[project @ 2000-10-03 08:43:00 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(..), StmtCtxt(..),
16                           Match(..), collectMonoBinders, andMonoBinds
17                         )
18 import RnHsSyn          ( RenamedHsBinds, RenamedSig, RenamedMonoBinds )
19 import TcHsSyn          ( TcMonoBinds, TcId, zonkId, mkHsLet )
20
21 import TcMonad
22 import Inst             ( LIE, emptyLIE, mkLIE, plusLIE, InstOrigin(..),
23                           newDicts, tyVarsOfInst, instToId,
24                           getAllFunDepsOfLIE, getIPsOfLIE, zonkFunDeps
25                         )
26 import TcEnv            ( tcExtendLocalValEnv,
27                           newSpecPragmaId, newLocalId,
28                           tcLookupTyConByKey, 
29                           tcGetGlobalTyVars, tcExtendGlobalTyVars
30                         )
31 import TcSimplify       ( tcSimplify, tcSimplifyAndCheck, tcSimplifyToDicts )
32 import TcImprove        ( tcImprove )
33 import TcMonoType       ( tcHsSigType, checkSigTyVars,
34                           TcSigInfo(..), tcTySig, maybeSig, sigCtxt
35                         )
36 import TcPat            ( tcPat )
37 import TcSimplify       ( bindInstsOfLocalFuns )
38 import TcType           ( TcThetaType, newTyVarTy, newTyVar, 
39                           zonkTcTypes, zonkTcThetaType, zonkTcTyVarToTyVar
40                         )
41 import TcUnify          ( unifyTauTy, unifyTauTyLists )
42
43 import Id               ( mkVanillaId, setInlinePragma, idFreeTyVars )
44 import Var              ( idType, idName )
45 import IdInfo           ( InlinePragInfo(..) )
46 import Name             ( Name, getOccName, getSrcLoc )
47 import NameSet
48 import Type             ( mkTyVarTy, tyVarsOfTypes, mkTyConApp,
49                           mkForAllTys, mkFunTys, 
50                           mkPredTy, mkForAllTy, isUnLiftedType, 
51                           isUnboxedType, unboxedTypeKind, boxedTypeKind, openTypeKind
52                         )
53 import FunDeps          ( tyVarFunDep, oclose )
54 import Var              ( tyVarKind )
55 import VarSet
56 import Bag
57 import Util             ( isIn )
58 import Maybes           ( maybeToBool )
59 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), RecFlag(..), isNotTopLevel )
60 import FiniteMap        ( listToFM, lookupFM )
61 import PrelNames        ( ioTyConKey, mainKey, hasKey )
62 import Outputable
63 \end{code}
64
65
66 %************************************************************************
67 %*                                                                      *
68 \subsection{Type-checking bindings}
69 %*                                                                      *
70 %************************************************************************
71
72 @tcBindsAndThen@ typechecks a @HsBinds@.  The "and then" part is because
73 it needs to know something about the {\em usage} of the things bound,
74 so that it can create specialisations of them.  So @tcBindsAndThen@
75 takes a function which, given an extended environment, E, typechecks
76 the scope of the bindings returning a typechecked thing and (most
77 important) an LIE.  It is this LIE which is then used as the basis for
78 specialising the things bound.
79
80 @tcBindsAndThen@ also takes a "combiner" which glues together the
81 bindings and the "thing" to make a new "thing".
82
83 The real work is done by @tcBindWithSigsAndThen@.
84
85 Recursive and non-recursive binds are handled in essentially the same
86 way: because of uniques there are no scoping issues left.  The only
87 difference is that non-recursive bindings can bind primitive values.
88
89 Even for non-recursive binding groups we add typings for each binder
90 to the LVE for the following reason.  When each individual binding is
91 checked the type of its LHS is unified with that of its RHS; and
92 type-checking the LHS of course requires that the binder is in scope.
93
94 At the top-level the LIE is sure to contain nothing but constant
95 dictionaries, which we resolve at the module level.
96
97 \begin{code}
98 tcTopBindsAndThen, tcBindsAndThen
99         :: (RecFlag -> TcMonoBinds -> thing -> thing)           -- Combinator
100         -> RenamedHsBinds
101         -> TcM s (thing, LIE)
102         -> TcM s (thing, LIE)
103
104 tcTopBindsAndThen = tc_binds_and_then TopLevel
105 tcBindsAndThen    = tc_binds_and_then NotTopLevel
106
107 tc_binds_and_then top_lvl combiner EmptyBinds do_next
108   = do_next
109 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind EmptyMonoBinds sigs is_rec) do_next
110   = do_next
111
112 tc_binds_and_then top_lvl combiner (ThenBinds b1 b2) do_next
113   = tc_binds_and_then top_lvl combiner b1       $
114     tc_binds_and_then top_lvl combiner b2       $
115     do_next
116
117 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
118   =     -- TYPECHECK THE SIGNATURES
119       mapTc tcTySig [sig | sig@(Sig name _ _) <- sigs]  `thenTc` \ tc_ty_sigs ->
120   
121       tcBindWithSigs top_lvl bind tc_ty_sigs
122                      sigs is_rec                        `thenTc` \ (poly_binds, poly_lie, poly_ids) ->
123   
124           -- Extend the environment to bind the new polymorphic Ids
125       tcExtendLocalValEnv [(idName poly_id, poly_id) | poly_id <- poly_ids] $
126   
127           -- Build bindings and IdInfos corresponding to user pragmas
128       tcSpecSigs sigs           `thenTc` \ (prag_binds, prag_lie) ->
129
130         -- Now do whatever happens next, in the augmented envt
131       do_next                   `thenTc` \ (thing, thing_lie) ->
132
133         -- Create specialisations of functions bound here
134         -- We want to keep non-recursive things non-recursive
135         -- so that we desugar unboxed bindings correctly
136       case (top_lvl, is_rec) of
137
138                 -- For the top level don't bother will all this bindInstsOfLocalFuns stuff
139                 -- All the top level things are rec'd together anyway, so it's fine to
140                 -- leave them to the tcSimplifyTop, and quite a bit faster too
141         (TopLevel, _)
142                 -> returnTc (combiner Recursive (poly_binds `andMonoBinds` prag_binds) thing,
143                              thing_lie `plusLIE` prag_lie `plusLIE` poly_lie)
144
145         (NotTopLevel, NonRecursive) 
146                 -> bindInstsOfLocalFuns 
147                                 (thing_lie `plusLIE` prag_lie)
148                                 poly_ids                        `thenTc` \ (thing_lie', lie_binds) ->
149
150                    returnTc (
151                         combiner NonRecursive poly_binds $
152                         combiner NonRecursive prag_binds $
153                         combiner Recursive lie_binds  $
154                                 -- NB: the binds returned by tcSimplify and bindInstsOfLocalFuns
155                                 -- aren't guaranteed in dependency order (though we could change
156                                 -- that); hence the Recursive marker.
157                         thing,
158
159                         thing_lie' `plusLIE` poly_lie
160                    )
161
162         (NotTopLevel, Recursive)
163                 -> bindInstsOfLocalFuns 
164                                 (thing_lie `plusLIE` poly_lie `plusLIE` prag_lie) 
165                                 poly_ids                        `thenTc` \ (final_lie, lie_binds) ->
166
167                    returnTc (
168                         combiner Recursive (
169                                 poly_binds `andMonoBinds`
170                                 lie_binds  `andMonoBinds`
171                                 prag_binds) thing,
172                         final_lie
173                    )
174 \end{code}
175
176 An aside.  The original version of @tcBindsAndThen@ which lacks a
177 combiner function, appears below.  Though it is perfectly well
178 behaved, it cannot be typed by Haskell, because the recursive call is
179 at a different type to the definition itself.  There aren't too many
180 examples of this, which is why I thought it worth preserving! [SLPJ]
181
182 \begin{pseudocode}
183 % tcBindsAndThen
184 %       :: RenamedHsBinds
185 %       -> TcM s (thing, LIE, thing_ty))
186 %       -> TcM s ((TcHsBinds, thing), LIE, thing_ty)
187
188 % tcBindsAndThen EmptyBinds do_next
189 %   = do_next           `thenTc` \ (thing, lie, thing_ty) ->
190 %     returnTc ((EmptyBinds, thing), lie, thing_ty)
191
192 % tcBindsAndThen (ThenBinds binds1 binds2) do_next
193 %   = tcBindsAndThen binds1 (tcBindsAndThen binds2 do_next)
194 %       `thenTc` \ ((binds1', (binds2', thing')), lie1, thing_ty) ->
195
196 %     returnTc ((binds1' `ThenBinds` binds2', thing'), lie1, thing_ty)
197
198 % tcBindsAndThen (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
199 %   = tcBindAndThen bind sigs do_next
200 \end{pseudocode}
201
202
203 %************************************************************************
204 %*                                                                      *
205 \subsection{tcBindWithSigs}
206 %*                                                                      *
207 %************************************************************************
208
209 @tcBindWithSigs@ deals with a single binding group.  It does generalisation,
210 so all the clever stuff is in here.
211
212 * binder_names and mbind must define the same set of Names
213
214 * The Names in tc_ty_sigs must be a subset of binder_names
215
216 * The Ids in tc_ty_sigs don't necessarily have to have the same name
217   as the Name in the tc_ty_sig
218
219 \begin{code}
220 tcBindWithSigs  
221         :: TopLevelFlag
222         -> RenamedMonoBinds
223         -> [TcSigInfo]
224         -> [RenamedSig]         -- Used solely to get INLINE, NOINLINE sigs
225         -> RecFlag
226         -> TcM s (TcMonoBinds, LIE, [TcId])
227
228 tcBindWithSigs top_lvl mbind tc_ty_sigs inline_sigs is_rec
229   = recoverTc (
230         -- If typechecking the binds fails, then return with each
231         -- signature-less binder given type (forall a.a), to minimise subsequent
232         -- error messages
233         newTyVar boxedTypeKind          `thenNF_Tc` \ alpha_tv ->
234         let
235           forall_a_a    = mkForAllTy alpha_tv (mkTyVarTy alpha_tv)
236           binder_names  = collectMonoBinders mbind
237           poly_ids      = map mk_dummy binder_names
238           mk_dummy name = case maybeSig tc_ty_sigs name of
239                             Just (TySigInfo _ poly_id _ _ _ _ _ _) -> poly_id   -- Signature
240                             Nothing -> mkVanillaId name forall_a_a              -- No signature
241         in
242         returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE, poly_ids)
243     ) $
244
245         -- TYPECHECK THE BINDINGS
246     tcMonoBinds mbind tc_ty_sigs is_rec         `thenTc` \ (mbind', lie_req, binder_names, mono_ids) ->
247
248         -- CHECK THAT THE SIGNATURES MATCH
249         -- (must do this before getTyVarsToGen)
250     checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids tc_ty_sigs      `thenTc` \ maybe_sig_theta ->   
251
252         -- IMPROVE the LIE
253         -- Force any unifications dictated by functional dependencies.
254         -- Because unification may happen, it's important that this step
255         -- come before:
256         --   - computing vars over which to quantify
257         --   - zonking the generalized type vars
258     let lie_avail = case maybe_sig_theta of
259                       Nothing      -> emptyLIE
260                       Just (_, la) -> la
261         lie_avail_req = lie_avail `plusLIE` lie_req in
262     tcImprove lie_avail_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_avail_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 = collectMonoBinders (justPatBindings mbind EmptyMonoBinds)
402     in
403         -- CHECK FOR UNBOXED BINDERS IN PATTERN BINDINGS
404     mapTc (\id -> checkTc (not (idName id `elem` pat_binders
405                                 && isUnboxedType (idType id)))
406                           (unboxedPatBindErr id)) zonked_mono_ids
407                                 `thenTc_`
408
409          -- BUILD RESULTS
410     returnTc (
411          -- pprTrace "binding.." (ppr ((dicts_bound, dict_binds), exports, [idType poly_id | (_, poly_id, _) <- exports])) $
412          AbsBinds real_tyvars_to_gen_list
413                   dicts_bound
414                   exports
415                   inlines
416                   (dict_binds `andMonoBinds` mbind'),
417          lie_free,
418          [poly_id | (_, poly_id, _) <- exports]
419     )
420   where
421     tysig_names     = [name | (TySigInfo name _ _ _ _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
422     is_unrestricted = isUnRestrictedGroup tysig_names mbind
423
424 justPatBindings bind@(PatMonoBind _ _ _) binds = bind `andMonoBinds` binds
425 justPatBindings (AndMonoBinds b1 b2) binds = 
426         justPatBindings b1 (justPatBindings b2 binds) 
427 justPatBindings other_bind binds = binds
428
429 attachNoInlinePrag no_inlines bndr
430   = case lookupFM no_inlines (idName bndr) of
431         Just prag -> bndr `setInlinePragma` prag
432         Nothing   -> bndr
433 \end{code}
434
435 Polymorphic recursion
436 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
437 The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
438
439         * Bind any variable for which we have a type signature
440           to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
441           the RHSs we'll make a full polymorphic call.
442
443 This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
444 amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
445
446         f :: Eq a => [a] -> [a]
447         f xs = ...f...
448
449 If we don't take care, after typechecking we get
450
451         f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
452                                in
453                                \ys:[a] -> ...f'...
454
455 Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
456 identical to the function we're executing.  In this case, the
457 polymorphic recursion isn't being used (but that's a very common case).
458 We'd prefer
459
460         f = /\a -> \d::Eq a -> letrec
461                                  fm = \ys:[a] -> ...fm...
462                                in
463                                fm
464
465 This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn
466 (post-typechecking)
467
468         ff :: [Int] -> [Int]
469         ff = f Int dEqInt
470
471 Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
472 f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
473 up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
474
475         ff = f Int dEqInt
476
477            = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
478
479            = let f' = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
480                       in \ys. ...f'...
481
482 Etc.
483 Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
484 *monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
485 if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
486 we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
487 to the "givens" when simplifying constraints.  That's what the "lies_avail"
488 is doing.
489
490
491 %************************************************************************
492 %*                                                                      *
493 \subsection{getTyVarsToGen}
494 %*                                                                      *
495 %************************************************************************
496
497 @getTyVarsToGen@ decides what type variables to generalise over.
498
499 For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
500 for a definition -- we bind no dictionaries, and
501 remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
502
503 *Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
504 to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
505 we may well know more.  For example (this actually came up)
506         f :: Array Int Int
507         f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
508 We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
509 stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
510 we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
511 Int literals!
512
513 Find all the type variables involved in overloading, the
514 "constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
515 generalise.  We must be careful about doing this:
516
517  (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
518         constrained, then it will never, ever get bound, and lands
519         up printed out in interface files!  Notorious example:
520                 instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
521         Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
522         Another, more common, example is when there's a Method inst in
523         the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
524         type variables.
525
526  (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
527         because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
528         tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
529
530 So we are careful, and do a complete simplification just to find the
531 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
532 find which tyvars are constrained.
533
534 \begin{code}
535 getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie
536   = tcGetGlobalTyVars                   `thenNF_Tc` \ free_tyvars ->
537     zonkTcTypes mono_id_tys             `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_tys ->
538     let
539         body_tyvars = tyVarsOfTypes zonked_mono_id_tys `minusVarSet` free_tyvars
540         fds         = getAllFunDepsOfLIE lie
541     in
542     if is_unrestricted
543     then
544           -- We need to augment the type variables that appear explicitly in
545           -- the type by those that are determined by the functional dependencies.
546           -- e.g. suppose our type is   C a b => a -> a
547           --    with the fun-dep  a->b
548           -- Then we should generalise over b too; otherwise it will be
549           -- reported as ambiguous.
550         zonkFunDeps fds         `thenNF_Tc` \ fds' ->
551         let tvFundep        = tyVarFunDep fds'
552             extended_tyvars = oclose tvFundep body_tyvars
553         in
554         returnNF_Tc (emptyVarSet, extended_tyvars)
555     else
556         -- This recover and discard-errs is to avoid duplicate error
557         -- messages; this, after all, is an "extra" call to tcSimplify
558         recoverNF_Tc (returnNF_Tc (emptyVarSet, body_tyvars))           $
559         discardErrsTc                                                   $
560
561         tcSimplify (text "getTVG") body_tyvars lie    `thenTc` \ (_, _, constrained_dicts) ->
562         let
563           -- ASSERT: dicts_sig is already zonked!
564             constrained_tyvars    = foldrBag (unionVarSet . tyVarsOfInst) emptyVarSet constrained_dicts
565             reduced_tyvars_to_gen = body_tyvars `minusVarSet` constrained_tyvars
566         in
567         returnTc (constrained_tyvars, reduced_tyvars_to_gen)
568 \end{code}
569
570
571 \begin{code}
572 isUnRestrictedGroup :: [Name]           -- Signatures given for these
573                     -> RenamedMonoBinds
574                     -> Bool
575
576 is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
577
578 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind other        _ _) = False
579 isUnRestrictedGroup sigs (VarMonoBind v _)              = v `is_elem` sigs
580 isUnRestrictedGroup sigs (FunMonoBind v _ matches _)    = any isUnRestrictedMatch matches || 
581                                                           v `is_elem` sigs
582 isUnRestrictedGroup sigs (AndMonoBinds mb1 mb2)         = isUnRestrictedGroup sigs mb1 &&
583                                                           isUnRestrictedGroup sigs mb2
584 isUnRestrictedGroup sigs EmptyMonoBinds                 = True
585
586 isUnRestrictedMatch (Match _ [] Nothing _) = False      -- No args, no signature
587 isUnRestrictedMatch other                  = True       -- Some args or a signature
588 \end{code}
589
590
591 %************************************************************************
592 %*                                                                      *
593 \subsection{tcMonoBind}
594 %*                                                                      *
595 %************************************************************************
596
597 @tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
598 The signatures have been dealt with already.
599
600 \begin{code}
601 tcMonoBinds :: RenamedMonoBinds 
602             -> [TcSigInfo]
603             -> RecFlag
604             -> TcM s (TcMonoBinds, 
605                       LIE,              -- LIE required
606                       [Name],           -- Bound names
607                       [TcId])   -- Corresponding monomorphic bound things
608
609 tcMonoBinds mbinds tc_ty_sigs is_rec
610   = tc_mb_pats mbinds           `thenTc` \ (complete_it, lie_req_pat, tvs, ids, lie_avail) ->
611     let
612         id_list           = bagToList ids
613         (names, mono_ids) = unzip id_list
614
615                 -- This last defn is the key one:
616                 -- extend the val envt with bindings for the 
617                 -- things bound in this group, overriding the monomorphic
618                 -- ids with the polymorphic ones from the pattern
619         extra_val_env = case is_rec of
620                           Recursive    -> map mk_bind id_list
621                           NonRecursive -> []
622     in
623         -- Don't know how to deal with pattern-bound existentials yet
624     checkTc (isEmptyBag tvs && isEmptyBag lie_avail) 
625             (existentialExplode mbinds)                 `thenTc_` 
626
627         -- *Before* checking the RHSs, but *after* checking *all* the patterns,
628         -- extend the envt with bindings for all the bound ids;
629         --   and *then* override with the polymorphic Ids from the signatures
630         -- That is the whole point of the "complete_it" stuff.
631         --
632         -- There's a further wrinkle: we have to delay extending the environment
633         -- until after we've dealt with any pattern-bound signature type variables
634         -- Consider  f (x::a) = ...f...
635         -- We're going to check that a isn't unified with anything in the envt, 
636         -- so f itself had better not be!  So we pass the envt binding f into
637         -- complete_it, which extends the actual envt in TcMatches.tcMatch, after
638         -- dealing with the signature tyvars
639
640     complete_it extra_val_env                           `thenTc` \ (mbinds', lie_req_rhss) ->
641
642     returnTc (mbinds', lie_req_pat `plusLIE` lie_req_rhss, names, mono_ids)
643   where
644
645         -- This function is used when dealing with a LHS binder; we make a monomorphic
646         -- version of the Id.  We check for type signatures
647     tc_pat_bndr name pat_ty
648         = case maybeSig tc_ty_sigs name of
649             Nothing
650                 -> newLocalId (getOccName name) pat_ty (getSrcLoc name)
651
652             Just (TySigInfo _ _ _ _ _ mono_id _ _)
653                 -> tcAddSrcLoc (getSrcLoc name)                         $
654                    unifyTauTy (idType mono_id) pat_ty   `thenTc_`
655                    returnTc mono_id
656
657     mk_bind (name, mono_id) = case maybeSig tc_ty_sigs name of
658                                 Nothing                                   -> (name, mono_id)
659                                 Just (TySigInfo name poly_id _ _ _ _ _ _) -> (name, poly_id)
660
661     tc_mb_pats EmptyMonoBinds
662       = returnTc (\ xve -> returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE), emptyLIE, emptyBag, emptyBag, emptyLIE)
663
664     tc_mb_pats (AndMonoBinds mb1 mb2)
665       = tc_mb_pats mb1          `thenTc` \ (complete_it1, lie_req1, tvs1, ids1, lie_avail1) ->
666         tc_mb_pats mb2          `thenTc` \ (complete_it2, lie_req2, tvs2, ids2, lie_avail2) ->
667         let
668            complete_it xve = complete_it1 xve   `thenTc` \ (mb1', lie1) ->
669                              complete_it2 xve   `thenTc` \ (mb2', lie2) ->
670                              returnTc (AndMonoBinds mb1' mb2', lie1 `plusLIE` lie2)
671         in
672         returnTc (complete_it,
673                   lie_req1 `plusLIE` lie_req2,
674                   tvs1 `unionBags` tvs2,
675                   ids1 `unionBags` ids2,
676                   lie_avail1 `plusLIE` lie_avail2)
677
678     tc_mb_pats (FunMonoBind name inf matches locn)
679       = newTyVarTy kind                 `thenNF_Tc` \ bndr_ty -> 
680         tc_pat_bndr name bndr_ty        `thenTc` \ bndr_id ->
681         let
682            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
683                              tcMatchesFun xve name bndr_ty  matches     `thenTc` \ (matches', lie) ->
684                              returnTc (FunMonoBind bndr_id inf matches' locn, lie)
685         in
686         returnTc (complete_it, emptyLIE, emptyBag, unitBag (name, bndr_id), emptyLIE)
687
688     tc_mb_pats bind@(PatMonoBind pat grhss locn)
689       = tcAddSrcLoc locn                $
690         newTyVarTy kind                 `thenNF_Tc` \ pat_ty -> 
691
692                 --      Now typecheck the pattern
693                 -- We don't support binding fresh type variables in the
694                 -- pattern of a pattern binding.  For example, this is illegal:
695                 --      (x::a, y::b) = e
696                 -- whereas this is ok
697                 --      (x::Int, y::Bool) = e
698                 --
699                 -- We don't check explicitly for this problem.  Instead, we simply
700                 -- type check the pattern with tcPat.  If the pattern mentions any
701                 -- fresh tyvars we simply get an out-of-scope type variable error
702         tcPat tc_pat_bndr pat pat_ty            `thenTc` \ (pat', lie_req, tvs, ids, lie_avail) ->
703         let
704            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
705                              tcAddErrCtxt (patMonoBindsCtxt bind)       $
706                              tcExtendLocalValEnv xve                    $
707                              tcGRHSs grhss pat_ty PatBindRhs            `thenTc` \ (grhss', lie) ->
708                              returnTc (PatMonoBind pat' grhss' locn, lie)
709         in
710         returnTc (complete_it, lie_req, tvs, ids, lie_avail)
711
712         -- Figure out the appropriate kind for the pattern,
713         -- and generate a suitable type variable 
714     kind = case is_rec of
715                 Recursive    -> boxedTypeKind   -- Recursive, so no unboxed types
716                 NonRecursive -> openTypeKind    -- Non-recursive, so we permit unboxed types
717 \end{code}
718
719 %************************************************************************
720 %*                                                                      *
721 \subsection{Signatures}
722 %*                                                                      *
723 %************************************************************************
724
725 @checkSigMatch@ does the next step in checking signature matching.
726 The tau-type part has already been unified.  What we do here is to
727 check that this unification has not over-constrained the (polymorphic)
728 type variables of the original signature type.
729
730 The error message here is somewhat unsatisfactory, but it'll do for
731 now (ToDo).
732
733 \begin{code}
734 checkSigMatch :: TopLevelFlag -> [Name] -> [TcId] -> [TcSigInfo] -> TcM s (Maybe (TcThetaType, LIE))
735 checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids sigs
736   | main_bound_here
737   =     -- First unify the main_id with IO t, for any old t
738     tcSetErrCtxt mainTyCheckCtxt (
739         tcLookupTyConByKey ioTyConKey           `thenTc`    \ ioTyCon ->
740         newTyVarTy boxedTypeKind                `thenNF_Tc` \ t_tv ->
741         unifyTauTy ((mkTyConApp ioTyCon [t_tv]))
742                    (idType main_mono_id)
743     )                                           `thenTc_`
744
745         -- Now check the signatures
746         -- Must do this after the unification with IO t, 
747         -- in case of a silly signature like
748         --      main :: forall a. a
749         -- The unification to IO t will bind the type variable 'a',
750         -- which is just waht check_one_sig looks for
751     mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
752     mapTc check_main_ctxt sigs                  `thenTc_` 
753
754             returnTc (Just ([], emptyLIE))
755
756   | not (null sigs)
757   = mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
758     mapTc check_one_ctxt all_sigs_but_first     `thenTc_`
759     returnTc (Just (theta1, sig_lie))
760
761   | otherwise
762   = returnTc Nothing            -- No constraints from type sigs
763
764   where
765     (TySigInfo _ id1 _ theta1 _ _ _ _ : all_sigs_but_first) = sigs
766
767     sig1_dict_tys       = mk_dict_tys theta1
768     n_sig1_dict_tys     = length sig1_dict_tys
769     sig_lie             = mkLIE (concat [insts | TySigInfo _ _ _ _ _ _ insts _ <- sigs])
770
771     maybe_main        = find_main top_lvl binder_names mono_ids
772     main_bound_here   = maybeToBool maybe_main
773     Just main_mono_id = maybe_main
774                       
775         -- CHECK THAT THE SIGNATURE TYVARS AND TAU_TYPES ARE OK
776         -- Doesn't affect substitution
777     check_one_sig (TySigInfo _ id sig_tyvars sig_theta sig_tau _ _ src_loc)
778       = tcAddSrcLoc src_loc                                     $
779         tcAddErrCtxtM (sigCtxt (sig_msg id) sig_tyvars sig_theta sig_tau)       $
780         checkSigTyVars sig_tyvars (idFreeTyVars id)
781
782
783         -- CHECK THAT ALL THE SIGNATURE CONTEXTS ARE UNIFIABLE
784         -- The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
785         -- must all have the same context (or none).
786         --
787         -- We unify them because, with polymorphic recursion, their types
788         -- might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
789         -- ToDo: amplify
790     check_one_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
791        = tcAddSrcLoc src_loc    $
792          tcAddErrCtxt (sigContextsCtxt id1 id) $
793          checkTc (length this_sig_dict_tys == n_sig1_dict_tys)
794                                 sigContextsErr          `thenTc_`
795          unifyTauTyLists sig1_dict_tys this_sig_dict_tys
796       where
797          this_sig_dict_tys = mk_dict_tys theta
798
799         -- CHECK THAT FOR A GROUP INVOLVING Main.main, all 
800         -- the signature contexts are empty (what a bore)
801     check_main_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
802         = tcAddSrcLoc src_loc   $
803           checkTc (null theta) (mainContextsErr id)
804
805     mk_dict_tys theta = map mkPredTy theta
806
807     sig_msg id = ptext SLIT("When checking the type signature for") <+> quotes (ppr id)
808
809         -- Search for Main.main in the binder_names, return corresponding mono_id
810     find_main NotTopLevel binder_names mono_ids = Nothing
811     find_main TopLevel    binder_names mono_ids = go binder_names mono_ids
812     go [] [] = Nothing
813     go (n:ns) (m:ms) | n `hasKey` mainKey = Just m
814                      | otherwise          = go ns ms
815 \end{code}
816
817
818 %************************************************************************
819 %*                                                                      *
820 \subsection{SPECIALIZE pragmas}
821 %*                                                                      *
822 %************************************************************************
823
824 @tcSpecSigs@ munches up the specialisation "signatures" that arise through *user*
825 pragmas.  It is convenient for them to appear in the @[RenamedSig]@
826 part of a binding because then the same machinery can be used for
827 moving them into place as is done for type signatures.
828
829 They look like this:
830
831 \begin{verbatim}
832         f :: Ord a => [a] -> b -> b
833         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b #-}
834 \end{verbatim}
835
836 For this we generate:
837 \begin{verbatim}
838         f* = /\ b -> let d1 = ...
839                      in f Int b d1
840 \end{verbatim}
841
842 where f* is a SpecPragmaId.  The **sole** purpose of SpecPragmaIds is to
843 retain a right-hand-side that the simplifier will otherwise discard as
844 dead code... the simplifier has a flag that tells it not to discard
845 SpecPragmaId bindings.
846
847 In this case the f* retains a call-instance of the overloaded
848 function, f, (including appropriate dictionaries) so that the
849 specialiser will subsequently discover that there's a call of @f@ at
850 Int, and will create a specialisation for @f@.  After that, the
851 binding for @f*@ can be discarded.
852
853 We used to have a form
854         {-# SPECIALISE f :: <type> = g #-}
855 which promised that g implemented f at <type>, but we do that with 
856 a RULE now:
857         {-# SPECIALISE (f::<type) = g #-}
858
859 \begin{code}
860 tcSpecSigs :: [RenamedSig] -> TcM s (TcMonoBinds, LIE)
861 tcSpecSigs (SpecSig name poly_ty src_loc : sigs)
862   =     -- SPECIALISE f :: forall b. theta => tau  =  g
863     tcAddSrcLoc src_loc                         $
864     tcAddErrCtxt (valSpecSigCtxt name poly_ty)  $
865
866         -- Get and instantiate its alleged specialised type
867     tcHsSigType poly_ty                         `thenTc` \ sig_ty ->
868
869         -- Check that f has a more general type, and build a RHS for
870         -- the spec-pragma-id at the same time
871     tcExpr (HsVar name) sig_ty                  `thenTc` \ (spec_expr, spec_lie) ->
872
873         -- Squeeze out any Methods (see comments with tcSimplifyToDicts)
874     tcSimplifyToDicts spec_lie                  `thenTc` \ (spec_lie1, spec_binds) ->
875
876         -- Just specialise "f" by building a SpecPragmaId binding
877         -- It is the thing that makes sure we don't prematurely 
878         -- dead-code-eliminate the binding we are really interested in.
879     newSpecPragmaId name sig_ty         `thenNF_Tc` \ spec_id ->
880
881         -- Do the rest and combine
882     tcSpecSigs sigs                     `thenTc` \ (binds_rest, lie_rest) ->
883     returnTc (binds_rest `andMonoBinds` VarMonoBind spec_id (mkHsLet spec_binds spec_expr),
884               lie_rest   `plusLIE`      spec_lie1)
885
886 tcSpecSigs (other_sig : sigs) = tcSpecSigs sigs
887 tcSpecSigs []                 = returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE)
888 \end{code}
889
890
891 %************************************************************************
892 %*                                                                      *
893 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
894 %*                                                                      *
895 %************************************************************************
896
897
898 \begin{code}
899 patMonoBindsCtxt bind
900   = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (ppr bind)
901
902 -----------------------------------------------
903 valSpecSigCtxt v ty
904   = sep [ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"),
905          nest 4 (ppr v <+> dcolon <+> ppr ty)]
906
907 -----------------------------------------------
908 unboxedPatBindErr id
909   = ptext SLIT("variable in a lazy pattern binding has unboxed type: ")
910          <+> quotes (ppr id)
911
912 -----------------------------------------------
913 bindSigsCtxt ids
914   = ptext SLIT("When checking the type signature(s) for") <+> pprQuotedList ids
915
916 -----------------------------------------------
917 sigContextsErr
918   = ptext SLIT("Mismatched contexts")
919
920 sigContextsCtxt s1 s2
921   = hang (hsep [ptext SLIT("When matching the contexts of the signatures for"), 
922                 quotes (ppr s1), ptext SLIT("and"), quotes (ppr s2)])
923          4 (ptext SLIT("(the signature contexts in a mutually recursive group should all be identical)"))
924
925 mainContextsErr id
926   | id `hasKey` mainKey = ptext SLIT("Main.main cannot be overloaded")
927   | otherwise
928   = quotes (ppr id) <+> ptext SLIT("cannot be overloaded") <> char ',' <> -- sigh; workaround for cpp's inability to deal
929     ptext SLIT("because it is mutually recursive with Main.main")         -- with commas inside SLIT strings.
930
931 mainTyCheckCtxt
932   = hsep [ptext SLIT("When checking that"), quotes (ptext SLIT("main")),
933           ptext SLIT("has the required type")]
934
935 -----------------------------------------------
936 unliftedBindErr flavour mbind
937   = hang (text flavour <+> ptext SLIT("bindings for unlifted types aren't allowed"))
938          4 (ppr mbind)
939
940 existentialExplode mbinds
941   = hang (vcat [text "My brain just exploded.",
942                 text "I can't handle pattern bindings for existentially-quantified constructors.",
943                 text "In the binding group"])
944         4 (ppr mbinds)
945 \end{code}