[project @ 2003-02-26 17:04:11 by simonpj]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcBinds.lhs
1 %
2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
3 %
4 \section[TcBinds]{TcBinds}
5
6 \begin{code}
7 module TcBinds ( tcBindsAndThen, tcTopBinds, tcMonoBinds, tcSpecSigs ) where
8
9 #include "HsVersions.h"
10
11 import {-# SOURCE #-} TcMatches ( tcGRHSs, tcMatchesFun )
12 import {-# SOURCE #-} TcExpr  ( tcExpr, tcMonoExpr )
13
14 import CmdLineOpts      ( DynFlag(Opt_NoMonomorphismRestriction) )
15 import HsSyn            ( HsExpr(..), HsBinds(..), MonoBinds(..), Sig(..), 
16                           Match(..), HsMatchContext(..), mkMonoBind,
17                           collectMonoBinders, andMonoBinds,
18                           collectSigTysFromMonoBinds
19                         )
20 import RnHsSyn          ( RenamedHsBinds, RenamedSig, RenamedMonoBinds )
21 import TcHsSyn          ( TcHsBinds, TcMonoBinds, TcId, zonkId, mkHsLet )
22
23 import TcRnMonad
24 import Inst             ( InstOrigin(..), newDicts, newIPDict, instToId )
25 import TcEnv            ( tcExtendLocalValEnv, tcExtendLocalValEnv2, newLocalName )
26 import TcUnify          ( unifyTauTyLists, checkSigTyVarsWrt, sigCtxt )
27 import TcSimplify       ( tcSimplifyInfer, tcSimplifyInferCheck, tcSimplifyRestricted, 
28                           tcSimplifyToDicts, tcSimplifyIPs )
29 import TcMonoType       ( tcHsSigType, UserTypeCtxt(..), TcSigInfo(..), 
30                           tcTySig, maybeSig, tcSigPolyId, tcSigMonoId, tcAddScopedTyVars
31                         )
32 import TcPat            ( tcPat, tcSubPat, tcMonoPatBndr )
33 import TcSimplify       ( bindInstsOfLocalFuns )
34 import TcMType          ( newTyVar, newTyVarTy, newHoleTyVarTy,
35                           zonkTcTyVarToTyVar, readHoleResult
36                         )
37 import TcType           ( TcTyVar, mkTyVarTy, mkForAllTys, mkFunTys, tyVarsOfType, 
38                           mkPredTy, mkForAllTy, isUnLiftedType, 
39                           unliftedTypeKind, liftedTypeKind, openTypeKind, eqKind
40                         )
41
42 import CoreFVs          ( idFreeTyVars )
43 import Id               ( mkLocalId, mkSpecPragmaId, setInlinePragma )
44 import Var              ( idType, idName )
45 import Name             ( Name, getSrcLoc )
46 import NameSet
47 import Var              ( tyVarKind )
48 import VarSet
49 import Bag
50 import Util             ( isIn, equalLength )
51 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), RecFlag(..), isNonRec, isRec, 
52                           isNotTopLevel, isAlwaysActive )
53 import FiniteMap        ( listToFM, lookupFM )
54 import Outputable
55 \end{code}
56
57
58 %************************************************************************
59 %*                                                                      *
60 \subsection{Type-checking bindings}
61 %*                                                                      *
62 %************************************************************************
63
64 @tcBindsAndThen@ typechecks a @HsBinds@.  The "and then" part is because
65 it needs to know something about the {\em usage} of the things bound,
66 so that it can create specialisations of them.  So @tcBindsAndThen@
67 takes a function which, given an extended environment, E, typechecks
68 the scope of the bindings returning a typechecked thing and (most
69 important) an LIE.  It is this LIE which is then used as the basis for
70 specialising the things bound.
71
72 @tcBindsAndThen@ also takes a "combiner" which glues together the
73 bindings and the "thing" to make a new "thing".
74
75 The real work is done by @tcBindWithSigsAndThen@.
76
77 Recursive and non-recursive binds are handled in essentially the same
78 way: because of uniques there are no scoping issues left.  The only
79 difference is that non-recursive bindings can bind primitive values.
80
81 Even for non-recursive binding groups we add typings for each binder
82 to the LVE for the following reason.  When each individual binding is
83 checked the type of its LHS is unified with that of its RHS; and
84 type-checking the LHS of course requires that the binder is in scope.
85
86 At the top-level the LIE is sure to contain nothing but constant
87 dictionaries, which we resolve at the module level.
88
89 \begin{code}
90 tcTopBinds :: RenamedHsBinds -> TcM (TcMonoBinds, TcLclEnv)
91         -- Note: returning the TcLclEnv is more than we really
92         --       want.  The bit we care about is the local bindings
93         --       and the free type variables thereof
94 tcTopBinds binds
95   = tc_binds_and_then TopLevel glue binds       $
96     getLclEnv                                   `thenM` \ env ->
97     returnM (EmptyMonoBinds, env)
98   where
99         -- The top level bindings are flattened into a giant 
100         -- implicitly-mutually-recursive MonoBinds
101     glue binds1 (binds2, env) = (flatten binds1 `AndMonoBinds` binds2, env)
102     flatten EmptyBinds          = EmptyMonoBinds
103     flatten (b1 `ThenBinds` b2) = flatten b1 `AndMonoBinds` flatten b2
104     flatten (MonoBind b _ _)    = b
105         -- Can't have a IPBinds at top level
106
107
108 tcBindsAndThen
109         :: (TcHsBinds -> thing -> thing)                -- Combinator
110         -> RenamedHsBinds
111         -> TcM thing
112         -> TcM thing
113
114 tcBindsAndThen = tc_binds_and_then NotTopLevel
115
116 tc_binds_and_then top_lvl combiner EmptyBinds do_next
117   = do_next
118 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind EmptyMonoBinds sigs is_rec) do_next
119   = do_next
120
121 tc_binds_and_then top_lvl combiner (ThenBinds b1 b2) do_next
122   = tc_binds_and_then top_lvl combiner b1       $
123     tc_binds_and_then top_lvl combiner b2       $
124     do_next
125
126 tc_binds_and_then top_lvl combiner (IPBinds binds is_with) do_next
127   = getLIE do_next                      `thenM` \ (result, expr_lie) ->
128     mapAndUnzipM tc_ip_bind binds       `thenM` \ (avail_ips, binds') ->
129
130         -- If the binding binds ?x = E, we  must now 
131         -- discharge any ?x constraints in expr_lie
132     tcSimplifyIPs avail_ips expr_lie    `thenM` \ dict_binds ->
133
134     returnM (combiner (IPBinds binds' is_with) $
135              combiner (mkMonoBind Recursive dict_binds) result)
136   where
137         -- I wonder if we should do these one at at time
138         -- Consider     ?x = 4
139         --              ?y = ?x + 1
140     tc_ip_bind (ip, expr)
141       = newTyVarTy openTypeKind         `thenM` \ ty ->
142         getSrcLocM                      `thenM` \ loc ->
143         newIPDict (IPBind ip) ip ty     `thenM` \ (ip', ip_inst) ->
144         tcMonoExpr expr ty              `thenM` \ expr' ->
145         returnM (ip_inst, (ip', expr'))
146
147 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
148   =     -- BRING ANY SCOPED TYPE VARIABLES INTO SCOPE
149         -- Notice that they scope over 
150         --      a) the type signatures in the binding group
151         --      b) the bindings in the group
152         --      c) the scope of the binding group (the "in" part)
153       tcAddScopedTyVars (collectSigTysFromMonoBinds bind)       $
154
155       tcBindWithSigs top_lvl bind sigs is_rec   `thenM` \ (poly_binds, poly_ids) ->
156   
157       case top_lvl of
158         TopLevel        -- For the top level don't bother will all this
159                         --  bindInstsOfLocalFuns stuff. All the top level 
160                         -- things are rec'd together anyway, so it's fine to
161                         -- leave them to the tcSimplifyTop, and quite a bit faster too
162                         --
163                         -- Subtle (and ugly) point: furthermore at top level we
164                         -- return the TcLclEnv, which contains the LIE var; we
165                         -- don't want to return the wrong one!
166                 -> tc_body poly_ids                     `thenM` \ (prag_binds, thing) ->
167                    returnM (combiner (mkMonoBind Recursive (poly_binds `andMonoBinds` prag_binds)) 
168                                      thing)
169
170         NotTopLevel     -- For nested bindings we must do teh bindInstsOfLocalFuns thing
171                 -> getLIE (tc_body poly_ids)            `thenM` \ ((prag_binds, thing), lie) ->
172
173                         -- Create specialisations of functions bound here
174                     bindInstsOfLocalFuns lie poly_ids   `thenM` \ lie_binds ->
175
176                         -- We want to keep non-recursive things non-recursive
177                         -- so that we desugar unlifted bindings correctly
178                    if isRec is_rec then
179                      returnM (
180                         combiner (mkMonoBind Recursive (
181                                 poly_binds `andMonoBinds`
182                                 lie_binds  `andMonoBinds`
183                                 prag_binds)) thing
184                      )
185                    else
186                      returnM (
187                         combiner (mkMonoBind NonRecursive poly_binds) $
188                         combiner (mkMonoBind NonRecursive prag_binds) $
189                         combiner (mkMonoBind Recursive lie_binds)     $
190                                 -- NB: the binds returned by tcSimplify and bindInstsOfLocalFuns
191                                 -- aren't guaranteed in dependency order (though we could change
192                                 -- that); hence the Recursive marker.
193                         thing)
194   where
195     tc_body poly_ids    -- Type check the pragmas and "thing inside"
196       =   -- Extend the environment to bind the new polymorphic Ids
197           tcExtendLocalValEnv poly_ids  $
198   
199           -- Build bindings and IdInfos corresponding to user pragmas
200           tcSpecSigs sigs               `thenM` \ prag_binds ->
201
202           -- Now do whatever happens next, in the augmented envt
203           do_next                       `thenM` \ thing ->
204
205           returnM (prag_binds, thing)
206 \end{code}
207
208
209 %************************************************************************
210 %*                                                                      *
211 \subsection{tcBindWithSigs}
212 %*                                                                      *
213 %************************************************************************
214
215 @tcBindWithSigs@ deals with a single binding group.  It does generalisation,
216 so all the clever stuff is in here.
217
218 * binder_names and mbind must define the same set of Names
219
220 * The Names in tc_ty_sigs must be a subset of binder_names
221
222 * The Ids in tc_ty_sigs don't necessarily have to have the same name
223   as the Name in the tc_ty_sig
224
225 \begin{code}
226 tcBindWithSigs  
227         :: TopLevelFlag
228         -> RenamedMonoBinds
229         -> [RenamedSig]         -- Used solely to get INLINE, NOINLINE sigs
230         -> RecFlag
231         -> TcM (TcMonoBinds, [TcId])
232
233 tcBindWithSigs top_lvl mbind sigs is_rec
234   =     -- TYPECHECK THE SIGNATURES
235      recoverM (returnM []) (
236         mappM tcTySig [sig | sig@(Sig name _ _) <- sigs]
237      )                                          `thenM` \ tc_ty_sigs ->
238
239         -- SET UP THE MAIN RECOVERY; take advantage of any type sigs
240    recoverM (
241         -- If typechecking the binds fails, then return with each
242         -- signature-less binder given type (forall a.a), to minimise subsequent
243         -- error messages
244         newTyVar liftedTypeKind         `thenM` \ alpha_tv ->
245         let
246           forall_a_a    = mkForAllTy alpha_tv (mkTyVarTy alpha_tv)
247           binder_names  = collectMonoBinders mbind
248           poly_ids      = map mk_dummy binder_names
249           mk_dummy name = case maybeSig tc_ty_sigs name of
250                             Just sig -> tcSigPolyId sig                 -- Signature
251                             Nothing  -> mkLocalId name forall_a_a       -- No signature
252         in
253         traceTc (text "tcBindsWithSigs: error recovery" <+> ppr binder_names)   `thenM_`
254         returnM (EmptyMonoBinds, poly_ids)
255     )                                           $
256
257         -- TYPECHECK THE BINDINGS
258     getLIE (tcMonoBinds mbind tc_ty_sigs is_rec)        `thenM` \ ((mbind', bndr_names_w_ids), lie_req) ->
259     let
260         (binder_names, mono_ids) = unzip (bagToList bndr_names_w_ids)
261         tau_tvs = foldr (unionVarSet . tyVarsOfType . idType) emptyVarSet mono_ids
262     in
263
264         -- GENERALISE
265         --      (it seems a bit crude to have to do getLIE twice,
266         --       but I can't see a better way just now)
267     addSrcLoc  (minimum (map getSrcLoc binder_names))           $
268     addErrCtxt (genCtxt binder_names)                           $
269     getLIE (generalise binder_names mbind tau_tvs lie_req tc_ty_sigs)
270                         `thenM` \ ((tc_tyvars_to_gen, dict_binds, dict_ids), lie_free) ->
271
272
273         -- ZONK THE GENERALISED TYPE VARIABLES TO REAL TyVars
274         -- This commits any unbound kind variables to boxed kind, by unification
275         -- It's important that the final quanfified type variables
276         -- are fully zonked, *including boxity*, because they'll be 
277         -- included in the forall types of the polymorphic Ids.
278         -- At calls of these Ids we'll instantiate fresh type variables from
279         -- them, and we use their boxity then.
280     mappM zonkTcTyVarToTyVar tc_tyvars_to_gen   `thenM` \ real_tyvars_to_gen ->
281
282         -- ZONK THE Ids
283         -- It's important that the dict Ids are zonked, including the boxity set
284         -- in the previous step, because they are later used to form the type of 
285         -- the polymorphic thing, and forall-types must be zonked so far as 
286         -- their bound variables are concerned
287     mappM zonkId dict_ids                               `thenM` \ zonked_dict_ids ->
288     mappM zonkId mono_ids                               `thenM` \ zonked_mono_ids ->
289
290         -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
291     let
292         exports  = zipWith mk_export binder_names zonked_mono_ids
293         poly_ids = [poly_id | (_, poly_id, _) <- exports]
294         dict_tys = map idType zonked_dict_ids
295
296         inlines    = mkNameSet [name | InlineSig True name _ loc <- sigs]
297                         -- Any INLINE sig (regardless of phase control) 
298                         -- makes the RHS look small
299         inline_phases = listToFM [(name, phase) | InlineSig _ name phase _ <- sigs, 
300                                                   not (isAlwaysActive phase)]
301                         -- Set the IdInfo field to control the inline phase
302                         -- AlwaysActive is the default, so don't bother with them
303
304         mk_export binder_name zonked_mono_id
305           = (tyvars, 
306              attachInlinePhase inline_phases poly_id,
307              zonked_mono_id)
308           where
309             (tyvars, poly_id) = 
310                 case maybeSig tc_ty_sigs binder_name of
311                   Just (TySigInfo sig_poly_id sig_tyvars _ _ _ _ _) -> 
312                         (sig_tyvars, sig_poly_id)
313                   Nothing -> (real_tyvars_to_gen, new_poly_id)
314
315             new_poly_id = mkLocalId binder_name poly_ty
316             poly_ty = mkForAllTys real_tyvars_to_gen
317                     $ mkFunTys dict_tys 
318                     $ idType zonked_mono_id
319                 -- It's important to build a fully-zonked poly_ty, because
320                 -- we'll slurp out its free type variables when extending the
321                 -- local environment (tcExtendLocalValEnv); if it's not zonked
322                 -- it appears to have free tyvars that aren't actually free 
323                 -- at all.
324     in
325
326     traceTc (text "binding:" <+> ppr ((zonked_dict_ids, dict_binds),
327                                       exports, map idType poly_ids)) `thenM_`
328
329         -- Check for an unlifted, non-overloaded group
330         -- In that case we must make extra checks
331     if any (isUnLiftedType . idType) zonked_mono_ids && null zonked_dict_ids 
332     then        -- Some bindings are unlifted
333         checkUnliftedBinds top_lvl is_rec real_tyvars_to_gen mbind      `thenM_` 
334         
335         extendLIEs lie_req                      `thenM_`
336         returnM (
337             AbsBinds [] [] exports inlines mbind',
338                 -- Do not generate even any x=y bindings
339             poly_ids
340         )
341
342     else        -- The normal case
343     extendLIEs lie_free                         `thenM_`
344     returnM (
345         AbsBinds real_tyvars_to_gen
346                  zonked_dict_ids
347                  exports
348                  inlines
349                  (dict_binds `andMonoBinds` mbind'),
350         poly_ids
351     )
352
353 attachInlinePhase inline_phases bndr
354   = case lookupFM inline_phases (idName bndr) of
355         Just prag -> bndr `setInlinePragma` prag
356         Nothing   -> bndr
357
358 -- Check that non-overloaded unlifted bindings are
359 --      a) non-recursive,
360 --      b) not top level, 
361 --      c) non-polymorphic
362 --      d) not a multiple-binding group (more or less implied by (a))
363
364 checkUnliftedBinds top_lvl is_rec real_tyvars_to_gen mbind
365   = ASSERT( not (any ((eqKind unliftedTypeKind) . tyVarKind) real_tyvars_to_gen) )
366                 -- The instCantBeGeneralised stuff in tcSimplify should have
367                 -- already raised an error if we're trying to generalise an 
368                 -- unboxed tyvar (NB: unboxed tyvars are always introduced 
369                 -- along with a class constraint) and it's better done there 
370                 -- because we have more precise origin information.
371                 -- That's why we just use an ASSERT here.
372
373     checkTc (isNotTopLevel top_lvl)
374             (unliftedBindErr "Top-level" mbind)         `thenM_`
375     checkTc (isNonRec is_rec)
376             (unliftedBindErr "Recursive" mbind)         `thenM_`
377     checkTc (single_bind mbind)
378             (unliftedBindErr "Multiple" mbind)          `thenM_`
379     checkTc (null real_tyvars_to_gen)
380             (unliftedBindErr "Polymorphic" mbind)
381
382   where
383     single_bind (PatMonoBind _ _ _)   = True
384     single_bind (FunMonoBind _ _ _ _) = True
385     single_bind other                 = False
386 \end{code}
387
388
389 Polymorphic recursion
390 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
391 The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
392
393         * Bind any variable for which we have a type signature
394           to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
395           the RHSs we'll make a full polymorphic call.
396
397 This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
398 amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
399
400         f :: Eq a => [a] -> [a]
401         f xs = ...f...
402
403 If we don't take care, after typechecking we get
404
405         f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
406                                in
407                                \ys:[a] -> ...f'...
408
409 Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
410 identical to the function we're executing.  In this case, the
411 polymorphic recursion isn't being used (but that's a very common case).
412 We'd prefer
413
414         f = /\a -> \d::Eq a -> letrec
415                                  fm = \ys:[a] -> ...fm...
416                                in
417                                fm
418
419 This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn
420 (post-typechecking)
421
422         ff :: [Int] -> [Int]
423         ff = f Int dEqInt
424
425 Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
426 f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
427 up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
428
429         ff = f Int dEqInt
430
431            = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
432
433            = let f' = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
434                       in \ys. ...f'...
435
436 Etc.
437 Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
438 *monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
439 if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
440 we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
441 to the "givens" when simplifying constraints.  That's what the "lies_avail"
442 is doing.
443
444
445 %************************************************************************
446 %*                                                                      *
447 \subsection{getTyVarsToGen}
448 %*                                                                      *
449 %************************************************************************
450
451 \begin{code}
452 generalise binder_names mbind tau_tvs lie_req sigs =
453
454   -- check for -fno-monomorphism-restriction
455   doptM Opt_NoMonomorphismRestriction           `thenM` \ no_MR ->
456   let is_unrestricted | no_MR     = True
457                       | otherwise = isUnRestrictedGroup tysig_names mbind
458   in
459
460   if not is_unrestricted then   -- RESTRICTED CASE
461         -- Check signature contexts are empty 
462     checkTc (all is_mono_sig sigs)
463             (restrictedBindCtxtErr binder_names)        `thenM_`
464
465         -- Now simplify with exactly that set of tyvars
466         -- We have to squash those Methods
467     tcSimplifyRestricted doc tau_tvs lie_req            `thenM` \ (qtvs, binds) ->
468
469         -- Check that signature type variables are OK
470     checkSigsTyVars qtvs sigs                           `thenM` \ final_qtvs ->
471
472     returnM (final_qtvs, binds, [])
473
474   else if null sigs then        -- UNRESTRICTED CASE, NO TYPE SIGS
475     tcSimplifyInfer doc tau_tvs lie_req
476
477   else                          -- UNRESTRICTED CASE, WITH TYPE SIGS
478         -- CHECKING CASE: Unrestricted group, there are type signatures
479         -- Check signature contexts are identical
480     checkSigsCtxts sigs                 `thenM` \ (sig_avails, sig_dicts) ->
481     
482         -- Check that the needed dicts can be
483         -- expressed in terms of the signature ones
484     tcSimplifyInferCheck doc tau_tvs sig_avails lie_req `thenM` \ (forall_tvs, dict_binds) ->
485         
486         -- Check that signature type variables are OK
487     checkSigsTyVars forall_tvs sigs                     `thenM` \ final_qtvs ->
488
489     returnM (final_qtvs, dict_binds, sig_dicts)
490
491   where
492     tysig_names = map (idName . tcSigPolyId) sigs
493     is_mono_sig (TySigInfo _ _ theta _ _ _ _) = null theta
494
495     doc = ptext SLIT("type signature(s) for") <+> pprBinders binder_names
496
497 -----------------------
498         -- CHECK THAT ALL THE SIGNATURE CONTEXTS ARE UNIFIABLE
499         -- The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
500         -- must all have the same context (or none).
501         --
502         -- We unify them because, with polymorphic recursion, their types
503         -- might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
504         -- ToDo: amplify
505 checkSigsCtxts sigs@(TySigInfo id1 sig_tvs theta1 _ _ _ src_loc : other_sigs)
506   = addSrcLoc src_loc                   $
507     mappM_ check_one other_sigs         `thenM_` 
508     if null theta1 then
509         returnM ([], [])                -- Non-overloaded type signatures
510     else
511     newDicts SignatureOrigin theta1     `thenM` \ sig_dicts ->
512     let
513         -- The "sig_avails" is the stuff available.  We get that from
514         -- the context of the type signature, BUT ALSO the lie_avail
515         -- so that polymorphic recursion works right (see comments at end of fn)
516         sig_avails = sig_dicts ++ sig_meths
517     in
518     returnM (sig_avails, map instToId sig_dicts)
519   where
520     sig1_dict_tys = map mkPredTy theta1
521     sig_meths     = concat [insts | TySigInfo _ _ _ _ _ insts _ <- sigs]
522
523     check_one sig@(TySigInfo id _ theta _ _ _ _)
524        = addErrCtxt (sigContextsCtxt id1 id)                    $
525          checkTc (equalLength theta theta1) sigContextsErr      `thenM_`
526          unifyTauTyLists sig1_dict_tys (map mkPredTy theta)
527
528 checkSigsTyVars :: [TcTyVar] -> [TcSigInfo] -> TcM [TcTyVar]
529 checkSigsTyVars qtvs sigs 
530   = mappM check_one sigs        `thenM` \ sig_tvs_s ->
531     let
532         -- Sigh.  Make sure that all the tyvars in the type sigs
533         -- appear in the returned ty var list, which is what we are
534         -- going to generalise over.  Reason: we occasionally get
535         -- silly types like
536         --      type T a = () -> ()
537         --      f :: T a
538         --      f () = ()
539         -- Here, 'a' won't appear in qtvs, so we have to add it
540
541         sig_tvs = foldr (unionVarSet . mkVarSet) emptyVarSet sig_tvs_s
542         all_tvs = mkVarSet qtvs `unionVarSet` sig_tvs
543     in
544     returnM (varSetElems all_tvs)
545   where
546     check_one (TySigInfo id sig_tyvars sig_theta sig_tau _ _ src_loc)
547       = addSrcLoc src_loc                                               $
548         addErrCtxt (ptext SLIT("When checking the type signature for") 
549                       <+> quotes (ppr id))                              $
550         addErrCtxtM (sigCtxt id sig_tyvars sig_theta sig_tau)           $
551         checkSigTyVarsWrt (idFreeTyVars id) sig_tyvars
552 \end{code}
553
554 @getTyVarsToGen@ decides what type variables to generalise over.
555
556 For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
557 for a definition -- we bind no dictionaries, and
558 remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
559
560 *Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
561 to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
562 we may well know more.  For example (this actually came up)
563         f :: Array Int Int
564         f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
565 We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
566 stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
567 we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
568 Int literals!
569
570 Find all the type variables involved in overloading, the
571 "constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
572 generalise.  We must be careful about doing this:
573
574  (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
575         constrained, then it will never, ever get bound, and lands
576         up printed out in interface files!  Notorious example:
577                 instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
578         Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
579         Another, more common, example is when there's a Method inst in
580         the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
581         type variables.
582   [NOTE: Jan 2001: I don't understand the problem here so I'm doing 
583         the simple thing instead]
584
585  (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
586         because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
587         tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
588
589 So we are careful, and do a complete simplification just to find the
590 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
591 find which tyvars are constrained.
592
593 \begin{code}
594 isUnRestrictedGroup :: [Name]           -- Signatures given for these
595                     -> RenamedMonoBinds
596                     -> Bool
597
598 is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
599
600 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind other        _ _) = False
601 isUnRestrictedGroup sigs (VarMonoBind v _)              = v `is_elem` sigs
602 isUnRestrictedGroup sigs (FunMonoBind v _ matches _)    = isUnRestrictedMatch matches || 
603                                                           v `is_elem` sigs
604 isUnRestrictedGroup sigs (AndMonoBinds mb1 mb2)         = isUnRestrictedGroup sigs mb1 &&
605                                                           isUnRestrictedGroup sigs mb2
606 isUnRestrictedGroup sigs EmptyMonoBinds                 = True
607
608 isUnRestrictedMatch (Match [] _ _ : _) = False  -- No args => like a pattern binding
609 isUnRestrictedMatch other              = True   -- Some args => a function binding
610 \end{code}
611
612
613 %************************************************************************
614 %*                                                                      *
615 \subsection{tcMonoBind}
616 %*                                                                      *
617 %************************************************************************
618
619 @tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
620 The signatures have been dealt with already.
621
622 \begin{code}
623 tcMonoBinds :: RenamedMonoBinds 
624             -> [TcSigInfo] -> RecFlag
625             -> TcM (TcMonoBinds, 
626                     Bag (Name,          -- Bound names
627                          TcId))         -- Corresponding monomorphic bound things
628
629 tcMonoBinds mbinds tc_ty_sigs is_rec
630         -- Three stages: 
631         -- 1. Check the patterns, building up an environment binding
632         --    the variables in this group (in the recursive case)
633         -- 2. Extend the environment
634         -- 3. Check the RHSs
635   = tc_mb_pats mbinds           `thenM` \ (complete_it, xve) ->
636     tcExtendLocalValEnv2 (bagToList xve) complete_it
637   where
638     tc_mb_pats EmptyMonoBinds 
639       = returnM (returnM (EmptyMonoBinds, emptyBag), emptyBag)
640
641     tc_mb_pats (AndMonoBinds mb1 mb2)
642       = tc_mb_pats mb1          `thenM` \ (complete_it1, xve1) ->
643         tc_mb_pats mb2          `thenM` \ (complete_it2, xve2) ->
644         let
645            complete_it = complete_it1   `thenM` \ (mb1', bs1) ->
646                          complete_it2   `thenM` \ (mb2', bs2) ->
647                          returnM (AndMonoBinds mb1' mb2', bs1 `unionBags` bs2)
648         in
649         returnM (complete_it, xve1 `unionBags` xve2)
650
651     tc_mb_pats (FunMonoBind name inf matches locn)
652                 -- Three cases:
653                 --      a) Type sig supplied
654                 --      b) No type sig and recursive
655                 --      c) No type sig and non-recursive
656
657       | Just sig <- maybeSig tc_ty_sigs name 
658       = let     -- (a) There is a type signature
659                 -- Use it for the environment extension, and check
660                 -- the RHS has the appropriate type (with outer for-alls stripped off)
661            mono_id = tcSigMonoId sig
662            mono_ty = idType mono_id
663            complete_it = addSrcLoc locn                         $
664                          tcMatchesFun name mono_ty matches      `thenM` \ matches' ->
665                          returnM (FunMonoBind mono_id inf matches' locn, 
666                                   unitBag (name, mono_id))
667         in
668         returnM (complete_it, if isRec is_rec then unitBag (name,tcSigPolyId sig) 
669                                               else emptyBag)
670
671       | isRec is_rec
672       =         -- (b) No type signature, and recursive
673                 -- So we must use an ordinary H-M type variable
674                 -- which means the variable gets an inferred tau-type
675         newLocalName name               `thenM` \ mono_name ->
676         newTyVarTy openTypeKind         `thenM` \ mono_ty ->
677         let
678            mono_id     = mkLocalId mono_name mono_ty
679            complete_it = addSrcLoc locn                         $
680                          tcMatchesFun name mono_ty matches      `thenM` \ matches' ->
681                          returnM (FunMonoBind mono_id inf matches' locn, 
682                                   unitBag (name, mono_id))
683         in
684         returnM (complete_it, unitBag (name, mono_id))
685
686       | otherwise       -- (c) No type signature, and non-recursive
687       = let             -- So we can use a 'hole' type to infer a higher-rank type
688            complete_it 
689                 = addSrcLoc locn                        $
690                   newHoleTyVarTy                        `thenM` \ fun_ty -> 
691                   tcMatchesFun name fun_ty matches      `thenM` \ matches' ->
692                   readHoleResult fun_ty                 `thenM` \ fun_ty' ->
693                   newLocalName name                     `thenM` \ mono_name ->
694                   let
695                      mono_id = mkLocalId mono_name fun_ty'
696                   in
697                   returnM (FunMonoBind mono_id inf matches' locn, 
698                            unitBag (name, mono_id))
699         in
700         returnM (complete_it, emptyBag)
701         
702     tc_mb_pats bind@(PatMonoBind pat grhss locn)
703       = addSrcLoc locn          $
704
705                 --      Now typecheck the pattern
706                 -- We do now support binding fresh (not-already-in-scope) scoped 
707                 -- type variables in the pattern of a pattern binding.  
708                 -- For example, this is now legal:
709                 --      (x::a, y::b) = e
710                 -- The type variables are brought into scope in tc_binds_and_then,
711                 -- so we don't have to do anything here.
712
713         newHoleTyVarTy                  `thenM` \ pat_ty -> 
714         tcPat tc_pat_bndr pat pat_ty    `thenM` \ (pat', tvs, ids, lie_avail) ->
715         readHoleResult pat_ty           `thenM` \ pat_ty' ->
716
717         -- Don't know how to deal with pattern-bound existentials yet
718         checkTc (isEmptyBag tvs && null lie_avail) 
719                 (existentialExplode bind)       `thenM_` 
720
721         let
722            complete_it = addSrcLoc locn                         $
723                          addErrCtxt (patMonoBindsCtxt bind)     $
724                          tcGRHSs PatBindRhs grhss pat_ty'       `thenM` \ grhss' ->
725                          returnM (PatMonoBind pat' grhss' locn, ids)
726         in
727         returnM (complete_it, if isRec is_rec then ids else emptyBag)
728
729         -- tc_pat_bndr is used when dealing with a LHS binder in a pattern.
730         -- If there was a type sig for that Id, we want to make it much
731         -- as if that type signature had been on the binder as a SigPatIn.
732         -- We check for a type signature; if there is one, we use the mono_id
733         -- from the signature.  This is how we make sure the tau part of the
734         -- signature actually matches the type of the LHS; then tc_mb_pats
735         -- ensures the LHS and RHS have the same type
736         
737     tc_pat_bndr name pat_ty
738         = case maybeSig tc_ty_sigs name of
739             Nothing  -> newLocalName name                       `thenM` \ bndr_name ->
740                         tcMonoPatBndr bndr_name pat_ty
741
742             Just sig -> addSrcLoc (getSrcLoc name)              $
743                         tcSubPat (idType mono_id) pat_ty        `thenM` \ co_fn ->
744                         returnM (co_fn, mono_id)
745                      where
746                         mono_id = tcSigMonoId sig
747 \end{code}
748
749
750 %************************************************************************
751 %*                                                                      *
752 \subsection{SPECIALIZE pragmas}
753 %*                                                                      *
754 %************************************************************************
755
756 @tcSpecSigs@ munches up the specialisation "signatures" that arise through *user*
757 pragmas.  It is convenient for them to appear in the @[RenamedSig]@
758 part of a binding because then the same machinery can be used for
759 moving them into place as is done for type signatures.
760
761 They look like this:
762
763 \begin{verbatim}
764         f :: Ord a => [a] -> b -> b
765         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b #-}
766 \end{verbatim}
767
768 For this we generate:
769 \begin{verbatim}
770         f* = /\ b -> let d1 = ...
771                      in f Int b d1
772 \end{verbatim}
773
774 where f* is a SpecPragmaId.  The **sole** purpose of SpecPragmaIds is to
775 retain a right-hand-side that the simplifier will otherwise discard as
776 dead code... the simplifier has a flag that tells it not to discard
777 SpecPragmaId bindings.
778
779 In this case the f* retains a call-instance of the overloaded
780 function, f, (including appropriate dictionaries) so that the
781 specialiser will subsequently discover that there's a call of @f@ at
782 Int, and will create a specialisation for @f@.  After that, the
783 binding for @f*@ can be discarded.
784
785 We used to have a form
786         {-# SPECIALISE f :: <type> = g #-}
787 which promised that g implemented f at <type>, but we do that with 
788 a RULE now:
789         {-# SPECIALISE (f::<type) = g #-}
790
791 \begin{code}
792 tcSpecSigs :: [RenamedSig] -> TcM TcMonoBinds
793 tcSpecSigs (SpecSig name poly_ty src_loc : sigs)
794   =     -- SPECIALISE f :: forall b. theta => tau  =  g
795     addSrcLoc src_loc                           $
796     addErrCtxt (valSpecSigCtxt name poly_ty)    $
797
798         -- Get and instantiate its alleged specialised type
799     tcHsSigType (FunSigCtxt name) poly_ty       `thenM` \ sig_ty ->
800
801         -- Check that f has a more general type, and build a RHS for
802         -- the spec-pragma-id at the same time
803     getLIE (tcExpr (HsVar name) sig_ty)         `thenM` \ (spec_expr, spec_lie) ->
804
805         -- Squeeze out any Methods (see comments with tcSimplifyToDicts)
806     tcSimplifyToDicts spec_lie                  `thenM` \ spec_binds ->
807
808         -- Just specialise "f" by building a SpecPragmaId binding
809         -- It is the thing that makes sure we don't prematurely 
810         -- dead-code-eliminate the binding we are really interested in.
811     newLocalName name                   `thenM` \ spec_name ->
812     let
813         spec_bind = VarMonoBind (mkSpecPragmaId spec_name sig_ty)
814                                 (mkHsLet spec_binds spec_expr)
815     in
816
817         -- Do the rest and combine
818     tcSpecSigs sigs                     `thenM` \ binds_rest ->
819     returnM (binds_rest `andMonoBinds` spec_bind)
820
821 tcSpecSigs (other_sig : sigs) = tcSpecSigs sigs
822 tcSpecSigs []                 = returnM EmptyMonoBinds
823 \end{code}
824
825
826 %************************************************************************
827 %*                                                                      *
828 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
829 %*                                                                      *
830 %************************************************************************
831
832
833 \begin{code}
834 patMonoBindsCtxt bind
835   = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (ppr bind)
836
837 -----------------------------------------------
838 valSpecSigCtxt v ty
839   = sep [ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"),
840          nest 4 (ppr v <+> dcolon <+> ppr ty)]
841
842 -----------------------------------------------
843 sigContextsErr = ptext SLIT("Mismatched contexts")
844
845 sigContextsCtxt s1 s2
846   = vcat [ptext SLIT("When matching the contexts of the signatures for"), 
847           nest 2 (vcat [ppr s1 <+> dcolon <+> ppr (idType s1),
848                         ppr s2 <+> dcolon <+> ppr (idType s2)]),
849           ptext SLIT("The signature contexts in a mutually recursive group should all be identical")]
850
851 -----------------------------------------------
852 unliftedBindErr flavour mbind
853   = hang (text flavour <+> ptext SLIT("bindings for unlifted types aren't allowed:"))
854          4 (ppr mbind)
855
856 -----------------------------------------------
857 existentialExplode mbinds
858   = hang (vcat [text "My brain just exploded.",
859                 text "I can't handle pattern bindings for existentially-quantified constructors.",
860                 text "In the binding group"])
861         4 (ppr mbinds)
862
863 -----------------------------------------------
864 restrictedBindCtxtErr binder_names
865   = hang (ptext SLIT("Illegal overloaded type signature(s)"))
866        4 (vcat [ptext SLIT("in a binding group for") <+> pprBinders binder_names,
867                 ptext SLIT("that falls under the monomorphism restriction")])
868
869 genCtxt binder_names
870   = ptext SLIT("When generalising the type(s) for") <+> pprBinders binder_names
871
872 -- Used in error messages
873 -- Use quotes for a single one; they look a bit "busy" for several
874 pprBinders [bndr] = quotes (ppr bndr)
875 pprBinders bndrs  = pprWithCommas ppr bndrs
876 \end{code}