[project @ 2001-05-03 09:01:29 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,
8                  tcSpecSigs, tcBindWithSigs ) where
9
10 #include "HsVersions.h"
11
12 import {-# SOURCE #-} TcMatches ( tcGRHSs, tcMatchesFun )
13 import {-# SOURCE #-} TcExpr  ( tcExpr )
14
15 import CmdLineOpts      ( opt_NoMonomorphismRestriction )
16 import HsSyn            ( HsExpr(..), HsBinds(..), MonoBinds(..), Sig(..), 
17                           Match(..), HsMatchContext(..), 
18                           collectMonoBinders, andMonoBinds
19                         )
20 import RnHsSyn          ( RenamedHsBinds, RenamedSig, RenamedMonoBinds )
21 import TcHsSyn          ( TcMonoBinds, TcId, zonkId, mkHsLet )
22
23 import TcMonad
24 import Inst             ( LIE, emptyLIE, mkLIE, plusLIE, InstOrigin(..),
25                           newDicts, instToId
26                         )
27 import TcEnv            ( tcExtendLocalValEnv,
28                           newSpecPragmaId, newLocalId
29                         )
30 import TcSimplify       ( tcSimplifyInfer, tcSimplifyInferCheck, tcSimplifyCheck, tcSimplifyRestricted, tcSimplifyToDicts )
31 import TcMonoType       ( tcHsSigType, checkSigTyVars,
32                           TcSigInfo(..), tcTySig, maybeSig, sigCtxt
33                         )
34 import TcPat            ( tcPat )
35 import TcSimplify       ( bindInstsOfLocalFuns )
36 import TcType           ( newTyVarTy, newTyVar, 
37                           zonkTcTyVarToTyVar
38                         )
39 import TcUnify          ( unifyTauTy, unifyTauTyLists )
40
41 import CoreFVs          ( idFreeTyVars )
42 import Id               ( mkLocalId, setInlinePragma )
43 import Var              ( idType, idName )
44 import IdInfo           ( InlinePragInfo(..) )
45 import Name             ( Name, getOccName, getSrcLoc )
46 import NameSet
47 import Type             ( mkTyVarTy, tyVarsOfTypes,
48                           mkForAllTys, mkFunTys, tyVarsOfType, 
49                           mkPredTy, mkForAllTy, isUnLiftedType, 
50                           unliftedTypeKind, liftedTypeKind, openTypeKind
51                         )
52 import Var              ( tyVarKind )
53 import VarSet
54 import Bag
55 import Util             ( isIn )
56 import ListSetOps       ( minusList )
57 import Maybes           ( maybeToBool )
58 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), RecFlag(..), isNonRec, isNotTopLevel )
59 import FiniteMap        ( listToFM, lookupFM )
60 import Outputable
61 \end{code}
62
63
64 %************************************************************************
65 %*                                                                      *
66 \subsection{Type-checking bindings}
67 %*                                                                      *
68 %************************************************************************
69
70 @tcBindsAndThen@ typechecks a @HsBinds@.  The "and then" part is because
71 it needs to know something about the {\em usage} of the things bound,
72 so that it can create specialisations of them.  So @tcBindsAndThen@
73 takes a function which, given an extended environment, E, typechecks
74 the scope of the bindings returning a typechecked thing and (most
75 important) an LIE.  It is this LIE which is then used as the basis for
76 specialising the things bound.
77
78 @tcBindsAndThen@ also takes a "combiner" which glues together the
79 bindings and the "thing" to make a new "thing".
80
81 The real work is done by @tcBindWithSigsAndThen@.
82
83 Recursive and non-recursive binds are handled in essentially the same
84 way: because of uniques there are no scoping issues left.  The only
85 difference is that non-recursive bindings can bind primitive values.
86
87 Even for non-recursive binding groups we add typings for each binder
88 to the LVE for the following reason.  When each individual binding is
89 checked the type of its LHS is unified with that of its RHS; and
90 type-checking the LHS of course requires that the binder is in scope.
91
92 At the top-level the LIE is sure to contain nothing but constant
93 dictionaries, which we resolve at the module level.
94
95 \begin{code}
96 tcTopBinds :: RenamedHsBinds -> TcM ((TcMonoBinds, TcEnv), LIE)
97 tcTopBinds binds
98   = tc_binds_and_then TopLevel glue binds       $
99     tcGetEnv                                    `thenNF_Tc` \ env ->
100     returnTc ((EmptyMonoBinds, env), emptyLIE)
101   where
102     glue is_rec binds1 (binds2, thing) = (binds1 `AndMonoBinds` binds2, thing)
103
104
105 tcBindsAndThen
106         :: (RecFlag -> TcMonoBinds -> thing -> thing)           -- Combinator
107         -> RenamedHsBinds
108         -> TcM (thing, LIE)
109         -> TcM (thing, LIE)
110
111 tcBindsAndThen = tc_binds_and_then NotTopLevel
112
113 tc_binds_and_then top_lvl combiner EmptyBinds do_next
114   = do_next
115 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind EmptyMonoBinds sigs is_rec) do_next
116   = do_next
117
118 tc_binds_and_then top_lvl combiner (ThenBinds b1 b2) do_next
119   = tc_binds_and_then top_lvl combiner b1       $
120     tc_binds_and_then top_lvl combiner b2       $
121     do_next
122
123 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
124   =     -- TYPECHECK THE SIGNATURES
125       mapTc tcTySig [sig | sig@(Sig name _ _) <- sigs]  `thenTc` \ tc_ty_sigs ->
126   
127       tcBindWithSigs top_lvl bind tc_ty_sigs
128                      sigs is_rec                        `thenTc` \ (poly_binds, poly_lie, poly_ids) ->
129   
130           -- Extend the environment to bind the new polymorphic Ids
131       tcExtendLocalValEnv [(idName poly_id, poly_id) | poly_id <- poly_ids] $
132   
133           -- Build bindings and IdInfos corresponding to user pragmas
134       tcSpecSigs sigs           `thenTc` \ (prag_binds, prag_lie) ->
135
136         -- Now do whatever happens next, in the augmented envt
137       do_next                   `thenTc` \ (thing, thing_lie) ->
138
139         -- Create specialisations of functions bound here
140         -- We want to keep non-recursive things non-recursive
141         -- so that we desugar unlifted bindings correctly
142       case (top_lvl, is_rec) of
143
144                 -- For the top level don't bother will all this bindInstsOfLocalFuns stuff
145                 -- All the top level things are rec'd together anyway, so it's fine to
146                 -- leave them to the tcSimplifyTop, and quite a bit faster too
147         (TopLevel, _)
148                 -> returnTc (combiner Recursive (poly_binds `andMonoBinds` prag_binds) thing,
149                              thing_lie `plusLIE` prag_lie `plusLIE` poly_lie)
150
151         (NotTopLevel, NonRecursive) 
152                 -> bindInstsOfLocalFuns 
153                                 (thing_lie `plusLIE` prag_lie)
154                                 poly_ids                        `thenTc` \ (thing_lie', lie_binds) ->
155
156                    returnTc (
157                         combiner NonRecursive poly_binds $
158                         combiner NonRecursive prag_binds $
159                         combiner Recursive lie_binds  $
160                                 -- NB: the binds returned by tcSimplify and bindInstsOfLocalFuns
161                                 -- aren't guaranteed in dependency order (though we could change
162                                 -- that); hence the Recursive marker.
163                         thing,
164
165                         thing_lie' `plusLIE` poly_lie
166                    )
167
168         (NotTopLevel, Recursive)
169                 -> bindInstsOfLocalFuns 
170                                 (thing_lie `plusLIE` poly_lie `plusLIE` prag_lie) 
171                                 poly_ids                        `thenTc` \ (final_lie, lie_binds) ->
172
173                    returnTc (
174                         combiner Recursive (
175                                 poly_binds `andMonoBinds`
176                                 lie_binds  `andMonoBinds`
177                                 prag_binds) thing,
178                         final_lie
179                    )
180 \end{code}
181
182
183 %************************************************************************
184 %*                                                                      *
185 \subsection{tcBindWithSigs}
186 %*                                                                      *
187 %************************************************************************
188
189 @tcBindWithSigs@ deals with a single binding group.  It does generalisation,
190 so all the clever stuff is in here.
191
192 * binder_names and mbind must define the same set of Names
193
194 * The Names in tc_ty_sigs must be a subset of binder_names
195
196 * The Ids in tc_ty_sigs don't necessarily have to have the same name
197   as the Name in the tc_ty_sig
198
199 \begin{code}
200 tcBindWithSigs  
201         :: TopLevelFlag
202         -> RenamedMonoBinds
203         -> [TcSigInfo]
204         -> [RenamedSig]         -- Used solely to get INLINE, NOINLINE sigs
205         -> RecFlag
206         -> TcM (TcMonoBinds, LIE, [TcId])
207
208 tcBindWithSigs top_lvl mbind tc_ty_sigs inline_sigs is_rec
209   = recoverTc (
210         -- If typechecking the binds fails, then return with each
211         -- signature-less binder given type (forall a.a), to minimise subsequent
212         -- error messages
213         newTyVar liftedTypeKind         `thenNF_Tc` \ alpha_tv ->
214         let
215           forall_a_a    = mkForAllTy alpha_tv (mkTyVarTy alpha_tv)
216           binder_names  = collectMonoBinders mbind
217           poly_ids      = map mk_dummy binder_names
218           mk_dummy name = case maybeSig tc_ty_sigs name of
219                             Just (TySigInfo _ poly_id _ _ _ _ _ _) -> poly_id   -- Signature
220                             Nothing -> mkLocalId name forall_a_a                -- No signature
221         in
222         returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE, poly_ids)
223     )                                           $
224
225         -- TYPECHECK THE BINDINGS
226     tcMonoBinds mbind tc_ty_sigs is_rec         `thenTc` \ (mbind', lie_req, binder_names, mono_ids) ->
227     let
228         tau_tvs = varSetElems (foldr (unionVarSet . tyVarsOfType . idType) emptyVarSet mono_ids)
229     in
230
231         -- GENERALISE
232     generalise binder_names mbind tau_tvs lie_req tc_ty_sigs
233                                 `thenTc` \ (tc_tyvars_to_gen, lie_free, dict_binds, dict_ids) ->
234
235
236         -- ZONK THE GENERALISED TYPE VARIABLES TO REAL TyVars
237         -- This commits any unbound kind variables to boxed kind, by unification
238         -- It's important that the final quanfified type variables
239         -- are fully zonked, *including boxity*, because they'll be 
240         -- included in the forall types of the polymorphic Ids.
241         -- At calls of these Ids we'll instantiate fresh type variables from
242         -- them, and we use their boxity then.
243     mapNF_Tc zonkTcTyVarToTyVar tc_tyvars_to_gen        `thenNF_Tc` \ real_tyvars_to_gen ->
244
245         -- ZONK THE Ids
246         -- It's important that the dict Ids are zonked, including the boxity set
247         -- in the previous step, because they are later used to form the type of 
248         -- the polymorphic thing, and forall-types must be zonked so far as 
249         -- their bound variables are concerned
250     mapNF_Tc zonkId dict_ids                            `thenNF_Tc` \ zonked_dict_ids ->
251     mapNF_Tc zonkId mono_ids                            `thenNF_Tc` \ zonked_mono_ids ->
252
253         -- CHECK FOR BOGUS UNLIFTED BINDINGS
254     checkUnliftedBinds top_lvl is_rec real_tyvars_to_gen mbind zonked_mono_ids  `thenTc_`
255
256         -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
257     let
258         exports  = zipWith mk_export binder_names zonked_mono_ids
259         dict_tys = map idType zonked_dict_ids
260
261         inlines    = mkNameSet [name | InlineSig name _ loc <- inline_sigs]
262         no_inlines = listToFM ([(name, IMustNotBeINLINEd False phase) | NoInlineSig name phase loc <- inline_sigs] ++
263                                [(name, IMustNotBeINLINEd True  phase) | InlineSig   name phase loc <- inline_sigs, maybeToBool phase])
264                 -- "INLINE n foo" means inline foo, but not until at least phase n
265                 -- "NOINLINE n foo" means don't inline foo until at least phase n, and even 
266                 --                  then only if it is small enough etc.
267                 -- "NOINLINE foo" means don't inline foo ever, which we signal with a (IMustNotBeINLINEd Nothing)
268                 -- See comments in CoreUnfold.blackListed for the Authorised Version
269
270         mk_export binder_name zonked_mono_id
271           = (tyvars, 
272              attachNoInlinePrag no_inlines poly_id,
273              zonked_mono_id)
274           where
275             (tyvars, poly_id) = 
276                 case maybeSig tc_ty_sigs binder_name of
277                   Just (TySigInfo _ sig_poly_id sig_tyvars _ _ _ _ _) -> 
278                         (sig_tyvars, sig_poly_id)
279                   Nothing -> (real_tyvars_to_gen, new_poly_id)
280
281             new_poly_id = mkLocalId binder_name poly_ty
282             poly_ty = mkForAllTys real_tyvars_to_gen
283                         $ mkFunTys dict_tys 
284                         $ idType zonked_mono_id
285                 -- It's important to build a fully-zonked poly_ty, because
286                 -- we'll slurp out its free type variables when extending the
287                 -- local environment (tcExtendLocalValEnv); if it's not zonked
288                 -- it appears to have free tyvars that aren't actually free 
289                 -- at all.
290     in
291
292     traceTc (text "binding:" <+> ppr ((zonked_dict_ids, dict_binds),
293              exports, [idType poly_id | (_, poly_id, _) <- exports])) `thenTc_`
294
295          -- BUILD RESULTS
296     returnTc (
297         AbsBinds real_tyvars_to_gen
298                  zonked_dict_ids
299                  exports
300                  inlines
301                  (dict_binds `andMonoBinds` mbind'),
302         lie_free,
303         [poly_id | (_, poly_id, _) <- exports]
304     )
305
306 attachNoInlinePrag no_inlines bndr
307   = case lookupFM no_inlines (idName bndr) of
308         Just prag -> bndr `setInlinePragma` prag
309         Nothing   -> bndr
310
311 checkUnliftedBinds top_lvl is_rec real_tyvars_to_gen mbind zonked_mono_ids
312   = ASSERT( not (any ((== unliftedTypeKind) . tyVarKind) real_tyvars_to_gen) )
313                 -- The instCantBeGeneralised stuff in tcSimplify should have
314                 -- already raised an error if we're trying to generalise an 
315                 -- unboxed tyvar (NB: unboxed tyvars are always introduced 
316                 -- along with a class constraint) and it's better done there 
317                 -- because we have more precise origin information.
318                 -- That's why we just use an ASSERT here.
319
320         -- Check that pattern-bound variables are not unlifted
321     (if or [ (idName id `elem` pat_binders) && isUnLiftedType (idType id) 
322            | id <- zonked_mono_ids ] then
323         addErrTc (unliftedBindErr "Pattern" mbind)
324      else
325         returnTc ()
326     )                                                           `thenTc_`
327
328         -- Unlifted bindings must be non-recursive,
329         -- not top level, non-polymorphic, and not pattern bound
330     if any (isUnLiftedType . idType) zonked_mono_ids then
331         checkTc (isNotTopLevel top_lvl)
332                 (unliftedBindErr "Top-level" mbind)             `thenTc_`
333         checkTc (isNonRec is_rec)
334                 (unliftedBindErr "Recursive" mbind)             `thenTc_`
335         checkTc (null real_tyvars_to_gen)
336                 (unliftedBindErr "Polymorphic" mbind)
337      else
338         returnTc ()
339
340   where
341     pat_binders :: [Name]
342     pat_binders = collectMonoBinders (justPatBindings mbind EmptyMonoBinds)
343
344     justPatBindings bind@(PatMonoBind _ _ _) binds = bind `andMonoBinds` binds
345     justPatBindings (AndMonoBinds b1 b2) binds = 
346             justPatBindings b1 (justPatBindings b2 binds) 
347     justPatBindings other_bind binds = binds
348 \end{code}
349
350
351 Polymorphic recursion
352 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
353 The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
354
355         * Bind any variable for which we have a type signature
356           to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
357           the RHSs we'll make a full polymorphic call.
358
359 This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
360 amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
361
362         f :: Eq a => [a] -> [a]
363         f xs = ...f...
364
365 If we don't take care, after typechecking we get
366
367         f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
368                                in
369                                \ys:[a] -> ...f'...
370
371 Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
372 identical to the function we're executing.  In this case, the
373 polymorphic recursion isn't being used (but that's a very common case).
374 We'd prefer
375
376         f = /\a -> \d::Eq a -> letrec
377                                  fm = \ys:[a] -> ...fm...
378                                in
379                                fm
380
381 This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn
382 (post-typechecking)
383
384         ff :: [Int] -> [Int]
385         ff = f Int dEqInt
386
387 Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
388 f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
389 up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
390
391         ff = f Int dEqInt
392
393            = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
394
395            = let f' = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
396                       in \ys. ...f'...
397
398 Etc.
399 Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
400 *monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
401 if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
402 we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
403 to the "givens" when simplifying constraints.  That's what the "lies_avail"
404 is doing.
405
406
407 %************************************************************************
408 %*                                                                      *
409 \subsection{getTyVarsToGen}
410 %*                                                                      *
411 %************************************************************************
412
413 \begin{code}
414 generalise_help doc tau_tvs lie_req sigs
415
416 -----------------------
417   | null sigs
418   =     -- INFERENCE CASE: Unrestricted group, no type signatures
419     tcSimplifyInfer doc tau_tvs lie_req
420
421 -----------------------
422   | otherwise
423   =     -- CHECKING CASE: Unrestricted group, there are type signatures
424         -- Check signature contexts are empty 
425     checkSigsCtxts sigs                         `thenTc` \ (sig_avails, sig_dicts) ->
426
427         -- Check that the needed dicts can be
428         -- expressed in terms of the signature ones
429     tcSimplifyInferCheck doc tau_tvs sig_avails lie_req `thenTc` \ (forall_tvs, lie_free, dict_binds) ->
430         
431         -- Check that signature type variables are OK
432     checkSigsTyVars sigs                                        `thenTc_`
433
434     returnTc (forall_tvs, lie_free, dict_binds, sig_dicts)
435
436 generalise binder_names mbind tau_tvs lie_req sigs
437   | is_unrestricted     -- UNRESTRICTED CASE
438   = generalise_help doc tau_tvs lie_req sigs
439
440   | otherwise           -- RESTRICTED CASE
441   =     -- Do a simplification to decide what type variables
442         -- are constrained.  We can't just take the free vars
443         -- of lie_req because that'll have methods that may
444         -- incidentally mention entirely unconstrained variables
445         --      e.g. a call to  f :: Eq a => a -> b -> b
446         -- Here, b is unconstrained.  A good example would be
447         --      foo = f (3::Int)
448         -- We want to infer the polymorphic type
449         --      foo :: forall b. b -> b
450     generalise_help doc tau_tvs lie_req sigs    `thenTc` \ (forall_tvs, lie_free, dict_binds, dict_ids) ->
451
452         -- Check signature contexts are empty 
453     checkTc (null sigs || null dict_ids)
454             (restrictedBindCtxtErr binder_names)        `thenTc_`
455
456         -- Identify constrained tyvars
457     let
458         constrained_tvs = varSetElems (tyVarsOfTypes (map idType dict_ids))
459                                 -- The dict_ids are fully zonked
460         final_forall_tvs = forall_tvs `minusList` constrained_tvs
461     in
462
463         -- Now simplify with exactly that set of tyvars
464         -- We have to squash those Methods
465     tcSimplifyRestricted doc final_forall_tvs [] lie_req        `thenTc` \ (lie_free, binds) ->
466
467     returnTc (final_forall_tvs, lie_free, binds, [])
468
469   where
470     is_unrestricted | opt_NoMonomorphismRestriction = True
471                     | otherwise                     = isUnRestrictedGroup tysig_names mbind
472
473     tysig_names = [name | (TySigInfo name _ _ _ _ _ _ _) <- sigs]
474
475     doc = ptext SLIT("type signature(s) for") <+> pprBinders binder_names
476
477 -----------------------
478         -- CHECK THAT ALL THE SIGNATURE CONTEXTS ARE UNIFIABLE
479         -- The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
480         -- must all have the same context (or none).
481         --
482         -- We unify them because, with polymorphic recursion, their types
483         -- might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
484         -- ToDo: amplify
485 checkSigsCtxts sigs@(TySigInfo _ id1 sig_tvs theta1 _ _ _ _ : other_sigs)
486   = mapTc_ check_one other_sigs         `thenTc_` 
487     if null theta1 then
488         returnTc ([], [])               -- Non-overloaded type signatures
489     else
490     newDicts SignatureOrigin theta1     `thenNF_Tc` \ sig_dicts ->
491     let
492         -- The "sig_avails" is the stuff available.  We get that from
493         -- the context of the type signature, BUT ALSO the lie_avail
494         -- so that polymorphic recursion works right (see comments at end of fn)
495         sig_avails = sig_dicts ++ sig_meths
496     in
497     returnTc (sig_avails, map instToId sig_dicts)
498   where
499     sig1_dict_tys = map mkPredTy theta1
500     n_sig1_theta  = length theta1
501     sig_meths     = concat [insts | TySigInfo _ _ _ _ _ _ insts _ <- sigs]
502
503     check_one sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
504        = tcAddSrcLoc src_loc                                    $
505          tcAddErrCtxt (sigContextsCtxt id1 id)                  $
506          checkTc (length theta == n_sig1_theta) sigContextsErr  `thenTc_`
507          unifyTauTyLists sig1_dict_tys (map mkPredTy theta)
508
509 checkSigsTyVars sigs = mapTc_ check_one sigs
510   where
511     check_one (TySigInfo _ id sig_tyvars sig_theta sig_tau _ _ src_loc)
512       = tcAddSrcLoc src_loc                                                     $
513         tcAddErrCtxtM (sigCtxt (sig_msg id) sig_tyvars sig_theta sig_tau)       $
514         checkSigTyVars sig_tyvars (idFreeTyVars id)
515
516     sig_msg id = ptext SLIT("When checking the type signature for") <+> quotes (ppr id)
517 \end{code}
518
519 @getTyVarsToGen@ decides what type variables to generalise over.
520
521 For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
522 for a definition -- we bind no dictionaries, and
523 remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
524
525 *Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
526 to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
527 we may well know more.  For example (this actually came up)
528         f :: Array Int Int
529         f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
530 We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
531 stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
532 we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
533 Int literals!
534
535 Find all the type variables involved in overloading, the
536 "constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
537 generalise.  We must be careful about doing this:
538
539  (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
540         constrained, then it will never, ever get bound, and lands
541         up printed out in interface files!  Notorious example:
542                 instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
543         Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
544         Another, more common, example is when there's a Method inst in
545         the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
546         type variables.
547   [NOTE: Jan 2001: I don't understand the problem here so I'm doing 
548         the simple thing instead]
549
550  (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
551         because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
552         tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
553
554 So we are careful, and do a complete simplification just to find the
555 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
556 find which tyvars are constrained.
557
558 \begin{code}
559 isUnRestrictedGroup :: [Name]           -- Signatures given for these
560                     -> RenamedMonoBinds
561                     -> Bool
562
563 is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
564
565 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind other        _ _) = False
566 isUnRestrictedGroup sigs (VarMonoBind v _)              = v `is_elem` sigs
567 isUnRestrictedGroup sigs (FunMonoBind v _ matches _)    = any isUnRestrictedMatch matches || 
568                                                           v `is_elem` sigs
569 isUnRestrictedGroup sigs (AndMonoBinds mb1 mb2)         = isUnRestrictedGroup sigs mb1 &&
570                                                           isUnRestrictedGroup sigs mb2
571 isUnRestrictedGroup sigs EmptyMonoBinds                 = True
572
573 isUnRestrictedMatch (Match _ [] Nothing _) = False      -- No args, no signature
574 isUnRestrictedMatch other                  = True       -- Some args or a signature
575 \end{code}
576
577
578 %************************************************************************
579 %*                                                                      *
580 \subsection{tcMonoBind}
581 %*                                                                      *
582 %************************************************************************
583
584 @tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
585 The signatures have been dealt with already.
586
587 \begin{code}
588 tcMonoBinds :: RenamedMonoBinds 
589             -> [TcSigInfo]
590             -> RecFlag
591             -> TcM (TcMonoBinds, 
592                       LIE,              -- LIE required
593                       [Name],           -- Bound names
594                       [TcId])           -- Corresponding monomorphic bound things
595
596 tcMonoBinds mbinds tc_ty_sigs is_rec
597   = tc_mb_pats mbinds           `thenTc` \ (complete_it, lie_req_pat, tvs, ids, lie_avail) ->
598     let
599         id_list           = bagToList ids
600         (names, mono_ids) = unzip id_list
601
602                 -- This last defn is the key one:
603                 -- extend the val envt with bindings for the 
604                 -- things bound in this group, overriding the monomorphic
605                 -- ids with the polymorphic ones from the pattern
606         extra_val_env = case is_rec of
607                           Recursive    -> map mk_bind id_list
608                           NonRecursive -> []
609     in
610         -- Don't know how to deal with pattern-bound existentials yet
611     checkTc (isEmptyBag tvs && isEmptyBag lie_avail) 
612             (existentialExplode mbinds)                 `thenTc_` 
613
614         -- *Before* checking the RHSs, but *after* checking *all* the patterns,
615         -- extend the envt with bindings for all the bound ids;
616         --   and *then* override with the polymorphic Ids from the signatures
617         -- That is the whole point of the "complete_it" stuff.
618         --
619         -- There's a further wrinkle: we have to delay extending the environment
620         -- until after we've dealt with any pattern-bound signature type variables
621         -- Consider  f (x::a) = ...f...
622         -- We're going to check that a isn't unified with anything in the envt, 
623         -- so f itself had better not be!  So we pass the envt binding f into
624         -- complete_it, which extends the actual envt in TcMatches.tcMatch, after
625         -- dealing with the signature tyvars
626
627     complete_it extra_val_env                           `thenTc` \ (mbinds', lie_req_rhss) ->
628
629     returnTc (mbinds', lie_req_pat `plusLIE` lie_req_rhss, names, mono_ids)
630   where
631
632         -- This function is used when dealing with a LHS binder; 
633         -- we make a monomorphic version of the Id.  
634         -- We check for a type signature; if there is one, we use the mono_id
635         -- from the signature.  This is how we make sure the tau part of the
636         -- signature actually maatches the type of the LHS; then tc_mb_pats
637         -- ensures the LHS and RHS have the same type
638         
639     tc_pat_bndr name pat_ty
640         = case maybeSig tc_ty_sigs name of
641             Nothing
642                 -> newLocalId (getOccName name) pat_ty (getSrcLoc name)
643
644             Just (TySigInfo _ _ _ _ _ mono_id _ _)
645                 -> tcAddSrcLoc (getSrcLoc name)         $
646                    unifyTauTy (idType mono_id) pat_ty   `thenTc_`
647                    returnTc mono_id
648
649     mk_bind (name, mono_id) = case maybeSig tc_ty_sigs name of
650                                 Nothing                                   -> (name, mono_id)
651                                 Just (TySigInfo name poly_id _ _ _ _ _ _) -> (name, poly_id)
652
653     tc_mb_pats EmptyMonoBinds
654       = returnTc (\ xve -> returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE), emptyLIE, emptyBag, emptyBag, emptyLIE)
655
656     tc_mb_pats (AndMonoBinds mb1 mb2)
657       = tc_mb_pats mb1          `thenTc` \ (complete_it1, lie_req1, tvs1, ids1, lie_avail1) ->
658         tc_mb_pats mb2          `thenTc` \ (complete_it2, lie_req2, tvs2, ids2, lie_avail2) ->
659         let
660            complete_it xve = complete_it1 xve   `thenTc` \ (mb1', lie1) ->
661                              complete_it2 xve   `thenTc` \ (mb2', lie2) ->
662                              returnTc (AndMonoBinds mb1' mb2', lie1 `plusLIE` lie2)
663         in
664         returnTc (complete_it,
665                   lie_req1 `plusLIE` lie_req2,
666                   tvs1 `unionBags` tvs2,
667                   ids1 `unionBags` ids2,
668                   lie_avail1 `plusLIE` lie_avail2)
669
670     tc_mb_pats (FunMonoBind name inf matches locn)
671       = newTyVarTy kind                 `thenNF_Tc` \ bndr_ty -> 
672         tc_pat_bndr name bndr_ty        `thenTc` \ bndr_id ->
673         let
674            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
675                              tcMatchesFun xve name bndr_ty  matches     `thenTc` \ (matches', lie) ->
676                              returnTc (FunMonoBind bndr_id inf matches' locn, lie)
677         in
678         returnTc (complete_it, emptyLIE, emptyBag, unitBag (name, bndr_id), emptyLIE)
679
680     tc_mb_pats bind@(PatMonoBind pat grhss locn)
681       = tcAddSrcLoc locn                $
682         newTyVarTy kind                 `thenNF_Tc` \ pat_ty -> 
683
684                 --      Now typecheck the pattern
685                 -- We don't support binding fresh type variables in the
686                 -- pattern of a pattern binding.  For example, this is illegal:
687                 --      (x::a, y::b) = e
688                 -- whereas this is ok
689                 --      (x::Int, y::Bool) = e
690                 --
691                 -- We don't check explicitly for this problem.  Instead, we simply
692                 -- type check the pattern with tcPat.  If the pattern mentions any
693                 -- fresh tyvars we simply get an out-of-scope type variable error
694         tcPat tc_pat_bndr pat pat_ty            `thenTc` \ (pat', lie_req, tvs, ids, lie_avail) ->
695         let
696            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
697                              tcAddErrCtxt (patMonoBindsCtxt bind)       $
698                              tcExtendLocalValEnv xve                    $
699                              tcGRHSs grhss pat_ty PatBindRhs            `thenTc` \ (grhss', lie) ->
700                              returnTc (PatMonoBind pat' grhss' locn, lie)
701         in
702         returnTc (complete_it, lie_req, tvs, ids, lie_avail)
703
704         -- Figure out the appropriate kind for the pattern,
705         -- and generate a suitable type variable 
706     kind = case is_rec of
707                 Recursive    -> liftedTypeKind  -- Recursive, so no unlifted types
708                 NonRecursive -> openTypeKind    -- Non-recursive, so we permit unlifted types
709 \end{code}
710
711
712 %************************************************************************
713 %*                                                                      *
714 \subsection{SPECIALIZE pragmas}
715 %*                                                                      *
716 %************************************************************************
717
718 @tcSpecSigs@ munches up the specialisation "signatures" that arise through *user*
719 pragmas.  It is convenient for them to appear in the @[RenamedSig]@
720 part of a binding because then the same machinery can be used for
721 moving them into place as is done for type signatures.
722
723 They look like this:
724
725 \begin{verbatim}
726         f :: Ord a => [a] -> b -> b
727         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b #-}
728 \end{verbatim}
729
730 For this we generate:
731 \begin{verbatim}
732         f* = /\ b -> let d1 = ...
733                      in f Int b d1
734 \end{verbatim}
735
736 where f* is a SpecPragmaId.  The **sole** purpose of SpecPragmaIds is to
737 retain a right-hand-side that the simplifier will otherwise discard as
738 dead code... the simplifier has a flag that tells it not to discard
739 SpecPragmaId bindings.
740
741 In this case the f* retains a call-instance of the overloaded
742 function, f, (including appropriate dictionaries) so that the
743 specialiser will subsequently discover that there's a call of @f@ at
744 Int, and will create a specialisation for @f@.  After that, the
745 binding for @f*@ can be discarded.
746
747 We used to have a form
748         {-# SPECIALISE f :: <type> = g #-}
749 which promised that g implemented f at <type>, but we do that with 
750 a RULE now:
751         {-# SPECIALISE (f::<type) = g #-}
752
753 \begin{code}
754 tcSpecSigs :: [RenamedSig] -> TcM (TcMonoBinds, LIE)
755 tcSpecSigs (SpecSig name poly_ty src_loc : sigs)
756   =     -- SPECIALISE f :: forall b. theta => tau  =  g
757     tcAddSrcLoc src_loc                         $
758     tcAddErrCtxt (valSpecSigCtxt name poly_ty)  $
759
760         -- Get and instantiate its alleged specialised type
761     tcHsSigType poly_ty                         `thenTc` \ sig_ty ->
762
763         -- Check that f has a more general type, and build a RHS for
764         -- the spec-pragma-id at the same time
765     tcExpr (HsVar name) sig_ty                  `thenTc` \ (spec_expr, spec_lie) ->
766
767         -- Squeeze out any Methods (see comments with tcSimplifyToDicts)
768     tcSimplifyToDicts spec_lie                  `thenTc` \ (spec_dicts, spec_binds) ->
769
770         -- Just specialise "f" by building a SpecPragmaId binding
771         -- It is the thing that makes sure we don't prematurely 
772         -- dead-code-eliminate the binding we are really interested in.
773     newSpecPragmaId name sig_ty         `thenNF_Tc` \ spec_id ->
774
775         -- Do the rest and combine
776     tcSpecSigs sigs                     `thenTc` \ (binds_rest, lie_rest) ->
777     returnTc (binds_rest `andMonoBinds` VarMonoBind spec_id (mkHsLet spec_binds spec_expr),
778               lie_rest   `plusLIE`      mkLIE spec_dicts)
779
780 tcSpecSigs (other_sig : sigs) = tcSpecSigs sigs
781 tcSpecSigs []                 = returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE)
782 \end{code}
783
784
785 %************************************************************************
786 %*                                                                      *
787 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
788 %*                                                                      *
789 %************************************************************************
790
791
792 \begin{code}
793 patMonoBindsCtxt bind
794   = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (ppr bind)
795
796 -----------------------------------------------
797 valSpecSigCtxt v ty
798   = sep [ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"),
799          nest 4 (ppr v <+> dcolon <+> ppr ty)]
800
801 -----------------------------------------------
802 sigContextsErr = ptext SLIT("Mismatched contexts")
803
804 sigContextsCtxt s1 s2
805   = hang (hsep [ptext SLIT("When matching the contexts of the signatures for"), 
806                 quotes (ppr s1), ptext SLIT("and"), quotes (ppr s2)])
807          4 (ptext SLIT("(the signature contexts in a mutually recursive group should all be identical)"))
808
809 -----------------------------------------------
810 unliftedBindErr flavour mbind
811   = hang (text flavour <+> ptext SLIT("bindings for unlifted types aren't allowed:"))
812          4 (ppr mbind)
813
814 -----------------------------------------------
815 existentialExplode mbinds
816   = hang (vcat [text "My brain just exploded.",
817                 text "I can't handle pattern bindings for existentially-quantified constructors.",
818                 text "In the binding group"])
819         4 (ppr mbinds)
820
821 -----------------------------------------------
822 restrictedBindCtxtErr binder_names
823   = hang (ptext SLIT("Illegal overloaded type signature(s)"))
824        4 (vcat [ptext SLIT("in a binding group for") <+> pprBinders binder_names,
825                 ptext SLIT("that falls under the monomorphism restriction")])
826
827 -- Used in error messages
828 pprBinders bndrs = pprWithCommas ppr bndrs
829 \end{code}