of SpecPragmaIds is to
838 retain a right-hand-side that the simplifier will otherwise discard as
839 dead code... the simplifier has a flag that tells it not to discard
840 SpecPragmaId bindings.
841
842 In this case the f* retains a call-instance of the overloaded
843 function, f, (including appropriate dictionaries) so that the
844 specialiser will subsequently discover that there's a call of @f@ at
845 Int, and will create a specialisation for @f@.  After that, the
846 binding for @f*@ can be discarded.
847
848 We used to have a form
849         {-# SPECIALISE f :: <type> = g #-}
850 which promised that g implemented f at <type>, but we do that with 
851 a RULE now:
852         {-# SPECIALISE (f::<type) = g #-}
853
854 \begin{code}
855 tcSpecSigs :: [RenamedSig] -> TcM s (TcMonoBinds, LIE)
856 tcSpecSigs (SpecSig name poly_ty src_loc : sigs)
857   =     -- SPECIALISE f :: forall b. theta => tau  =  g
858     tcAddSrcLoc src_loc                         $
859     tcAddErrCtxt (valSpecSigCtxt name poly_ty)  $
860
861         -- Get and instantiate its alleged specialised type
862     tcHsSigType poly_ty                         `thenTc` \ sig_ty ->
863
864         -- Check that f has a more general type, and build a RHS for
865         -- the spec-pragma-id at the same time
866     tcExpr (HsVar name) sig_ty                  `thenTc` \ (spec_expr, spec_lie) ->
867
868         -- Squeeze out any Methods (see comments with tcSimplifyToDicts)
869     tcSimplifyToDicts spec_lie                  `thenTc` \ (spec_lie1, spec_binds) ->
870
871         -- Just specialise "f" by building a SpecPragmaId binding
872         -- It is the thing that makes sure we don't prematurely 
873         -- dead-code-eliminate the binding we are really interested in.
874     newSpecPragmaId name sig_ty         `thenNF_Tc` \ spec_id ->
875
876         -- Do the rest and combine
877     tcSpecSigs sigs                     `thenTc` \ (binds_rest, lie_rest) ->
878     returnTc (binds_rest `andMonoBinds` VarMonoBind spec_id (mkHsLet spec_binds spec_expr),
879               lie_rest   `plusLIE`      spec_lie1)
880
881 tcSpecSigs (other_sig : sigs) = tcSpecSigs sigs
882 tcSpecSigs []                 = returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE)
883 \end{code}
884
885
886 %************************************************************************
887 %*                                                                      *
888 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
889 %*                                                                      *
890 %************************************************************************
891
892
893 \begin{code}
894 patMonoBindsCtxt bind
895   = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (ppr bind)
896
897 -----------------------------------------------
898 valSpecSigCtxt v ty
899   = sep [ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"),
900          nest 4 (ppr v <+> dcolon <+> ppr ty)]
901
902 -----------------------------------------------
903 notAsPolyAsSigErr sig_tau mono_tyvars
904   = hang (ptext SLIT("A type signature is more polymorphic than the inferred type"))
905         4  (vcat [text "Can't for-all the type variable(s)" <+> 
906                   pprQuotedList mono_tyvars,
907                   text "in the type" <+> quotes (ppr sig_tau)
908            ])
909
910 -----------------------------------------------
911 badMatchErr sig_ty inferred_ty
912   = hang (ptext SLIT("Type signature doesn't match inferred type"))
913          4 (vcat [hang (ptext SLIT("Signature:")) 4 (ppr sig_ty),
914                       hang (ptext SLIT("Inferred :")) 4 (ppr inferred_ty)
915            ])
916
917 -----------------------------------------------
918 unboxedPatBindErr id
919   = ptext SLIT("variable in a lazy pattern binding has unboxed type: ")
920          <+> quotes (ppr id)
921
922 -----------------------------------------------
923 bindSigsCtxt ids
924   = ptext SLIT("When checking the type signature(s) for") <+> pprQuotedList ids
925
926 -----------------------------------------------
927 sigContextsErr
928   = ptext SLIT("Mismatched contexts")
929
930 sigContextsCtxt s1 s2
931   = hang (hsep [ptext SLIT("When matching the contexts of the signatures for"), 
932                 quotes (ppr s1), ptext SLIT("and"), quotes (ppr s2)])
933          4 (ptext SLIT("(the signature contexts in a mutually recursive group should all be identical)"))
934
935 mainContextsErr id
936   | getName id == main_NAME = ptext SLIT("Main.main cannot be overloaded")
937   | otherwise
938   = quotes (ppr id) <+> ptext SLIT("cannot be overloaded") <> char ',' <> -- sigh; workaround for cpp's inability to deal
939     ptext SLIT("because it is mutually recursive with Main.main")         -- with commas inside SLIT strings.
940
941 mainTyCheckCtxt
942   = hsep [ptext SLIT("When checking that"), quotes (ppr main_NAME), 
943           ptext SLIT("has the required type")]
944
945 -----------------------------------------------
946 unliftedBindErr flavour mbind
947   = hang (text flavour <+> ptext SLIT("bindings for unlifted types aren't allowed"))
948          4 (ppr mbind)
949
950 existentialExplode mbinds
951   = hang (vcat [text "My brain just exploded.",
952                 text "I can't handle pattern bindings for existentially-quantified constructors.",
953                 text "In the binding group"])
954         4 (ppr mbinds)
955 \end{code}