[project @ 2000-12-07 08:29:05 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcBinds.lhs
1 %
2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
3 %
4 \section[TcBinds]{TcBinds}
5
6 \begin{code}
7 module TcBinds ( tcBindsAndThen, tcTopBinds,
8                  tcSpecSigs, tcBindWithSigs ) where
9
10 #include "HsVersions.h"
11
12 import {-# SOURCE #-} TcMatches ( tcGRHSs, tcMatchesFun )
13 import {-# SOURCE #-} TcExpr  ( tcExpr )
14
15 import HsSyn            ( HsExpr(..), HsBinds(..), MonoBinds(..), Sig(..), StmtCtxt(..),
16                           Match(..), collectMonoBinders, andMonoBinds
17                         )
18 import RnHsSyn          ( RenamedHsBinds, RenamedSig, RenamedMonoBinds )
19 import TcHsSyn          ( TcMonoBinds, TcId, zonkId, mkHsLet )
20
21 import TcMonad
22 import Inst             ( LIE, emptyLIE, mkLIE, plusLIE, InstOrigin(..),
23                           newDicts, tyVarsOfInst, instToId,
24                           getAllFunDepsOfLIE, getIPsOfLIE, zonkFunDeps
25                         )
26 import TcEnv            ( tcExtendLocalValEnv,
27                           newSpecPragmaId, newLocalId,
28                           tcLookupTyCon, 
29                           tcGetGlobalTyVars, tcExtendGlobalTyVars
30                         )
31 import TcSimplify       ( tcSimplify, tcSimplifyAndCheck, tcSimplifyToDicts )
32 import TcImprove        ( tcImprove )
33 import TcMonoType       ( tcHsSigType, checkSigTyVars,
34                           TcSigInfo(..), tcTySig, maybeSig, sigCtxt
35                         )
36 import TcPat            ( tcPat )
37 import TcSimplify       ( bindInstsOfLocalFuns )
38 import TcType           ( TcThetaType, newTyVarTy, newTyVar, 
39                           zonkTcTypes, zonkTcThetaType, zonkTcTyVarToTyVar
40                         )
41 import TcUnify          ( unifyTauTy, unifyTauTyLists )
42
43 import CoreFVs          ( idFreeTyVars )
44 import Id               ( mkVanillaId, setInlinePragma )
45 import Var              ( idType, idName )
46 import IdInfo           ( InlinePragInfo(..) )
47 import Name             ( Name, getOccName, getSrcLoc )
48 import NameSet
49 import Type             ( mkTyVarTy, tyVarsOfTypes, mkTyConApp,
50                           mkForAllTys, mkFunTys, 
51                           mkPredTy, mkForAllTy, isUnLiftedType, 
52                           isUnboxedType, unboxedTypeKind, boxedTypeKind, openTypeKind
53                         )
54 import FunDeps          ( oclose )
55 import Var              ( tyVarKind )
56 import VarSet
57 import Bag
58 import Util             ( isIn )
59 import Maybes           ( maybeToBool )
60 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), RecFlag(..), isNotTopLevel )
61 import FiniteMap        ( listToFM, lookupFM )
62 import PrelNames        ( ioTyConName, mainKey, hasKey )
63 import Outputable
64 \end{code}
65
66
67 %************************************************************************
68 %*                                                                      *
69 \subsection{Type-checking bindings}
70 %*                                                                      *
71 %************************************************************************
72
73 @tcBindsAndThen@ typechecks a @HsBinds@.  The "and then" part is because
74 it needs to know something about the {\em usage} of the things bound,
75 so that it can create specialisations of them.  So @tcBindsAndThen@
76 takes a function which, given an extended environment, E, typechecks
77 the scope of the bindings returning a typechecked thing and (most
78 important) an LIE.  It is this LIE which is then used as the basis for
79 specialising the things bound.
80
81 @tcBindsAndThen@ also takes a "combiner" which glues together the
82 bindings and the "thing" to make a new "thing".
83
84 The real work is done by @tcBindWithSigsAndThen@.
85
86 Recursive and non-recursive binds are handled in essentially the same
87 way: because of uniques there are no scoping issues left.  The only
88 difference is that non-recursive bindings can bind primitive values.
89
90 Even for non-recursive binding groups we add typings for each binder
91 to the LVE for the following reason.  When each individual binding is
92 checked the type of its LHS is unified with that of its RHS; and
93 type-checking the LHS of course requires that the binder is in scope.
94
95 At the top-level the LIE is sure to contain nothing but constant
96 dictionaries, which we resolve at the module level.
97
98 \begin{code}
99 tcTopBinds :: RenamedHsBinds -> TcM ((TcMonoBinds, TcEnv), LIE)
100 tcTopBinds binds
101   = tc_binds_and_then TopLevel glue binds       $
102     tcGetEnv                                    `thenNF_Tc` \ env ->
103     returnTc ((EmptyMonoBinds, env), emptyLIE)
104   where
105     glue is_rec binds1 (binds2, thing) = (binds1 `AndMonoBinds` binds2, thing)
106
107
108 tcBindsAndThen
109         :: (RecFlag -> TcMonoBinds -> thing -> thing)           -- Combinator
110         -> RenamedHsBinds
111         -> TcM (thing, LIE)
112         -> TcM (thing, LIE)
113
114 tcBindsAndThen = tc_binds_and_then NotTopLevel
115
116 tc_binds_and_then top_lvl combiner EmptyBinds do_next
117   = do_next
118 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind EmptyMonoBinds sigs is_rec) do_next
119   = do_next
120
121 tc_binds_and_then top_lvl combiner (ThenBinds b1 b2) do_next
122   = tc_binds_and_then top_lvl combiner b1       $
123     tc_binds_and_then top_lvl combiner b2       $
124     do_next
125
126 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
127   =     -- TYPECHECK THE SIGNATURES
128       mapTc tcTySig [sig | sig@(Sig name _ _) <- sigs]  `thenTc` \ tc_ty_sigs ->
129   
130       tcBindWithSigs top_lvl bind tc_ty_sigs
131                      sigs is_rec                        `thenTc` \ (poly_binds, poly_lie, poly_ids) ->
132   
133           -- Extend the environment to bind the new polymorphic Ids
134       tcExtendLocalValEnv [(idName poly_id, poly_id) | poly_id <- poly_ids] $
135   
136           -- Build bindings and IdInfos corresponding to user pragmas
137       tcSpecSigs sigs           `thenTc` \ (prag_binds, prag_lie) ->
138
139         -- Now do whatever happens next, in the augmented envt
140       do_next                   `thenTc` \ (thing, thing_lie) ->
141
142         -- Create specialisations of functions bound here
143         -- We want to keep non-recursive things non-recursive
144         -- so that we desugar unboxed bindings correctly
145       case (top_lvl, is_rec) of
146
147                 -- For the top level don't bother will all this bindInstsOfLocalFuns stuff
148                 -- All the top level things are rec'd together anyway, so it's fine to
149                 -- leave them to the tcSimplifyTop, and quite a bit faster too
150         (TopLevel, _)
151                 -> returnTc (combiner Recursive (poly_binds `andMonoBinds` prag_binds) thing,
152                              thing_lie `plusLIE` prag_lie `plusLIE` poly_lie)
153
154         (NotTopLevel, NonRecursive) 
155                 -> bindInstsOfLocalFuns 
156                                 (thing_lie `plusLIE` prag_lie)
157                                 poly_ids                        `thenTc` \ (thing_lie', lie_binds) ->
158
159                    returnTc (
160                         combiner NonRecursive poly_binds $
161                         combiner NonRecursive prag_binds $
162                         combiner Recursive lie_binds  $
163                                 -- NB: the binds returned by tcSimplify and bindInstsOfLocalFuns
164                                 -- aren't guaranteed in dependency order (though we could change
165                                 -- that); hence the Recursive marker.
166                         thing,
167
168                         thing_lie' `plusLIE` poly_lie
169                    )
170
171         (NotTopLevel, Recursive)
172                 -> bindInstsOfLocalFuns 
173                                 (thing_lie `plusLIE` poly_lie `plusLIE` prag_lie) 
174                                 poly_ids                        `thenTc` \ (final_lie, lie_binds) ->
175
176                    returnTc (
177                         combiner Recursive (
178                                 poly_binds `andMonoBinds`
179                                 lie_binds  `andMonoBinds`
180                                 prag_binds) thing,
181                         final_lie
182                    )
183 \end{code}
184
185 An aside.  The original version of @tcBindsAndThen@ which lacks a
186 combiner function, appears below.  Though it is perfectly well
187 behaved, it cannot be typed by Haskell, because the recursive call is
188 at a different type to the definition itself.  There aren't too many
189 examples of this, which is why I thought it worth preserving! [SLPJ]
190
191 \begin{pseudocode}
192 % tcBindsAndThen
193 %       :: RenamedHsBinds
194 %       -> TcM (thing, LIE, thing_ty))
195 %       -> TcM ((TcHsBinds, thing), LIE, thing_ty)
196
197 % tcBindsAndThen EmptyBinds do_next
198 %   = do_next           `thenTc` \ (thing, lie, thing_ty) ->
199 %     returnTc ((EmptyBinds, thing), lie, thing_ty)
200
201 % tcBindsAndThen (ThenBinds binds1 binds2) do_next
202 %   = tcBindsAndThen binds1 (tcBindsAndThen binds2 do_next)
203 %       `thenTc` \ ((binds1', (binds2', thing')), lie1, thing_ty) ->
204
205 %     returnTc ((binds1' `ThenBinds` binds2', thing'), lie1, thing_ty)
206
207 % tcBindsAndThen (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
208 %   = tcBindAndThen bind sigs do_next
209 \end{pseudocode}
210
211
212 %************************************************************************
213 %*                                                                      *
214 \subsection{tcBindWithSigs}
215 %*                                                                      *
216 %************************************************************************
217
218 @tcBindWithSigs@ deals with a single binding group.  It does generalisation,
219 so all the clever stuff is in here.
220
221 * binder_names and mbind must define the same set of Names
222
223 * The Names in tc_ty_sigs must be a subset of binder_names
224
225 * The Ids in tc_ty_sigs don't necessarily have to have the same name
226   as the Name in the tc_ty_sig
227
228 \begin{code}
229 tcBindWithSigs  
230         :: TopLevelFlag
231         -> RenamedMonoBinds
232         -> [TcSigInfo]
233         -> [RenamedSig]         -- Used solely to get INLINE, NOINLINE sigs
234         -> RecFlag
235         -> TcM (TcMonoBinds, LIE, [TcId])
236
237 tcBindWithSigs top_lvl mbind tc_ty_sigs inline_sigs is_rec
238   = recoverTc (
239         -- If typechecking the binds fails, then return with each
240         -- signature-less binder given type (forall a.a), to minimise subsequent
241         -- error messages
242         newTyVar boxedTypeKind          `thenNF_Tc` \ alpha_tv ->
243         let
244           forall_a_a    = mkForAllTy alpha_tv (mkTyVarTy alpha_tv)
245           binder_names  = collectMonoBinders mbind
246           poly_ids      = map mk_dummy binder_names
247           mk_dummy name = case maybeSig tc_ty_sigs name of
248                             Just (TySigInfo _ poly_id _ _ _ _ _ _) -> poly_id   -- Signature
249                             Nothing -> mkVanillaId name forall_a_a              -- No signature
250         in
251         returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE, poly_ids)
252     ) $
253
254         -- TYPECHECK THE BINDINGS
255     tcMonoBinds mbind tc_ty_sigs is_rec         `thenTc` \ (mbind', lie_req, binder_names, mono_ids) ->
256
257         -- CHECK THAT THE SIGNATURES MATCH
258         -- (must do this before getTyVarsToGen)
259     checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids tc_ty_sigs      `thenTc` \ maybe_sig_theta ->   
260
261         -- IMPROVE the LIE
262         -- Force any unifications dictated by functional dependencies.
263         -- Because unification may happen, it's important that this step
264         -- come before:
265         --   - computing vars over which to quantify
266         --   - zonking the generalized type vars
267     let lie_avail = case maybe_sig_theta of
268                       Nothing      -> emptyLIE
269                       Just (_, la) -> la
270         lie_avail_req = lie_avail `plusLIE` lie_req in
271     tcImprove lie_avail_req                             `thenTc_`
272
273         -- COMPUTE VARIABLES OVER WHICH TO QUANTIFY, namely tyvars_to_gen
274         -- The tyvars_not_to_gen are free in the environment, and hence
275         -- candidates for generalisation, but sometimes the monomorphism
276         -- restriction means we can't generalise them nevertheless
277     let
278         mono_id_tys = map idType mono_ids
279     in
280     getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie_req  `thenNF_Tc` \ (tyvars_not_to_gen, tyvars_to_gen) ->
281
282         -- Finally, zonk the generalised type variables to real TyVars
283         -- This commits any unbound kind variables to boxed kind
284         -- I'm a little worried that such a kind variable might be
285         -- free in the environment, but I don't think it's possible for
286         -- this to happen when the type variable is not free in the envt
287         -- (which it isn't).            SLPJ Nov 98
288     mapTc zonkTcTyVarToTyVar (varSetElems tyvars_to_gen)        `thenTc` \ real_tyvars_to_gen_list ->
289     let
290         real_tyvars_to_gen = mkVarSet real_tyvars_to_gen_list
291                 -- It's important that the final list 
292                 -- (real_tyvars_to_gen and real_tyvars_to_gen_list) is fully
293                 -- zonked, *including boxity*, because they'll be included in the forall types of
294                 -- the polymorphic Ids, and instances of these Ids will be generated from them.
295                 -- 
296                 -- Also NB that tcSimplify takes zonked tyvars as its arg, hence we pass
297                 -- real_tyvars_to_gen
298     in
299
300         -- SIMPLIFY THE LIE
301     tcExtendGlobalTyVars tyvars_not_to_gen (
302         let ips = getIPsOfLIE lie_avail_req in
303         if null real_tyvars_to_gen_list && (null ips || not is_unrestricted) then
304                 -- No polymorphism, and no IPs, so no need to simplify context
305             returnTc (lie_req, EmptyMonoBinds, [])
306         else
307         case maybe_sig_theta of
308           Nothing ->
309                 -- No signatures, so just simplify the lie
310                 -- NB: no signatures => no polymorphic recursion, so no
311                 -- need to use lie_avail (which will be empty anyway)
312             tcSimplify (text "tcBinds1" <+> ppr binder_names)
313                        real_tyvars_to_gen lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, lie_bound) ->
314             returnTc (lie_free, dict_binds, map instToId (bagToList lie_bound))
315
316           Just (sig_theta, lie_avail) ->
317                 -- There are signatures, and their context is sig_theta
318                 -- Furthermore, lie_avail is an LIE containing the 'method insts'
319                 -- for the things bound here
320
321             zonkTcThetaType sig_theta                   `thenNF_Tc` \ sig_theta' ->
322             newDicts SignatureOrigin sig_theta'         `thenNF_Tc` \ (dicts_sig, dict_ids) ->
323                 -- It's important that sig_theta is zonked, because
324                 -- dict_id is later used to form the type of the polymorphic thing,
325                 -- and forall-types must be zonked so far as their bound variables
326                 -- are concerned
327
328             let
329                 -- The "givens" is the stuff available.  We get that from
330                 -- the context of the type signature, BUT ALSO the lie_avail
331                 -- so that polymorphic recursion works right (see comments at end of fn)
332                 givens = dicts_sig `plusLIE` lie_avail
333             in
334
335                 -- Check that the needed dicts can be expressed in
336                 -- terms of the signature ones
337             tcAddErrCtxt  (bindSigsCtxt tysig_names) $
338             tcSimplifyAndCheck
339                 (ptext SLIT("type signature for") <+> pprQuotedList binder_names)
340                 real_tyvars_to_gen givens lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds) ->
341
342             returnTc (lie_free, dict_binds, dict_ids)
343
344     )                                           `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, dicts_bound) ->
345
346         -- GET THE FINAL MONO_ID_TYS
347     zonkTcTypes mono_id_tys                     `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_types ->
348
349
350         -- CHECK FOR BOGUS UNPOINTED BINDINGS
351     (if any isUnLiftedType zonked_mono_id_types then
352                 -- Unlifted bindings must be non-recursive,
353                 -- not top level, and non-polymorphic
354         checkTc (isNotTopLevel top_lvl)
355                 (unliftedBindErr "Top-level" mbind)             `thenTc_`
356         checkTc (case is_rec of {Recursive -> False; NonRecursive -> True})
357                 (unliftedBindErr "Recursive" mbind)             `thenTc_`
358         checkTc (null real_tyvars_to_gen_list)
359                 (unliftedBindErr "Polymorphic" mbind)
360      else
361         returnTc ()
362     )                                                   `thenTc_`
363
364     ASSERT( not (any ((== unboxedTypeKind) . tyVarKind) real_tyvars_to_gen_list) )
365                 -- The instCantBeGeneralised stuff in tcSimplify should have
366                 -- already raised an error if we're trying to generalise an 
367                 -- unboxed tyvar (NB: unboxed tyvars are always introduced 
368                 -- along with a class constraint) and it's better done there 
369                 -- because we have more precise origin information.
370                 -- That's why we just use an ASSERT here.
371
372
373          -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
374     mapNF_Tc zonkId mono_ids            `thenNF_Tc` \ zonked_mono_ids ->
375     let
376         exports  = zipWith mk_export binder_names zonked_mono_ids
377         dict_tys = map idType dicts_bound
378
379         inlines    = mkNameSet [name | InlineSig name _ loc <- inline_sigs]
380         no_inlines = listToFM ([(name, IMustNotBeINLINEd False phase) | NoInlineSig name phase loc <- inline_sigs] ++
381                                [(name, IMustNotBeINLINEd True  phase) | InlineSig   name phase loc <- inline_sigs, maybeToBool phase])
382                 -- "INLINE n foo" means inline foo, but not until at least phase n
383                 -- "NOINLINE n foo" means don't inline foo until at least phase n, and even 
384                 --                  then only if it is small enough etc.
385                 -- "NOINLINE foo" means don't inline foo ever, which we signal with a (IMustNotBeINLINEd Nothing)
386                 -- See comments in CoreUnfold.blackListed for the Authorised Version
387
388         mk_export binder_name zonked_mono_id
389           = (tyvars, 
390              attachNoInlinePrag no_inlines poly_id,
391              zonked_mono_id)
392           where
393             (tyvars, poly_id) = 
394                 case maybeSig tc_ty_sigs binder_name of
395                   Just (TySigInfo _ sig_poly_id sig_tyvars _ _ _ _ _) -> 
396                         (sig_tyvars, sig_poly_id)
397                   Nothing -> (real_tyvars_to_gen_list, new_poly_id)
398
399             new_poly_id = mkVanillaId binder_name poly_ty
400             poly_ty = mkForAllTys real_tyvars_to_gen_list 
401                         $ mkFunTys dict_tys 
402                         $ idType (zonked_mono_id)
403                 -- It's important to build a fully-zonked poly_ty, because
404                 -- we'll slurp out its free type variables when extending the
405                 -- local environment (tcExtendLocalValEnv); if it's not zonked
406                 -- it appears to have free tyvars that aren't actually free 
407                 -- at all.
408         
409         pat_binders :: [Name]
410         pat_binders = collectMonoBinders (justPatBindings mbind EmptyMonoBinds)
411     in
412         -- CHECK FOR UNBOXED BINDERS IN PATTERN BINDINGS
413     mapTc (\id -> checkTc (not (idName id `elem` pat_binders
414                                 && isUnboxedType (idType id)))
415                           (unboxedPatBindErr id)) zonked_mono_ids
416                                 `thenTc_`
417
418          -- BUILD RESULTS
419     returnTc (
420          -- pprTrace "binding.." (ppr ((dicts_bound, dict_binds), exports, [idType poly_id | (_, poly_id, _) <- exports])) $
421          AbsBinds real_tyvars_to_gen_list
422                   dicts_bound
423                   exports
424                   inlines
425                   (dict_binds `andMonoBinds` mbind'),
426          lie_free,
427          [poly_id | (_, poly_id, _) <- exports]
428     )
429   where
430     tysig_names     = [name | (TySigInfo name _ _ _ _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
431     is_unrestricted = isUnRestrictedGroup tysig_names mbind
432
433 justPatBindings bind@(PatMonoBind _ _ _) binds = bind `andMonoBinds` binds
434 justPatBindings (AndMonoBinds b1 b2) binds = 
435         justPatBindings b1 (justPatBindings b2 binds) 
436 justPatBindings other_bind binds = binds
437
438 attachNoInlinePrag no_inlines bndr
439   = case lookupFM no_inlines (idName bndr) of
440         Just prag -> bndr `setInlinePragma` prag
441         Nothing   -> bndr
442 \end{code}
443
444 Polymorphic recursion
445 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
446 The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
447
448         * Bind any variable for which we have a type signature
449           to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
450           the RHSs we'll make a full polymorphic call.
451
452 This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
453 amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
454
455         f :: Eq a => [a] -> [a]
456         f xs = ...f...
457
458 If we don't take care, after typechecking we get
459
460         f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
461                                in
462                                \ys:[a] -> ...f'...
463
464 Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
465 identical to the function we're executing.  In this case, the
466 polymorphic recursion isn't being used (but that's a very common case).
467 We'd prefer
468
469         f = /\a -> \d::Eq a -> letrec
470                                  fm = \ys:[a] -> ...fm...
471                                in
472                                fm
473
474 This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn
475 (post-typechecking)
476
477         ff :: [Int] -> [Int]
478         ff = f Int dEqInt
479
480 Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
481 f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
482 up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
483
484         ff = f Int dEqInt
485
486            = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
487
488            = let f' = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
489                       in \ys. ...f'...
490
491 Etc.
492 Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
493 *monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
494 if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
495 we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
496 to the "givens" when simplifying constraints.  That's what the "lies_avail"
497 is doing.
498
499
500 %************************************************************************
501 %*                                                                      *
502 \subsection{getTyVarsToGen}
503 %*                                                                      *
504 %************************************************************************
505
506 @getTyVarsToGen@ decides what type variables to generalise over.
507
508 For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
509 for a definition -- we bind no dictionaries, and
510 remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
511
512 *Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
513 to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
514 we may well know more.  For example (this actually came up)
515         f :: Array Int Int
516         f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
517 We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
518 stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
519 we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
520 Int literals!
521
522 Find all the type variables involved in overloading, the
523 "constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
524 generalise.  We must be careful about doing this:
525
526  (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
527         constrained, then it will never, ever get bound, and lands
528         up printed out in interface files!  Notorious example:
529                 instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
530         Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
531         Another, more common, example is when there's a Method inst in
532         the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
533         type variables.
534
535  (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
536         because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
537         tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
538
539 So we are careful, and do a complete simplification just to find the
540 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
541 find which tyvars are constrained.
542
543 \begin{code}
544 getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie
545   = tcGetGlobalTyVars                   `thenNF_Tc` \ free_tyvars ->
546     zonkTcTypes mono_id_tys             `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_tys ->
547     let
548         body_tyvars = tyVarsOfTypes zonked_mono_id_tys `minusVarSet` free_tyvars
549         fds         = getAllFunDepsOfLIE lie
550     in
551     if is_unrestricted
552     then
553           -- We need to augment the type variables that appear explicitly in
554           -- the type by those that are determined by the functional dependencies.
555           -- e.g. suppose our type is   C a b => a -> a
556           --    with the fun-dep  a->b
557           -- Then we should generalise over b too; otherwise it will be
558           -- reported as ambiguous.
559         zonkFunDeps fds         `thenNF_Tc` \ fds' ->
560         let 
561             extended_tyvars = oclose fds' body_tyvars
562         in
563         returnNF_Tc (emptyVarSet, extended_tyvars)
564     else
565         -- This recover and discard-errs is to avoid duplicate error
566         -- messages; this, after all, is an "extra" call to tcSimplify
567         recoverNF_Tc (returnNF_Tc (emptyVarSet, body_tyvars))           $
568         discardErrsTc                                                   $
569
570         tcSimplify (text "getTVG") body_tyvars lie    `thenTc` \ (_, _, constrained_dicts) ->
571         let
572           -- ASSERT: dicts_sig is already zonked!
573             constrained_tyvars    = foldrBag (unionVarSet . tyVarsOfInst) emptyVarSet constrained_dicts
574             reduced_tyvars_to_gen = body_tyvars `minusVarSet` constrained_tyvars
575         in
576         returnTc (constrained_tyvars, reduced_tyvars_to_gen)
577 \end{code}
578
579
580 \begin{code}
581 isUnRestrictedGroup :: [Name]           -- Signatures given for these
582                     -> RenamedMonoBinds
583                     -> Bool
584
585 is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
586
587 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind other        _ _) = False
588 isUnRestrictedGroup sigs (VarMonoBind v _)              = v `is_elem` sigs
589 isUnRestrictedGroup sigs (FunMonoBind v _ matches _)    = any isUnRestrictedMatch matches || 
590                                                           v `is_elem` sigs
591 isUnRestrictedGroup sigs (AndMonoBinds mb1 mb2)         = isUnRestrictedGroup sigs mb1 &&
592                                                           isUnRestrictedGroup sigs mb2
593 isUnRestrictedGroup sigs EmptyMonoBinds                 = True
594
595 isUnRestrictedMatch (Match _ [] Nothing _) = False      -- No args, no signature
596 isUnRestrictedMatch other                  = True       -- Some args or a signature
597 \end{code}
598
599
600 %************************************************************************
601 %*                                                                      *
602 \subsection{tcMonoBind}
603 %*                                                                      *
604 %************************************************************************
605
606 @tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
607 The signatures have been dealt with already.
608
609 \begin{code}
610 tcMonoBinds :: RenamedMonoBinds 
611             -> [TcSigInfo]
612             -> RecFlag
613             -> TcM (TcMonoBinds, 
614                       LIE,              -- LIE required
615                       [Name],           -- Bound names
616                       [TcId])   -- Corresponding monomorphic bound things
617
618 tcMonoBinds mbinds tc_ty_sigs is_rec
619   = tc_mb_pats mbinds           `thenTc` \ (complete_it, lie_req_pat, tvs, ids, lie_avail) ->
620     let
621         id_list           = bagToList ids
622         (names, mono_ids) = unzip id_list
623
624                 -- This last defn is the key one:
625                 -- extend the val envt with bindings for the 
626                 -- things bound in this group, overriding the monomorphic
627                 -- ids with the polymorphic ones from the pattern
628         extra_val_env = case is_rec of
629                           Recursive    -> map mk_bind id_list
630                           NonRecursive -> []
631     in
632         -- Don't know how to deal with pattern-bound existentials yet
633     checkTc (isEmptyBag tvs && isEmptyBag lie_avail) 
634             (existentialExplode mbinds)                 `thenTc_` 
635
636         -- *Before* checking the RHSs, but *after* checking *all* the patterns,
637         -- extend the envt with bindings for all the bound ids;
638         --   and *then* override with the polymorphic Ids from the signatures
639         -- That is the whole point of the "complete_it" stuff.
640         --
641         -- There's a further wrinkle: we have to delay extending the environment
642         -- until after we've dealt with any pattern-bound signature type variables
643         -- Consider  f (x::a) = ...f...
644         -- We're going to check that a isn't unified with anything in the envt, 
645         -- so f itself had better not be!  So we pass the envt binding f into
646         -- complete_it, which extends the actual envt in TcMatches.tcMatch, after
647         -- dealing with the signature tyvars
648
649     complete_it extra_val_env                           `thenTc` \ (mbinds', lie_req_rhss) ->
650
651     returnTc (mbinds', lie_req_pat `plusLIE` lie_req_rhss, names, mono_ids)
652   where
653
654         -- This function is used when dealing with a LHS binder; we make a monomorphic
655         -- version of the Id.  We check for type signatures
656     tc_pat_bndr name pat_ty
657         = case maybeSig tc_ty_sigs name of
658             Nothing
659                 -> newLocalId (getOccName name) pat_ty (getSrcLoc name)
660
661             Just (TySigInfo _ _ _ _ _ mono_id _ _)
662                 -> tcAddSrcLoc (getSrcLoc name)                         $
663                    unifyTauTy (idType mono_id) pat_ty   `thenTc_`
664                    returnTc mono_id
665
666     mk_bind (name, mono_id) = case maybeSig tc_ty_sigs name of
667                                 Nothing                                   -> (name, mono_id)
668                                 Just (TySigInfo name poly_id _ _ _ _ _ _) -> (name, poly_id)
669
670     tc_mb_pats EmptyMonoBinds
671       = returnTc (\ xve -> returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE), emptyLIE, emptyBag, emptyBag, emptyLIE)
672
673     tc_mb_pats (AndMonoBinds mb1 mb2)
674       = tc_mb_pats mb1          `thenTc` \ (complete_it1, lie_req1, tvs1, ids1, lie_avail1) ->
675         tc_mb_pats mb2          `thenTc` \ (complete_it2, lie_req2, tvs2, ids2, lie_avail2) ->
676         let
677            complete_it xve = complete_it1 xve   `thenTc` \ (mb1', lie1) ->
678                              complete_it2 xve   `thenTc` \ (mb2', lie2) ->
679                              returnTc (AndMonoBinds mb1' mb2', lie1 `plusLIE` lie2)
680         in
681         returnTc (complete_it,
682                   lie_req1 `plusLIE` lie_req2,
683                   tvs1 `unionBags` tvs2,
684                   ids1 `unionBags` ids2,
685                   lie_avail1 `plusLIE` lie_avail2)
686
687     tc_mb_pats (FunMonoBind name inf matches locn)
688       = newTyVarTy kind                 `thenNF_Tc` \ bndr_ty -> 
689         tc_pat_bndr name bndr_ty        `thenTc` \ bndr_id ->
690         let
691            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
692                              tcMatchesFun xve name bndr_ty  matches     `thenTc` \ (matches', lie) ->
693                              returnTc (FunMonoBind bndr_id inf matches' locn, lie)
694         in
695         returnTc (complete_it, emptyLIE, emptyBag, unitBag (name, bndr_id), emptyLIE)
696
697     tc_mb_pats bind@(PatMonoBind pat grhss locn)
698       = tcAddSrcLoc locn                $
699         newTyVarTy kind                 `thenNF_Tc` \ pat_ty -> 
700
701                 --      Now typecheck the pattern
702                 -- We don't support binding fresh type variables in the
703                 -- pattern of a pattern binding.  For example, this is illegal:
704                 --      (x::a, y::b) = e
705                 -- whereas this is ok
706                 --      (x::Int, y::Bool) = e
707                 --
708                 -- We don't check explicitly for this problem.  Instead, we simply
709                 -- type check the pattern with tcPat.  If the pattern mentions any
710                 -- fresh tyvars we simply get an out-of-scope type variable error
711         tcPat tc_pat_bndr pat pat_ty            `thenTc` \ (pat', lie_req, tvs, ids, lie_avail) ->
712         let
713            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
714                              tcAddErrCtxt (patMonoBindsCtxt bind)       $
715                              tcExtendLocalValEnv xve                    $
716                              tcGRHSs grhss pat_ty PatBindRhs            `thenTc` \ (grhss', lie) ->
717                              returnTc (PatMonoBind pat' grhss' locn, lie)
718         in
719         returnTc (complete_it, lie_req, tvs, ids, lie_avail)
720
721         -- Figure out the appropriate kind for the pattern,
722         -- and generate a suitable type variable 
723     kind = case is_rec of
724                 Recursive    -> boxedTypeKind   -- Recursive, so no unboxed types
725                 NonRecursive -> openTypeKind    -- Non-recursive, so we permit unboxed types
726 \end{code}
727
728 %************************************************************************
729 %*                                                                      *
730 \subsection{Signatures}
731 %*                                                                      *
732 %************************************************************************
733
734 @checkSigMatch@ does the next step in checking signature matching.
735 The tau-type part has already been unified.  What we do here is to
736 check that this unification has not over-constrained the (polymorphic)
737 type variables of the original signature type.
738
739 The error message here is somewhat unsatisfactory, but it'll do for
740 now (ToDo).
741
742 \begin{code}
743 checkSigMatch :: TopLevelFlag -> [Name] -> [TcId] -> [TcSigInfo] -> TcM (Maybe (TcThetaType, LIE))
744 checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids sigs
745   | main_bound_here
746   =     -- First unify the main_id with IO t, for any old t
747     tcSetErrCtxt mainTyCheckCtxt (
748         tcLookupTyCon ioTyConName               `thenTc`    \ ioTyCon ->
749         newTyVarTy boxedTypeKind                `thenNF_Tc` \ t_tv ->
750         unifyTauTy ((mkTyConApp ioTyCon [t_tv]))
751                    (idType main_mono_id)
752     )                                           `thenTc_`
753
754         -- Now check the signatures
755         -- Must do this after the unification with IO t, 
756         -- in case of a silly signature like
757         --      main :: forall a. a
758         -- The unification to IO t will bind the type variable 'a',
759         -- which is just waht check_one_sig looks for
760     mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
761     mapTc check_main_ctxt sigs                  `thenTc_` 
762     returnTc (Just ([], emptyLIE))
763
764   | not (null sigs)
765   = mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
766     mapTc check_one_ctxt all_sigs_but_first     `thenTc_`
767     returnTc (Just (theta1, sig_lie))
768
769   | otherwise
770   = returnTc Nothing            -- No constraints from type sigs
771
772   where
773     (TySigInfo _ id1 _ theta1 _ _ _ _ : all_sigs_but_first) = sigs
774
775     sig1_dict_tys       = mk_dict_tys theta1
776     n_sig1_dict_tys     = length sig1_dict_tys
777     sig_lie             = mkLIE (concat [insts | TySigInfo _ _ _ _ _ _ insts _ <- sigs])
778
779     maybe_main        = find_main top_lvl binder_names mono_ids
780     main_bound_here   = maybeToBool maybe_main
781     Just main_mono_id = maybe_main
782                       
783         -- CHECK THAT THE SIGNATURE TYVARS AND TAU_TYPES ARE OK
784         -- Doesn't affect substitution
785     check_one_sig (TySigInfo _ id sig_tyvars sig_theta sig_tau _ _ src_loc)
786       = tcAddSrcLoc src_loc                                     $
787         tcAddErrCtxtM (sigCtxt (sig_msg id) sig_tyvars sig_theta sig_tau)       $
788         checkSigTyVars sig_tyvars (idFreeTyVars id)
789
790
791         -- CHECK THAT ALL THE SIGNATURE CONTEXTS ARE UNIFIABLE
792         -- The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
793         -- must all have the same context (or none).
794         --
795         -- We unify them because, with polymorphic recursion, their types
796         -- might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
797         -- ToDo: amplify
798     check_one_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
799        = tcAddSrcLoc src_loc    $
800          tcAddErrCtxt (sigContextsCtxt id1 id) $
801          checkTc (length this_sig_dict_tys == n_sig1_dict_tys)
802                                 sigContextsErr          `thenTc_`
803          unifyTauTyLists sig1_dict_tys this_sig_dict_tys
804       where
805          this_sig_dict_tys = mk_dict_tys theta
806
807         -- CHECK THAT FOR A GROUP INVOLVING Main.main, all 
808         -- the signature contexts are empty (what a bore)
809     check_main_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
810         = tcAddSrcLoc src_loc   $
811           checkTc (null theta) (mainContextsErr id)
812
813     mk_dict_tys theta = map mkPredTy theta
814
815     sig_msg id = ptext SLIT("When checking the type signature for") <+> quotes (ppr id)
816
817         -- Search for Main.main in the binder_names, return corresponding mono_id
818     find_main NotTopLevel binder_names mono_ids = Nothing
819     find_main TopLevel    binder_names mono_ids = go binder_names mono_ids
820     go [] [] = Nothing
821     go (n:ns) (m:ms) | n `hasKey` mainKey = Just m
822                      | otherwise          = go ns ms
823 \end{code}
824
825
826 %************************************************************************
827 %*                                                                      *
828 \subsection{SPECIALIZE pragmas}
829 %*                                                                      *
830 %************************************************************************
831
832 @tcSpecSigs@ munches up the specialisation "signatures" that arise through *user*
833 pragmas.  It is convenient for them to appear in the @[RenamedSig]@
834 part of a binding because then the same machinery can be used for
835 moving them into place as is done for type signatures.
836
837 They look like this:
838
839 \begin{verbatim}
840         f :: Ord a => [a] -> b -> b
841         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b #-}
842 \end{verbatim}
843
844 For this we generate:
845 \begin{verbatim}
846         f* = /\ b -> let d1 = ...
847                      in f Int b d1
848 \end{verbatim}
849
850 where f* is a SpecPragmaId.  The **sole** purpose of SpecPragmaIds is to
851 retain a right-hand-side that the simplifier will otherwise discard as
852 dead code... the simplifier has a flag that tells it not to discard
853 SpecPragmaId bindings.
854
855 In this case the f* retains a call-instance of the overloaded
856 function, f, (including appropriate dictionaries) so that the
857 specialiser will subsequently discover that there's a call of @f@ at
858 Int, and will create a specialisation for @f@.  After that, the
859 binding for @f*@ can be discarded.
860
861 We used to have a form
862         {-# SPECIALISE f :: <type> = g #-}
863 which promised that g implemented f at <type>, but we do that with 
864 a RULE now:
865         {-# SPECIALISE (f::<type) = g #-}
866
867 \begin{code}
868 tcSpecSigs :: [RenamedSig] -> TcM (TcMonoBinds, LIE)
869 tcSpecSigs (SpecSig name poly_ty src_loc : sigs)
870   =     -- SPECIALISE f :: forall b. theta => tau  =  g
871     tcAddSrcLoc src_loc                         $
872     tcAddErrCtxt (valSpecSigCtxt name poly_ty)  $
873
874         -- Get and instantiate its alleged specialised type
875     tcHsSigType poly_ty                         `thenTc` \ sig_ty ->
876
877         -- Check that f has a more general type, and build a RHS for
878         -- the spec-pragma-id at the same time
879     tcExpr (HsVar name) sig_ty                  `thenTc` \ (spec_expr, spec_lie) ->
880
881         -- Squeeze out any Methods (see comments with tcSimplifyToDicts)
882     tcSimplifyToDicts spec_lie                  `thenTc` \ (spec_lie1, spec_binds) ->
883
884         -- Just specialise "f" by building a SpecPragmaId binding
885         -- It is the thing that makes sure we don't prematurely 
886         -- dead-code-eliminate the binding we are really interested in.
887     newSpecPragmaId name sig_ty         `thenNF_Tc` \ spec_id ->
888
889         -- Do the rest and combine
890     tcSpecSigs sigs                     `thenTc` \ (binds_rest, lie_rest) ->
891     returnTc (binds_rest `andMonoBinds` VarMonoBind spec_id (mkHsLet spec_binds spec_expr),
892               lie_rest   `plusLIE`      spec_lie1)
893
894 tcSpecSigs (other_sig : sigs) = tcSpecSigs sigs
895 tcSpecSigs []                 = returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE)
896 \end{code}
897
898
899 %************************************************************************
900 %*                                                                      *
901 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
902 %*                                                                      *
903 %************************************************************************
904
905
906 \begin{code}
907 patMonoBindsCtxt bind
908   = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (ppr bind)
909
910 -----------------------------------------------
911 valSpecSigCtxt v ty
912   = sep [ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"),
913          nest 4 (ppr v <+> dcolon <+> ppr ty)]
914
915 -----------------------------------------------
916 unboxedPatBindErr id
917   = ptext SLIT("variable in a lazy pattern binding has unboxed type: ")
918          <+> quotes (ppr id)
919
920 -----------------------------------------------
921 bindSigsCtxt ids
922   = ptext SLIT("When checking the type signature(s) for") <+> pprQuotedList ids
923
924 -----------------------------------------------
925 sigContextsErr
926   = ptext SLIT("Mismatched contexts")
927
928 sigContextsCtxt s1 s2
929   = hang (hsep [ptext SLIT("When matching the contexts of the signatures for"), 
930                 quotes (ppr s1), ptext SLIT("and"), quotes (ppr s2)])
931          4 (ptext SLIT("(the signature contexts in a mutually recursive group should all be identical)"))
932
933 mainContextsErr id
934   | id `hasKey` mainKey = ptext SLIT("Main.main cannot be overloaded")
935   | otherwise
936   = quotes (ppr id) <+> ptext SLIT("cannot be overloaded") <> char ',' <> -- sigh; workaround for cpp's inability to deal
937     ptext SLIT("because it is mutually recursive with Main.main")         -- with commas inside SLIT strings.
938
939 mainTyCheckCtxt
940   = hsep [ptext SLIT("When checking that"), quotes (ptext SLIT("main")),
941           ptext SLIT("has the required type")]
942
943 -----------------------------------------------
944 unliftedBindErr flavour mbind
945   = hang (text flavour <+> ptext SLIT("bindings for unlifted types aren't allowed"))
946          4 (ppr mbind)
947
948 existentialExplode mbinds
949   = hang (vcat [text "My brain just exploded.",
950                 text "I can't handle pattern bindings for existentially-quantified constructors.",
951                 text "In the binding group"])
952         4 (ppr mbinds)
953 \end{code}