[project @ 2000-04-03 16:46:41 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcBinds.lhs
1 %
2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
3 %
4 \section[TcBinds]{TcBinds}
5
6 \begin{code}
7 module TcBinds ( tcBindsAndThen, tcTopBindsAndThen,
8                  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     tcImprove lie_req `thenTc_`
263
264         -- COMPUTE VARIABLES OVER WHICH TO QUANTIFY, namely tyvars_to_gen
265         -- The tyvars_not_to_gen are free in the environment, and hence
266         -- candidates for generalisation, but sometimes the monomorphism
267         -- restriction means we can't generalise them nevertheless
268     let
269         mono_id_tys = map idType mono_ids
270     in
271     getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie_req  `thenNF_Tc` \ (tyvars_not_to_gen, tyvars_to_gen) ->
272
273         -- Finally, zonk the generalised type variables to real TyVars
274         -- This commits any unbound kind variables to boxed kind
275         -- I'm a little worried that such a kind variable might be
276         -- free in the environment, but I don't think it's possible for
277         -- this to happen when the type variable is not free in the envt
278         -- (which it isn't).            SLPJ Nov 98
279     mapTc zonkTcTyVarToTyVar (varSetElems tyvars_to_gen)        `thenTc` \ real_tyvars_to_gen_list ->
280     let
281         real_tyvars_to_gen = mkVarSet real_tyvars_to_gen_list
282                 -- It's important that the final list 
283                 -- (real_tyvars_to_gen and real_tyvars_to_gen_list) is fully
284                 -- zonked, *including boxity*, because they'll be included in the forall types of
285                 -- the polymorphic Ids, and instances of these Ids will be generated from them.
286                 -- 
287                 -- Also NB that tcSimplify takes zonked tyvars as its arg, hence we pass
288                 -- real_tyvars_to_gen
289     in
290
291         -- SIMPLIFY THE LIE
292     tcExtendGlobalTyVars tyvars_not_to_gen (
293         let ips = getIPsOfLIE lie_req in
294         if null real_tyvars_to_gen_list && (null ips || not is_unrestricted) then
295                 -- No polymorphism, and no IPs, so no need to simplify context
296             returnTc (lie_req, EmptyMonoBinds, [])
297         else
298         case maybe_sig_theta of
299           Nothing ->
300                 -- No signatures, so just simplify the lie
301                 -- NB: no signatures => no polymorphic recursion, so no
302                 -- need to use lie_avail (which will be empty anyway)
303             tcSimplify (text "tcBinds1" <+> ppr binder_names)
304                        real_tyvars_to_gen lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, lie_bound) ->
305             returnTc (lie_free, dict_binds, map instToId (bagToList lie_bound))
306
307           Just (sig_theta, lie_avail) ->
308                 -- There are signatures, and their context is sig_theta
309                 -- Furthermore, lie_avail is an LIE containing the 'method insts'
310                 -- for the things bound here
311
312             zonkTcThetaType sig_theta                   `thenNF_Tc` \ sig_theta' ->
313             newDicts SignatureOrigin sig_theta'         `thenNF_Tc` \ (dicts_sig, dict_ids) ->
314                 -- It's important that sig_theta is zonked, because
315                 -- dict_id is later used to form the type of the polymorphic thing,
316                 -- and forall-types must be zonked so far as their bound variables
317                 -- are concerned
318
319             let
320                 -- The "givens" is the stuff available.  We get that from
321                 -- the context of the type signature, BUT ALSO the lie_avail
322                 -- so that polymorphic recursion works right (see comments at end of fn)
323                 givens = dicts_sig `plusLIE` lie_avail
324             in
325
326                 -- Check that the needed dicts can be expressed in
327                 -- terms of the signature ones
328             tcAddErrCtxt  (bindSigsCtxt tysig_names) $
329             tcSimplifyAndCheck
330                 (ptext SLIT("type signature for") <+> pprQuotedList binder_names)
331                 real_tyvars_to_gen givens lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds) ->
332
333             returnTc (lie_free, dict_binds, dict_ids)
334
335     )                                           `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, dicts_bound) ->
336
337         -- GET THE FINAL MONO_ID_TYS
338     zonkTcTypes mono_id_tys                     `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_types ->
339
340
341         -- CHECK FOR BOGUS UNPOINTED BINDINGS
342     (if any isUnLiftedType zonked_mono_id_types then
343                 -- Unlifted bindings must be non-recursive,
344                 -- not top level, and non-polymorphic
345         checkTc (isNotTopLevel top_lvl)
346                 (unliftedBindErr "Top-level" mbind)             `thenTc_`
347         checkTc (case is_rec of {Recursive -> False; NonRecursive -> True})
348                 (unliftedBindErr "Recursive" mbind)             `thenTc_`
349         checkTc (null real_tyvars_to_gen_list)
350                 (unliftedBindErr "Polymorphic" mbind)
351      else
352         returnTc ()
353     )                                                   `thenTc_`
354
355     ASSERT( not (any ((== unboxedTypeKind) . tyVarKind) real_tyvars_to_gen_list) )
356                 -- The instCantBeGeneralised stuff in tcSimplify should have
357                 -- already raised an error if we're trying to generalise an 
358                 -- unboxed tyvar (NB: unboxed tyvars are always introduced 
359                 -- along with a class constraint) and it's better done there 
360                 -- because we have more precise origin information.
361                 -- That's why we just use an ASSERT here.
362
363
364          -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
365     mapNF_Tc zonkId mono_ids            `thenNF_Tc` \ zonked_mono_ids ->
366     let
367         exports  = zipWith mk_export binder_names zonked_mono_ids
368         dict_tys = map idType dicts_bound
369
370         inlines    = mkNameSet [name | InlineSig name _ loc <- inline_sigs]
371         no_inlines = listToFM ([(name, IMustNotBeINLINEd False phase) | NoInlineSig name phase loc <- inline_sigs] ++
372                                [(name, IMustNotBeINLINEd True  phase) | InlineSig   name phase loc <- inline_sigs, maybeToBool phase])
373                 -- "INLINE n foo" means inline foo, but not until at least phase n
374                 -- "NOINLINE n foo" means don't inline foo until at least phase n, and even 
375                 --                  then only if it is small enough etc.
376                 -- "NOINLINE foo" means don't inline foo ever, which we signal with a (IMustNotBeINLINEd Nothing)
377                 -- See comments in CoreUnfold.blackListed for the Authorised Version
378
379         mk_export binder_name zonked_mono_id
380           = (tyvars, 
381              attachNoInlinePrag no_inlines poly_id,
382              zonked_mono_id)
383           where
384             (tyvars, poly_id) = 
385                 case maybeSig tc_ty_sigs binder_name of
386                   Just (TySigInfo _ sig_poly_id sig_tyvars _ _ _ _ _) -> 
387                         (sig_tyvars, sig_poly_id)
388                   Nothing -> (real_tyvars_to_gen_list, new_poly_id)
389
390             new_poly_id = mkVanillaId binder_name poly_ty
391             poly_ty = mkForAllTys real_tyvars_to_gen_list 
392                         $ mkFunTys dict_tys 
393                         $ idType (zonked_mono_id)
394                 -- It's important to build a fully-zonked poly_ty, because
395                 -- we'll slurp out its free type variables when extending the
396                 -- local environment (tcExtendLocalValEnv); if it's not zonked
397                 -- it appears to have free tyvars that aren't actually free 
398                 -- at all.
399         
400         pat_binders :: [Name]
401         pat_binders = map fst $ bagToList $ collectMonoBinders $ 
402                       (justPatBindings mbind EmptyMonoBinds)
403     in
404         -- CHECK FOR UNBOXED BINDERS IN PATTERN BINDINGS
405     mapTc (\id -> checkTc (not (idName id `elem` pat_binders
406                                 && isUnboxedType (idType id)))
407                           (unboxedPatBindErr id)) zonked_mono_ids
408                                 `thenTc_`
409
410          -- BUILD RESULTS
411     returnTc (
412          -- pprTrace "binding.." (ppr ((dicts_bound, dict_binds), exports, [idType poly_id | (_, poly_id, _) <- exports])) $
413          AbsBinds real_tyvars_to_gen_list
414                   dicts_bound
415                   exports
416                   inlines
417                   (dict_binds `andMonoBinds` mbind'),
418          lie_free,
419          [poly_id | (_, poly_id, _) <- exports]
420     )
421   where
422     tysig_names     = [name | (TySigInfo name _ _ _ _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
423     is_unrestricted = isUnRestrictedGroup tysig_names mbind
424
425 justPatBindings bind@(PatMonoBind _ _ _) binds = bind `andMonoBinds` binds
426 justPatBindings (AndMonoBinds b1 b2) binds = 
427         justPatBindings b1 (justPatBindings b2 binds) 
428 justPatBindings other_bind binds = binds
429
430 attachNoInlinePrag no_inlines bndr
431   = case lookupFM no_inlines (idName bndr) of
432         Just prag -> bndr `setInlinePragma` prag
433         Nothing   -> bndr
434 \end{code}
435
436 Polymorphic recursion
437 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
438 The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
439
440         * Bind any variable for which we have a type signature
441           to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
442           the RHSs we'll make a full polymorphic call.
443
444 This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
445 amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
446
447         f :: Eq a => [a] -> [a]
448         f xs = ...f...
449
450 If we don't take care, after typechecking we get
451
452         f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
453                                in
454                                \ys:[a] -> ...f'...
455
456 Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
457 identical to the function we're executing.  In this case, the
458 polymorphic recursion isn't being used (but that's a very common case).
459 We'd prefer
460
461         f = /\a -> \d::Eq a -> letrec
462                                  fm = \ys:[a] -> ...fm...
463                                in
464                                fm
465
466 This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn
467 (post-typechecking)
468
469         ff :: [Int] -> [Int]
470         ff = f Int dEqInt
471
472 Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
473 f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
474 up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
475
476         ff = f Int dEqInt
477
478            = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
479
480            = let f' = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
481                       in \ys. ...f'...
482
483 Etc.
484 Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
485 *monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
486 if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
487 we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
488 to the "givens" when simplifying constraints.  That's what the "lies_avail"
489 is doing.
490
491
492 %************************************************************************
493 %*                                                                      *
494 \subsection{getTyVarsToGen}
495 %*                                                                      *
496 %************************************************************************
497
498 @getTyVarsToGen@ decides what type variables to generalise over.
499
500 For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
501 for a definition -- we bind no dictionaries, and
502 remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
503
504 *Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
505 to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
506 we may well know more.  For example (this actually came up)
507         f :: Array Int Int
508         f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
509 We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
510 stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
511 we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
512 Int literals!
513
514 Find all the type variables involved in overloading, the
515 "constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
516 generalise.  We must be careful about doing this:
517
518  (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
519         constrained, then it will never, ever get bound, and lands
520         up printed out in interface files!  Notorious example:
521                 instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
522         Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
523         Another, more common, example is when there's a Method inst in
524         the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
525         type variables.
526
527  (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
528         because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
529         tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
530
531 So we are careful, and do a complete simplification just to find the
532 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
533 find which tyvars are constrained.
534
535 \begin{code}
536 getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie
537   = tcGetGlobalTyVars                   `thenNF_Tc` \ free_tyvars ->
538     zonkTcTypes mono_id_tys             `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_tys ->
539     let
540         body_tyvars = tyVarsOfTypes zonked_mono_id_tys `minusVarSet` free_tyvars
541     in
542     if is_unrestricted
543     then
544         let fds = getAllFunDepsOfLIE lie in
545         zonkFunDeps fds         `thenNF_Tc` \ fds' ->
546         let tvFundep = tyVarFunDep fds'
547             extended_tyvars = oclose tvFundep body_tyvars in
548         -- pprTrace "gTVTG" (ppr (lie, body_tyvars, extended_tyvars)) $
549         returnNF_Tc (emptyVarSet, extended_tyvars)
550     else
551         -- This recover and discard-errs is to avoid duplicate error
552         -- messages; this, after all, is an "extra" call to tcSimplify
553         recoverNF_Tc (returnNF_Tc (emptyVarSet, body_tyvars))           $
554         discardErrsTc                                                   $
555
556         tcSimplify (text "getTVG") body_tyvars lie    `thenTc` \ (_, _, constrained_dicts) ->
557         let
558           -- ASSERT: dicts_sig is already zonked!
559             constrained_tyvars    = foldrBag (unionVarSet . tyVarsOfInst) emptyVarSet constrained_dicts
560             reduced_tyvars_to_gen = body_tyvars `minusVarSet` constrained_tyvars
561         in
562         returnTc (constrained_tyvars, reduced_tyvars_to_gen)
563 \end{code}
564
565
566 \begin{code}
567 isUnRestrictedGroup :: [Name]           -- Signatures given for these
568                     -> RenamedMonoBinds
569                     -> Bool
570
571 is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
572
573 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind (VarPatIn v) _ _) = v `is_elem` sigs
574 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind other        _ _) = False
575 isUnRestrictedGroup sigs (VarMonoBind v _)              = v `is_elem` sigs
576 isUnRestrictedGroup sigs (FunMonoBind _ _ _ _)          = True
577 isUnRestrictedGroup sigs (AndMonoBinds mb1 mb2)         = isUnRestrictedGroup sigs mb1 &&
578                                                           isUnRestrictedGroup sigs mb2
579 isUnRestrictedGroup sigs EmptyMonoBinds                 = True
580 \end{code}
581
582
583 %************************************************************************
584 %*                                                                      *
585 \subsection{tcMonoBind}
586 %*                                                                      *
587 %************************************************************************
588
589 @tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
590 The signatures have been dealt with already.
591
592 \begin{code}
593 tcMonoBinds :: RenamedMonoBinds 
594             -> [TcSigInfo]
595             -> RecFlag
596             -> TcM s (TcMonoBinds, 
597                       LIE,              -- LIE required
598                       [Name],           -- Bound names
599                       [TcId])   -- Corresponding monomorphic bound things
600
601 tcMonoBinds mbinds tc_ty_sigs is_rec
602   = tc_mb_pats mbinds           `thenTc` \ (complete_it, lie_req_pat, tvs, ids, lie_avail) ->
603     let
604         tv_list           = bagToList tvs
605         id_list           = bagToList ids
606         (names, mono_ids) = unzip id_list
607
608                 -- This last defn is the key one:
609                 -- extend the val envt with bindings for the 
610                 -- things bound in this group, overriding the monomorphic
611                 -- ids with the polymorphic ones from the pattern
612         extra_val_env = case is_rec of
613                           Recursive    -> map mk_bind id_list
614                           NonRecursive -> []
615     in
616         -- Don't know how to deal with pattern-bound existentials yet
617     checkTc (isEmptyBag tvs && isEmptyBag lie_avail) 
618             (existentialExplode mbinds)                 `thenTc_` 
619
620         -- *Before* checking the RHSs, but *after* checking *all* the patterns,
621         -- extend the envt with bindings for all the bound ids;
622         --   and *then* override with the polymorphic Ids from the signatures
623         -- That is the whole point of the "complete_it" stuff.
624         --
625         -- There's a further wrinkle: we have to delay extending the environment
626         -- until after we've dealt with any pattern-bound signature type variables
627         -- Consider  f (x::a) = ...f...
628         -- We're going to check that a isn't unified with anything in the envt, 
629         -- so f itself had better not be!  So we pass the envt binding f into
630         -- complete_it, which extends the actual envt in TcMatches.tcMatch, after
631         -- dealing with the signature tyvars
632
633     complete_it extra_val_env                           `thenTc` \ (mbinds', lie_req_rhss) ->
634
635     returnTc (mbinds', lie_req_pat `plusLIE` lie_req_rhss, names, mono_ids)
636   where
637
638         -- This function is used when dealing with a LHS binder; we make a monomorphic
639         -- version of the Id.  We check for type signatures
640     tc_pat_bndr name pat_ty
641         = case maybeSig tc_ty_sigs name of
642             Nothing
643                 -> newLocalId (getOccName name) pat_ty (getSrcLoc name)
644
645             Just (TySigInfo _ _ _ _ _ mono_id _ _)
646                 -> tcAddSrcLoc (getSrcLoc name)                         $
647                    unifyTauTy (idType mono_id) pat_ty   `thenTc_`
648                    returnTc mono_id
649
650     mk_bind (name, mono_id) = case maybeSig tc_ty_sigs name of
651                                 Nothing                                   -> (name, mono_id)
652                                 Just (TySigInfo name poly_id _ _ _ _ _ _) -> (name, poly_id)
653
654     tc_mb_pats EmptyMonoBinds
655       = returnTc (\ xve -> returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE), emptyLIE, emptyBag, emptyBag, emptyLIE)
656
657     tc_mb_pats (AndMonoBinds mb1 mb2)
658       = tc_mb_pats mb1          `thenTc` \ (complete_it1, lie_req1, tvs1, ids1, lie_avail1) ->
659         tc_mb_pats mb2          `thenTc` \ (complete_it2, lie_req2, tvs2, ids2, lie_avail2) ->
660         let
661            complete_it xve = complete_it1 xve   `thenTc` \ (mb1', lie1) ->
662                              complete_it2 xve   `thenTc` \ (mb2', lie2) ->
663                              returnTc (AndMonoBinds mb1' mb2', lie1 `plusLIE` lie2)
664         in
665         returnTc (complete_it,
666                   lie_req1 `plusLIE` lie_req2,
667                   tvs1 `unionBags` tvs2,
668                   ids1 `unionBags` ids2,
669                   lie_avail1 `plusLIE` lie_avail2)
670
671     tc_mb_pats (FunMonoBind name inf matches locn)
672       = newTyVarTy boxedTypeKind        `thenNF_Tc` \ bndr_ty ->
673         tc_pat_bndr name bndr_ty        `thenTc` \ bndr_id ->
674         let
675            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
676                              tcMatchesFun xve name bndr_ty  matches     `thenTc` \ (matches', lie) ->
677                              returnTc (FunMonoBind bndr_id inf matches' locn, lie)
678         in
679         returnTc (complete_it, emptyLIE, emptyBag, unitBag (name, bndr_id), emptyLIE)
680
681     tc_mb_pats bind@(PatMonoBind pat grhss locn)
682       = tcAddSrcLoc locn                $
683
684                 -- Figure out the appropriate kind for the pattern,
685                 -- and generate a suitable type variable 
686         (case is_rec of
687              Recursive    -> newTyVarTy boxedTypeKind   -- Recursive, so no unboxed types
688              NonRecursive -> newTyVarTy_OpenKind        -- Non-recursive, so we permit unboxed types
689         )                                       `thenNF_Tc` \ pat_ty ->
690
691                 --      Now typecheck the pattern
692                 -- We don't support binding fresh type variables in the
693                 -- pattern of a pattern binding.  For example, this is illegal:
694                 --      (x::a, y::b) = e
695                 -- whereas this is ok
696                 --      (x::Int, y::Bool) = e
697                 --
698                 -- We don't check explicitly for this problem.  Instead, we simply
699                 -- type check the pattern with tcPat.  If the pattern mentions any
700                 -- fresh tyvars we simply get an out-of-scope type variable error
701         tcPat tc_pat_bndr pat pat_ty            `thenTc` \ (pat', lie_req, tvs, ids, lie_avail) ->
702         let
703            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
704                              tcAddErrCtxt (patMonoBindsCtxt bind)       $
705                              tcExtendLocalValEnv xve                    $
706                              tcGRHSs grhss pat_ty PatBindRhs            `thenTc` \ (grhss', lie) ->
707                              returnTc (PatMonoBind pat' grhss' locn, lie)
708         in
709         returnTc (complete_it, lie_req, tvs, ids, lie_avail)
710 \end{code}
711
712 %************************************************************************
713 %*                                                                      *
714 \subsection{Signatures}
715 %*                                                                      *
716 %************************************************************************
717
718 @checkSigMatch@ does the next step in checking signature matching.
719 The tau-type part has already been unified.  What we do here is to
720 check that this unification has not over-constrained the (polymorphic)
721 type variables of the original signature type.
722
723 The error message here is somewhat unsatisfactory, but it'll do for
724 now (ToDo).
725
726 \begin{code}
727 checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids sigs
728   | main_bound_here
729   =     -- First unify the main_id with IO t, for any old t
730     tcSetErrCtxt mainTyCheckCtxt (
731         tcLookupTyCon ioTyCon_NAME              `thenTc`    \ ioTyCon ->
732         newTyVarTy boxedTypeKind                `thenNF_Tc` \ t_tv ->
733         unifyTauTy ((mkTyConApp ioTyCon [t_tv]))
734                    (idType main_mono_id)
735     )                                           `thenTc_`
736
737         -- Now check the signatures
738         -- Must do this after the unification with IO t, 
739         -- in case of a silly signature like
740         --      main :: forall a. a
741         -- The unification to IO t will bind the type variable 'a',
742         -- which is just waht check_one_sig looks for
743     mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
744     mapTc check_main_ctxt sigs                  `thenTc_` 
745
746             returnTc (Just ([], emptyLIE))
747
748   | not (null sigs)
749   = mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
750     mapTc check_one_ctxt all_sigs_but_first     `thenTc_`
751     returnTc (Just (theta1, sig_lie))
752
753   | otherwise
754   = returnTc Nothing            -- No constraints from type sigs
755
756   where
757     (TySigInfo _ id1 _ theta1 _ _ _ _ : all_sigs_but_first) = sigs
758
759     sig1_dict_tys       = mk_dict_tys theta1
760     n_sig1_dict_tys     = length sig1_dict_tys
761     sig_lie             = mkLIE [inst | TySigInfo _ _ _ _ _ _ inst _ <- sigs]
762
763     maybe_main        = find_main top_lvl binder_names mono_ids
764     main_bound_here   = maybeToBool maybe_main
765     Just main_mono_id = maybe_main
766                       
767         -- CHECK THAT THE SIGNATURE TYVARS AND TAU_TYPES ARE OK
768         -- Doesn't affect substitution
769     check_one_sig (TySigInfo _ id sig_tyvars sig_theta sig_tau _ _ src_loc)
770       = tcAddSrcLoc src_loc                                     $
771         tcAddErrCtxtM (sigCtxt (sig_msg id) sig_tyvars sig_theta sig_tau)       $
772         checkSigTyVars sig_tyvars (idFreeTyVars id)
773
774
775         -- CHECK THAT ALL THE SIGNATURE CONTEXTS ARE UNIFIABLE
776         -- The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
777         -- must all have the same context (or none).
778         --
779         -- We unify them because, with polymorphic recursion, their types
780         -- might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
781         -- ToDo: amplify
782     check_one_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
783        = tcAddSrcLoc src_loc    $
784          tcAddErrCtxt (sigContextsCtxt id1 id) $
785          checkTc (length this_sig_dict_tys == n_sig1_dict_tys)
786                                 sigContextsErr          `thenTc_`
787          unifyTauTyLists sig1_dict_tys this_sig_dict_tys
788       where
789          this_sig_dict_tys = mk_dict_tys theta
790
791         -- CHECK THAT FOR A GROUP INVOLVING Main.main, all 
792         -- the signature contexts are empty (what a bore)
793     check_main_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
794         = tcAddSrcLoc src_loc   $
795           checkTc (null theta) (mainContextsErr id)
796
797     mk_dict_tys theta = map mkPredTy theta
798
799     sig_msg id = ptext SLIT("When checking the type signature for") <+> quotes (ppr id)
800
801         -- Search for Main.main in the binder_names, return corresponding mono_id
802     find_main NotTopLevel binder_names mono_ids = Nothing
803     find_main TopLevel    binder_names mono_ids = go binder_names mono_ids
804     go [] [] = Nothing
805     go (n:ns) (m:ms) | n == main_NAME = Just m
806                      | otherwise      = go ns ms
807 \end{code}
808
809
810 %************************************************************************
811 %*                                                                      *
812 \subsection{SPECIALIZE pragmas}
813 %*                                                                      *
814 %************************************************************************
815
816 @tcSpecSigs@ munches up the specialisation "signatures" that arise through *user*
817 pragmas.  It is convenient for them to appear in the @[RenamedSig]@
818 part of a binding because then the same machinery can be used for
819 moving them into place as is done for type signatures.
820
821 They look like this:
822
823 \begin{verbatim}
824         f :: Ord a => [a] -> b -> b
825         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b #-}
826 \end{verbatim}
827
828 For this we generate:
829 \begin{verbatim}
830         f* = /\ b -> let d1 = ...
831                      in f Int b d1
832 \end{verbatim}
833
834 where f* is a SpecPragmaId.  The **sole** purpose of SpecPragmaIds is to
835 retain a right-hand-side that the simplifier will otherwise discard as
836 dead code... the simplifier has a flag that tells it not to discard
837 SpecPragmaId bindings.
838
839 In this case the f* retains a call-instance of the overloaded
840 function, f, (including appropriate dictionaries) so that the
841 specialiser will subsequently discover that there's a call of @f@ at
842 Int, and will create a specialisation for @f@.  After that, the
843 binding for @f*@ can be discarded.
844
845 We used to have a form
846         {-# SPECIALISE f :: <type> = g #-}
847 which promised that g implemented f at <type>, but we do that with 
848 a RULE now:
849         {-# SPECIALISE (f::<type) = g #-}
850
851 \begin{code}
852 tcSpecSigs :: [RenamedSig] -> TcM s (TcMonoBinds, LIE)
853 tcSpecSigs (SpecSig name poly_ty src_loc : sigs)
854   =     -- SPECIALISE f :: forall b. theta => tau  =  g
855     tcAddSrcLoc src_loc                         $
856     tcAddErrCtxt (valSpecSigCtxt name poly_ty)  $
857
858         -- Get and instantiate its alleged specialised type
859     tcHsSigType poly_ty                         `thenTc` \ sig_ty ->
860
861         -- Check that f has a more general type, and build a RHS for
862         -- the spec-pragma-id at the same time
863     tcExpr (HsVar name) sig_ty                  `thenTc` \ (spec_expr, spec_lie) ->
864
865         -- Squeeze out any Methods (see comments with tcSimplifyToDicts)
866     tcSimplifyToDicts spec_lie                  `thenTc` \ (spec_lie1, spec_binds) ->
867
868         -- Just specialise "f" by building a SpecPragmaId binding
869         -- It is the thing that makes sure we don't prematurely 
870         -- dead-code-eliminate the binding we are really interested in.
871     newSpecPragmaId name sig_ty         `thenNF_Tc` \ spec_id ->
872
873         -- Do the rest and combine
874     tcSpecSigs sigs                     `thenTc` \ (binds_rest, lie_rest) ->
875     returnTc (binds_rest `andMonoBinds` VarMonoBind spec_id (mkHsLet spec_binds spec_expr),
876               lie_rest   `plusLIE`      spec_lie1)
877
878 tcSpecSigs (other_sig : sigs) = tcSpecSigs sigs
879 tcSpecSigs []                 = returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE)
880 \end{code}
881
882
883 %************************************************************************
884 %*                                                                      *
885 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
886 %*                                                                      *
887 %************************************************************************
888
889
890 \begin{code}
891 patMonoBindsCtxt bind
892   = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (ppr bind)
893
894 -----------------------------------------------
895 valSpecSigCtxt v ty
896   = sep [ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"),
897          nest 4 (ppr v <+> dcolon <+> ppr ty)]
898
899 -----------------------------------------------
900 notAsPolyAsSigErr sig_tau mono_tyvars
901   = hang (ptext SLIT("A type signature is more polymorphic than the inferred type"))
902         4  (vcat [text "Can't for-all the type variable(s)" <+> 
903                   pprQuotedList mono_tyvars,
904                   text "in the type" <+> quotes (ppr sig_tau)
905            ])
906
907 -----------------------------------------------
908 badMatchErr sig_ty inferred_ty
909   = hang (ptext SLIT("Type signature doesn't match inferred type"))
910          4 (vcat [hang (ptext SLIT("Signature:")) 4 (ppr sig_ty),
911                       hang (ptext SLIT("Inferred :")) 4 (ppr inferred_ty)
912            ])
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   | getName id == main_NAME = 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 (ppr main_NAME), 
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}