[project @ 1999-06-28 16:23:28 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcBinds.lhs
1 %
2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
3 %
4 \section[TcBinds]{TcBinds}
5
6 \begin{code}
7 module TcBinds ( tcBindsAndThen, tcTopBindsAndThen,
8                  tcSpecSigs, tcBindWithSigs ) where
9
10 #include "HsVersions.h"
11
12 import {-# SOURCE #-} TcMatches ( tcGRHSs, tcMatchesFun )
13 import {-# SOURCE #-} TcExpr  ( tcExpr )
14
15 import HsSyn            ( HsExpr(..), HsBinds(..), MonoBinds(..), Sig(..), InPat(..), StmtCtxt(..),
16                           collectMonoBinders, andMonoBindList, andMonoBinds
17                         )
18 import RnHsSyn          ( RenamedHsBinds, RenamedSig, RenamedMonoBinds )
19 import TcHsSyn          ( TcHsBinds, TcMonoBinds, TcId, zonkId, mkHsLet )
20
21 import TcMonad
22 import Inst             ( Inst, LIE, emptyLIE, mkLIE, plusLIE, plusLIEs, InstOrigin(..),
23                           newDicts, tyVarsOfInst, instToId,
24                         )
25 import TcEnv            ( tcExtendLocalValEnv,
26                           newSpecPragmaId, newLocalId,
27                           tcLookupTyCon, 
28                           tcGetGlobalTyVars, tcExtendGlobalTyVars
29                         )
30 import TcSimplify       ( tcSimplify, tcSimplifyAndCheck, tcSimplifyToDicts )
31 import TcMonoType       ( tcHsType, checkSigTyVars,
32                           TcSigInfo(..), tcTySig, maybeSig, sigCtxt
33                         )
34 import TcPat            ( tcPat )
35 import TcSimplify       ( bindInstsOfLocalFuns )
36 import TcType           ( TcType, TcThetaType,
37                           TcTyVar,
38                           newTyVarTy, newTyVar, newTyVarTy_OpenKind, tcInstTcType,
39                           zonkTcType, zonkTcTypes, zonkTcThetaType, zonkTcTyVarToTyVar
40                         )
41 import TcUnify          ( unifyTauTy, unifyTauTyLists )
42
43 import PrelInfo         ( main_NAME, ioTyCon_NAME )
44
45 import Id               ( Id, mkVanillaId, setInlinePragma )
46 import Var              ( idType, idName )
47 import IdInfo           ( IdInfo, vanillaIdInfo, setInlinePragInfo, InlinePragInfo(..) )
48 import Name             ( Name, getName, getOccName, getSrcLoc )
49 import NameSet
50 import Type             ( mkTyVarTy, tyVarsOfTypes, mkTyConApp,
51                           splitSigmaTy, mkForAllTys, mkFunTys, getTyVar, 
52                           mkDictTy, splitRhoTy, mkForAllTy, isUnLiftedType, 
53                           isUnboxedType, unboxedTypeKind, boxedTypeKind
54                         )
55 import Var              ( TyVar, tyVarKind )
56 import VarSet
57 import Bag
58 import Util             ( isIn )
59 import Maybes           ( maybeToBool )
60 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), RecFlag(..), isNotTopLevel )
61 import SrcLoc           ( SrcLoc )
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         -- COMPUTE VARIABLES OVER WHICH TO QUANTIFY, namely tyvars_to_gen
253         -- The tyvars_not_to_gen are free in the environment, and hence
254         -- candidates for generalisation, but sometimes the monomorphism
255         -- restriction means we can't generalise them nevertheless
256     let
257         mono_id_tys = map idType mono_ids
258     in
259     getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie_req  `thenNF_Tc` \ (tyvars_not_to_gen, tyvars_to_gen) ->
260
261         -- Finally, zonk the generalised type variables to real TyVars
262         -- This commits any unbound kind variables to boxed kind
263         -- I'm a little worried that such a kind variable might be
264         -- free in the environment, but I don't think it's possible for
265         -- this to happen when the type variable is not free in the envt
266         -- (which it isn't).            SLPJ Nov 98
267     mapTc zonkTcTyVarToTyVar (varSetElems tyvars_to_gen)        `thenTc` \ real_tyvars_to_gen_list ->
268     let
269         real_tyvars_to_gen = mkVarSet real_tyvars_to_gen_list
270                 -- It's important that the final list 
271                 -- (real_tyvars_to_gen and real_tyvars_to_gen_list) is fully
272                 -- zonked, *including boxity*, because they'll be included in the forall types of
273                 -- the polymorphic Ids, and instances of these Ids will be generated from them.
274                 -- 
275                 -- Also NB that tcSimplify takes zonked tyvars as its arg, hence we pass
276                 -- real_tyvars_to_gen
277     in
278
279         -- SIMPLIFY THE LIE
280     tcExtendGlobalTyVars tyvars_not_to_gen (
281         if null real_tyvars_to_gen_list then
282                 -- No polymorphism, so no need to simplify context
283             returnTc (lie_req, EmptyMonoBinds, [])
284         else
285         case maybe_sig_theta of
286           Nothing ->
287                 -- No signatures, so just simplify the lie
288                 -- NB: no signatures => no polymorphic recursion, so no
289                 -- need to use lie_avail (which will be empty anyway)
290             tcSimplify (text "tcBinds1" <+> ppr binder_names)
291                        top_lvl real_tyvars_to_gen lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, lie_bound) ->
292             returnTc (lie_free, dict_binds, map instToId (bagToList lie_bound))
293
294           Just (sig_theta, lie_avail) ->
295                 -- There are signatures, and their context is sig_theta
296                 -- Furthermore, lie_avail is an LIE containing the 'method insts'
297                 -- for the things bound here
298
299             zonkTcThetaType sig_theta                   `thenNF_Tc` \ sig_theta' ->
300             newDicts SignatureOrigin sig_theta'         `thenNF_Tc` \ (dicts_sig, dict_ids) ->
301                 -- It's important that sig_theta is zonked, because
302                 -- dict_id is later used to form the type of the polymorphic thing,
303                 -- and forall-types must be zonked so far as their bound variables
304                 -- are concerned
305
306             let
307                 -- The "givens" is the stuff available.  We get that from
308                 -- the context of the type signature, BUT ALSO the lie_avail
309                 -- so that polymorphic recursion works right (see comments at end of fn)
310                 givens = dicts_sig `plusLIE` lie_avail
311             in
312
313                 -- Check that the needed dicts can be expressed in
314                 -- terms of the signature ones
315             tcAddErrCtxt  (bindSigsCtxt tysig_names) $
316             tcSimplifyAndCheck
317                 (ptext SLIT("type signature for") <+> pprQuotedList binder_names)
318                 real_tyvars_to_gen givens lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds) ->
319
320             returnTc (lie_free, dict_binds, dict_ids)
321
322     )                                           `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, dicts_bound) ->
323
324         -- GET THE FINAL MONO_ID_TYS
325     zonkTcTypes mono_id_tys                     `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_types ->
326
327
328         -- CHECK FOR BOGUS UNPOINTED BINDINGS
329     (if any isUnLiftedType zonked_mono_id_types then
330                 -- Unlifted bindings must be non-recursive,
331                 -- not top level, and non-polymorphic
332         checkTc (isNotTopLevel top_lvl)
333                 (unliftedBindErr "Top-level" mbind)             `thenTc_`
334         checkTc (case is_rec of {Recursive -> False; NonRecursive -> True})
335                 (unliftedBindErr "Recursive" mbind)             `thenTc_`
336         checkTc (null real_tyvars_to_gen_list)
337                 (unliftedBindErr "Polymorphic" mbind)
338      else
339         returnTc ()
340     )                                                   `thenTc_`
341
342     ASSERT( not (any ((== unboxedTypeKind) . tyVarKind) real_tyvars_to_gen_list) )
343                 -- The instCantBeGeneralised stuff in tcSimplify should have
344                 -- already raised an error if we're trying to generalise an 
345                 -- unboxed tyvar (NB: unboxed tyvars are always introduced 
346                 -- along with a class constraint) and it's better done there 
347                 -- because we have more precise origin information.
348                 -- That's why we just use an ASSERT here.
349
350
351          -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
352     mapNF_Tc zonkId mono_ids            `thenNF_Tc` \ zonked_mono_ids ->
353     let
354         exports  = zipWith mk_export binder_names zonked_mono_ids
355         dict_tys = map idType dicts_bound
356
357         inlines    = mkNameSet [name | InlineSig   name loc <- inline_sigs]
358         no_inlines = mkNameSet [name | NoInlineSig name loc <- inline_sigs]
359
360         mk_export binder_name zonked_mono_id
361           = (tyvars, 
362              attachNoInlinePrag no_inlines poly_id,
363              zonked_mono_id)
364           where
365             (tyvars, poly_id) = 
366                 case maybeSig tc_ty_sigs binder_name of
367                   Just (TySigInfo _ sig_poly_id sig_tyvars _ _ _ _ _) -> 
368                         (sig_tyvars, sig_poly_id)
369                   Nothing -> (real_tyvars_to_gen_list, new_poly_id)
370
371             new_poly_id = mkVanillaId binder_name poly_ty
372             poly_ty = mkForAllTys real_tyvars_to_gen_list 
373                         $ mkFunTys dict_tys 
374                         $ idType (zonked_mono_id)
375                 -- It's important to build a fully-zonked poly_ty, because
376                 -- we'll slurp out its free type variables when extending the
377                 -- local environment (tcExtendLocalValEnv); if it's not zonked
378                 -- it appears to have free tyvars that aren't actually free 
379                 -- at all.
380         
381         pat_binders :: [Name]
382         pat_binders = map fst $ bagToList $ collectMonoBinders $ 
383                       (justPatBindings mbind EmptyMonoBinds)
384     in
385         -- CHECK FOR UNBOXED BINDERS IN PATTERN BINDINGS
386     mapTc (\id -> checkTc (not (idName id `elem` pat_binders
387                                 && isUnboxedType (idType id)))
388                           (unboxedPatBindErr id)) zonked_mono_ids
389                                 `thenTc_`
390
391          -- BUILD RESULTS
392     returnTc (
393          AbsBinds real_tyvars_to_gen_list
394                   dicts_bound
395                   exports
396                   inlines
397                   (dict_binds `andMonoBinds` mbind'),
398          lie_free,
399          [poly_id | (_, poly_id, _) <- exports]
400     )
401   where
402     tysig_names     = [name | (TySigInfo name _ _ _ _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
403     is_unrestricted = isUnRestrictedGroup tysig_names mbind
404
405 justPatBindings bind@(PatMonoBind _ _ _) binds = bind `andMonoBinds` binds
406 justPatBindings (AndMonoBinds b1 b2) binds = 
407         justPatBindings b1 (justPatBindings b2 binds) 
408 justPatBindings other_bind binds = binds
409
410 attachNoInlinePrag no_inlines bndr
411   | idName bndr `elemNameSet` no_inlines = bndr `setInlinePragma` IMustNotBeINLINEd
412   | otherwise                            = bndr
413 \end{code}
414
415 Polymorphic recursion
416 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
417 The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
418
419         * Bind any variable for which we have a type signature
420           to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
421           the RHSs we'll make a full polymorphic call.
422
423 This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
424 amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
425
426         f :: Eq a => [a] -> [a]
427         f xs = ...f...
428
429 If we don't take care, after typechecking we get
430
431         f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
432                                in
433                                \ys:[a] -> ...f'...
434
435 Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
436 identical to the function we're executing.  In this case, the
437 polymorphic recursion isn't being used (but that's a very common case).
438 We'd prefer
439
440         f = /\a -> \d::Eq a -> letrec
441                                  fm = \ys:[a] -> ...fm...
442                                in
443                                fm
444
445 This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn
446 (post-typechecking)
447
448         ff :: [Int] -> [Int]
449         ff = f Int dEqInt
450
451 Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
452 f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
453 up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
454
455         ff = f Int dEqInt
456
457            = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
458
459            = let f' = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
460                       in \ys. ...f'...
461
462 Etc.
463 Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
464 *monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
465 if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
466 we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
467 to the "givens" when simplifying constraints.  That's what the "lies_avail"
468 is doing.
469
470
471 %************************************************************************
472 %*                                                                      *
473 \subsection{getTyVarsToGen}
474 %*                                                                      *
475 %************************************************************************
476
477 @getTyVarsToGen@ decides what type variables generalise over.
478
479 For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
480 for a definition -- we bind no dictionaries, and
481 remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
482
483 *Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
484 to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
485 we may well know more.  For example (this actually came up)
486         f :: Array Int Int
487         f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
488 We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
489 stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
490 we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
491 Int literals!
492
493 Find all the type variables involved in overloading, the
494 "constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
495 generalise.  We must be careful about doing this:
496
497  (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
498         constrained, then it will never, ever get bound, and lands
499         up printed out in interface files!  Notorious example:
500                 instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
501         Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
502         Another, more common, example is when there's a Method inst in
503         the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
504         type variables.
505
506  (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
507         because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
508         tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
509
510 So we are careful, and do a complete simplification just to find the
511 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
512 find which tyvars are constrained.
513
514 \begin{code}
515 getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie
516   = tcGetGlobalTyVars                   `thenNF_Tc` \ free_tyvars ->
517     zonkTcTypes mono_id_tys             `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_tys ->
518     let
519         tyvars_to_gen = tyVarsOfTypes zonked_mono_id_tys `minusVarSet` free_tyvars
520     in
521     if is_unrestricted
522     then
523         returnNF_Tc (emptyVarSet, tyvars_to_gen)
524     else
525         -- This recover and discard-errs is to avoid duplicate error
526         -- messages; this, after all, is an "extra" call to tcSimplify
527         recoverNF_Tc (returnNF_Tc (emptyVarSet, tyvars_to_gen))         $
528         discardErrsTc                                                   $
529
530         tcSimplify (text "getTVG") NotTopLevel tyvars_to_gen lie    `thenTc` \ (_, _, constrained_dicts) ->
531         let
532           -- ASSERT: dicts_sig is already zonked!
533             constrained_tyvars    = foldrBag (unionVarSet . tyVarsOfInst) emptyVarSet constrained_dicts
534             reduced_tyvars_to_gen = tyvars_to_gen `minusVarSet` constrained_tyvars
535         in
536         returnTc (constrained_tyvars, reduced_tyvars_to_gen)
537 \end{code}
538
539
540 \begin{code}
541 isUnRestrictedGroup :: [Name]           -- Signatures given for these
542                     -> RenamedMonoBinds
543                     -> Bool
544
545 is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
546
547 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind (VarPatIn v) _ _) = v `is_elem` sigs
548 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind other        _ _) = False
549 isUnRestrictedGroup sigs (VarMonoBind v _)              = v `is_elem` sigs
550 isUnRestrictedGroup sigs (FunMonoBind _ _ _ _)          = True
551 isUnRestrictedGroup sigs (AndMonoBinds mb1 mb2)         = isUnRestrictedGroup sigs mb1 &&
552                                                           isUnRestrictedGroup sigs mb2
553 isUnRestrictedGroup sigs EmptyMonoBinds                 = True
554 \end{code}
555
556
557 %************************************************************************
558 %*                                                                      *
559 \subsection{tcMonoBind}
560 %*                                                                      *
561 %************************************************************************
562
563 @tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
564 The signatures have been dealt with already.
565
566 \begin{code}
567 tcMonoBinds :: RenamedMonoBinds 
568             -> [TcSigInfo]
569             -> RecFlag
570             -> TcM s (TcMonoBinds, 
571                       LIE,              -- LIE required
572                       [Name],           -- Bound names
573                       [TcId])   -- Corresponding monomorphic bound things
574
575 tcMonoBinds mbinds tc_ty_sigs is_rec
576   = tc_mb_pats mbinds           `thenTc` \ (complete_it, lie_req_pat, tvs, ids, lie_avail) ->
577     let
578         tv_list           = bagToList tvs
579         id_list           = bagToList ids
580         (names, mono_ids) = unzip id_list
581
582                 -- This last defn is the key one:
583                 -- extend the val envt with bindings for the 
584                 -- things bound in this group, overriding the monomorphic
585                 -- ids with the polymorphic ones from the pattern
586         extra_val_env = case is_rec of
587                           Recursive    -> map mk_bind id_list
588                           NonRecursive -> []
589     in
590         -- Don't know how to deal with pattern-bound existentials yet
591     checkTc (isEmptyBag tvs && isEmptyBag lie_avail) 
592             (existentialExplode mbinds)                 `thenTc_` 
593
594         -- *Before* checking the RHSs, but *after* checking *all* the patterns,
595         -- extend the envt with bindings for all the bound ids;
596         --   and *then* override with the polymorphic Ids from the signatures
597         -- That is the whole point of the "complete_it" stuff.
598         --
599         -- There's a further wrinkle: we have to delay extending the environment
600         -- until after we've dealt with any pattern-bound signature type variables
601         -- Consider  f (x::a) = ...f...
602         -- We're going to check that a isn't unified with anything in the envt, 
603         -- so f itself had better not be!  So we pass the envt binding f into
604         -- complete_it, which extends the actual envt in TcMatches.tcMatch, after
605         -- dealing with the signature tyvars
606
607     complete_it extra_val_env                           `thenTc` \ (mbinds', lie_req_rhss) ->
608
609     returnTc (mbinds', lie_req_pat `plusLIE` lie_req_rhss, names, mono_ids)
610   where
611
612         -- This function is used when dealing with a LHS binder; we make a monomorphic
613         -- version of the Id.  We check for type signatures
614     tc_pat_bndr name pat_ty
615         = case maybeSig tc_ty_sigs name of
616             Nothing
617                 -> newLocalId (getOccName name) pat_ty (getSrcLoc name)
618
619             Just (TySigInfo _ _ _ _ _ mono_id _ _)
620                 -> tcAddSrcLoc (getSrcLoc name)                         $
621                    unifyTauTy (idType mono_id) pat_ty   `thenTc_`
622                    returnTc mono_id
623
624     mk_bind (name, mono_id) = case maybeSig tc_ty_sigs name of
625                                 Nothing                                   -> (name, mono_id)
626                                 Just (TySigInfo name poly_id _ _ _ _ _ _) -> (name, poly_id)
627
628     tc_mb_pats EmptyMonoBinds
629       = returnTc (\ xve -> returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE), emptyLIE, emptyBag, emptyBag, emptyLIE)
630
631     tc_mb_pats (AndMonoBinds mb1 mb2)
632       = tc_mb_pats mb1          `thenTc` \ (complete_it1, lie_req1, tvs1, ids1, lie_avail1) ->
633         tc_mb_pats mb2          `thenTc` \ (complete_it2, lie_req2, tvs2, ids2, lie_avail2) ->
634         let
635            complete_it xve = complete_it1 xve   `thenTc` \ (mb1', lie1) ->
636                              complete_it2 xve   `thenTc` \ (mb2', lie2) ->
637                              returnTc (AndMonoBinds mb1' mb2', lie1 `plusLIE` lie2)
638         in
639         returnTc (complete_it,
640                   lie_req1 `plusLIE` lie_req2,
641                   tvs1 `unionBags` tvs2,
642                   ids1 `unionBags` ids2,
643                   lie_avail1 `plusLIE` lie_avail2)
644
645     tc_mb_pats (FunMonoBind name inf matches locn)
646       = newTyVarTy boxedTypeKind        `thenNF_Tc` \ bndr_ty ->
647         tc_pat_bndr name bndr_ty        `thenTc` \ bndr_id ->
648         let
649            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
650                              tcMatchesFun xve name bndr_ty  matches     `thenTc` \ (matches', lie) ->
651                              returnTc (FunMonoBind bndr_id inf matches' locn, lie)
652         in
653         returnTc (complete_it, emptyLIE, emptyBag, unitBag (name, bndr_id), emptyLIE)
654
655     tc_mb_pats bind@(PatMonoBind pat grhss locn)
656       = tcAddSrcLoc locn                $
657
658                 -- Figure out the appropriate kind for the pattern,
659                 -- and generate a suitable type variable 
660         (case is_rec of
661              Recursive    -> newTyVarTy boxedTypeKind   -- Recursive, so no unboxed types
662              NonRecursive -> newTyVarTy_OpenKind        -- Non-recursive, so we permit unboxed types
663         )                                       `thenNF_Tc` \ pat_ty ->
664
665                 --      Now typecheck the pattern
666                 -- We don't support binding fresh type variables in the
667                 -- pattern of a pattern binding.  For example, this is illegal:
668                 --      (x::a, y::b) = e
669                 -- whereas this is ok
670                 --      (x::Int, y::Bool) = e
671                 --
672                 -- We don't check explicitly for this problem.  Instead, we simply
673                 -- type check the pattern with tcPat.  If the pattern mentions any
674                 -- fresh tyvars we simply get an out-of-scope type variable error
675         tcPat tc_pat_bndr pat pat_ty            `thenTc` \ (pat', lie_req, tvs, ids, lie_avail) ->
676         let
677            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
678                              tcAddErrCtxt (patMonoBindsCtxt bind)       $
679                              tcExtendLocalValEnv xve                    $
680                              tcGRHSs grhss pat_ty PatBindRhs            `thenTc` \ (grhss', lie) ->
681                              returnTc (PatMonoBind pat' grhss' locn, lie)
682         in
683         returnTc (complete_it, lie_req, tvs, ids, lie_avail)
684 \end{code}
685
686 %************************************************************************
687 %*                                                                      *
688 \subsection{Signatures}
689 %*                                                                      *
690 %************************************************************************
691
692 @checkSigMatch@ does the next step in checking signature matching.
693 The tau-type part has already been unified.  What we do here is to
694 check that this unification has not over-constrained the (polymorphic)
695 type variables of the original signature type.
696
697 The error message here is somewhat unsatisfactory, but it'll do for
698 now (ToDo).
699
700 \begin{code}
701 checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids sigs
702   | main_bound_here
703   =     -- First unify the main_id with IO t, for any old t
704     tcSetErrCtxt mainTyCheckCtxt (
705         tcLookupTyCon ioTyCon_NAME              `thenTc`    \ ioTyCon ->
706         newTyVarTy boxedTypeKind                `thenNF_Tc` \ t_tv ->
707         unifyTauTy ((mkTyConApp ioTyCon [t_tv]))
708                    (idType main_mono_id)
709     )                                           `thenTc_`
710
711         -- Now check the signatures
712         -- Must do this after the unification with IO t, 
713         -- in case of a silly signature like
714         --      main :: forall a. a
715         -- The unification to IO t will bind the type variable 'a',
716         -- which is just waht check_one_sig looks for
717     mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
718     mapTc check_main_ctxt sigs                  `thenTc_` 
719
720             returnTc (Just ([], emptyLIE))
721
722   | not (null sigs)
723   = mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
724     mapTc check_one_ctxt all_sigs_but_first     `thenTc_`
725     returnTc (Just (theta1, sig_lie))
726
727   | otherwise
728   = returnTc Nothing            -- No constraints from type sigs
729
730   where
731     (TySigInfo _ id1 _ theta1 _ _ _ _ : all_sigs_but_first) = sigs
732
733     sig1_dict_tys       = mk_dict_tys theta1
734     n_sig1_dict_tys     = length sig1_dict_tys
735     sig_lie             = mkLIE [inst | TySigInfo _ _ _ _ _ _ inst _ <- sigs]
736
737     maybe_main        = find_main top_lvl binder_names mono_ids
738     main_bound_here   = maybeToBool maybe_main
739     Just main_mono_id = maybe_main
740                       
741         -- CHECK THAT THE SIGNATURE TYVARS AND TAU_TYPES ARE OK
742         -- Doesn't affect substitution
743     check_one_sig (TySigInfo _ id sig_tyvars _ sig_tau _ _ src_loc)
744       = tcAddSrcLoc src_loc                                     $
745         tcAddErrCtxtM (sigCtxt (sig_msg id) (idType id))        $
746         checkSigTyVars sig_tyvars
747
748
749         -- CHECK THAT ALL THE SIGNATURE CONTEXTS ARE UNIFIABLE
750         -- The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
751         -- must all have the same context (or none).
752         --
753         -- We unify them because, with polymorphic recursion, their types
754         -- might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
755         -- ToDo: amplify
756     check_one_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
757        = tcAddSrcLoc src_loc    $
758          tcAddErrCtxt (sigContextsCtxt id1 id) $
759          checkTc (length this_sig_dict_tys == n_sig1_dict_tys)
760                                 sigContextsErr          `thenTc_`
761          unifyTauTyLists sig1_dict_tys this_sig_dict_tys
762       where
763          this_sig_dict_tys = mk_dict_tys theta
764
765         -- CHECK THAT FOR A GROUP INVOLVING Main.main, all 
766         -- the signature contexts are empty (what a bore)
767     check_main_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
768         = tcAddSrcLoc src_loc   $
769           checkTc (null theta) (mainContextsErr id)
770
771     mk_dict_tys theta = [mkDictTy c ts | (c,ts) <- theta]
772
773     sig_msg id tidy_ty = sep [ptext SLIT("When checking the type signature"),
774                               nest 4 (ppr id <+> dcolon <+> ppr tidy_ty)]
775
776         -- Search for Main.main in the binder_names, return corresponding mono_id
777     find_main NotTopLevel binder_names mono_ids = Nothing
778     find_main TopLevel    binder_names mono_ids = go binder_names mono_ids
779     go [] [] = Nothing
780     go (n:ns) (m:ms) | n == main_NAME = Just m
781                      | otherwise      = go ns ms
782 \end{code}
783
784
785 %************************************************************************
786 %*                                                                      *
787 \subsection{SPECIALIZE pragmas}
788 %*                                                                      *
789 %************************************************************************
790
791 @tcSpecSigs@ munches up the specialisation "signatures" that arise through *user*
792 pragmas.  It is convenient for them to appear in the @[RenamedSig]@
793 part of a binding because then the same machinery can be used for
794 moving them into place as is done for type signatures.
795
796 They look like this:
797
798 \begin{verbatim}
799         f :: Ord a => [a] -> b -> b
800         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b #-}
801 \end{verbatim}
802
803 For this we generate:
804 \begin{verbatim}
805         f* = /\ b -> let d1 = ...
806                      in f Int b d1
807 \end{verbatim}
808
809 where f* is a SpecPragmaId.  The **sole** purpose of SpecPragmaIds is to
810 retain a right-hand-side that the simplifier will otherwise discard as
811 dead code... the simplifier has a flag that tells it not to discard
812 SpecPragmaId bindings.
813
814 In this case the f* retains a call-instance of the overloaded
815 function, f, (including appropriate dictionaries) so that the
816 specialiser will subsequently discover that there's a call of @f@ at
817 Int, and will create a specialisation for @f@.  After that, the
818 binding for @f*@ can be discarded.
819
820 We used to have a form
821         {-# SPECIALISE f :: <type> = g #-}
822 which promised that g implemented f at <type>, but we do that with 
823 a RULE now:
824         {-# SPECIALISE (f::<type) = g #-}
825
826 \begin{code}
827 tcSpecSigs :: [RenamedSig] -> TcM s (TcMonoBinds, LIE)
828 tcSpecSigs (SpecSig name poly_ty src_loc : sigs)
829   =     -- SPECIALISE f :: forall b. theta => tau  =  g
830     tcAddSrcLoc src_loc                         $
831     tcAddErrCtxt (valSpecSigCtxt name poly_ty)  $
832
833         -- Get and instantiate its alleged specialised type
834     tcHsType poly_ty                            `thenTc` \ sig_ty ->
835
836         -- Check that f has a more general type, and build a RHS for
837         -- the spec-pragma-id at the same time
838     tcExpr (HsVar name) sig_ty                  `thenTc` \ (spec_expr, spec_lie) ->
839
840         -- Squeeze out any Methods (see comments with tcSimplifyToDicts)
841     tcSimplifyToDicts spec_lie                  `thenTc` \ (spec_lie1, spec_binds) ->
842
843         -- Just specialise "f" by building a SpecPragmaId binding
844         -- It is the thing that makes sure we don't prematurely 
845         -- dead-code-eliminate the binding we are really interested in.
846     newSpecPragmaId name sig_ty         `thenNF_Tc` \ spec_id ->
847
848         -- Do the rest and combine
849     tcSpecSigs sigs                     `thenTc` \ (binds_rest, lie_rest) ->
850     returnTc (binds_rest `andMonoBinds` VarMonoBind spec_id (mkHsLet spec_binds spec_expr),
851               lie_rest   `plusLIE`      spec_lie1)
852
853 tcSpecSigs (other_sig : sigs) = tcSpecSigs sigs
854 tcSpecSigs []                 = returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE)
855 \end{code}
856
857
858 %************************************************************************
859 %*                                                                      *
860 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
861 %*                                                                      *
862 %************************************************************************
863
864
865 \begin{code}
866 patMonoBindsCtxt bind
867   = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (ppr bind)
868
869 -----------------------------------------------
870 valSpecSigCtxt v ty
871   = sep [ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"),
872          nest 4 (ppr v <+> dcolon <+> ppr ty)]
873
874 -----------------------------------------------
875 notAsPolyAsSigErr sig_tau mono_tyvars
876   = hang (ptext SLIT("A type signature is more polymorphic than the inferred type"))
877         4  (vcat [text "Can't for-all the type variable(s)" <+> 
878                   pprQuotedList mono_tyvars,
879                   text "in the type" <+> quotes (ppr sig_tau)
880            ])
881
882 -----------------------------------------------
883 badMatchErr sig_ty inferred_ty
884   = hang (ptext SLIT("Type signature doesn't match inferred type"))
885          4 (vcat [hang (ptext SLIT("Signature:")) 4 (ppr sig_ty),
886                       hang (ptext SLIT("Inferred :")) 4 (ppr inferred_ty)
887            ])
888
889 -----------------------------------------------
890 unboxedPatBindErr id
891   = ptext SLIT("variable in a lazy pattern binding has unboxed type: ")
892          <+> quotes (ppr id)
893
894 -----------------------------------------------
895 bindSigsCtxt ids
896   = ptext SLIT("When checking the type signature(s) for") <+> pprQuotedList ids
897
898 -----------------------------------------------
899 sigContextsErr
900   = ptext SLIT("Mismatched contexts")
901
902 sigContextsCtxt s1 s2
903   = hang (hsep [ptext SLIT("When matching the contexts of the signatures for"), 
904                 quotes (ppr s1), ptext SLIT("and"), quotes (ppr s2)])
905          4 (ptext SLIT("(the signature contexts in a mutually recursive group should all be identical)"))
906
907 mainContextsErr id
908   | getName id == main_NAME = ptext SLIT("Main.main cannot be overloaded")
909   | otherwise
910   = quotes (ppr id) <+> ptext SLIT("cannot be overloaded") <> char ',' <> -- sigh; workaround for cpp's inability to deal
911     ptext SLIT("because it is mutually recursive with Main.main")         -- with commas inside SLIT strings.
912
913 mainTyCheckCtxt
914   = hsep [ptext SLIT("When checking that"), quotes (ppr main_NAME), 
915           ptext SLIT("has the required type")]
916
917 -----------------------------------------------
918 unliftedBindErr flavour mbind
919   = hang (text flavour <+> ptext SLIT("bindings for unlifted types aren't allowed"))
920          4 (ppr mbind)
921
922 existentialExplode mbinds
923   = hang (vcat [text "My brain just exploded.",
924                 text "I can't handle pattern bindings for existentially-quantified constructors.",
925                 text "In the binding group"])
926         4 (ppr mbinds)
927 \end{code}