[project @ 2000-05-23 11:35:36 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                           Match(..), collectMonoBinders, andMonoBindList, andMonoBinds
17                         )
18 import RnHsSyn          ( RenamedHsBinds, RenamedSig, RenamedMonoBinds )
19 import TcHsSyn          ( TcHsBinds, TcMonoBinds, TcId, zonkId, mkHsLet )
20
21 import TcMonad
22 import Inst             ( Inst, LIE, emptyLIE, mkLIE, plusLIE, plusLIEs, InstOrigin(..),
23                           newDicts, tyVarsOfInst, instToId,
24                           getAllFunDepsOfLIE, getIPsOfLIE, zonkFunDeps
25                         )
26 import TcEnv            ( tcExtendLocalValEnv,
27                           newSpecPragmaId, newLocalId,
28                           tcLookupTyCon, 
29                           tcGetGlobalTyVars, tcExtendGlobalTyVars
30                         )
31 import TcSimplify       ( tcSimplify, tcSimplifyAndCheck, tcSimplifyToDicts )
32 import TcImprove        ( tcImprove )
33 import TcMonoType       ( tcHsSigType, checkSigTyVars,
34                           TcSigInfo(..), tcTySig, maybeSig, sigCtxt
35                         )
36 import TcPat            ( tcPat )
37 import TcSimplify       ( bindInstsOfLocalFuns )
38 import TcType           ( TcType, TcThetaType,
39                           TcTyVar,
40                           newTyVarTy, newTyVar, newTyVarTy_OpenKind, tcInstTcType,
41                           zonkTcType, zonkTcTypes, zonkTcThetaType, zonkTcTyVarToTyVar
42                         )
43 import TcUnify          ( unifyTauTy, unifyTauTyLists )
44
45 import PrelInfo         ( main_NAME, ioTyCon_NAME )
46
47 import Id               ( Id, mkVanillaId, setInlinePragma, idFreeTyVars )
48 import Var              ( idType, idName )
49 import IdInfo           ( setInlinePragInfo, InlinePragInfo(..) )
50 import Name             ( Name, getName, getOccName, getSrcLoc )
51 import NameSet
52 import Type             ( mkTyVarTy, tyVarsOfTypes, mkTyConApp,
53                           splitSigmaTy, mkForAllTys, mkFunTys, getTyVar, 
54                           mkPredTy, splitRhoTy, mkForAllTy, isUnLiftedType, 
55                           isUnboxedType, unboxedTypeKind, boxedTypeKind
56                         )
57 import FunDeps          ( tyVarFunDep, oclose )
58 import Var              ( TyVar, tyVarKind )
59 import VarSet
60 import Bag
61 import Util             ( isIn )
62 import Maybes           ( maybeToBool )
63 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), RecFlag(..), isNotTopLevel )
64 import FiniteMap        ( listToFM, lookupFM )
65 import SrcLoc           ( SrcLoc )
66 import Outputable
67 \end{code}
68
69
70 %************************************************************************
71 %*                                                                      *
72 \subsection{Type-checking bindings}
73 %*                                                                      *
74 %************************************************************************
75
76 @tcBindsAndThen@ typechecks a @HsBinds@.  The "and then" part is because
77 it needs to know something about the {\em usage} of the things bound,
78 so that it can create specialisations of them.  So @tcBindsAndThen@
79 takes a function which, given an extended environment, E, typechecks
80 the scope of the bindings returning a typechecked thing and (most
81 important) an LIE.  It is this LIE which is then used as the basis for
82 specialising the things bound.
83
84 @tcBindsAndThen@ also takes a "combiner" which glues together the
85 bindings and the "thing" to make a new "thing".
86
87 The real work is done by @tcBindWithSigsAndThen@.
88
89 Recursive and non-recursive binds are handled in essentially the same
90 way: because of uniques there are no scoping issues left.  The only
91 difference is that non-recursive bindings can bind primitive values.
92
93 Even for non-recursive binding groups we add typings for each binder
94 to the LVE for the following reason.  When each individual binding is
95 checked the type of its LHS is unified with that of its RHS; and
96 type-checking the LHS of course requires that the binder is in scope.
97
98 At the top-level the LIE is sure to contain nothing but constant
99 dictionaries, which we resolve at the module level.
100
101 \begin{code}
102 tcTopBindsAndThen, tcBindsAndThen
103         :: (RecFlag -> TcMonoBinds -> thing -> thing)           -- Combinator
104         -> RenamedHsBinds
105         -> TcM s (thing, LIE)
106         -> TcM s (thing, LIE)
107
108 tcTopBindsAndThen = tc_binds_and_then TopLevel
109 tcBindsAndThen    = tc_binds_and_then NotTopLevel
110
111 tc_binds_and_then top_lvl combiner EmptyBinds do_next
112   = do_next
113 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind EmptyMonoBinds sigs is_rec) do_next
114   = do_next
115
116 tc_binds_and_then top_lvl combiner (ThenBinds b1 b2) do_next
117   = tc_binds_and_then top_lvl combiner b1       $
118     tc_binds_and_then top_lvl combiner b2       $
119     do_next
120
121 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
122   =     -- TYPECHECK THE SIGNATURES
123       mapTc tcTySig [sig | sig@(Sig name _ _) <- sigs]  `thenTc` \ tc_ty_sigs ->
124   
125       tcBindWithSigs top_lvl bind tc_ty_sigs
126                      sigs is_rec                        `thenTc` \ (poly_binds, poly_lie, poly_ids) ->
127   
128           -- Extend the environment to bind the new polymorphic Ids
129       tcExtendLocalValEnv [(idName poly_id, poly_id) | poly_id <- poly_ids] $
130   
131           -- Build bindings and IdInfos corresponding to user pragmas
132       tcSpecSigs sigs           `thenTc` \ (prag_binds, prag_lie) ->
133
134         -- Now do whatever happens next, in the augmented envt
135       do_next                   `thenTc` \ (thing, thing_lie) ->
136
137         -- Create specialisations of functions bound here
138         -- We want to keep non-recursive things non-recursive
139         -- so that we desugar unboxed bindings correctly
140       case (top_lvl, is_rec) of
141
142                 -- For the top level don't bother will all this bindInstsOfLocalFuns stuff
143                 -- All the top level things are rec'd together anyway, so it's fine to
144                 -- leave them to the tcSimplifyTop, and quite a bit faster too
145         (TopLevel, _)
146                 -> returnTc (combiner Recursive (poly_binds `andMonoBinds` prag_binds) thing,
147                              thing_lie `plusLIE` prag_lie `plusLIE` poly_lie)
148
149         (NotTopLevel, NonRecursive) 
150                 -> bindInstsOfLocalFuns 
151                                 (thing_lie `plusLIE` prag_lie)
152                                 poly_ids                        `thenTc` \ (thing_lie', lie_binds) ->
153
154                    returnTc (
155                         combiner NonRecursive poly_binds $
156                         combiner NonRecursive prag_binds $
157                         combiner Recursive lie_binds  $
158                                 -- NB: the binds returned by tcSimplify and bindInstsOfLocalFuns
159                                 -- aren't guaranteed in dependency order (though we could change
160                                 -- that); hence the Recursive marker.
161                         thing,
162
163                         thing_lie' `plusLIE` poly_lie
164                    )
165
166         (NotTopLevel, Recursive)
167                 -> bindInstsOfLocalFuns 
168                                 (thing_lie `plusLIE` poly_lie `plusLIE` prag_lie) 
169                                 poly_ids                        `thenTc` \ (final_lie, lie_binds) ->
170
171                    returnTc (
172                         combiner Recursive (
173                                 poly_binds `andMonoBinds`
174                                 lie_binds  `andMonoBinds`
175                                 prag_binds) thing,
176                         final_lie
177                    )
178 \end{code}
179
180 An aside.  The original version of @tcBindsAndThen@ which lacks a
181 combiner function, appears below.  Though it is perfectly well
182 behaved, it cannot be typed by Haskell, because the recursive call is
183 at a different type to the definition itself.  There aren't too many
184 examples of this, which is why I thought it worth preserving! [SLPJ]
185
186 \begin{pseudocode}
187 % tcBindsAndThen
188 %       :: RenamedHsBinds
189 %       -> TcM s (thing, LIE, thing_ty))
190 %       -> TcM s ((TcHsBinds, thing), LIE, thing_ty)
191
192 % tcBindsAndThen EmptyBinds do_next
193 %   = do_next           `thenTc` \ (thing, lie, thing_ty) ->
194 %     returnTc ((EmptyBinds, thing), lie, thing_ty)
195
196 % tcBindsAndThen (ThenBinds binds1 binds2) do_next
197 %   = tcBindsAndThen binds1 (tcBindsAndThen binds2 do_next)
198 %       `thenTc` \ ((binds1', (binds2', thing')), lie1, thing_ty) ->
199
200 %     returnTc ((binds1' `ThenBinds` binds2', thing'), lie1, thing_ty)
201
202 % tcBindsAndThen (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
203 %   = tcBindAndThen bind sigs do_next
204 \end{pseudocode}
205
206
207 %************************************************************************
208 %*                                                                      *
209 \subsection{tcBindWithSigs}
210 %*                                                                      *
211 %************************************************************************
212
213 @tcBindWithSigs@ deals with a single binding group.  It does generalisation,
214 so all the clever stuff is in here.
215
216 * binder_names and mbind must define the same set of Names
217
218 * The Names in tc_ty_sigs must be a subset of binder_names
219
220 * The Ids in tc_ty_sigs don't necessarily have to have the same name
221   as the Name in the tc_ty_sig
222
223 \begin{code}
224 tcBindWithSigs  
225         :: TopLevelFlag
226         -> RenamedMonoBinds
227         -> [TcSigInfo]
228         -> [RenamedSig]         -- Used solely to get INLINE, NOINLINE sigs
229         -> RecFlag
230         -> TcM s (TcMonoBinds, LIE, [TcId])
231
232 tcBindWithSigs top_lvl mbind tc_ty_sigs inline_sigs is_rec
233   = recoverTc (
234         -- If typechecking the binds fails, then return with each
235         -- signature-less binder given type (forall a.a), to minimise subsequent
236         -- error messages
237         newTyVar boxedTypeKind          `thenNF_Tc` \ alpha_tv ->
238         let
239           forall_a_a    = mkForAllTy alpha_tv (mkTyVarTy alpha_tv)
240           binder_names  = map fst (bagToList (collectMonoBinders mbind))
241           poly_ids      = map mk_dummy binder_names
242           mk_dummy name = case maybeSig tc_ty_sigs name of
243                             Just (TySigInfo _ poly_id _ _ _ _ _ _) -> poly_id   -- Signature
244                             Nothing -> mkVanillaId name forall_a_a              -- No signature
245         in
246         returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE, poly_ids)
247     ) $
248
249         -- TYPECHECK THE BINDINGS
250     tcMonoBinds mbind tc_ty_sigs is_rec         `thenTc` \ (mbind', lie_req, binder_names, mono_ids) ->
251
252         -- CHECK THAT THE SIGNATURES MATCH
253         -- (must do this before getTyVarsToGen)
254     checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids tc_ty_sigs      `thenTc` \ maybe_sig_theta ->   
255
256         -- IMPROVE the LIE
257         -- Force any unifications dictated by functional dependencies.
258         -- Because unification may happen, it's important that this step
259         -- come before:
260         --   - computing vars over which to quantify
261         --   - zonking the generalized type vars
262     let lie_avail = case maybe_sig_theta of
263                       Nothing      -> emptyLIE
264                       Just (_, la) -> la in
265     tcImprove (lie_avail `plusLIE` lie_req)                     `thenTc_`
266
267         -- COMPUTE VARIABLES OVER WHICH TO QUANTIFY, namely tyvars_to_gen
268         -- The tyvars_not_to_gen are free in the environment, and hence
269         -- candidates for generalisation, but sometimes the monomorphism
270         -- restriction means we can't generalise them nevertheless
271     let
272         mono_id_tys = map idType mono_ids
273     in
274     getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie_req  `thenNF_Tc` \ (tyvars_not_to_gen, tyvars_to_gen) ->
275
276         -- Finally, zonk the generalised type variables to real TyVars
277         -- This commits any unbound kind variables to boxed kind
278         -- I'm a little worried that such a kind variable might be
279         -- free in the environment, but I don't think it's possible for
280         -- this to happen when the type variable is not free in the envt
281         -- (which it isn't).            SLPJ Nov 98
282     mapTc zonkTcTyVarToTyVar (varSetElems tyvars_to_gen)        `thenTc` \ real_tyvars_to_gen_list ->
283     let
284         real_tyvars_to_gen = mkVarSet real_tyvars_to_gen_list
285                 -- It's important that the final list 
286                 -- (real_tyvars_to_gen and real_tyvars_to_gen_list) is fully
287                 -- zonked, *including boxity*, because they'll be included in the forall types of
288                 -- the polymorphic Ids, and instances of these Ids will be generated from them.
289                 -- 
290                 -- Also NB that tcSimplify takes zonked tyvars as its arg, hence we pass
291                 -- real_tyvars_to_gen
292     in
293
294         -- SIMPLIFY THE LIE
295     tcExtendGlobalTyVars tyvars_not_to_gen (
296         let ips = getIPsOfLIE lie_req in
297         if null real_tyvars_to_gen_list && (null ips || not is_unrestricted) then
298                 -- No polymorphism, and no IPs, so no need to simplify context
299             returnTc (lie_req, EmptyMonoBinds, [])
300         else
301         case maybe_sig_theta of
302           Nothing ->
303                 -- No signatures, so just simplify the lie
304                 -- NB: no signatures => no polymorphic recursion, so no
305                 -- need to use lie_avail (which will be empty anyway)
306             tcSimplify (text "tcBinds1" <+> ppr binder_names)
307                        real_tyvars_to_gen lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, lie_bound) ->
308             returnTc (lie_free, dict_binds, map instToId (bagToList lie_bound))
309
310           Just (sig_theta, lie_avail) ->
311                 -- There are signatures, and their context is sig_theta
312                 -- Furthermore, lie_avail is an LIE containing the 'method insts'
313                 -- for the things bound here
314
315             zonkTcThetaType sig_theta                   `thenNF_Tc` \ sig_theta' ->
316             newDicts SignatureOrigin sig_theta'         `thenNF_Tc` \ (dicts_sig, dict_ids) ->
317                 -- It's important that sig_theta is zonked, because
318                 -- dict_id is later used to form the type of the polymorphic thing,
319                 -- and forall-types must be zonked so far as their bound variables
320                 -- are concerned
321
322             let
323                 -- The "givens" is the stuff available.  We get that from
324                 -- the context of the type signature, BUT ALSO the lie_avail
325                 -- so that polymorphic recursion works right (see comments at end of fn)
326                 givens = dicts_sig `plusLIE` lie_avail
327             in
328
329                 -- Check that the needed dicts can be expressed in
330                 -- terms of the signature ones
331             tcAddErrCtxt  (bindSigsCtxt tysig_names) $
332             tcSimplifyAndCheck
333                 (ptext SLIT("type signature for") <+> pprQuotedList binder_names)
334                 real_tyvars_to_gen givens lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds) ->
335
336             returnTc (lie_free, dict_binds, dict_ids)
337
338     )                                           `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, dicts_bound) ->
339
340         -- GET THE FINAL MONO_ID_TYS
341     zonkTcTypes mono_id_tys                     `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_types ->
342
343
344         -- CHECK FOR BOGUS UNPOINTED BINDINGS
345     (if any isUnLiftedType zonked_mono_id_types then
346                 -- Unlifted bindings must be non-recursive,
347                 -- not top level, and non-polymorphic
348         checkTc (isNotTopLevel top_lvl)
349                 (unliftedBindErr "Top-level" mbind)             `thenTc_`
350         checkTc (case is_rec of {Recursive -> False; NonRecursive -> True})
351                 (unliftedBindErr "Recursive" mbind)             `thenTc_`
352         checkTc (null real_tyvars_to_gen_list)
353                 (unliftedBindErr "Polymorphic" mbind)
354      else
355         returnTc ()
356     )                                                   `thenTc_`
357
358     ASSERT( not (any ((== unboxedTypeKind) . tyVarKind) real_tyvars_to_gen_list) )
359                 -- The instCantBeGeneralised stuff in tcSimplify should have
360                 -- already raised an error if we're trying to generalise an 
361                 -- unboxed tyvar (NB: unboxed tyvars are always introduced 
362                 -- along with a class constraint) and it's better done there 
363                 -- because we have more precise origin information.
364                 -- That's why we just use an ASSERT here.
365
366
367          -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
368     mapNF_Tc zonkId mono_ids            `thenNF_Tc` \ zonked_mono_ids ->
369     let
370         exports  = zipWith mk_export binder_names zonked_mono_ids
371         dict_tys = map idType dicts_bound
372
373         inlines    = mkNameSet [name | InlineSig name _ loc <- inline_sigs]
374         no_inlines = listToFM ([(name, IMustNotBeINLINEd False phase) | NoInlineSig name phase loc <- inline_sigs] ++
375                                [(name, IMustNotBeINLINEd True  phase) | InlineSig   name phase loc <- inline_sigs, maybeToBool phase])
376                 -- "INLINE n foo" means inline foo, but not until at least phase n
377                 -- "NOINLINE n foo" means don't inline foo until at least phase n, and even 
378                 --                  then only if it is small enough etc.
379                 -- "NOINLINE foo" means don't inline foo ever, which we signal with a (IMustNotBeINLINEd Nothing)
380                 -- See comments in CoreUnfold.blackListed for the Authorised Version
381
382         mk_export binder_name zonked_mono_id
383           = (tyvars, 
384              attachNoInlinePrag no_inlines poly_id,
385              zonked_mono_id)
386           where
387             (tyvars, poly_id) = 
388                 case maybeSig tc_ty_sigs binder_name of
389                   Just (TySigInfo _ sig_poly_id sig_tyvars _ _ _ _ _) -> 
390                         (sig_tyvars, sig_poly_id)
391                   Nothing -> (real_tyvars_to_gen_list, new_poly_id)
392
393             new_poly_id = mkVanillaId binder_name poly_ty
394             poly_ty = mkForAllTys real_tyvars_to_gen_list 
395                         $ mkFunTys dict_tys 
396                         $ idType (zonked_mono_id)
397                 -- It's important to build a fully-zonked poly_ty, because
398                 -- we'll slurp out its free type variables when extending the
399                 -- local environment (tcExtendLocalValEnv); if it's not zonked
400                 -- it appears to have free tyvars that aren't actually free 
401                 -- at all.
402         
403         pat_binders :: [Name]
404         pat_binders = map fst $ bagToList $ collectMonoBinders $ 
405                       (justPatBindings mbind EmptyMonoBinds)
406     in
407         -- CHECK FOR UNBOXED BINDERS IN PATTERN BINDINGS
408     mapTc (\id -> checkTc (not (idName id `elem` pat_binders
409                                 && isUnboxedType (idType id)))
410                           (unboxedPatBindErr id)) zonked_mono_ids
411                                 `thenTc_`
412
413          -- BUILD RESULTS
414     returnTc (
415          -- pprTrace "binding.." (ppr ((dicts_bound, dict_binds), exports, [idType poly_id | (_, poly_id, _) <- exports])) $
416          AbsBinds real_tyvars_to_gen_list
417                   dicts_bound
418                   exports
419                   inlines
420                   (dict_binds `andMonoBinds` mbind'),
421          lie_free,
422          [poly_id | (_, poly_id, _) <- exports]
423     )
424   where
425     tysig_names     = [name | (TySigInfo name _ _ _ _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
426     is_unrestricted = isUnRestrictedGroup tysig_names mbind
427
428 justPatBindings bind@(PatMonoBind _ _ _) binds = bind `andMonoBinds` binds
429 justPatBindings (AndMonoBinds b1 b2) binds = 
430         justPatBindings b1 (justPatBindings b2 binds) 
431 justPatBindings other_bind binds = binds
432
433 attachNoInlinePrag no_inlines bndr
434   = case lookupFM no_inlines (idName bndr) of
435         Just prag -> bndr `setInlinePragma` prag
436         Nothing   -> bndr
437 \end{code}
438
439 Polymorphic recursion
440 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
441 The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
442
443         * Bind any variable for which we have a type signature
444           to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
445           the RHSs we'll make a full polymorphic call.
446
447 This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
448 amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
449
450         f :: Eq a => [a] -> [a]
451         f xs = ...f...
452
453 If we don't take care, after typechecking we get
454
455         f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
456                                in
457                                \ys:[a] -> ...f'...
458
459 Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
460 identical to the function we're executing.  In this case, the
461 polymorphic recursion isn't being used (but that's a very common case).
462 We'd prefer
463
464         f = /\a -> \d::Eq a -> letrec
465                                  fm = \ys:[a] -> ...fm...
466                                in
467                                fm
468
469 This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn
470 (post-typechecking)
471
472         ff :: [Int] -> [Int]
473         ff = f Int dEqInt
474
475 Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
476 f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
477 up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
478
479         ff = f Int dEqInt
480
481            = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
482
483            = let f' = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
484                       in \ys. ...f'...
485
486 Etc.
487 Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
488 *monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
489 if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
490 we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
491 to the "givens" when simplifying constraints.  That's what the "lies_avail"
492 is doing.
493
494
495 %************************************************************************
496 %*                                                                      *
497 \subsection{getTyVarsToGen}
498 %*                                                                      *
499 %************************************************************************
500
501 @getTyVarsToGen@ decides what type variables to generalise over.
502
503 For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
504 for a definition -- we bind no dictionaries, and
505 remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
506
507 *Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
508 to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
509 we may well know more.  For example (this actually came up)
510         f :: Array Int Int
511         f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
512 We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
513 stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
514 we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
515 Int literals!
516
517 Find all the type variables involved in overloading, the
518 "constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
519 generalise.  We must be careful about doing this:
520
521  (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
522         constrained, then it will never, ever get bound, and lands
523         up printed out in interface files!  Notorious example:
524                 instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
525         Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
526         Another, more common, example is when there's a Method inst in
527         the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
528         type variables.
529
530  (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
531         because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
532         tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
533
534 So we are careful, and do a complete simplification just to find the
535 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
536 find which tyvars are constrained.
537
538 \begin{code}
539 getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie
540   = tcGetGlobalTyVars                   `thenNF_Tc` \ free_tyvars ->
541     zonkTcTypes mono_id_tys             `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_tys ->
542     let
543         body_tyvars = tyVarsOfTypes zonked_mono_id_tys `minusVarSet` free_tyvars
544     in
545     if is_unrestricted
546     then
547         let fds = getAllFunDepsOfLIE lie in
548         zonkFunDeps fds         `thenNF_Tc` \ fds' ->
549         let tvFundep = tyVarFunDep fds'
550             extended_tyvars = oclose tvFundep body_tyvars in
551         -- pprTrace "gTVTG" (ppr (lie, body_tyvars, extended_tyvars)) $
552         returnNF_Tc (emptyVarSet, extended_tyvars)
553     else
554         -- This recover and discard-errs is to avoid duplicate error
555         -- messages; this, after all, is an "extra" call to tcSimplify
556         recoverNF_Tc (returnNF_Tc (emptyVarSet, body_tyvars))           $
557         discardErrsTc                                                   $
558
559         tcSimplify (text "getTVG") body_tyvars lie    `thenTc` \ (_, _, constrained_dicts) ->
560         let
561           -- ASSERT: dicts_sig is already zonked!
562             constrained_tyvars    = foldrBag (unionVarSet . tyVarsOfInst) emptyVarSet constrained_dicts
563             reduced_tyvars_to_gen = body_tyvars `minusVarSet` constrained_tyvars
564         in
565         returnTc (constrained_tyvars, reduced_tyvars_to_gen)
566 \end{code}
567
568
569 \begin{code}
570 isUnRestrictedGroup :: [Name]           -- Signatures given for these
571                     -> RenamedMonoBinds
572                     -> Bool
573
574 is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
575
576 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind other        _ _) = False
577 isUnRestrictedGroup sigs (VarMonoBind v _)              = v `is_elem` sigs
578 isUnRestrictedGroup sigs (FunMonoBind v _ matches _)    = any isUnRestrictedMatch matches || 
579                                                           v `is_elem` sigs
580 isUnRestrictedGroup sigs (AndMonoBinds mb1 mb2)         = isUnRestrictedGroup sigs mb1 &&
581                                                           isUnRestrictedGroup sigs mb2
582 isUnRestrictedGroup sigs EmptyMonoBinds                 = True
583
584 isUnRestrictedMatch (Match _ [] Nothing _) = False      -- No args, no signature
585 isUnRestrictedMatch other                  = True       -- Some args or a signature
586 \end{code}
587
588
589 %************************************************************************
590 %*                                                                      *
591 \subsection{tcMonoBind}
592 %*                                                                      *
593 %************************************************************************
594
595 @tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
596 The signatures have been dealt with already.
597
598 \begin{code}
599 tcMonoBinds :: RenamedMonoBinds 
600             -> [TcSigInfo]
601             -> RecFlag
602             -> TcM s (TcMonoBinds, 
603                       LIE,              -- LIE required
604                       [Name],           -- Bound names
605                       [TcId])   -- Corresponding monomorphic bound things
606
607 tcMonoBinds mbinds tc_ty_sigs is_rec
608   = tc_mb_pats mbinds           `thenTc` \ (complete_it, lie_req_pat, tvs, ids, lie_avail) ->
609     let
610         tv_list           = bagToList tvs
611         id_list           = bagToList ids
612         (names, mono_ids) = unzip id_list
613
614                 -- This last defn is the key one:
615                 -- extend the val envt with bindings for the 
616                 -- things bound in this group, overriding the monomorphic
617                 -- ids with the polymorphic ones from the pattern
618         extra_val_env = case is_rec of
619                           Recursive    -> map mk_bind id_list
620                           NonRecursive -> []
621     in
622         -- Don't know how to deal with pattern-bound existentials yet
623     checkTc (isEmptyBag tvs && isEmptyBag lie_avail) 
624             (existentialExplode mbinds)                 `thenTc_` 
625
626         -- *Before* checking the RHSs, but *after* checking *all* the patterns,
627         -- extend the envt with bindings for all the bound ids;
628         --   and *then* override with the polymorphic Ids from the signatures
629         -- That is the whole point of the "complete_it" stuff.
630         --
631         -- There's a further wrinkle: we have to delay extending the environment
632         -- until after we've dealt with any pattern-bound signature type variables
633         -- Consider  f (x::a) = ...f...
634         -- We're going to check that a isn't unified with anything in the envt, 
635         -- so f itself had better not be!  So we pass the envt binding f into
636         -- complete_it, which extends the actual envt in TcMatches.tcMatch, after
637         -- dealing with the signature tyvars
638
639     complete_it extra_val_env                           `thenTc` \ (mbinds', lie_req_rhss) ->
640
641     returnTc (mbinds', lie_req_pat `plusLIE` lie_req_rhss, names, mono_ids)
642   where
643
644         -- This function is used when dealing with a LHS binder; we make a monomorphic
645         -- version of the Id.  We check for type signatures
646     tc_pat_bndr name pat_ty
647         = case maybeSig tc_ty_sigs name of
648             Nothing
649                 -> newLocalId (getOccName name) pat_ty (getSrcLoc name)
650
651             Just (TySigInfo _ _ _ _ _ mono_id _ _)
652                 -> tcAddSrcLoc (getSrcLoc name)                         $
653                    unifyTauTy (idType mono_id) pat_ty   `thenTc_`
654                    returnTc mono_id
655
656     mk_bind (name, mono_id) = case maybeSig tc_ty_sigs name of
657                                 Nothing                                   -> (name, mono_id)
658                                 Just (TySigInfo name poly_id _ _ _ _ _ _) -> (name, poly_id)
659
660     tc_mb_pats EmptyMonoBinds
661       = returnTc (\ xve -> returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE), emptyLIE, emptyBag, emptyBag, emptyLIE)
662
663     tc_mb_pats (AndMonoBinds mb1 mb2)
664       = tc_mb_pats mb1          `thenTc` \ (complete_it1, lie_req1, tvs1, ids1, lie_avail1) ->
665         tc_mb_pats mb2          `thenTc` \ (complete_it2, lie_req2, tvs2, ids2, lie_avail2) ->
666         let
667            complete_it xve = complete_it1 xve   `thenTc` \ (mb1', lie1) ->
668                              complete_it2 xve   `thenTc` \ (mb2', lie2) ->
669                              returnTc (AndMonoBinds mb1' mb2', lie1 `plusLIE` lie2)
670         in
671         returnTc (complete_it,
672                   lie_req1 `plusLIE` lie_req2,
673                   tvs1 `unionBags` tvs2,
674                   ids1 `unionBags` ids2,
675                   lie_avail1 `plusLIE` lie_avail2)
676
677     tc_mb_pats (FunMonoBind name inf matches locn)
678       = newTyVarTy boxedTypeKind        `thenNF_Tc` \ bndr_ty ->
679         tc_pat_bndr name bndr_ty        `thenTc` \ bndr_id ->
680         let
681            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
682                              tcMatchesFun xve name bndr_ty  matches     `thenTc` \ (matches', lie) ->
683                              returnTc (FunMonoBind bndr_id inf matches' locn, lie)
684         in
685         returnTc (complete_it, emptyLIE, emptyBag, unitBag (name, bndr_id), emptyLIE)
686
687     tc_mb_pats bind@(PatMonoBind pat grhss locn)
688       = tcAddSrcLoc locn                $
689
690                 -- Figure out the appropriate kind for the pattern,
691                 -- and generate a suitable type variable 
692         (case is_rec of
693              Recursive    -> newTyVarTy boxedTypeKind   -- Recursive, so no unboxed types
694              NonRecursive -> newTyVarTy_OpenKind        -- Non-recursive, so we permit unboxed types
695         )                                       `thenNF_Tc` \ pat_ty ->
696
697                 --      Now typecheck the pattern
698                 -- We don't support binding fresh type variables in the
699                 -- pattern of a pattern binding.  For example, this is illegal:
700                 --      (x::a, y::b) = e
701                 -- whereas this is ok
702                 --      (x::Int, y::Bool) = e
703                 --
704                 -- We don't check explicitly for this problem.  Instead, we simply
705                 -- type check the pattern with tcPat.  If the pattern mentions any
706                 -- fresh tyvars we simply get an out-of-scope type variable error
707         tcPat tc_pat_bndr pat pat_ty            `thenTc` \ (pat', lie_req, tvs, ids, lie_avail) ->
708         let
709            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
710                              tcAddErrCtxt (patMonoBindsCtxt bind)       $
711                              tcExtendLocalValEnv xve                    $
712                              tcGRHSs grhss pat_ty PatBindRhs            `thenTc` \ (grhss', lie) ->
713                              returnTc (PatMonoBind pat' grhss' locn, lie)
714         in
715         returnTc (complete_it, lie_req, tvs, ids, lie_avail)
716 \end{code}
717
718 %************************************************************************
719 %*                                                                      *
720 \subsection{Signatures}
721 %*                                                                      *
722 %************************************************************************
723
724 @checkSigMatch@ does the next step in checking signature matching.
725 The tau-type part has already been unified.  What we do here is to
726 check that this unification has not over-constrained the (polymorphic)
727 type variables of the original signature type.
728
729 The error message here is somewhat unsatisfactory, but it'll do for
730 now (ToDo).
731
732 \begin{code}
733 checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids sigs
734   | main_bound_here
735   =     -- First unify the main_id with IO t, for any old t
736     tcSetErrCtxt mainTyCheckCtxt (
737         tcLookupTyCon ioTyCon_NAME              `thenTc`    \ ioTyCon ->
738         newTyVarTy boxedTypeKind                `thenNF_Tc` \ t_tv ->
739         unifyTauTy ((mkTyConApp ioTyCon [t_tv]))
740                    (idType main_mono_id)
741     )                                           `thenTc_`
742
743         -- Now check the signatures
744         -- Must do this after the unification with IO t, 
745         -- in case of a silly signature like
746         --      main :: forall a. a
747         -- The unification to IO t will bind the type variable 'a',
748         -- which is just waht check_one_sig looks for
749     mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
750     mapTc check_main_ctxt sigs                  `thenTc_` 
751
752             returnTc (Just ([], emptyLIE))
753
754   | not (null sigs)
755   = mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
756     mapTc check_one_ctxt all_sigs_but_first     `thenTc_`
757     returnTc (Just (theta1, sig_lie))
758
759   | otherwise
760   = returnTc Nothing            -- No constraints from type sigs
761
762   where
763     (TySigInfo _ id1 _ theta1 _ _ _ _ : all_sigs_but_first) = sigs
764
765     sig1_dict_tys       = mk_dict_tys theta1
766     n_sig1_dict_tys     = length sig1_dict_tys
767     sig_lie             = mkLIE [inst | TySigInfo _ _ _ _ _ _ inst _ <- sigs]
768
769     maybe_main        = find_main top_lvl binder_names mono_ids
770     main_bound_here   = maybeToBool maybe_main
771     Just main_mono_id = maybe_main
772                       
773         -- CHECK THAT THE SIGNATURE TYVARS AND TAU_TYPES ARE OK
774         -- Doesn't affect substitution
775     check_one_sig (TySigInfo _ id sig_tyvars sig_theta sig_tau _ _ src_loc)
776       = tcAddSrcLoc src_loc                                     $
777         tcAddErrCtxtM (sigCtxt (sig_msg id) sig_tyvars sig_theta sig_tau)       $
778         checkSigTyVars sig_tyvars (idFreeTyVars id)
779
780
781         -- CHECK THAT ALL THE SIGNATURE CONTEXTS ARE UNIFIABLE
782         -- The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
783         -- must all have the same context (or none).
784         --
785         -- We unify them because, with polymorphic recursion, their types
786         -- might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
787         -- ToDo: amplify
788     check_one_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
789        = tcAddSrcLoc src_loc    $
790          tcAddErrCtxt (sigContextsCtxt id1 id) $
791          checkTc (length this_sig_dict_tys == n_sig1_dict_tys)
792                                 sigContextsErr          `thenTc_`
793          unifyTauTyLists sig1_dict_tys this_sig_dict_tys
794       where
795          this_sig_dict_tys = mk_dict_tys theta
796
797         -- CHECK THAT FOR A GROUP INVOLVING Main.main, all 
798         -- the signature contexts are empty (what a bore)
799     check_main_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
800         = tcAddSrcLoc src_loc   $
801           checkTc (null theta) (mainContextsErr id)
802
803     mk_dict_tys theta = map mkPredTy theta
804
805     sig_msg id = ptext SLIT("When checking the type signature for") <+> quotes (ppr id)
806
807         -- Search for Main.main in the binder_names, return corresponding mono_id
808     find_main NotTopLevel binder_names mono_ids = Nothing
809     find_main TopLevel    binder_names mono_ids = go binder_names mono_ids
810     go [] [] = Nothing
811     go (n:ns) (m:ms) | n == main_NAME = Just m
812                      | otherwise      = go ns ms
813 \end{code}
814
815
816 %************************************************************************
817 %*                                                                      *
818 \subsection{SPECIALIZE pragmas}
819 %*                                                                      *
820 %************************************************************************
821
822 @tcSpecSigs@ munches up the specialisation "signatures" that arise through *user*
823 pragmas.  It is convenient for them to appear in the @[RenamedSig]@
824 part of a binding because then the same machinery can be used for
825 moving them into place as is done for type signatures.
826
827 They look like this:
828
829 \begin{verbatim}
830         f :: Ord a => [a] -> b -> b
831         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b #-}
832 \end{verbatim}
833
834 For this we generate:
835 \begin{verbatim}
836         f* = /\ b -> let d1 = ...
837                      in f Int b d1
838 \end{verbatim}
839
840 where f* is a SpecPragmaId.  The **sole** purpose of SpecPragmaIds is to
841 retain a right-hand-side that the simplifier will otherwise discard as
842 dead code... the simplifier has a flag that tells it not to discard
843 SpecPragmaId bindings.
844
845 In this case the f* retains a call-instance of the overloaded
846 function, f, (including appropriate dictionaries) so that the
847 specialiser will subsequently discover that there's a call of @f@ at
848 Int, and will create a specialisation for @f@.  After that, the
849 binding for @f*@ can be discarded.
850
851 We used to have a form
852         {-# SPECIALISE f :: <type> = g #-}
853 which promised that g implemented f at <type>, but we do that with 
854 a RULE now:
855         {-# SPECIALISE (f::<type) = g #-}
856
857 \begin{code}
858 tcSpecSigs :: [RenamedSig] -> TcM s (TcMonoBinds, LIE)
859 tcSpecSigs (SpecSig name poly_ty src_loc : sigs)
860   =     -- SPECIALISE f :: forall b. theta => tau  =  g
861     tcAddSrcLoc src_loc                         $
862     tcAddErrCtxt (valSpecSigCtxt name poly_ty)  $
863
864         -- Get and instantiate its alleged specialised type
865     tcHsSigType poly_ty                         `thenTc` \ sig_ty ->
866
867         -- Check that f has a more general type, and build a RHS for
868         -- the spec-pragma-id at the same time
869     tcExpr (HsVar name) sig_ty                  `thenTc` \ (spec_expr, spec_lie) ->
870
871         -- Squeeze out any Methods (see comments with tcSimplifyToDicts)
872     tcSimplifyToDicts spec_lie                  `thenTc` \ (spec_lie1, spec_binds) ->
873
874         -- Just specialise "f" by building a SpecPragmaId binding
875         -- It is the thing that makes sure we don't prematurely 
876         -- dead-code-eliminate the binding we are really interested in.
877     newSpecPragmaId name sig_ty         `thenNF_Tc` \ spec_id ->
878
879         -- Do the rest and combine
880     tcSpecSigs sigs                     `thenTc` \ (binds_rest, lie_rest) ->
881     returnTc (binds_rest `andMonoBinds` VarMonoBind spec_id (mkHsLet spec_binds spec_expr),
882               lie_rest   `plusLIE`      spec_lie1)
883
884 tcSpecSigs (other_sig : sigs) = tcSpecSigs sigs
885 tcSpecSigs []                 = returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE)
886 \end{code}
887
888
889 %************************************************************************
890 %*                                                                      *
891 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
892 %*                                                                      *
893 %************************************************************************
894
895
896 \begin{code}
897 patMonoBindsCtxt bind
898   = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (ppr bind)
899
900 -----------------------------------------------
901 valSpecSigCtxt v ty
902   = sep [ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"),
903          nest 4 (ppr v <+> dcolon <+> ppr ty)]
904
905 -----------------------------------------------
906 notAsPolyAsSigErr sig_tau mono_tyvars
907   = hang (ptext SLIT("A type signature is more polymorphic than the inferred type"))
908         4  (vcat [text "Can't for-all the type variable(s)" <+> 
909                   pprQuotedList mono_tyvars,
910                   text "in the type" <+> quotes (ppr sig_tau)
911            ])
912
913 -----------------------------------------------
914 badMatchErr sig_ty inferred_ty
915   = hang (ptext SLIT("Type signature doesn't match inferred type"))
916          4 (vcat [hang (ptext SLIT("Signature:")) 4 (ppr sig_ty),
917                       hang (ptext SLIT("Inferred :")) 4 (ppr inferred_ty)
918            ])
919
920 -----------------------------------------------
921 unboxedPatBindErr id
922   = ptext SLIT("variable in a lazy pattern binding has unboxed type: ")
923          <+> quotes (ppr id)
924
925 -----------------------------------------------
926 bindSigsCtxt ids
927   = ptext SLIT("When checking the type signature(s) for") <+> pprQuotedList ids
928
929 -----------------------------------------------
930 sigContextsErr
931   = ptext SLIT("Mismatched contexts")
932
933 sigContextsCtxt s1 s2
934   = hang (hsep [ptext SLIT("When matching the contexts of the signatures for"), 
935                 quotes (ppr s1), ptext SLIT("and"), quotes (ppr s2)])
936          4 (ptext SLIT("(the signature contexts in a mutually recursive group should all be identical)"))
937
938 mainContextsErr id
939   | getName id == main_NAME = ptext SLIT("Main.main cannot be overloaded")
940   | otherwise
941   = quotes (ppr id) <+> ptext SLIT("cannot be overloaded") <> char ',' <> -- sigh; workaround for cpp's inability to deal
942     ptext SLIT("because it is mutually recursive with Main.main")         -- with commas inside SLIT strings.
943
944 mainTyCheckCtxt
945   = hsep [ptext SLIT("When checking that"), quotes (ppr main_NAME), 
946           ptext SLIT("has the required type")]
947
948 -----------------------------------------------
949 unliftedBindErr flavour mbind
950   = hang (text flavour <+> ptext SLIT("bindings for unlifted types aren't allowed"))
951          4 (ppr mbind)
952
953 existentialExplode mbinds
954   = hang (vcat [text "My brain just exploded.",
955                 text "I can't handle pattern bindings for existentially-quantified constructors.",
956                 text "In the binding group"])
957         4 (ppr mbinds)
958 \end{code}