[project @ 1999-12-03 18:17:29 by lewie]
[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, getFunDepsOfLIE,
24                           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       ( tcHsType, 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 )
48 import Var              ( idType, idName )
49 import IdInfo           ( IdInfo, vanillaIdInfo, setInlinePragInfo, InlinePragInfo(..) )
50 import Name             ( Name, getName, getOccName, getSrcLoc )
51 import NameSet
52 import Type             ( mkTyVarTy, tyVarsOfTypes, mkTyConApp,
53                           splitSigmaTy, mkForAllTys, mkFunTys, getTyVar, 
54                           mkDictTy, 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     tcImprove lie_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         if null real_tyvars_to_gen_list then
294                 -- No polymorphism, so no need to simplify context
295             returnTc (lie_req, EmptyMonoBinds, [])
296         else
297         case maybe_sig_theta of
298           Nothing ->
299                 -- No signatures, so just simplify the lie
300                 -- NB: no signatures => no polymorphic recursion, so no
301                 -- need to use lie_avail (which will be empty anyway)
302             tcSimplify (text "tcBinds1" <+> ppr binder_names)
303                        top_lvl real_tyvars_to_gen lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, lie_bound) ->
304             returnTc (lie_free, dict_binds, map instToId (bagToList lie_bound))
305
306           Just (sig_theta, lie_avail) ->
307                 -- There are signatures, and their context is sig_theta
308                 -- Furthermore, lie_avail is an LIE containing the 'method insts'
309                 -- for the things bound here
310
311             zonkTcThetaType sig_theta                   `thenNF_Tc` \ sig_theta' ->
312             newDicts SignatureOrigin sig_theta'         `thenNF_Tc` \ (dicts_sig, dict_ids) ->
313                 -- It's important that sig_theta is zonked, because
314                 -- dict_id is later used to form the type of the polymorphic thing,
315                 -- and forall-types must be zonked so far as their bound variables
316                 -- are concerned
317
318             let
319                 -- The "givens" is the stuff available.  We get that from
320                 -- the context of the type signature, BUT ALSO the lie_avail
321                 -- so that polymorphic recursion works right (see comments at end of fn)
322                 givens = dicts_sig `plusLIE` lie_avail
323             in
324
325                 -- Check that the needed dicts can be expressed in
326                 -- terms of the signature ones
327             tcAddErrCtxt  (bindSigsCtxt tysig_names) $
328             tcSimplifyAndCheck
329                 (ptext SLIT("type signature for") <+> pprQuotedList binder_names)
330                 real_tyvars_to_gen givens lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds) ->
331
332             returnTc (lie_free, dict_binds, dict_ids)
333
334     )                                           `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, dicts_bound) ->
335
336         -- GET THE FINAL MONO_ID_TYS
337     zonkTcTypes mono_id_tys                     `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_types ->
338
339
340         -- CHECK FOR BOGUS UNPOINTED BINDINGS
341     (if any isUnLiftedType zonked_mono_id_types then
342                 -- Unlifted bindings must be non-recursive,
343                 -- not top level, and non-polymorphic
344         checkTc (isNotTopLevel top_lvl)
345                 (unliftedBindErr "Top-level" mbind)             `thenTc_`
346         checkTc (case is_rec of {Recursive -> False; NonRecursive -> True})
347                 (unliftedBindErr "Recursive" mbind)             `thenTc_`
348         checkTc (null real_tyvars_to_gen_list)
349                 (unliftedBindErr "Polymorphic" mbind)
350      else
351         returnTc ()
352     )                                                   `thenTc_`
353
354     ASSERT( not (any ((== unboxedTypeKind) . tyVarKind) real_tyvars_to_gen_list) )
355                 -- The instCantBeGeneralised stuff in tcSimplify should have
356                 -- already raised an error if we're trying to generalise an 
357                 -- unboxed tyvar (NB: unboxed tyvars are always introduced 
358                 -- along with a class constraint) and it's better done there 
359                 -- because we have more precise origin information.
360                 -- That's why we just use an ASSERT here.
361
362
363          -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
364     mapNF_Tc zonkId mono_ids            `thenNF_Tc` \ zonked_mono_ids ->
365     let
366         exports  = zipWith mk_export binder_names zonked_mono_ids
367         dict_tys = map idType dicts_bound
368
369         inlines    = mkNameSet [name | InlineSig name _ loc <- inline_sigs]
370         no_inlines = listToFM ([(name, IMustNotBeINLINEd False phase) | NoInlineSig name phase loc <- inline_sigs] ++
371                                [(name, IMustNotBeINLINEd True  phase) | InlineSig   name phase loc <- inline_sigs, maybeToBool phase])
372                 -- "INLINE n foo" means inline foo, but not until at least phase n
373                 -- "NOINLINE n foo" means don't inline foo until at least phase n, and even 
374                 --                  then only if it is small enough etc.
375                 -- "NOINLINE foo" means don't inline foo ever, which we signal with a (IMustNotBeINLINEd Nothing)
376                 -- See comments in CoreUnfold.blackListed for the Authorised Version
377
378         mk_export binder_name zonked_mono_id
379           = (tyvars, 
380              attachNoInlinePrag no_inlines poly_id,
381              zonked_mono_id)
382           where
383             (tyvars, poly_id) = 
384                 case maybeSig tc_ty_sigs binder_name of
385                   Just (TySigInfo _ sig_poly_id sig_tyvars _ _ _ _ _) -> 
386                         (sig_tyvars, sig_poly_id)
387                   Nothing -> (real_tyvars_to_gen_list, new_poly_id)
388
389             new_poly_id = mkVanillaId binder_name poly_ty
390             poly_ty = mkForAllTys real_tyvars_to_gen_list 
391                         $ mkFunTys dict_tys 
392                         $ idType (zonked_mono_id)
393                 -- It's important to build a fully-zonked poly_ty, because
394                 -- we'll slurp out its free type variables when extending the
395                 -- local environment (tcExtendLocalValEnv); if it's not zonked
396                 -- it appears to have free tyvars that aren't actually free 
397                 -- at all.
398         
399         pat_binders :: [Name]
400         pat_binders = map fst $ bagToList $ collectMonoBinders $ 
401                       (justPatBindings mbind EmptyMonoBinds)
402     in
403         -- CHECK FOR UNBOXED BINDERS IN PATTERN BINDINGS
404     mapTc (\id -> checkTc (not (idName id `elem` pat_binders
405                                 && isUnboxedType (idType id)))
406                           (unboxedPatBindErr id)) zonked_mono_ids
407                                 `thenTc_`
408
409          -- BUILD RESULTS
410     returnTc (
411          AbsBinds real_tyvars_to_gen_list
412                   dicts_bound
413                   exports
414                   inlines
415                   (dict_binds `andMonoBinds` mbind'),
416          lie_free,
417          [poly_id | (_, poly_id, _) <- exports]
418     )
419   where
420     tysig_names     = [name | (TySigInfo name _ _ _ _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
421     is_unrestricted = isUnRestrictedGroup tysig_names mbind
422
423 justPatBindings bind@(PatMonoBind _ _ _) binds = bind `andMonoBinds` binds
424 justPatBindings (AndMonoBinds b1 b2) binds = 
425         justPatBindings b1 (justPatBindings b2 binds) 
426 justPatBindings other_bind binds = binds
427
428 attachNoInlinePrag no_inlines bndr
429   = case lookupFM no_inlines (idName bndr) of
430         Just prag -> bndr `setInlinePragma` prag
431         Nothing   -> bndr
432 \end{code}
433
434 Polymorphic recursion
435 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
436 The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
437
438         * Bind any variable for which we have a type signature
439           to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
440           the RHSs we'll make a full polymorphic call.
441
442 This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
443 amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
444
445         f :: Eq a => [a] -> [a]
446         f xs = ...f...
447
448 If we don't take care, after typechecking we get
449
450         f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
451                                in
452                                \ys:[a] -> ...f'...
453
454 Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
455 identical to the function we're executing.  In this case, the
456 polymorphic recursion isn't being used (but that's a very common case).
457 We'd prefer
458
459         f = /\a -> \d::Eq a -> letrec
460                                  fm = \ys:[a] -> ...fm...
461                                in
462                                fm
463
464 This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn
465 (post-typechecking)
466
467         ff :: [Int] -> [Int]
468         ff = f Int dEqInt
469
470 Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
471 f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
472 up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
473
474         ff = f Int dEqInt
475
476            = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
477
478            = let f' = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
479                       in \ys. ...f'...
480
481 Etc.
482 Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
483 *monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
484 if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
485 we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
486 to the "givens" when simplifying constraints.  That's what the "lies_avail"
487 is doing.
488
489
490 %************************************************************************
491 %*                                                                      *
492 \subsection{getTyVarsToGen}
493 %*                                                                      *
494 %************************************************************************
495
496 @getTyVarsToGen@ decides what type variables to generalise over.
497
498 For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
499 for a definition -- we bind no dictionaries, and
500 remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
501
502 *Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
503 to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
504 we may well know more.  For example (this actually came up)
505         f :: Array Int Int
506         f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
507 We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
508 stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
509 we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
510 Int literals!
511
512 Find all the type variables involved in overloading, the
513 "constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
514 generalise.  We must be careful about doing this:
515
516  (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
517         constrained, then it will never, ever get bound, and lands
518         up printed out in interface files!  Notorious example:
519                 instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
520         Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
521         Another, more common, example is when there's a Method inst in
522         the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
523         type variables.
524
525  (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
526         because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
527         tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
528
529 So we are careful, and do a complete simplification just to find the
530 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
531 find which tyvars are constrained.
532
533 \begin{code}
534 getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie
535   = tcGetGlobalTyVars                   `thenNF_Tc` \ free_tyvars ->
536     zonkTcTypes mono_id_tys             `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_tys ->
537     let
538         body_tyvars = tyVarsOfTypes zonked_mono_id_tys `minusVarSet` free_tyvars
539     in
540     if is_unrestricted
541     then
542         let fds = concatMap snd (getFunDepsOfLIE lie) in
543         zonkFunDeps fds         `thenNF_Tc` \ fds' ->
544         let tvFundep = tyVarFunDep fds'
545             extended_tyvars = oclose tvFundep body_tyvars in
546         -- pprTrace "gTVTG" (ppr (lie, body_tyvars, extended_tyvars)) $
547         returnNF_Tc (emptyVarSet, extended_tyvars)
548     else
549         -- This recover and discard-errs is to avoid duplicate error
550         -- messages; this, after all, is an "extra" call to tcSimplify
551         recoverNF_Tc (returnNF_Tc (emptyVarSet, body_tyvars))           $
552         discardErrsTc                                                   $
553
554         tcSimplify (text "getTVG") NotTopLevel body_tyvars lie    `thenTc` \ (_, _, constrained_dicts) ->
555         let
556           -- ASSERT: dicts_sig is already zonked!
557             constrained_tyvars    = foldrBag (unionVarSet . tyVarsOfInst) emptyVarSet constrained_dicts
558             reduced_tyvars_to_gen = body_tyvars `minusVarSet` constrained_tyvars
559         in
560         returnTc (constrained_tyvars, reduced_tyvars_to_gen)
561 \end{code}
562
563
564 \begin{code}
565 isUnRestrictedGroup :: [Name]           -- Signatures given for these
566                     -> RenamedMonoBinds
567                     -> Bool
568
569 is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
570
571 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind (VarPatIn v) _ _) = v `is_elem` sigs
572 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind other        _ _) = False
573 isUnRestrictedGroup sigs (VarMonoBind v _)              = v `is_elem` sigs
574 isUnRestrictedGroup sigs (FunMonoBind _ _ _ _)          = True
575 isUnRestrictedGroup sigs (AndMonoBinds mb1 mb2)         = isUnRestrictedGroup sigs mb1 &&
576                                                           isUnRestrictedGroup sigs mb2
577 isUnRestrictedGroup sigs EmptyMonoBinds                 = True
578 \end{code}
579
580
581 %************************************************************************
582 %*                                                                      *
583 \subsection{tcMonoBind}
584 %*                                                                      *
585 %************************************************************************
586
587 @tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
588 The signatures have been dealt with already.
589
590 \begin{code}
591 tcMonoBinds :: RenamedMonoBinds 
592             -> [TcSigInfo]
593             -> RecFlag
594             -> TcM s (TcMonoBinds, 
595                       LIE,              -- LIE required
596                       [Name],           -- Bound names
597                       [TcId])   -- Corresponding monomorphic bound things
598
599 tcMonoBinds mbinds tc_ty_sigs is_rec
600   = tc_mb_pats mbinds           `thenTc` \ (complete_it, lie_req_pat, tvs, ids, lie_avail) ->
601     let
602         tv_list           = bagToList tvs
603         id_list           = bagToList ids
604         (names, mono_ids) = unzip id_list
605
606                 -- This last defn is the key one:
607                 -- extend the val envt with bindings for the 
608                 -- things bound in this group, overriding the monomorphic
609                 -- ids with the polymorphic ones from the pattern
610         extra_val_env = case is_rec of
611                           Recursive    -> map mk_bind id_list
612                           NonRecursive -> []
613     in
614         -- Don't know how to deal with pattern-bound existentials yet
615     checkTc (isEmptyBag tvs && isEmptyBag lie_avail) 
616             (existentialExplode mbinds)                 `thenTc_` 
617
618         -- *Before* checking the RHSs, but *after* checking *all* the patterns,
619         -- extend the envt with bindings for all the bound ids;
620         --   and *then* override with the polymorphic Ids from the signatures
621         -- That is the whole point of the "complete_it" stuff.
622         --
623         -- There's a further wrinkle: we have to delay extending the environment
624         -- until after we've dealt with any pattern-bound signature type variables
625         -- Consider  f (x::a) = ...f...
626         -- We're going to check that a isn't unified with anything in the envt, 
627         -- so f itself had better not be!  So we pass the envt binding f into
628         -- complete_it, which extends the actual envt in TcMatches.tcMatch, after
629         -- dealing with the signature tyvars
630
631     complete_it extra_val_env                           `thenTc` \ (mbinds', lie_req_rhss) ->
632
633     returnTc (mbinds', lie_req_pat `plusLIE` lie_req_rhss, names, mono_ids)
634   where
635
636         -- This function is used when dealing with a LHS binder; we make a monomorphic
637         -- version of the Id.  We check for type signatures
638     tc_pat_bndr name pat_ty
639         = case maybeSig tc_ty_sigs name of
640             Nothing
641                 -> newLocalId (getOccName name) pat_ty (getSrcLoc name)
642
643             Just (TySigInfo _ _ _ _ _ mono_id _ _)
644                 -> tcAddSrcLoc (getSrcLoc name)                         $
645                    unifyTauTy (idType mono_id) pat_ty   `thenTc_`
646                    returnTc mono_id
647
648     mk_bind (name, mono_id) = case maybeSig tc_ty_sigs name of
649                                 Nothing                                   -> (name, mono_id)
650                                 Just (TySigInfo name poly_id _ _ _ _ _ _) -> (name, poly_id)
651
652     tc_mb_pats EmptyMonoBinds
653       = returnTc (\ xve -> returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE), emptyLIE, emptyBag, emptyBag, emptyLIE)
654
655     tc_mb_pats (AndMonoBinds mb1 mb2)
656       = tc_mb_pats mb1          `thenTc` \ (complete_it1, lie_req1, tvs1, ids1, lie_avail1) ->
657         tc_mb_pats mb2          `thenTc` \ (complete_it2, lie_req2, tvs2, ids2, lie_avail2) ->
658         let
659            complete_it xve = complete_it1 xve   `thenTc` \ (mb1', lie1) ->
660                              complete_it2 xve   `thenTc` \ (mb2', lie2) ->
661                              returnTc (AndMonoBinds mb1' mb2', lie1 `plusLIE` lie2)
662         in
663         returnTc (complete_it,
664                   lie_req1 `plusLIE` lie_req2,
665                   tvs1 `unionBags` tvs2,
666                   ids1 `unionBags` ids2,
667                   lie_avail1 `plusLIE` lie_avail2)
668
669     tc_mb_pats (FunMonoBind name inf matches locn)
670       = newTyVarTy boxedTypeKind        `thenNF_Tc` \ bndr_ty ->
671         tc_pat_bndr name bndr_ty        `thenTc` \ bndr_id ->
672         let
673            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
674                              tcMatchesFun xve name bndr_ty  matches     `thenTc` \ (matches', lie) ->
675                              returnTc (FunMonoBind bndr_id inf matches' locn, lie)
676         in
677         returnTc (complete_it, emptyLIE, emptyBag, unitBag (name, bndr_id), emptyLIE)
678
679     tc_mb_pats bind@(PatMonoBind pat grhss locn)
680       = tcAddSrcLoc locn                $
681
682                 -- Figure out the appropriate kind for the pattern,
683                 -- and generate a suitable type variable 
684         (case is_rec of
685              Recursive    -> newTyVarTy boxedTypeKind   -- Recursive, so no unboxed types
686              NonRecursive -> newTyVarTy_OpenKind        -- Non-recursive, so we permit unboxed types
687         )                                       `thenNF_Tc` \ pat_ty ->
688
689                 --      Now typecheck the pattern
690                 -- We don't support binding fresh type variables in the
691                 -- pattern of a pattern binding.  For example, this is illegal:
692                 --      (x::a, y::b) = e
693                 -- whereas this is ok
694                 --      (x::Int, y::Bool) = e
695                 --
696                 -- We don't check explicitly for this problem.  Instead, we simply
697                 -- type check the pattern with tcPat.  If the pattern mentions any
698                 -- fresh tyvars we simply get an out-of-scope type variable error
699         tcPat tc_pat_bndr pat pat_ty            `thenTc` \ (pat', lie_req, tvs, ids, lie_avail) ->
700         let
701            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
702                              tcAddErrCtxt (patMonoBindsCtxt bind)       $
703                              tcExtendLocalValEnv xve                    $
704                              tcGRHSs grhss pat_ty PatBindRhs            `thenTc` \ (grhss', lie) ->
705                              returnTc (PatMonoBind pat' grhss' locn, lie)
706         in
707         returnTc (complete_it, lie_req, tvs, ids, lie_avail)
708 \end{code}
709
710 %************************************************************************
711 %*                                                                      *
712 \subsection{Signatures}
713 %*                                                                      *
714 %************************************************************************
715
716 @checkSigMatch@ does the next step in checking signature matching.
717 The tau-type part has already been unified.  What we do here is to
718 check that this unification has not over-constrained the (polymorphic)
719 type variables of the original signature type.
720
721 The error message here is somewhat unsatisfactory, but it'll do for
722 now (ToDo).
723
724 \begin{code}
725 checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids sigs
726   | main_bound_here
727   =     -- First unify the main_id with IO t, for any old t
728     tcSetErrCtxt mainTyCheckCtxt (
729         tcLookupTyCon ioTyCon_NAME              `thenTc`    \ ioTyCon ->
730         newTyVarTy boxedTypeKind                `thenNF_Tc` \ t_tv ->
731         unifyTauTy ((mkTyConApp ioTyCon [t_tv]))
732                    (idType main_mono_id)
733     )                                           `thenTc_`
734
735         -- Now check the signatures
736         -- Must do this after the unification with IO t, 
737         -- in case of a silly signature like
738         --      main :: forall a. a
739         -- The unification to IO t will bind the type variable 'a',
740         -- which is just waht check_one_sig looks for
741     mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
742     mapTc check_main_ctxt sigs                  `thenTc_` 
743
744             returnTc (Just ([], emptyLIE))
745
746   | not (null sigs)
747   = mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
748     mapTc check_one_ctxt all_sigs_but_first     `thenTc_`
749     returnTc (Just (theta1, sig_lie))
750
751   | otherwise
752   = returnTc Nothing            -- No constraints from type sigs
753
754   where
755     (TySigInfo _ id1 _ theta1 _ _ _ _ : all_sigs_but_first) = sigs
756
757     sig1_dict_tys       = mk_dict_tys theta1
758     n_sig1_dict_tys     = length sig1_dict_tys
759     sig_lie             = mkLIE [inst | TySigInfo _ _ _ _ _ _ inst _ <- sigs]
760
761     maybe_main        = find_main top_lvl binder_names mono_ids
762     main_bound_here   = maybeToBool maybe_main
763     Just main_mono_id = maybe_main
764                       
765         -- CHECK THAT THE SIGNATURE TYVARS AND TAU_TYPES ARE OK
766         -- Doesn't affect substitution
767     check_one_sig (TySigInfo _ id sig_tyvars _ sig_tau _ _ src_loc)
768       = tcAddSrcLoc src_loc                                     $
769         tcAddErrCtxtM (sigCtxt (sig_msg id) (idType id))        $
770         checkSigTyVars sig_tyvars
771
772
773         -- CHECK THAT ALL THE SIGNATURE CONTEXTS ARE UNIFIABLE
774         -- The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
775         -- must all have the same context (or none).
776         --
777         -- We unify them because, with polymorphic recursion, their types
778         -- might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
779         -- ToDo: amplify
780     check_one_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
781        = tcAddSrcLoc src_loc    $
782          tcAddErrCtxt (sigContextsCtxt id1 id) $
783          checkTc (length this_sig_dict_tys == n_sig1_dict_tys)
784                                 sigContextsErr          `thenTc_`
785          unifyTauTyLists sig1_dict_tys this_sig_dict_tys
786       where
787          this_sig_dict_tys = mk_dict_tys theta
788
789         -- CHECK THAT FOR A GROUP INVOLVING Main.main, all 
790         -- the signature contexts are empty (what a bore)
791     check_main_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
792         = tcAddSrcLoc src_loc   $
793           checkTc (null theta) (mainContextsErr id)
794
795     mk_dict_tys theta = [mkDictTy c ts | (c,ts) <- theta]
796
797     sig_msg id tidy_ty = sep [ptext SLIT("When checking the type signature"),
798                               nest 4 (ppr id <+> dcolon <+> ppr tidy_ty)]
799
800         -- Search for Main.main in the binder_names, return corresponding mono_id
801     find_main NotTopLevel binder_names mono_ids = Nothing
802     find_main TopLevel    binder_names mono_ids = go binder_names mono_ids
803     go [] [] = Nothing
804     go (n:ns) (m:ms) | n == main_NAME = Just m
805                      | otherwise      = go ns ms
806 \end{code}
807
808
809 %************************************************************************
810 %*                                                                      *
811 \subsection{SPECIALIZE pragmas}
812 %*                                                                      *
813 %************************************************************************
814
815 @tcSpecSigs@ munches up the specialisation "signatures" that arise through *user*
816 pragmas.  It is convenient for them to appear in the @[RenamedSig]@
817 part of a binding because then the same machinery can be used for
818 moving them into place as is done for type signatures.
819
820 They look like this:
821
822 \begin{verbatim}
823         f :: Ord a => [a] -> b -> b
824         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b #-}
825 \end{verbatim}
826
827 For this we generate:
828 \begin{verbatim}
829         f* = /\ b -> let d1 = ...
830                      in f Int b d1
831 \end{verbatim}
832
833 where f* is a SpecPragmaId.  The **sole** purpose of SpecPragmaIds is to
834 retain a right-hand-side that the simplifier will otherwise discard as
835 dead code... the simplifier has a flag that tells it not to discard
836 SpecPragmaId bindings.
837
838 In this case the f* retains a call-instance of the overloaded
839 function, f, (including appropriate dictionaries) so that the
840 specialiser will subsequently discover that there's a call of @f@ at
841 Int, and will create a specialisation for @f@.  After that, the
842 binding for @f*@ can be discarded.
843
844 We used to have a form
845         {-# SPECIALISE f :: <type> = g #-}
846 which promised that g implemented f at <type>, but we do that with 
847 a RULE now:
848         {-# SPECIALISE (f::<type) = g #-}
849
850 \begin{code}
851 tcSpecSigs :: [RenamedSig] -> TcM s (TcMonoBinds, LIE)
852 tcSpecSigs (SpecSig name poly_ty src_loc : sigs)
853   =     -- SPECIALISE f :: forall b. theta => tau  =  g
854     tcAddSrcLoc src_loc                         $
855     tcAddErrCtxt (valSpecSigCtxt name poly_ty)  $
856
857         -- Get and instantiate its alleged specialised type
858     tcHsType poly_ty                            `thenTc` \ sig_ty ->
859
860         -- Check that f has a more general type, and build a RHS for
861         -- the spec-pragma-id at the same time
862     tcExpr (HsVar name) sig_ty                  `thenTc` \ (spec_expr, spec_lie) ->
863
864         -- Squeeze out any Methods (see comments with tcSimplifyToDicts)
865     tcSimplifyToDicts spec_lie                  `thenTc` \ (spec_lie1, spec_binds) ->
866
867         -- Just specialise "f" by building a SpecPragmaId binding
868         -- It is the thing that makes sure we don't prematurely 
869         -- dead-code-eliminate the binding we are really interested in.
870     newSpecPragmaId name sig_ty         `thenNF_Tc` \ spec_id ->
871
872         -- Do the rest and combine
873     tcSpecSigs sigs                     `thenTc` \ (binds_rest, lie_rest) ->
874     returnTc (binds_rest `andMonoBinds` VarMonoBind spec_id (mkHsLet spec_binds spec_expr),
875               lie_rest   `plusLIE`      spec_lie1)
876
877 tcSpecSigs (other_sig : sigs) = tcSpecSigs sigs
878 tcSpecSigs []                 = returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE)
879 \end{code}
880
881
882 %************************************************************************
883 %*                                                                      *
884 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
885 %*                                                                      *
886 %************************************************************************
887
888
889 \begin{code}
890 patMonoBindsCtxt bind
891   = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (ppr bind)
892
893 -----------------------------------------------
894 valSpecSigCtxt v ty
895   = sep [ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"),
896          nest 4 (ppr v <+> dcolon <+> ppr ty)]
897
898 -----------------------------------------------
899 notAsPolyAsSigErr sig_tau mono_tyvars
900   = hang (ptext SLIT("A type signature is more polymorphic than the inferred type"))
901         4  (vcat [text "Can't for-all the type variable(s)" <+> 
902                   pprQuotedList mono_tyvars,
903                   text "in the type" <+> quotes (ppr sig_tau)
904            ])
905
906 -----------------------------------------------
907 badMatchErr sig_ty inferred_ty
908   = hang (ptext SLIT("Type signature doesn't match inferred type"))
909          4 (vcat [hang (ptext SLIT("Signature:")) 4 (ppr sig_ty),
910                       hang (ptext SLIT("Inferred :")) 4 (ppr inferred_ty)
911            ])
912
913 -----------------------------------------------
914 unboxedPatBindErr id
915   = ptext SLIT("variable in a lazy pattern binding has unboxed type: ")
916          <+> quotes (ppr id)
917
918 -----------------------------------------------
919 bindSigsCtxt ids
920   = ptext SLIT("When checking the type signature(s) for") <+> pprQuotedList ids
921
922 -----------------------------------------------
923 sigContextsErr
924   = ptext SLIT("Mismatched contexts")
925
926 sigContextsCtxt s1 s2
927   = hang (hsep [ptext SLIT("When matching the contexts of the signatures for"), 
928                 quotes (ppr s1), ptext SLIT("and"), quotes (ppr s2)])
929          4 (ptext SLIT("(the signature contexts in a mutually recursive group should all be identical)"))
930
931 mainContextsErr id
932   | getName id == main_NAME = ptext SLIT("Main.main cannot be overloaded")
933   | otherwise
934   = quotes (ppr id) <+> ptext SLIT("cannot be overloaded") <> char ',' <> -- sigh; workaround for cpp's inability to deal
935     ptext SLIT("because it is mutually recursive with Main.main")         -- with commas inside SLIT strings.
936
937 mainTyCheckCtxt
938   = hsep [ptext SLIT("When checking that"), quotes (ppr main_NAME), 
939           ptext SLIT("has the required type")]
940
941 -----------------------------------------------
942 unliftedBindErr flavour mbind
943   = hang (text flavour <+> ptext SLIT("bindings for unlifted types aren't allowed"))
944          4 (ppr mbind)
945
946 existentialExplode mbinds
947   = hang (vcat [text "My brain just exploded.",
948                 text "I can't handle pattern bindings for existentially-quantified constructors.",
949                 text "In the binding group"])
950         4 (ppr mbinds)
951 \end{code}