[project @ 2000-09-28 13:04:14 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcBinds.lhs
1 %
2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
3 %
4 \section[TcBinds]{TcBinds}
5
6 \begin{code}
7 module TcBinds ( tcBindsAndThen, 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  = map fst (bagToList (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 = 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         fds         = getAllFunDepsOfLIE lie
542     in
543     if is_unrestricted
544     then
545           -- We need to augment the type variables that appear explicitly in
546           -- the type by those that are determined by the functional dependencies.
547           -- e.g. suppose our type is   C a b => a -> a
548           --    with the fun-dep  a->b
549           -- Then we should generalise over b too; otherwise it will be
550           -- reported as ambiguous.
551         zonkFunDeps fds         `thenNF_Tc` \ fds' ->
552         let tvFundep        = tyVarFunDep fds'
553             extended_tyvars = oclose tvFundep body_tyvars
554         in
555         returnNF_Tc (emptyVarSet, extended_tyvars)
556     else
557         -- This recover and discard-errs is to avoid duplicate error
558         -- messages; this, after all, is an "extra" call to tcSimplify
559         recoverNF_Tc (returnNF_Tc (emptyVarSet, body_tyvars))           $
560         discardErrsTc                                                   $
561
562         tcSimplify (text "getTVG") body_tyvars lie    `thenTc` \ (_, _, constrained_dicts) ->
563         let
564           -- ASSERT: dicts_sig is already zonked!
565             constrained_tyvars    = foldrBag (unionVarSet . tyVarsOfInst) emptyVarSet constrained_dicts
566             reduced_tyvars_to_gen = body_tyvars `minusVarSet` constrained_tyvars
567         in
568         returnTc (constrained_tyvars, reduced_tyvars_to_gen)
569 \end{code}
570
571
572 \begin{code}
573 isUnRestrictedGroup :: [Name]           -- Signatures given for these
574                     -> RenamedMonoBinds
575                     -> Bool
576
577 is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
578
579 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind other        _ _) = False
580 isUnRestrictedGroup sigs (VarMonoBind v _)              = v `is_elem` sigs
581 isUnRestrictedGroup sigs (FunMonoBind v _ matches _)    = any isUnRestrictedMatch matches || 
582                                                           v `is_elem` sigs
583 isUnRestrictedGroup sigs (AndMonoBinds mb1 mb2)         = isUnRestrictedGroup sigs mb1 &&
584                                                           isUnRestrictedGroup sigs mb2
585 isUnRestrictedGroup sigs EmptyMonoBinds                 = True
586
587 isUnRestrictedMatch (Match _ [] Nothing _) = False      -- No args, no signature
588 isUnRestrictedMatch other                  = True       -- Some args or a signature
589 \end{code}
590
591
592 %************************************************************************
593 %*                                                                      *
594 \subsection{tcMonoBind}
595 %*                                                                      *
596 %************************************************************************
597
598 @tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
599 The signatures have been dealt with already.
600
601 \begin{code}
602 tcMonoBinds :: RenamedMonoBinds 
603             -> [TcSigInfo]
604             -> RecFlag
605             -> TcM s (TcMonoBinds, 
606                       LIE,              -- LIE required
607                       [Name],           -- Bound names
608                       [TcId])   -- Corresponding monomorphic bound things
609
610 tcMonoBinds mbinds tc_ty_sigs is_rec
611   = tc_mb_pats mbinds           `thenTc` \ (complete_it, lie_req_pat, tvs, ids, lie_avail) ->
612     let
613         id_list           = bagToList ids
614         (names, mono_ids) = unzip id_list
615
616                 -- This last defn is the key one:
617                 -- extend the val envt with bindings for the 
618                 -- things bound in this group, overriding the monomorphic
619                 -- ids with the polymorphic ones from the pattern
620         extra_val_env = case is_rec of
621                           Recursive    -> map mk_bind id_list
622                           NonRecursive -> []
623     in
624         -- Don't know how to deal with pattern-bound existentials yet
625     checkTc (isEmptyBag tvs && isEmptyBag lie_avail) 
626             (existentialExplode mbinds)                 `thenTc_` 
627
628         -- *Before* checking the RHSs, but *after* checking *all* the patterns,
629         -- extend the envt with bindings for all the bound ids;
630         --   and *then* override with the polymorphic Ids from the signatures
631         -- That is the whole point of the "complete_it" stuff.
632         --
633         -- There's a further wrinkle: we have to delay extending the environment
634         -- until after we've dealt with any pattern-bound signature type variables
635         -- Consider  f (x::a) = ...f...
636         -- We're going to check that a isn't unified with anything in the envt, 
637         -- so f itself had better not be!  So we pass the envt binding f into
638         -- complete_it, which extends the actual envt in TcMatches.tcMatch, after
639         -- dealing with the signature tyvars
640
641     complete_it extra_val_env                           `thenTc` \ (mbinds', lie_req_rhss) ->
642
643     returnTc (mbinds', lie_req_pat `plusLIE` lie_req_rhss, names, mono_ids)
644   where
645
646         -- This function is used when dealing with a LHS binder; we make a monomorphic
647         -- version of the Id.  We check for type signatures
648     tc_pat_bndr name pat_ty
649         = case maybeSig tc_ty_sigs name of
650             Nothing
651                 -> newLocalId (getOccName name) pat_ty (getSrcLoc name)
652
653             Just (TySigInfo _ _ _ _ _ mono_id _ _)
654                 -> tcAddSrcLoc (getSrcLoc name)                         $
655                    unifyTauTy (idType mono_id) pat_ty   `thenTc_`
656                    returnTc mono_id
657
658     mk_bind (name, mono_id) = case maybeSig tc_ty_sigs name of
659                                 Nothing                                   -> (name, mono_id)
660                                 Just (TySigInfo name poly_id _ _ _ _ _ _) -> (name, poly_id)
661
662     tc_mb_pats EmptyMonoBinds
663       = returnTc (\ xve -> returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE), emptyLIE, emptyBag, emptyBag, emptyLIE)
664
665     tc_mb_pats (AndMonoBinds mb1 mb2)
666       = tc_mb_pats mb1          `thenTc` \ (complete_it1, lie_req1, tvs1, ids1, lie_avail1) ->
667         tc_mb_pats mb2          `thenTc` \ (complete_it2, lie_req2, tvs2, ids2, lie_avail2) ->
668         let
669            complete_it xve = complete_it1 xve   `thenTc` \ (mb1', lie1) ->
670                              complete_it2 xve   `thenTc` \ (mb2', lie2) ->
671                              returnTc (AndMonoBinds mb1' mb2', lie1 `plusLIE` lie2)
672         in
673         returnTc (complete_it,
674                   lie_req1 `plusLIE` lie_req2,
675                   tvs1 `unionBags` tvs2,
676                   ids1 `unionBags` ids2,
677                   lie_avail1 `plusLIE` lie_avail2)
678
679     tc_mb_pats (FunMonoBind name inf matches locn)
680       = newTyVarTy kind                 `thenNF_Tc` \ bndr_ty -> 
681         tc_pat_bndr name bndr_ty        `thenTc` \ bndr_id ->
682         let
683            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
684                              tcMatchesFun xve name bndr_ty  matches     `thenTc` \ (matches', lie) ->
685                              returnTc (FunMonoBind bndr_id inf matches' locn, lie)
686         in
687         returnTc (complete_it, emptyLIE, emptyBag, unitBag (name, bndr_id), emptyLIE)
688
689     tc_mb_pats bind@(PatMonoBind pat grhss locn)
690       = tcAddSrcLoc locn                $
691         newTyVarTy kind                 `thenNF_Tc` \ pat_ty -> 
692
693                 --      Now typecheck the pattern
694                 -- We don't support binding fresh type variables in the
695                 -- pattern of a pattern binding.  For example, this is illegal:
696                 --      (x::a, y::b) = e
697                 -- whereas this is ok
698                 --      (x::Int, y::Bool) = e
699                 --
700                 -- We don't check explicitly for this problem.  Instead, we simply
701                 -- type check the pattern with tcPat.  If the pattern mentions any
702                 -- fresh tyvars we simply get an out-of-scope type variable error
703         tcPat tc_pat_bndr pat pat_ty            `thenTc` \ (pat', lie_req, tvs, ids, lie_avail) ->
704         let
705            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
706                              tcAddErrCtxt (patMonoBindsCtxt bind)       $
707                              tcExtendLocalValEnv xve                    $
708                              tcGRHSs grhss pat_ty PatBindRhs            `thenTc` \ (grhss', lie) ->
709                              returnTc (PatMonoBind pat' grhss' locn, lie)
710         in
711         returnTc (complete_it, lie_req, tvs, ids, lie_avail)
712
713         -- Figure out the appropriate kind for the pattern,
714         -- and generate a suitable type variable 
715     kind = case is_rec of
716                 Recursive    -> boxedTypeKind   -- Recursive, so no unboxed types
717                 NonRecursive -> openTypeKind    -- Non-recursive, so we permit unboxed types
718 \end{code}
719
720 %************************************************************************
721 %*                                                                      *
722 \subsection{Signatures}
723 %*                                                                      *
724 %************************************************************************
725
726 @checkSigMatch@ does the next step in checking signature matching.
727 The tau-type part has already been unified.  What we do here is to
728 check that this unification has not over-constrained the (polymorphic)
729 type variables of the original signature type.
730
731 The error message here is somewhat unsatisfactory, but it'll do for
732 now (ToDo).
733
734 \begin{code}
735 checkSigMatch :: TopLevelFlag -> [Name] -> [TcId] -> [TcSigInfo] -> TcM s (Maybe (TcThetaType, LIE))
736 checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids sigs
737   | main_bound_here
738   =     -- First unify the main_id with IO t, for any old t
739     tcSetErrCtxt mainTyCheckCtxt (
740         tcLookupTyConByKey ioTyConKey           `thenTc`    \ ioTyCon ->
741         newTyVarTy boxedTypeKind                `thenNF_Tc` \ t_tv ->
742         unifyTauTy ((mkTyConApp ioTyCon [t_tv]))
743                    (idType main_mono_id)
744     )                                           `thenTc_`
745
746         -- Now check the signatures
747         -- Must do this after the unification with IO t, 
748         -- in case of a silly signature like
749         --      main :: forall a. a
750         -- The unification to IO t will bind the type variable 'a',
751         -- which is just waht check_one_sig looks for
752     mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
753     mapTc check_main_ctxt sigs                  `thenTc_` 
754
755             returnTc (Just ([], emptyLIE))
756
757   | not (null sigs)
758   = mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
759     mapTc check_one_ctxt all_sigs_but_first     `thenTc_`
760     returnTc (Just (theta1, sig_lie))
761
762   | otherwise
763   = returnTc Nothing            -- No constraints from type sigs
764
765   where
766     (TySigInfo _ id1 _ theta1 _ _ _ _ : all_sigs_but_first) = sigs
767
768     sig1_dict_tys       = mk_dict_tys theta1
769     n_sig1_dict_tys     = length sig1_dict_tys
770     sig_lie             = mkLIE (concat [insts | TySigInfo _ _ _ _ _ _ insts _ <- sigs])
771
772     maybe_main        = find_main top_lvl binder_names mono_ids
773     main_bound_here   = maybeToBool maybe_main
774     Just main_mono_id = maybe_main
775                       
776         -- CHECK THAT THE SIGNATURE TYVARS AND TAU_TYPES ARE OK
777         -- Doesn't affect substitution
778     check_one_sig (TySigInfo _ id sig_tyvars sig_theta sig_tau _ _ src_loc)
779       = tcAddSrcLoc src_loc                                     $
780         tcAddErrCtxtM (sigCtxt (sig_msg id) sig_tyvars sig_theta sig_tau)       $
781         checkSigTyVars sig_tyvars (idFreeTyVars id)
782
783
784         -- CHECK THAT ALL THE SIGNATURE CONTEXTS ARE UNIFIABLE
785         -- The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
786         -- must all have the same context (or none).
787         --
788         -- We unify them because, with polymorphic recursion, their types
789         -- might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
790         -- ToDo: amplify
791     check_one_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
792        = tcAddSrcLoc src_loc    $
793          tcAddErrCtxt (sigContextsCtxt id1 id) $
794          checkTc (length this_sig_dict_tys == n_sig1_dict_tys)
795                                 sigContextsErr          `thenTc_`
796          unifyTauTyLists sig1_dict_tys this_sig_dict_tys
797       where
798          this_sig_dict_tys = mk_dict_tys theta
799
800         -- CHECK THAT FOR A GROUP INVOLVING Main.main, all 
801         -- the signature contexts are empty (what a bore)
802     check_main_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
803         = tcAddSrcLoc src_loc   $
804           checkTc (null theta) (mainContextsErr id)
805
806     mk_dict_tys theta = map mkPredTy theta
807
808     sig_msg id = ptext SLIT("When checking the type signature for") <+> quotes (ppr id)
809
810         -- Search for Main.main in the binder_names, return corresponding mono_id
811     find_main NotTopLevel binder_names mono_ids = Nothing
812     find_main TopLevel    binder_names mono_ids = go binder_names mono_ids
813     go [] [] = Nothing
814     go (n:ns) (m:ms) | n `hasKey` mainKey = Just m
815                      | otherwise          = go ns ms
816 \end{code}
817
818
819 %************************************************************************
820 %*                                                                      *
821 \subsection{SPECIALIZE pragmas}
822 %*                                                                      *
823 %************************************************************************
824
825 @tcSpecSigs@ munches up the specialisation "signatures" that arise through *user*
826 pragmas.  It is convenient for them to appear in the @[RenamedSig]@
827 part of a binding because then the same machinery can be used for
828 moving them into place as is done for type signatures.
829
830 They look like this:
831
832 \begin{verbatim}
833         f :: Ord a => [a] -> b -> b
834         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b #-}
835 \end{verbatim}
836
837 For this we generate:
838 \begin{verbatim}
839         f* = /\ b -> let d1 = ...
840                      in f Int b d1
841 \end{verbatim}
842
843 where f* is a SpecPragmaId.  The **sole** purpose of SpecPragmaIds is to
844 retain a right-hand-side that the simplifier will otherwise discard as
845 dead code... the simplifier has a flag that tells it not to discard
846 SpecPragmaId bindings.
847
848 In this case the f* retains a call-instance of the overloaded
849 function, f, (including appropriate dictionaries) so that the
850 specialiser will subsequently discover that there's a call of @f@ at
851 Int, and will create a specialisation for @f@.  After that, the
852 binding for @f*@ can be discarded.
853
854 We used to have a form
855         {-# SPECIALISE f :: <type> = g #-}
856 which promised that g implemented f at <type>, but we do that with 
857 a RULE now:
858         {-# SPECIALISE (f::<type) = g #-}
859
860 \begin{code}
861 tcSpecSigs :: [RenamedSig] -> TcM s (TcMonoBinds, LIE)
862 tcSpecSigs (SpecSig name poly_ty src_loc : sigs)
863   =     -- SPECIALISE f :: forall b. theta => tau  =  g
864     tcAddSrcLoc src_loc                         $
865     tcAddErrCtxt (valSpecSigCtxt name poly_ty)  $
866
867         -- Get and instantiate its alleged specialised type
868     tcHsSigType poly_ty                         `thenTc` \ sig_ty ->
869
870         -- Check that f has a more general type, and build a RHS for
871         -- the spec-pragma-id at the same time
872     tcExpr (HsVar name) sig_ty                  `thenTc` \ (spec_expr, spec_lie) ->
873
874         -- Squeeze out any Methods (see comments with tcSimplifyToDicts)
875     tcSimplifyToDicts spec_lie                  `thenTc` \ (spec_lie1, spec_binds) ->
876
877         -- Just specialise "f" by building a SpecPragmaId binding
878         -- It is the thing that makes sure we don't prematurely 
879         -- dead-code-eliminate the binding we are really interested in.
880     newSpecPragmaId name sig_ty         `thenNF_Tc` \ spec_id ->
881
882         -- Do the rest and combine
883     tcSpecSigs sigs                     `thenTc` \ (binds_rest, lie_rest) ->
884     returnTc (binds_rest `andMonoBinds` VarMonoBind spec_id (mkHsLet spec_binds spec_expr),
885               lie_rest   `plusLIE`      spec_lie1)
886
887 tcSpecSigs (other_sig : sigs) = tcSpecSigs sigs
888 tcSpecSigs []                 = returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE)
889 \end{code}
890
891
892 %************************************************************************
893 %*                                                                      *
894 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
895 %*                                                                      *
896 %************************************************************************
897
898
899 \begin{code}
900 patMonoBindsCtxt bind
901   = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (ppr bind)
902
903 -----------------------------------------------
904 valSpecSigCtxt v ty
905   = sep [ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"),
906          nest 4 (ppr v <+> dcolon <+> ppr ty)]
907
908 -----------------------------------------------
909 unboxedPatBindErr id
910   = ptext SLIT("variable in a lazy pattern binding has unboxed type: ")
911          <+> quotes (ppr id)
912
913 -----------------------------------------------
914 bindSigsCtxt ids
915   = ptext SLIT("When checking the type signature(s) for") <+> pprQuotedList ids
916
917 -----------------------------------------------
918 sigContextsErr
919   = ptext SLIT("Mismatched contexts")
920
921 sigContextsCtxt s1 s2
922   = hang (hsep [ptext SLIT("When matching the contexts of the signatures for"), 
923                 quotes (ppr s1), ptext SLIT("and"), quotes (ppr s2)])
924          4 (ptext SLIT("(the signature contexts in a mutually recursive group should all be identical)"))
925
926 mainContextsErr id
927   | id `hasKey` mainKey = ptext SLIT("Main.main cannot be overloaded")
928   | otherwise
929   = quotes (ppr id) <+> ptext SLIT("cannot be overloaded") <> char ',' <> -- sigh; workaround for cpp's inability to deal
930     ptext SLIT("because it is mutually recursive with Main.main")         -- with commas inside SLIT strings.
931
932 mainTyCheckCtxt
933   = hsep [ptext SLIT("When checking that"), quotes (ptext SLIT("main")),
934           ptext SLIT("has the required type")]
935
936 -----------------------------------------------
937 unliftedBindErr flavour mbind
938   = hang (text flavour <+> ptext SLIT("bindings for unlifted types aren't allowed"))
939          4 (ppr mbind)
940
941 existentialExplode mbinds
942   = hang (vcat [text "My brain just exploded.",
943                 text "I can't handle pattern bindings for existentially-quantified constructors.",
944                 text "In the binding group"])
945         4 (ppr mbinds)
946 \end{code}