[project @ 2000-03-25 12:38:40 by panne]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcBinds.lhs
1 %
2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
3 %
4 \section[TcBinds]{TcBinds}
5
6 \begin{code}
7 module TcBinds ( tcBindsAndThen, tcTopBindsAndThen,
8                  tcSpecSigs, tcBindWithSigs ) where
9
10 #include "HsVersions.h"
11
12 import {-# SOURCE #-} TcMatches ( tcGRHSs, tcMatchesFun )
13 import {-# SOURCE #-} TcExpr  ( tcExpr )
14
15 import HsSyn            ( HsExpr(..), HsBinds(..), MonoBinds(..), Sig(..), InPat(..), StmtCtxt(..),
16                           collectMonoBinders, andMonoBindList, andMonoBinds
17                         )
18 import RnHsSyn          ( RenamedHsBinds, RenamedSig, RenamedMonoBinds )
19 import TcHsSyn          ( TcHsBinds, TcMonoBinds, TcId, zonkId, mkHsLet )
20
21 import TcMonad
22 import Inst             ( Inst, LIE, emptyLIE, mkLIE, plusLIE, plusLIEs, InstOrigin(..),
23                           newDicts, tyVarsOfInst, instToId,
24                           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 )
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 PprType          ( {- instance Outputable Type -} )
58 import FunDeps          ( tyVarFunDep, oclose )
59 import Var              ( TyVar, tyVarKind )
60 import VarSet
61 import Bag
62 import Util             ( isIn )
63 import Maybes           ( maybeToBool )
64 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), RecFlag(..), isNotTopLevel )
65 import FiniteMap        ( listToFM, lookupFM )
66 import SrcLoc           ( SrcLoc )
67 import Outputable
68 \end{code}
69
70
71 %************************************************************************
72 %*                                                                      *
73 \subsection{Type-checking bindings}
74 %*                                                                      *
75 %************************************************************************
76
77 @tcBindsAndThen@ typechecks a @HsBinds@.  The "and then" part is because
78 it needs to know something about the {\em usage} of the things bound,
79 so that it can create specialisations of them.  So @tcBindsAndThen@
80 takes a function which, given an extended environment, E, typechecks
81 the scope of the bindings returning a typechecked thing and (most
82 important) an LIE.  It is this LIE which is then used as the basis for
83 specialising the things bound.
84
85 @tcBindsAndThen@ also takes a "combiner" which glues together the
86 bindings and the "thing" to make a new "thing".
87
88 The real work is done by @tcBindWithSigsAndThen@.
89
90 Recursive and non-recursive binds are handled in essentially the same
91 way: because of uniques there are no scoping issues left.  The only
92 difference is that non-recursive bindings can bind primitive values.
93
94 Even for non-recursive binding groups we add typings for each binder
95 to the LVE for the following reason.  When each individual binding is
96 checked the type of its LHS is unified with that of its RHS; and
97 type-checking the LHS of course requires that the binder is in scope.
98
99 At the top-level the LIE is sure to contain nothing but constant
100 dictionaries, which we resolve at the module level.
101
102 \begin{code}
103 tcTopBindsAndThen, tcBindsAndThen
104         :: (RecFlag -> TcMonoBinds -> thing -> thing)           -- Combinator
105         -> RenamedHsBinds
106         -> TcM s (thing, LIE)
107         -> TcM s (thing, LIE)
108
109 tcTopBindsAndThen = tc_binds_and_then TopLevel
110 tcBindsAndThen    = tc_binds_and_then NotTopLevel
111
112 tc_binds_and_then top_lvl combiner EmptyBinds do_next
113   = do_next
114 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind EmptyMonoBinds sigs is_rec) do_next
115   = do_next
116
117 tc_binds_and_then top_lvl combiner (ThenBinds b1 b2) do_next
118   = tc_binds_and_then top_lvl combiner b1       $
119     tc_binds_and_then top_lvl combiner b2       $
120     do_next
121
122 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
123   =     -- TYPECHECK THE SIGNATURES
124       mapTc tcTySig [sig | sig@(Sig name _ _) <- sigs]  `thenTc` \ tc_ty_sigs ->
125   
126       tcBindWithSigs top_lvl bind tc_ty_sigs
127                      sigs is_rec                        `thenTc` \ (poly_binds, poly_lie, poly_ids) ->
128   
129           -- Extend the environment to bind the new polymorphic Ids
130       tcExtendLocalValEnv [(idName poly_id, poly_id) | poly_id <- poly_ids] $
131   
132           -- Build bindings and IdInfos corresponding to user pragmas
133       tcSpecSigs sigs           `thenTc` \ (prag_binds, prag_lie) ->
134
135         -- Now do whatever happens next, in the augmented envt
136       do_next                   `thenTc` \ (thing, thing_lie) ->
137
138         -- Create specialisations of functions bound here
139         -- We want to keep non-recursive things non-recursive
140         -- so that we desugar unboxed bindings correctly
141       case (top_lvl, is_rec) of
142
143                 -- For the top level don't bother will all this bindInstsOfLocalFuns stuff
144                 -- All the top level things are rec'd together anyway, so it's fine to
145                 -- leave them to the tcSimplifyTop, and quite a bit faster too
146         (TopLevel, _)
147                 -> returnTc (combiner Recursive (poly_binds `andMonoBinds` prag_binds) thing,
148                              thing_lie `plusLIE` prag_lie `plusLIE` poly_lie)
149
150         (NotTopLevel, NonRecursive) 
151                 -> bindInstsOfLocalFuns 
152                                 (thing_lie `plusLIE` prag_lie)
153                                 poly_ids                        `thenTc` \ (thing_lie', lie_binds) ->
154
155                    returnTc (
156                         combiner NonRecursive poly_binds $
157                         combiner NonRecursive prag_binds $
158                         combiner Recursive lie_binds  $
159                                 -- NB: the binds returned by tcSimplify and bindInstsOfLocalFuns
160                                 -- aren't guaranteed in dependency order (though we could change
161                                 -- that); hence the Recursive marker.
162                         thing,
163
164                         thing_lie' `plusLIE` poly_lie
165                    )
166
167         (NotTopLevel, Recursive)
168                 -> bindInstsOfLocalFuns 
169                                 (thing_lie `plusLIE` poly_lie `plusLIE` prag_lie) 
170                                 poly_ids                        `thenTc` \ (final_lie, lie_binds) ->
171
172                    returnTc (
173                         combiner Recursive (
174                                 poly_binds `andMonoBinds`
175                                 lie_binds  `andMonoBinds`
176                                 prag_binds) thing,
177                         final_lie
178                    )
179 \end{code}
180
181 An aside.  The original version of @tcBindsAndThen@ which lacks a
182 combiner function, appears below.  Though it is perfectly well
183 behaved, it cannot be typed by Haskell, because the recursive call is
184 at a different type to the definition itself.  There aren't too many
185 examples of this, which is why I thought it worth preserving! [SLPJ]
186
187 \begin{pseudocode}
188 % tcBindsAndThen
189 %       :: RenamedHsBinds
190 %       -> TcM s (thing, LIE, thing_ty))
191 %       -> TcM s ((TcHsBinds, thing), LIE, thing_ty)
192
193 % tcBindsAndThen EmptyBinds do_next
194 %   = do_next           `thenTc` \ (thing, lie, thing_ty) ->
195 %     returnTc ((EmptyBinds, thing), lie, thing_ty)
196
197 % tcBindsAndThen (ThenBinds binds1 binds2) do_next
198 %   = tcBindsAndThen binds1 (tcBindsAndThen binds2 do_next)
199 %       `thenTc` \ ((binds1', (binds2', thing')), lie1, thing_ty) ->
200
201 %     returnTc ((binds1' `ThenBinds` binds2', thing'), lie1, thing_ty)
202
203 % tcBindsAndThen (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
204 %   = tcBindAndThen bind sigs do_next
205 \end{pseudocode}
206
207
208 %************************************************************************
209 %*                                                                      *
210 \subsection{tcBindWithSigs}
211 %*                                                                      *
212 %************************************************************************
213
214 @tcBindWithSigs@ deals with a single binding group.  It does generalisation,
215 so all the clever stuff is in here.
216
217 * binder_names and mbind must define the same set of Names
218
219 * The Names in tc_ty_sigs must be a subset of binder_names
220
221 * The Ids in tc_ty_sigs don't necessarily have to have the same name
222   as the Name in the tc_ty_sig
223
224 \begin{code}
225 tcBindWithSigs  
226         :: TopLevelFlag
227         -> RenamedMonoBinds
228         -> [TcSigInfo]
229         -> [RenamedSig]         -- Used solely to get INLINE, NOINLINE sigs
230         -> RecFlag
231         -> TcM s (TcMonoBinds, LIE, [TcId])
232
233 tcBindWithSigs top_lvl mbind tc_ty_sigs inline_sigs is_rec
234   = recoverTc (
235         -- If typechecking the binds fails, then return with each
236         -- signature-less binder given type (forall a.a), to minimise subsequent
237         -- error messages
238         newTyVar boxedTypeKind          `thenNF_Tc` \ alpha_tv ->
239         let
240           forall_a_a    = mkForAllTy alpha_tv (mkTyVarTy alpha_tv)
241           binder_names  = map fst (bagToList (collectMonoBinders mbind))
242           poly_ids      = map mk_dummy binder_names
243           mk_dummy name = case maybeSig tc_ty_sigs name of
244                             Just (TySigInfo _ poly_id _ _ _ _ _ _) -> poly_id   -- Signature
245                             Nothing -> mkVanillaId name forall_a_a              -- No signature
246         in
247         returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE, poly_ids)
248     ) $
249
250         -- TYPECHECK THE BINDINGS
251     tcMonoBinds mbind tc_ty_sigs is_rec         `thenTc` \ (mbind', lie_req, binder_names, mono_ids) ->
252
253         -- CHECK THAT THE SIGNATURES MATCH
254         -- (must do this before getTyVarsToGen)
255     checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids tc_ty_sigs      `thenTc` \ maybe_sig_theta ->   
256
257         -- IMPROVE the LIE
258         -- Force any unifications dictated by functional dependencies.
259         -- Because unification may happen, it's important that this step
260         -- come before:
261         --   - computing vars over which to quantify
262         --   - zonking the generalized type vars
263     tcImprove lie_req `thenTc_`
264
265         -- COMPUTE VARIABLES OVER WHICH TO QUANTIFY, namely tyvars_to_gen
266         -- The tyvars_not_to_gen are free in the environment, and hence
267         -- candidates for generalisation, but sometimes the monomorphism
268         -- restriction means we can't generalise them nevertheless
269     let
270         mono_id_tys = map idType mono_ids
271     in
272     getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie_req  `thenNF_Tc` \ (tyvars_not_to_gen, tyvars_to_gen) ->
273
274         -- Finally, zonk the generalised type variables to real TyVars
275         -- This commits any unbound kind variables to boxed kind
276         -- I'm a little worried that such a kind variable might be
277         -- free in the environment, but I don't think it's possible for
278         -- this to happen when the type variable is not free in the envt
279         -- (which it isn't).            SLPJ Nov 98
280     mapTc zonkTcTyVarToTyVar (varSetElems tyvars_to_gen)        `thenTc` \ real_tyvars_to_gen_list ->
281     let
282         real_tyvars_to_gen = mkVarSet real_tyvars_to_gen_list
283                 -- It's important that the final list 
284                 -- (real_tyvars_to_gen and real_tyvars_to_gen_list) is fully
285                 -- zonked, *including boxity*, because they'll be included in the forall types of
286                 -- the polymorphic Ids, and instances of these Ids will be generated from them.
287                 -- 
288                 -- Also NB that tcSimplify takes zonked tyvars as its arg, hence we pass
289                 -- real_tyvars_to_gen
290     in
291
292         -- SIMPLIFY THE LIE
293     tcExtendGlobalTyVars tyvars_not_to_gen (
294         let ips = getIPsOfLIE lie_req in
295         if null real_tyvars_to_gen_list && (null ips || not is_unrestricted) then
296                 -- No polymorphism, and no IPs, so no need to simplify context
297             returnTc (lie_req, EmptyMonoBinds, [])
298         else
299         case maybe_sig_theta of
300           Nothing ->
301                 -- No signatures, so just simplify the lie
302                 -- NB: no signatures => no polymorphic recursion, so no
303                 -- need to use lie_avail (which will be empty anyway)
304             tcSimplify (text "tcBinds1" <+> ppr binder_names)
305                        real_tyvars_to_gen lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, lie_bound) ->
306             returnTc (lie_free, dict_binds, map instToId (bagToList lie_bound))
307
308           Just (sig_theta, lie_avail) ->
309                 -- There are signatures, and their context is sig_theta
310                 -- Furthermore, lie_avail is an LIE containing the 'method insts'
311                 -- for the things bound here
312
313             zonkTcThetaType sig_theta                   `thenNF_Tc` \ sig_theta' ->
314             newDicts SignatureOrigin sig_theta'         `thenNF_Tc` \ (dicts_sig, dict_ids) ->
315                 -- It's important that sig_theta is zonked, because
316                 -- dict_id is later used to form the type of the polymorphic thing,
317                 -- and forall-types must be zonked so far as their bound variables
318                 -- are concerned
319
320             let
321                 -- The "givens" is the stuff available.  We get that from
322                 -- the context of the type signature, BUT ALSO the lie_avail
323                 -- so that polymorphic recursion works right (see comments at end of fn)
324                 givens = dicts_sig `plusLIE` lie_avail
325             in
326
327                 -- Check that the needed dicts can be expressed in
328                 -- terms of the signature ones
329             tcAddErrCtxt  (bindSigsCtxt tysig_names) $
330             tcSimplifyAndCheck
331                 (ptext SLIT("type signature for") <+> pprQuotedList binder_names)
332                 real_tyvars_to_gen givens lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds) ->
333
334             returnTc (lie_free, dict_binds, dict_ids)
335
336     )                                           `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, dicts_bound) ->
337
338         -- GET THE FINAL MONO_ID_TYS
339     zonkTcTypes mono_id_tys                     `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_types ->
340
341
342         -- CHECK FOR BOGUS UNPOINTED BINDINGS
343     (if any isUnLiftedType zonked_mono_id_types then
344                 -- Unlifted bindings must be non-recursive,
345                 -- not top level, and non-polymorphic
346         checkTc (isNotTopLevel top_lvl)
347                 (unliftedBindErr "Top-level" mbind)             `thenTc_`
348         checkTc (case is_rec of {Recursive -> False; NonRecursive -> True})
349                 (unliftedBindErr "Recursive" mbind)             `thenTc_`
350         checkTc (null real_tyvars_to_gen_list)
351                 (unliftedBindErr "Polymorphic" mbind)
352      else
353         returnTc ()
354     )                                                   `thenTc_`
355
356     ASSERT( not (any ((== unboxedTypeKind) . tyVarKind) real_tyvars_to_gen_list) )
357                 -- The instCantBeGeneralised stuff in tcSimplify should have
358                 -- already raised an error if we're trying to generalise an 
359                 -- unboxed tyvar (NB: unboxed tyvars are always introduced 
360                 -- along with a class constraint) and it's better done there 
361                 -- because we have more precise origin information.
362                 -- That's why we just use an ASSERT here.
363
364
365          -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
366     mapNF_Tc zonkId mono_ids            `thenNF_Tc` \ zonked_mono_ids ->
367     let
368         exports  = zipWith mk_export binder_names zonked_mono_ids
369         dict_tys = map idType dicts_bound
370
371         inlines    = mkNameSet [name | InlineSig name _ loc <- inline_sigs]
372         no_inlines = listToFM ([(name, IMustNotBeINLINEd False phase) | NoInlineSig name phase loc <- inline_sigs] ++
373                                [(name, IMustNotBeINLINEd True  phase) | InlineSig   name phase loc <- inline_sigs, maybeToBool phase])
374                 -- "INLINE n foo" means inline foo, but not until at least phase n
375                 -- "NOINLINE n foo" means don't inline foo until at least phase n, and even 
376                 --                  then only if it is small enough etc.
377                 -- "NOINLINE foo" means don't inline foo ever, which we signal with a (IMustNotBeINLINEd Nothing)
378                 -- See comments in CoreUnfold.blackListed for the Authorised Version
379
380         mk_export binder_name zonked_mono_id
381           = (tyvars, 
382              attachNoInlinePrag no_inlines poly_id,
383              zonked_mono_id)
384           where
385             (tyvars, poly_id) = 
386                 case maybeSig tc_ty_sigs binder_name of
387                   Just (TySigInfo _ sig_poly_id sig_tyvars _ _ _ _ _) -> 
388                         (sig_tyvars, sig_poly_id)
389                   Nothing -> (real_tyvars_to_gen_list, new_poly_id)
390
391             new_poly_id = mkVanillaId binder_name poly_ty
392             poly_ty = mkForAllTys real_tyvars_to_gen_list 
393                         $ mkFunTys dict_tys 
394                         $ idType (zonked_mono_id)
395                 -- It's important to build a fully-zonked poly_ty, because
396                 -- we'll slurp out its free type variables when extending the
397                 -- local environment (tcExtendLocalValEnv); if it's not zonked
398                 -- it appears to have free tyvars that aren't actually free 
399                 -- at all.
400         
401         pat_binders :: [Name]
402         pat_binders = map fst $ bagToList $ collectMonoBinders $ 
403                       (justPatBindings mbind EmptyMonoBinds)
404     in
405         -- CHECK FOR UNBOXED BINDERS IN PATTERN BINDINGS
406     mapTc (\id -> checkTc (not (idName id `elem` pat_binders
407                                 && isUnboxedType (idType id)))
408                           (unboxedPatBindErr id)) zonked_mono_ids
409                                 `thenTc_`
410
411          -- BUILD RESULTS
412     returnTc (
413          -- pprTrace "binding.." (ppr ((dicts_bound, dict_binds), exports, [idType poly_id | (_, poly_id, _) <- exports])) $
414          AbsBinds real_tyvars_to_gen_list
415                   dicts_bound
416                   exports
417                   inlines
418                   (dict_binds `andMonoBinds` mbind'),
419          lie_free,
420          [poly_id | (_, poly_id, _) <- exports]
421     )
422   where
423     tysig_names     = [name | (TySigInfo name _ _ _ _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
424     is_unrestricted = isUnRestrictedGroup tysig_names mbind
425
426 justPatBindings bind@(PatMonoBind _ _ _) binds = bind `andMonoBinds` binds
427 justPatBindings (AndMonoBinds b1 b2) binds = 
428         justPatBindings b1 (justPatBindings b2 binds) 
429 justPatBindings other_bind binds = binds
430
431 attachNoInlinePrag no_inlines bndr
432   = case lookupFM no_inlines (idName bndr) of
433         Just prag -> bndr `setInlinePragma` prag
434         Nothing   -> bndr
435 \end{code}
436
437 Polymorphic recursion
438 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
439 The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
440
441         * Bind any variable for which we have a type signature
442           to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
443           the RHSs we'll make a full polymorphic call.
444
445 This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
446 amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
447
448         f :: Eq a => [a] -> [a]
449         f xs = ...f...
450
451 If we don't take care, after typechecking we get
452
453         f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
454                                in
455                                \ys:[a] -> ...f'...
456
457 Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
458 identical to the function we're executing.  In this case, the
459 polymorphic recursion isn't being used (but that's a very common case).
460 We'd prefer
461
462         f = /\a -> \d::Eq a -> letrec
463                                  fm = \ys:[a] -> ...fm...
464                                in
465                                fm
466
467 This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn
468 (post-typechecking)
469
470         ff :: [Int] -> [Int]
471         ff = f Int dEqInt
472
473 Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
474 f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
475 up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
476
477         ff = f Int dEqInt
478
479            = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
480
481            = let f' = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
482                       in \ys. ...f'...
483
484 Etc.
485 Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
486 *monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
487 if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
488 we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
489 to the "givens" when simplifying constraints.  That's what the "lies_avail"
490 is doing.
491
492
493 %************************************************************************
494 %*                                                                      *
495 \subsection{getTyVarsToGen}
496 %*                                                                      *
497 %************************************************************************
498
499 @getTyVarsToGen@ decides what type variables to generalise over.
500
501 For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
502 for a definition -- we bind no dictionaries, and
503 remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
504
505 *Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
506 to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
507 we may well know more.  For example (this actually came up)
508         f :: Array Int Int
509         f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
510 We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
511 stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
512 we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
513 Int literals!
514
515 Find all the type variables involved in overloading, the
516 "constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
517 generalise.  We must be careful about doing this:
518
519  (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
520         constrained, then it will never, ever get bound, and lands
521         up printed out in interface files!  Notorious example:
522                 instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
523         Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
524         Another, more common, example is when there's a Method inst in
525         the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
526         type variables.
527
528  (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
529         because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
530         tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
531
532 So we are careful, and do a complete simplification just to find the
533 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
534 find which tyvars are constrained.
535
536 \begin{code}
537 getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie
538   = tcGetGlobalTyVars                   `thenNF_Tc` \ free_tyvars ->
539     zonkTcTypes mono_id_tys             `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_tys ->
540     let
541         body_tyvars = tyVarsOfTypes zonked_mono_id_tys `minusVarSet` free_tyvars
542     in
543     if is_unrestricted
544     then
545         let fds = getAllFunDepsOfLIE lie in
546         zonkFunDeps fds         `thenNF_Tc` \ fds' ->
547         let tvFundep = tyVarFunDep fds'
548             extended_tyvars = oclose tvFundep body_tyvars in
549         -- pprTrace "gTVTG" (ppr (lie, body_tyvars, extended_tyvars)) $
550         returnNF_Tc (emptyVarSet, extended_tyvars)
551     else
552         -- This recover and discard-errs is to avoid duplicate error
553         -- messages; this, after all, is an "extra" call to tcSimplify
554         recoverNF_Tc (returnNF_Tc (emptyVarSet, body_tyvars))           $
555         discardErrsTc                                                   $
556
557         tcSimplify (text "getTVG") body_tyvars lie    `thenTc` \ (_, _, constrained_dicts) ->
558         let
559           -- ASSERT: dicts_sig is already zonked!
560             constrained_tyvars    = foldrBag (unionVarSet . tyVarsOfInst) emptyVarSet constrained_dicts
561             reduced_tyvars_to_gen = body_tyvars `minusVarSet` constrained_tyvars
562         in
563         returnTc (constrained_tyvars, reduced_tyvars_to_gen)
564 \end{code}
565
566
567 \begin{code}
568 isUnRestrictedGroup :: [Name]           -- Signatures given for these
569                     -> RenamedMonoBinds
570                     -> Bool
571
572 is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
573
574 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind (VarPatIn v) _ _) = v `is_elem` sigs
575 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind other        _ _) = False
576 isUnRestrictedGroup sigs (VarMonoBind v _)              = v `is_elem` sigs
577 isUnRestrictedGroup sigs (FunMonoBind _ _ _ _)          = True
578 isUnRestrictedGroup sigs (AndMonoBinds mb1 mb2)         = isUnRestrictedGroup sigs mb1 &&
579                                                           isUnRestrictedGroup sigs mb2
580 isUnRestrictedGroup sigs EmptyMonoBinds                 = True
581 \end{code}
582
583
584 %************************************************************************
585 %*                                                                      *
586 \subsection{tcMonoBind}
587 %*                                                                      *
588 %************************************************************************
589
590 @tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
591 The signatures have been dealt with already.
592
593 \begin{code}
594 tcMonoBinds :: RenamedMonoBinds 
595             -> [TcSigInfo]
596             -> RecFlag
597             -> TcM s (TcMonoBinds, 
598                       LIE,              -- LIE required
599                       [Name],           -- Bound names
600                       [TcId])   -- Corresponding monomorphic bound things
601
602 tcMonoBinds mbinds tc_ty_sigs is_rec
603   = tc_mb_pats mbinds           `thenTc` \ (complete_it, lie_req_pat, tvs, ids, lie_avail) ->
604     let
605         tv_list           = bagToList tvs
606         id_list           = bagToList ids
607         (names, mono_ids) = unzip id_list
608
609                 -- This last defn is the key one:
610                 -- extend the val envt with bindings for the 
611                 -- things bound in this group, overriding the monomorphic
612                 -- ids with the polymorphic ones from the pattern
613         extra_val_env = case is_rec of
614                           Recursive    -> map mk_bind id_list
615                           NonRecursive -> []
616     in
617         -- Don't know how to deal with pattern-bound existentials yet
618     checkTc (isEmptyBag tvs && isEmptyBag lie_avail) 
619             (existentialExplode mbinds)                 `thenTc_` 
620
621         -- *Before* checking the RHSs, but *after* checking *all* the patterns,
622         -- extend the envt with bindings for all the bound ids;
623         --   and *then* override with the polymorphic Ids from the signatures
624         -- That is the whole point of the "complete_it" stuff.
625         --
626         -- There's a further wrinkle: we have to delay extending the environment
627         -- until after we've dealt with any pattern-bound signature type variables
628         -- Consider  f (x::a) = ...f...
629         -- We're going to check that a isn't unified with anything in the envt, 
630         -- so f itself had better not be!  So we pass the envt binding f into
631         -- complete_it, which extends the actual envt in TcMatches.tcMatch, after
632         -- dealing with the signature tyvars
633
634     complete_it extra_val_env                           `thenTc` \ (mbinds', lie_req_rhss) ->
635
636     returnTc (mbinds', lie_req_pat `plusLIE` lie_req_rhss, names, mono_ids)
637   where
638
639         -- This function is used when dealing with a LHS binder; we make a monomorphic
640         -- version of the Id.  We check for type signatures
641     tc_pat_bndr name pat_ty
642         = case maybeSig tc_ty_sigs name of
643             Nothing
644                 -> newLocalId (getOccName name) pat_ty (getSrcLoc name)
645
646             Just (TySigInfo _ _ _ _ _ mono_id _ _)
647                 -> tcAddSrcLoc (getSrcLoc name)                         $
648                    unifyTauTy (idType mono_id) pat_ty   `thenTc_`
649                    returnTc mono_id
650
651     mk_bind (name, mono_id) = case maybeSig tc_ty_sigs name of
652                                 Nothing                                   -> (name, mono_id)
653                                 Just (TySigInfo name poly_id _ _ _ _ _ _) -> (name, poly_id)
654
655     tc_mb_pats EmptyMonoBinds
656       = returnTc (\ xve -> returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE), emptyLIE, emptyBag, emptyBag, emptyLIE)
657
658     tc_mb_pats (AndMonoBinds mb1 mb2)
659       = tc_mb_pats mb1          `thenTc` \ (complete_it1, lie_req1, tvs1, ids1, lie_avail1) ->
660         tc_mb_pats mb2          `thenTc` \ (complete_it2, lie_req2, tvs2, ids2, lie_avail2) ->
661         let
662            complete_it xve = complete_it1 xve   `thenTc` \ (mb1', lie1) ->
663                              complete_it2 xve   `thenTc` \ (mb2', lie2) ->
664                              returnTc (AndMonoBinds mb1' mb2', lie1 `plusLIE` lie2)
665         in
666         returnTc (complete_it,
667                   lie_req1 `plusLIE` lie_req2,
668                   tvs1 `unionBags` tvs2,
669                   ids1 `unionBags` ids2,
670                   lie_avail1 `plusLIE` lie_avail2)
671
672     tc_mb_pats (FunMonoBind name inf matches locn)
673       = newTyVarTy boxedTypeKind        `thenNF_Tc` \ bndr_ty ->
674         tc_pat_bndr name bndr_ty        `thenTc` \ bndr_id ->
675         let
676            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
677                              tcMatchesFun xve name bndr_ty  matches     `thenTc` \ (matches', lie) ->
678                              returnTc (FunMonoBind bndr_id inf matches' locn, lie)
679         in
680         returnTc (complete_it, emptyLIE, emptyBag, unitBag (name, bndr_id), emptyLIE)
681
682     tc_mb_pats bind@(PatMonoBind pat grhss locn)
683       = tcAddSrcLoc locn                $
684
685                 -- Figure out the appropriate kind for the pattern,
686                 -- and generate a suitable type variable 
687         (case is_rec of
688              Recursive    -> newTyVarTy boxedTypeKind   -- Recursive, so no unboxed types
689              NonRecursive -> newTyVarTy_OpenKind        -- Non-recursive, so we permit unboxed types
690         )                                       `thenNF_Tc` \ pat_ty ->
691
692                 --      Now typecheck the pattern
693                 -- We don't support binding fresh type variables in the
694                 -- pattern of a pattern binding.  For example, this is illegal:
695                 --      (x::a, y::b) = e
696                 -- whereas this is ok
697                 --      (x::Int, y::Bool) = e
698                 --
699                 -- We don't check explicitly for this problem.  Instead, we simply
700                 -- type check the pattern with tcPat.  If the pattern mentions any
701                 -- fresh tyvars we simply get an out-of-scope type variable error
702         tcPat tc_pat_bndr pat pat_ty            `thenTc` \ (pat', lie_req, tvs, ids, lie_avail) ->
703         let
704            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
705                              tcAddErrCtxt (patMonoBindsCtxt bind)       $
706                              tcExtendLocalValEnv xve                    $
707                              tcGRHSs grhss pat_ty PatBindRhs            `thenTc` \ (grhss', lie) ->
708                              returnTc (PatMonoBind pat' grhss' locn, lie)
709         in
710         returnTc (complete_it, lie_req, tvs, ids, lie_avail)
711 \end{code}
712
713 %************************************************************************
714 %*                                                                      *
715 \subsection{Signatures}
716 %*                                                                      *
717 %************************************************************************
718
719 @checkSigMatch@ does the next step in checking signature matching.
720 The tau-type part has already been unified.  What we do here is to
721 check that this unification has not over-constrained the (polymorphic)
722 type variables of the original signature type.
723
724 The error message here is somewhat unsatisfactory, but it'll do for
725 now (ToDo).
726
727 \begin{code}
728 checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids sigs
729   | main_bound_here
730   =     -- First unify the main_id with IO t, for any old t
731     tcSetErrCtxt mainTyCheckCtxt (
732         tcLookupTyCon ioTyCon_NAME              `thenTc`    \ ioTyCon ->
733         newTyVarTy boxedTypeKind                `thenNF_Tc` \ t_tv ->
734         unifyTauTy ((mkTyConApp ioTyCon [t_tv]))
735                    (idType main_mono_id)
736     )                                           `thenTc_`
737
738         -- Now check the signatures
739         -- Must do this after the unification with IO t, 
740         -- in case of a silly signature like
741         --      main :: forall a. a
742         -- The unification to IO t will bind the type variable 'a',
743         -- which is just waht check_one_sig looks for
744     mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
745     mapTc check_main_ctxt sigs                  `thenTc_` 
746
747             returnTc (Just ([], emptyLIE))
748
749   | not (null sigs)
750   = mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
751     mapTc check_one_ctxt all_sigs_but_first     `thenTc_`
752     returnTc (Just (theta1, sig_lie))
753
754   | otherwise
755   = returnTc Nothing            -- No constraints from type sigs
756
757   where
758     (TySigInfo _ id1 _ theta1 _ _ _ _ : all_sigs_but_first) = sigs
759
760     sig1_dict_tys       = mk_dict_tys theta1
761     n_sig1_dict_tys     = length sig1_dict_tys
762     sig_lie             = mkLIE [inst | TySigInfo _ _ _ _ _ _ inst _ <- sigs]
763
764     maybe_main        = find_main top_lvl binder_names mono_ids
765     main_bound_here   = maybeToBool maybe_main
766     Just main_mono_id = maybe_main
767                       
768         -- CHECK THAT THE SIGNATURE TYVARS AND TAU_TYPES ARE OK
769         -- Doesn't affect substitution
770     check_one_sig (TySigInfo _ id sig_tyvars _ sig_tau _ _ src_loc)
771       = tcAddSrcLoc src_loc                                     $
772         tcAddErrCtxtM (sigCtxt (sig_msg id) (idType id))        $
773         checkSigTyVars sig_tyvars
774
775
776         -- CHECK THAT ALL THE SIGNATURE CONTEXTS ARE UNIFIABLE
777         -- The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
778         -- must all have the same context (or none).
779         --
780         -- We unify them because, with polymorphic recursion, their types
781         -- might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
782         -- ToDo: amplify
783     check_one_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
784        = tcAddSrcLoc src_loc    $
785          tcAddErrCtxt (sigContextsCtxt id1 id) $
786          checkTc (length this_sig_dict_tys == n_sig1_dict_tys)
787                                 sigContextsErr          `thenTc_`
788          unifyTauTyLists sig1_dict_tys this_sig_dict_tys
789       where
790          this_sig_dict_tys = mk_dict_tys theta
791
792         -- CHECK THAT FOR A GROUP INVOLVING Main.main, all 
793         -- the signature contexts are empty (what a bore)
794     check_main_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
795         = tcAddSrcLoc src_loc   $
796           checkTc (null theta) (mainContextsErr id)
797
798     mk_dict_tys theta = map mkPredTy theta
799
800     sig_msg id tidy_ty = sep [ptext SLIT("When checking the type signature"),
801                               nest 4 (ppr id <+> dcolon <+> ppr tidy_ty)]
802
803         -- Search for Main.main in the binder_names, return corresponding mono_id
804     find_main NotTopLevel binder_names mono_ids = Nothing
805     find_main TopLevel    binder_names mono_ids = go binder_names mono_ids
806     go [] [] = Nothing
807     go (n:ns) (m:ms) | n == main_NAME = Just m
808                      | otherwise      = go ns ms
809 \end{code}
810
811
812 %************************************************************************
813 %*                                                                      *
814 \subsection{SPECIALIZE pragmas}
815 %*                                                                      *
816 %************************************************************************
817
818 @tcSpecSigs@ munches up the specialisation "signatures" that arise through *user*
819 pragmas.  It is convenient for them to appear in the @[RenamedSig]@
820 part of a binding because then the same machinery can be used for
821 moving them into place as is done for type signatures.
822
823 They look like this:
824
825 \begin{verbatim}
826         f :: Ord a => [a] -> b -> b
827         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b #-}
828 \end{verbatim}
829
830 For this we generate:
831 \begin{verbatim}
832         f* = /\ b -> let d1 = ...
833                      in f Int b d1
834 \end{verbatim}
835
836 where f* is a SpecPragmaId.  The **sole** purpose of SpecPragmaIds is to
837 retain a right-hand-side that the simplifier will otherwise discard as
838 dead code... the simplifier has a flag that tells it not to discard
839 SpecPragmaId bindings.
840
841 In this case the f* retains a call-instance of the overloaded
842 function, f, (including appropriate dictionaries) so that the
843 specialiser will subsequently discover that there's a call of @f@ at
844 Int, and will create a specialisation for @f@.  After that, the
845 binding for @f*@ can be discarded.
846
847 We used to have a form
848         {-# SPECIALISE f :: <type> = g #-}
849 which promised that g implemented f at <type>, but we do that with 
850 a RULE now:
851         {-# SPECIALISE (f::<type) = g #-}
852
853 \begin{code}
854 tcSpecSigs :: [RenamedSig] -> TcM s (TcMonoBinds, LIE)
855 tcSpecSigs (SpecSig name poly_ty src_loc : sigs)
856   =     -- SPECIALISE f :: forall b. theta => tau  =  g
857     tcAddSrcLoc src_loc                         $
858     tcAddErrCtxt (valSpecSigCtxt name poly_ty)  $
859
860         -- Get and instantiate its alleged specialised type
861     tcHsSigType poly_ty                         `thenTc` \ sig_ty ->
862
863         -- Check that f has a more general type, and build a RHS for
864         -- the spec-pragma-id at the same time
865     tcExpr (HsVar name) sig_ty                  `thenTc` \ (spec_expr, spec_lie) ->
866
867         -- Squeeze out any Methods (see comments with tcSimplifyToDicts)
868     tcSimplifyToDicts spec_lie                  `thenTc` \ (spec_lie1, spec_binds) ->
869
870         -- Just specialise "f" by building a SpecPragmaId binding
871         -- It is the thing that makes sure we don't prematurely 
872         -- dead-code-eliminate the binding we are really interested in.
873     newSpecPragmaId name sig_ty         `thenNF_Tc` \ spec_id ->
874
875         -- Do the rest and combine
876     tcSpecSigs sigs                     `thenTc` \ (binds_rest, lie_rest) ->
877     returnTc (binds_rest `andMonoBinds` VarMonoBind spec_id (mkHsLet spec_binds spec_expr),
878               lie_rest   `plusLIE`      spec_lie1)
879
880 tcSpecSigs (other_sig : sigs) = tcSpecSigs sigs
881 tcSpecSigs []                 = returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE)
882 \end{code}
883
884
885 %************************************************************************
886 %*                                                                      *
887 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
888 %*                                                                      *
889 %************************************************************************
890
891
892 \begin{code}
893 patMonoBindsCtxt bind
894   = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (ppr bind)
895
896 -----------------------------------------------
897 valSpecSigCtxt v ty
898   = sep [ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"),
899          nest 4 (ppr v <+> dcolon <+> ppr ty)]
900
901 -----------------------------------------------
902 notAsPolyAsSigErr sig_tau mono_tyvars
903   = hang (ptext SLIT("A type signature is more polymorphic than the inferred type"))
904         4  (vcat [text "Can't for-all the type variable(s)" <+> 
905                   pprQuotedList mono_tyvars,
906                   text "in the type" <+> quotes (ppr sig_tau)
907            ])
908
909 -----------------------------------------------
910 badMatchErr sig_ty inferred_ty
911   = hang (ptext SLIT("Type signature doesn't match inferred type"))
912          4 (vcat [hang (ptext SLIT("Signature:")) 4 (ppr sig_ty),
913                       hang (ptext SLIT("Inferred :")) 4 (ppr inferred_ty)
914            ])
915
916 -----------------------------------------------
917 unboxedPatBindErr id
918   = ptext SLIT("variable in a lazy pattern binding has unboxed type: ")
919          <+> quotes (ppr id)
920
921 -----------------------------------------------
922 bindSigsCtxt ids
923   = ptext SLIT("When checking the type signature(s) for") <+> pprQuotedList ids
924
925 -----------------------------------------------
926 sigContextsErr
927   = ptext SLIT("Mismatched contexts")
928
929 sigContextsCtxt s1 s2
930   = hang (hsep [ptext SLIT("When matching the contexts of the signatures for"), 
931                 quotes (ppr s1), ptext SLIT("and"), quotes (ppr s2)])
932          4 (ptext SLIT("(the signature contexts in a mutually recursive group should all be identical)"))
933
934 mainContextsErr id
935   | getName id == main_NAME = ptext SLIT("Main.main cannot be overloaded")
936   | otherwise
937   = quotes (ppr id) <+> ptext SLIT("cannot be overloaded") <> char ',' <> -- sigh; workaround for cpp's inability to deal
938     ptext SLIT("because it is mutually recursive with Main.main")         -- with commas inside SLIT strings.
939
940 mainTyCheckCtxt
941   = hsep [ptext SLIT("When checking that"), quotes (ppr main_NAME), 
942           ptext SLIT("has the required type")]
943
944 -----------------------------------------------
945 unliftedBindErr flavour mbind
946   = hang (text flavour <+> ptext SLIT("bindings for unlifted types aren't allowed"))
947          4 (ppr mbind)
948
949 existentialExplode mbinds
950   = hang (vcat [text "My brain just exploded.",
951                 text "I can't handle pattern bindings for existentially-quantified constructors.",
952                 text "In the binding group"])
953         4 (ppr mbinds)
954 \end{code}