[project @ 2000-12-08 09:45:41 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(..), StmtCtxt(..),
17                           Match(..), collectMonoBinders, andMonoBinds
18                         )
19 import RnHsSyn          ( RenamedHsBinds, RenamedSig, RenamedMonoBinds )
20 import TcHsSyn          ( TcMonoBinds, TcId, zonkId, mkHsLet )
21
22 import TcMonad
23 import Inst             ( LIE, emptyLIE, mkLIE, plusLIE, InstOrigin(..),
24                           newDicts, tyVarsOfInst, instToId,
25                           getAllFunDepsOfLIE, getIPsOfLIE, zonkFunDeps
26                         )
27 import TcEnv            ( tcExtendLocalValEnv,
28                           newSpecPragmaId, newLocalId,
29                           tcLookupTyCon, 
30                           tcGetGlobalTyVars, tcExtendGlobalTyVars
31                         )
32 import TcSimplify       ( tcSimplify, tcSimplifyAndCheck, tcSimplifyToDicts )
33 import TcImprove        ( tcImprove )
34 import TcMonoType       ( tcHsSigType, checkSigTyVars,
35                           TcSigInfo(..), tcTySig, maybeSig, sigCtxt
36                         )
37 import TcPat            ( tcPat )
38 import TcSimplify       ( bindInstsOfLocalFuns )
39 import TcType           ( TcThetaType, newTyVarTy, newTyVar, 
40                           zonkTcTypes, zonkTcThetaType, zonkTcTyVarToTyVar
41                         )
42 import TcUnify          ( unifyTauTy, unifyTauTyLists )
43
44 import CoreFVs          ( idFreeTyVars )
45 import Id               ( mkVanillaId, setInlinePragma )
46 import Var              ( idType, idName )
47 import IdInfo           ( InlinePragInfo(..) )
48 import Name             ( Name, getOccName, getSrcLoc )
49 import NameSet
50 import Type             ( mkTyVarTy, tyVarsOfTypes, mkTyConApp,
51                           mkForAllTys, mkFunTys, 
52                           mkPredTy, mkForAllTy, isUnLiftedType, 
53                           isUnboxedType, unboxedTypeKind, boxedTypeKind, openTypeKind
54                         )
55 import FunDeps          ( oclose )
56 import Var              ( tyVarKind )
57 import VarSet
58 import Bag
59 import Util             ( isIn )
60 import Maybes           ( maybeToBool )
61 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), RecFlag(..), isNotTopLevel )
62 import FiniteMap        ( listToFM, lookupFM )
63 import PrelNames        ( ioTyConName, mainKey, hasKey )
64 import Outputable
65 \end{code}
66
67
68 %************************************************************************
69 %*                                                                      *
70 \subsection{Type-checking bindings}
71 %*                                                                      *
72 %************************************************************************
73
74 @tcBindsAndThen@ typechecks a @HsBinds@.  The "and then" part is because
75 it needs to know something about the {\em usage} of the things bound,
76 so that it can create specialisations of them.  So @tcBindsAndThen@
77 takes a function which, given an extended environment, E, typechecks
78 the scope of the bindings returning a typechecked thing and (most
79 important) an LIE.  It is this LIE which is then used as the basis for
80 specialising the things bound.
81
82 @tcBindsAndThen@ also takes a "combiner" which glues together the
83 bindings and the "thing" to make a new "thing".
84
85 The real work is done by @tcBindWithSigsAndThen@.
86
87 Recursive and non-recursive binds are handled in essentially the same
88 way: because of uniques there are no scoping issues left.  The only
89 difference is that non-recursive bindings can bind primitive values.
90
91 Even for non-recursive binding groups we add typings for each binder
92 to the LVE for the following reason.  When each individual binding is
93 checked the type of its LHS is unified with that of its RHS; and
94 type-checking the LHS of course requires that the binder is in scope.
95
96 At the top-level the LIE is sure to contain nothing but constant
97 dictionaries, which we resolve at the module level.
98
99 \begin{code}
100 tcTopBinds :: RenamedHsBinds -> TcM ((TcMonoBinds, TcEnv), LIE)
101 tcTopBinds binds
102   = tc_binds_and_then TopLevel glue binds       $
103     tcGetEnv                                    `thenNF_Tc` \ env ->
104     returnTc ((EmptyMonoBinds, env), emptyLIE)
105   where
106     glue is_rec binds1 (binds2, thing) = (binds1 `AndMonoBinds` binds2, thing)
107
108
109 tcBindsAndThen
110         :: (RecFlag -> TcMonoBinds -> thing -> thing)           -- Combinator
111         -> RenamedHsBinds
112         -> TcM (thing, LIE)
113         -> TcM (thing, LIE)
114
115 tcBindsAndThen = tc_binds_and_then NotTopLevel
116
117 tc_binds_and_then top_lvl combiner EmptyBinds do_next
118   = do_next
119 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind EmptyMonoBinds sigs is_rec) do_next
120   = do_next
121
122 tc_binds_and_then top_lvl combiner (ThenBinds b1 b2) do_next
123   = tc_binds_and_then top_lvl combiner b1       $
124     tc_binds_and_then top_lvl combiner b2       $
125     do_next
126
127 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
128   =     -- TYPECHECK THE SIGNATURES
129       mapTc tcTySig [sig | sig@(Sig name _ _) <- sigs]  `thenTc` \ tc_ty_sigs ->
130   
131       tcBindWithSigs top_lvl bind tc_ty_sigs
132                      sigs is_rec                        `thenTc` \ (poly_binds, poly_lie, poly_ids) ->
133   
134           -- Extend the environment to bind the new polymorphic Ids
135       tcExtendLocalValEnv [(idName poly_id, poly_id) | poly_id <- poly_ids] $
136   
137           -- Build bindings and IdInfos corresponding to user pragmas
138       tcSpecSigs sigs           `thenTc` \ (prag_binds, prag_lie) ->
139
140         -- Now do whatever happens next, in the augmented envt
141       do_next                   `thenTc` \ (thing, thing_lie) ->
142
143         -- Create specialisations of functions bound here
144         -- We want to keep non-recursive things non-recursive
145         -- so that we desugar unboxed bindings correctly
146       case (top_lvl, is_rec) of
147
148                 -- For the top level don't bother will all this bindInstsOfLocalFuns stuff
149                 -- All the top level things are rec'd together anyway, so it's fine to
150                 -- leave them to the tcSimplifyTop, and quite a bit faster too
151         (TopLevel, _)
152                 -> returnTc (combiner Recursive (poly_binds `andMonoBinds` prag_binds) thing,
153                              thing_lie `plusLIE` prag_lie `plusLIE` poly_lie)
154
155         (NotTopLevel, NonRecursive) 
156                 -> bindInstsOfLocalFuns 
157                                 (thing_lie `plusLIE` prag_lie)
158                                 poly_ids                        `thenTc` \ (thing_lie', lie_binds) ->
159
160                    returnTc (
161                         combiner NonRecursive poly_binds $
162                         combiner NonRecursive prag_binds $
163                         combiner Recursive lie_binds  $
164                                 -- NB: the binds returned by tcSimplify and bindInstsOfLocalFuns
165                                 -- aren't guaranteed in dependency order (though we could change
166                                 -- that); hence the Recursive marker.
167                         thing,
168
169                         thing_lie' `plusLIE` poly_lie
170                    )
171
172         (NotTopLevel, Recursive)
173                 -> bindInstsOfLocalFuns 
174                                 (thing_lie `plusLIE` poly_lie `plusLIE` prag_lie) 
175                                 poly_ids                        `thenTc` \ (final_lie, lie_binds) ->
176
177                    returnTc (
178                         combiner Recursive (
179                                 poly_binds `andMonoBinds`
180                                 lie_binds  `andMonoBinds`
181                                 prag_binds) thing,
182                         final_lie
183                    )
184 \end{code}
185
186 An aside.  The original version of @tcBindsAndThen@ which lacks a
187 combiner function, appears below.  Though it is perfectly well
188 behaved, it cannot be typed by Haskell, because the recursive call is
189 at a different type to the definition itself.  There aren't too many
190 examples of this, which is why I thought it worth preserving! [SLPJ]
191
192 \begin{pseudocode}
193 % tcBindsAndThen
194 %       :: RenamedHsBinds
195 %       -> TcM (thing, LIE, thing_ty))
196 %       -> TcM ((TcHsBinds, thing), LIE, thing_ty)
197
198 % tcBindsAndThen EmptyBinds do_next
199 %   = do_next           `thenTc` \ (thing, lie, thing_ty) ->
200 %     returnTc ((EmptyBinds, thing), lie, thing_ty)
201
202 % tcBindsAndThen (ThenBinds binds1 binds2) do_next
203 %   = tcBindsAndThen binds1 (tcBindsAndThen binds2 do_next)
204 %       `thenTc` \ ((binds1', (binds2', thing')), lie1, thing_ty) ->
205
206 %     returnTc ((binds1' `ThenBinds` binds2', thing'), lie1, thing_ty)
207
208 % tcBindsAndThen (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
209 %   = tcBindAndThen bind sigs do_next
210 \end{pseudocode}
211
212
213 %************************************************************************
214 %*                                                                      *
215 \subsection{tcBindWithSigs}
216 %*                                                                      *
217 %************************************************************************
218
219 @tcBindWithSigs@ deals with a single binding group.  It does generalisation,
220 so all the clever stuff is in here.
221
222 * binder_names and mbind must define the same set of Names
223
224 * The Names in tc_ty_sigs must be a subset of binder_names
225
226 * The Ids in tc_ty_sigs don't necessarily have to have the same name
227   as the Name in the tc_ty_sig
228
229 \begin{code}
230 tcBindWithSigs  
231         :: TopLevelFlag
232         -> RenamedMonoBinds
233         -> [TcSigInfo]
234         -> [RenamedSig]         -- Used solely to get INLINE, NOINLINE sigs
235         -> RecFlag
236         -> TcM (TcMonoBinds, LIE, [TcId])
237
238 tcBindWithSigs top_lvl mbind tc_ty_sigs inline_sigs is_rec
239   = recoverTc (
240         -- If typechecking the binds fails, then return with each
241         -- signature-less binder given type (forall a.a), to minimise subsequent
242         -- error messages
243         newTyVar boxedTypeKind          `thenNF_Tc` \ alpha_tv ->
244         let
245           forall_a_a    = mkForAllTy alpha_tv (mkTyVarTy alpha_tv)
246           binder_names  = collectMonoBinders mbind
247           poly_ids      = map mk_dummy binder_names
248           mk_dummy name = case maybeSig tc_ty_sigs name of
249                             Just (TySigInfo _ poly_id _ _ _ _ _ _) -> poly_id   -- Signature
250                             Nothing -> mkVanillaId name forall_a_a              -- No signature
251         in
252         returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE, poly_ids)
253     ) $
254
255         -- TYPECHECK THE BINDINGS
256     tcMonoBinds mbind tc_ty_sigs is_rec         `thenTc` \ (mbind', lie_req, binder_names, mono_ids) ->
257
258         -- CHECK THAT THE SIGNATURES MATCH
259         -- (must do this before getTyVarsToGen)
260     checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids tc_ty_sigs      `thenTc` \ maybe_sig_theta ->   
261
262         -- IMPROVE the LIE
263         -- Force any unifications dictated by functional dependencies.
264         -- Because unification may happen, it's important that this step
265         -- come before:
266         --   - computing vars over which to quantify
267         --   - zonking the generalized type vars
268     let lie_avail = case maybe_sig_theta of
269                       Nothing      -> emptyLIE
270                       Just (_, la) -> la
271         lie_avail_req = lie_avail `plusLIE` lie_req in
272     tcImprove lie_avail_req                             `thenTc_`
273
274         -- COMPUTE VARIABLES OVER WHICH TO QUANTIFY, namely tyvars_to_gen
275         -- The tyvars_not_to_gen are free in the environment, and hence
276         -- candidates for generalisation, but sometimes the monomorphism
277         -- restriction means we can't generalise them nevertheless
278     let
279         mono_id_tys = map idType mono_ids
280     in
281     getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie_req  `thenNF_Tc` \ (tyvars_not_to_gen, tyvars_to_gen) ->
282
283         -- Finally, zonk the generalised type variables to real TyVars
284         -- This commits any unbound kind variables to boxed kind
285         -- I'm a little worried that such a kind variable might be
286         -- free in the environment, but I don't think it's possible for
287         -- this to happen when the type variable is not free in the envt
288         -- (which it isn't).            SLPJ Nov 98
289     mapTc zonkTcTyVarToTyVar (varSetElems tyvars_to_gen)        `thenTc` \ real_tyvars_to_gen_list ->
290     let
291         real_tyvars_to_gen = mkVarSet real_tyvars_to_gen_list
292                 -- It's important that the final list 
293                 -- (real_tyvars_to_gen and real_tyvars_to_gen_list) is fully
294                 -- zonked, *including boxity*, because they'll be included in the forall types of
295                 -- the polymorphic Ids, and instances of these Ids will be generated from them.
296                 -- 
297                 -- Also NB that tcSimplify takes zonked tyvars as its arg, hence we pass
298                 -- real_tyvars_to_gen
299     in
300
301         -- SIMPLIFY THE LIE
302     tcExtendGlobalTyVars tyvars_not_to_gen (
303         let ips = getIPsOfLIE lie_avail_req in
304         if null real_tyvars_to_gen_list && (null ips || not is_unrestricted) then
305                 -- No polymorphism, and no IPs, so no need to simplify context
306             returnTc (lie_req, EmptyMonoBinds, [])
307         else
308         case maybe_sig_theta of
309           Nothing ->
310                 -- No signatures, so just simplify the lie
311                 -- NB: no signatures => no polymorphic recursion, so no
312                 -- need to use lie_avail (which will be empty anyway)
313             tcSimplify (text "tcBinds1" <+> ppr binder_names)
314                        real_tyvars_to_gen lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, lie_bound) ->
315             returnTc (lie_free, dict_binds, map instToId (bagToList lie_bound))
316
317           Just (sig_theta, lie_avail) ->
318                 -- There are signatures, and their context is sig_theta
319                 -- Furthermore, lie_avail is an LIE containing the 'method insts'
320                 -- for the things bound here
321
322             zonkTcThetaType sig_theta                   `thenNF_Tc` \ sig_theta' ->
323             newDicts SignatureOrigin sig_theta'         `thenNF_Tc` \ (dicts_sig, dict_ids) ->
324                 -- It's important that sig_theta is zonked, because
325                 -- dict_id is later used to form the type of the polymorphic thing,
326                 -- and forall-types must be zonked so far as their bound variables
327                 -- are concerned
328
329             let
330                 -- The "givens" is the stuff available.  We get that from
331                 -- the context of the type signature, BUT ALSO the lie_avail
332                 -- so that polymorphic recursion works right (see comments at end of fn)
333                 givens = dicts_sig `plusLIE` lie_avail
334             in
335
336                 -- Check that the needed dicts can be expressed in
337                 -- terms of the signature ones
338             tcAddErrCtxt  (bindSigsCtxt tysig_names) $
339             tcSimplifyAndCheck
340                 (ptext SLIT("type signature for") <+> pprQuotedList binder_names)
341                 real_tyvars_to_gen givens lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds) ->
342
343             returnTc (lie_free, dict_binds, dict_ids)
344
345     )                                           `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, dicts_bound) ->
346
347         -- GET THE FINAL MONO_ID_TYS
348     zonkTcTypes mono_id_tys                     `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_types ->
349
350
351         -- CHECK FOR BOGUS UNPOINTED BINDINGS
352     (if any isUnLiftedType zonked_mono_id_types then
353                 -- Unlifted bindings must be non-recursive,
354                 -- not top level, and non-polymorphic
355         checkTc (isNotTopLevel top_lvl)
356                 (unliftedBindErr "Top-level" mbind)             `thenTc_`
357         checkTc (case is_rec of {Recursive -> False; NonRecursive -> True})
358                 (unliftedBindErr "Recursive" mbind)             `thenTc_`
359         checkTc (null real_tyvars_to_gen_list)
360                 (unliftedBindErr "Polymorphic" mbind)
361      else
362         returnTc ()
363     )                                                   `thenTc_`
364
365     ASSERT( not (any ((== unboxedTypeKind) . tyVarKind) real_tyvars_to_gen_list) )
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
374          -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
375     mapNF_Tc zonkId mono_ids            `thenNF_Tc` \ zonked_mono_ids ->
376     let
377         exports  = zipWith mk_export binder_names zonked_mono_ids
378         dict_tys = map idType dicts_bound
379
380         inlines    = mkNameSet [name | InlineSig name _ loc <- inline_sigs]
381         no_inlines = listToFM ([(name, IMustNotBeINLINEd False phase) | NoInlineSig name phase loc <- inline_sigs] ++
382                                [(name, IMustNotBeINLINEd True  phase) | InlineSig   name phase loc <- inline_sigs, maybeToBool phase])
383                 -- "INLINE n foo" means inline foo, but not until at least phase n
384                 -- "NOINLINE n foo" means don't inline foo until at least phase n, and even 
385                 --                  then only if it is small enough etc.
386                 -- "NOINLINE foo" means don't inline foo ever, which we signal with a (IMustNotBeINLINEd Nothing)
387                 -- See comments in CoreUnfold.blackListed for the Authorised Version
388
389         mk_export binder_name zonked_mono_id
390           = (tyvars, 
391              attachNoInlinePrag no_inlines poly_id,
392              zonked_mono_id)
393           where
394             (tyvars, poly_id) = 
395                 case maybeSig tc_ty_sigs binder_name of
396                   Just (TySigInfo _ sig_poly_id sig_tyvars _ _ _ _ _) -> 
397                         (sig_tyvars, sig_poly_id)
398                   Nothing -> (real_tyvars_to_gen_list, new_poly_id)
399
400             new_poly_id = mkVanillaId binder_name poly_ty
401             poly_ty = mkForAllTys real_tyvars_to_gen_list 
402                         $ mkFunTys dict_tys 
403                         $ idType (zonked_mono_id)
404                 -- It's important to build a fully-zonked poly_ty, because
405                 -- we'll slurp out its free type variables when extending the
406                 -- local environment (tcExtendLocalValEnv); if it's not zonked
407                 -- it appears to have free tyvars that aren't actually free 
408                 -- at all.
409         
410         pat_binders :: [Name]
411         pat_binders = collectMonoBinders (justPatBindings mbind EmptyMonoBinds)
412     in
413         -- CHECK FOR UNBOXED BINDERS IN PATTERN BINDINGS
414     mapTc (\id -> checkTc (not (idName id `elem` pat_binders
415                                 && isUnboxedType (idType id)))
416                           (unboxedPatBindErr id)) zonked_mono_ids
417                                 `thenTc_`
418
419          -- BUILD RESULTS
420     returnTc (
421          -- pprTrace "binding.." (ppr ((dicts_bound, dict_binds), exports, [idType poly_id | (_, poly_id, _) <- exports])) $
422          AbsBinds real_tyvars_to_gen_list
423                   dicts_bound
424                   exports
425                   inlines
426                   (dict_binds `andMonoBinds` mbind'),
427          lie_free,
428          [poly_id | (_, poly_id, _) <- exports]
429     )
430   where
431     tysig_names     = [name | (TySigInfo name _ _ _ _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
432     is_unrestricted | opt_NoMonomorphismRestriction = True
433                     | otherwise                     = isUnRestrictedGroup tysig_names mbind
434
435 justPatBindings bind@(PatMonoBind _ _ _) binds = bind `andMonoBinds` binds
436 justPatBindings (AndMonoBinds b1 b2) binds = 
437         justPatBindings b1 (justPatBindings b2 binds) 
438 justPatBindings other_bind binds = binds
439
440 attachNoInlinePrag no_inlines bndr
441   = case lookupFM no_inlines (idName bndr) of
442         Just prag -> bndr `setInlinePragma` prag
443         Nothing   -> bndr
444 \end{code}
445
446 Polymorphic recursion
447 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
448 The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
449
450         * Bind any variable for which we have a type signature
451           to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
452           the RHSs we'll make a full polymorphic call.
453
454 This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
455 amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
456
457         f :: Eq a => [a] -> [a]
458         f xs = ...f...
459
460 If we don't take care, after typechecking we get
461
462         f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
463                                in
464                                \ys:[a] -> ...f'...
465
466 Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
467 identical to the function we're executing.  In this case, the
468 polymorphic recursion isn't being used (but that's a very common case).
469 We'd prefer
470
471         f = /\a -> \d::Eq a -> letrec
472                                  fm = \ys:[a] -> ...fm...
473                                in
474                                fm
475
476 This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn
477 (post-typechecking)
478
479         ff :: [Int] -> [Int]
480         ff = f Int dEqInt
481
482 Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
483 f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
484 up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
485
486         ff = f Int dEqInt
487
488            = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
489
490            = let f' = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
491                       in \ys. ...f'...
492
493 Etc.
494 Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
495 *monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
496 if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
497 we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
498 to the "givens" when simplifying constraints.  That's what the "lies_avail"
499 is doing.
500
501
502 %************************************************************************
503 %*                                                                      *
504 \subsection{getTyVarsToGen}
505 %*                                                                      *
506 %************************************************************************
507
508 @getTyVarsToGen@ decides what type variables to generalise over.
509
510 For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
511 for a definition -- we bind no dictionaries, and
512 remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
513
514 *Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
515 to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
516 we may well know more.  For example (this actually came up)
517         f :: Array Int Int
518         f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
519 We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
520 stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
521 we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
522 Int literals!
523
524 Find all the type variables involved in overloading, the
525 "constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
526 generalise.  We must be careful about doing this:
527
528  (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
529         constrained, then it will never, ever get bound, and lands
530         up printed out in interface files!  Notorious example:
531                 instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
532         Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
533         Another, more common, example is when there's a Method inst in
534         the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
535         type variables.
536
537  (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
538         because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
539         tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
540
541 So we are careful, and do a complete simplification just to find the
542 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
543 find which tyvars are constrained.
544
545 \begin{code}
546 getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie
547   = tcGetGlobalTyVars                   `thenNF_Tc` \ free_tyvars ->
548     zonkTcTypes mono_id_tys             `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_tys ->
549     let
550         body_tyvars = tyVarsOfTypes zonked_mono_id_tys `minusVarSet` free_tyvars
551         fds         = getAllFunDepsOfLIE lie
552     in
553     if is_unrestricted
554     then
555           -- We need to augment the type variables that appear explicitly in
556           -- the type by those that are determined by the functional dependencies.
557           -- e.g. suppose our type is   C a b => a -> a
558           --    with the fun-dep  a->b
559           -- Then we should generalise over b too; otherwise it will be
560           -- reported as ambiguous.
561         zonkFunDeps fds         `thenNF_Tc` \ fds' ->
562         let 
563             extended_tyvars = oclose fds' body_tyvars
564         in
565         returnNF_Tc (emptyVarSet, extended_tyvars)
566     else
567         -- This recover and discard-errs is to avoid duplicate error
568         -- messages; this, after all, is an "extra" call to tcSimplify
569         recoverNF_Tc (returnNF_Tc (emptyVarSet, body_tyvars))           $
570         discardErrsTc                                                   $
571
572         tcSimplify (text "getTVG") body_tyvars lie    `thenTc` \ (_, _, constrained_dicts) ->
573         let
574           -- ASSERT: dicts_sig is already zonked!
575             constrained_tyvars    = foldrBag (unionVarSet . tyVarsOfInst) emptyVarSet constrained_dicts
576             reduced_tyvars_to_gen = body_tyvars `minusVarSet` constrained_tyvars
577         in
578         returnTc (constrained_tyvars, reduced_tyvars_to_gen)
579 \end{code}
580
581
582 \begin{code}
583 isUnRestrictedGroup :: [Name]           -- Signatures given for these
584                     -> RenamedMonoBinds
585                     -> Bool
586
587 is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
588
589 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind other        _ _) = False
590 isUnRestrictedGroup sigs (VarMonoBind v _)              = v `is_elem` sigs
591 isUnRestrictedGroup sigs (FunMonoBind v _ matches _)    = any isUnRestrictedMatch matches || 
592                                                           v `is_elem` sigs
593 isUnRestrictedGroup sigs (AndMonoBinds mb1 mb2)         = isUnRestrictedGroup sigs mb1 &&
594                                                           isUnRestrictedGroup sigs mb2
595 isUnRestrictedGroup sigs EmptyMonoBinds                 = True
596
597 isUnRestrictedMatch (Match _ [] Nothing _) = False      -- No args, no signature
598 isUnRestrictedMatch other                  = True       -- Some args or a signature
599 \end{code}
600
601
602 %************************************************************************
603 %*                                                                      *
604 \subsection{tcMonoBind}
605 %*                                                                      *
606 %************************************************************************
607
608 @tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
609 The signatures have been dealt with already.
610
611 \begin{code}
612 tcMonoBinds :: RenamedMonoBinds 
613             -> [TcSigInfo]
614             -> RecFlag
615             -> TcM (TcMonoBinds, 
616                       LIE,              -- LIE required
617                       [Name],           -- Bound names
618                       [TcId])   -- Corresponding monomorphic bound things
619
620 tcMonoBinds mbinds tc_ty_sigs is_rec
621   = tc_mb_pats mbinds           `thenTc` \ (complete_it, lie_req_pat, tvs, ids, lie_avail) ->
622     let
623         id_list           = bagToList ids
624         (names, mono_ids) = unzip id_list
625
626                 -- This last defn is the key one:
627                 -- extend the val envt with bindings for the 
628                 -- things bound in this group, overriding the monomorphic
629                 -- ids with the polymorphic ones from the pattern
630         extra_val_env = case is_rec of
631                           Recursive    -> map mk_bind id_list
632                           NonRecursive -> []
633     in
634         -- Don't know how to deal with pattern-bound existentials yet
635     checkTc (isEmptyBag tvs && isEmptyBag lie_avail) 
636             (existentialExplode mbinds)                 `thenTc_` 
637
638         -- *Before* checking the RHSs, but *after* checking *all* the patterns,
639         -- extend the envt with bindings for all the bound ids;
640         --   and *then* override with the polymorphic Ids from the signatures
641         -- That is the whole point of the "complete_it" stuff.
642         --
643         -- There's a further wrinkle: we have to delay extending the environment
644         -- until after we've dealt with any pattern-bound signature type variables
645         -- Consider  f (x::a) = ...f...
646         -- We're going to check that a isn't unified with anything in the envt, 
647         -- so f itself had better not be!  So we pass the envt binding f into
648         -- complete_it, which extends the actual envt in TcMatches.tcMatch, after
649         -- dealing with the signature tyvars
650
651     complete_it extra_val_env                           `thenTc` \ (mbinds', lie_req_rhss) ->
652
653     returnTc (mbinds', lie_req_pat `plusLIE` lie_req_rhss, names, mono_ids)
654   where
655
656         -- This function is used when dealing with a LHS binder; we make a monomorphic
657         -- version of the Id.  We check for type signatures
658     tc_pat_bndr name pat_ty
659         = case maybeSig tc_ty_sigs name of
660             Nothing
661                 -> newLocalId (getOccName name) pat_ty (getSrcLoc name)
662
663             Just (TySigInfo _ _ _ _ _ mono_id _ _)
664                 -> tcAddSrcLoc (getSrcLoc name)                         $
665                    unifyTauTy (idType mono_id) pat_ty   `thenTc_`
666                    returnTc mono_id
667
668     mk_bind (name, mono_id) = case maybeSig tc_ty_sigs name of
669                                 Nothing                                   -> (name, mono_id)
670                                 Just (TySigInfo name poly_id _ _ _ _ _ _) -> (name, poly_id)
671
672     tc_mb_pats EmptyMonoBinds
673       = returnTc (\ xve -> returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE), emptyLIE, emptyBag, emptyBag, emptyLIE)
674
675     tc_mb_pats (AndMonoBinds mb1 mb2)
676       = tc_mb_pats mb1          `thenTc` \ (complete_it1, lie_req1, tvs1, ids1, lie_avail1) ->
677         tc_mb_pats mb2          `thenTc` \ (complete_it2, lie_req2, tvs2, ids2, lie_avail2) ->
678         let
679            complete_it xve = complete_it1 xve   `thenTc` \ (mb1', lie1) ->
680                              complete_it2 xve   `thenTc` \ (mb2', lie2) ->
681                              returnTc (AndMonoBinds mb1' mb2', lie1 `plusLIE` lie2)
682         in
683         returnTc (complete_it,
684                   lie_req1 `plusLIE` lie_req2,
685                   tvs1 `unionBags` tvs2,
686                   ids1 `unionBags` ids2,
687                   lie_avail1 `plusLIE` lie_avail2)
688
689     tc_mb_pats (FunMonoBind name inf matches locn)
690       = newTyVarTy kind                 `thenNF_Tc` \ bndr_ty -> 
691         tc_pat_bndr name bndr_ty        `thenTc` \ bndr_id ->
692         let
693            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
694                              tcMatchesFun xve name bndr_ty  matches     `thenTc` \ (matches', lie) ->
695                              returnTc (FunMonoBind bndr_id inf matches' locn, lie)
696         in
697         returnTc (complete_it, emptyLIE, emptyBag, unitBag (name, bndr_id), emptyLIE)
698
699     tc_mb_pats bind@(PatMonoBind pat grhss locn)
700       = tcAddSrcLoc locn                $
701         newTyVarTy kind                 `thenNF_Tc` \ pat_ty -> 
702
703                 --      Now typecheck the pattern
704                 -- We don't support binding fresh type variables in the
705                 -- pattern of a pattern binding.  For example, this is illegal:
706                 --      (x::a, y::b) = e
707                 -- whereas this is ok
708                 --      (x::Int, y::Bool) = e
709                 --
710                 -- We don't check explicitly for this problem.  Instead, we simply
711                 -- type check the pattern with tcPat.  If the pattern mentions any
712                 -- fresh tyvars we simply get an out-of-scope type variable error
713         tcPat tc_pat_bndr pat pat_ty            `thenTc` \ (pat', lie_req, tvs, ids, lie_avail) ->
714         let
715            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
716                              tcAddErrCtxt (patMonoBindsCtxt bind)       $
717                              tcExtendLocalValEnv xve                    $
718                              tcGRHSs grhss pat_ty PatBindRhs            `thenTc` \ (grhss', lie) ->
719                              returnTc (PatMonoBind pat' grhss' locn, lie)
720         in
721         returnTc (complete_it, lie_req, tvs, ids, lie_avail)
722
723         -- Figure out the appropriate kind for the pattern,
724         -- and generate a suitable type variable 
725     kind = case is_rec of
726                 Recursive    -> boxedTypeKind   -- Recursive, so no unboxed types
727                 NonRecursive -> openTypeKind    -- Non-recursive, so we permit unboxed types
728 \end{code}
729
730 %************************************************************************
731 %*                                                                      *
732 \subsection{Signatures}
733 %*                                                                      *
734 %************************************************************************
735
736 @checkSigMatch@ does the next step in checking signature matching.
737 The tau-type part has already been unified.  What we do here is to
738 check that this unification has not over-constrained the (polymorphic)
739 type variables of the original signature type.
740
741 The error message here is somewhat unsatisfactory, but it'll do for
742 now (ToDo).
743
744 \begin{code}
745 checkSigMatch :: TopLevelFlag -> [Name] -> [TcId] -> [TcSigInfo] -> TcM (Maybe (TcThetaType, LIE))
746 checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids sigs
747   | main_bound_here
748   =     -- First unify the main_id with IO t, for any old t
749     tcSetErrCtxt mainTyCheckCtxt (
750         tcLookupTyCon ioTyConName               `thenTc`    \ ioTyCon ->
751         newTyVarTy boxedTypeKind                `thenNF_Tc` \ t_tv ->
752         unifyTauTy ((mkTyConApp ioTyCon [t_tv]))
753                    (idType main_mono_id)
754     )                                           `thenTc_`
755
756         -- Now check the signatures
757         -- Must do this after the unification with IO t, 
758         -- in case of a silly signature like
759         --      main :: forall a. a
760         -- The unification to IO t will bind the type variable 'a',
761         -- which is just waht check_one_sig looks for
762     mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
763     mapTc check_main_ctxt sigs                  `thenTc_` 
764     returnTc (Just ([], emptyLIE))
765
766   | not (null sigs)
767   = mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
768     mapTc check_one_ctxt all_sigs_but_first     `thenTc_`
769     returnTc (Just (theta1, sig_lie))
770
771   | otherwise
772   = returnTc Nothing            -- No constraints from type sigs
773
774   where
775     (TySigInfo _ id1 _ theta1 _ _ _ _ : all_sigs_but_first) = sigs
776
777     sig1_dict_tys       = mk_dict_tys theta1
778     n_sig1_dict_tys     = length sig1_dict_tys
779     sig_lie             = mkLIE (concat [insts | TySigInfo _ _ _ _ _ _ insts _ <- sigs])
780
781     maybe_main        = find_main top_lvl binder_names mono_ids
782     main_bound_here   = maybeToBool maybe_main
783     Just main_mono_id = maybe_main
784                       
785         -- CHECK THAT THE SIGNATURE TYVARS AND TAU_TYPES ARE OK
786         -- Doesn't affect substitution
787     check_one_sig (TySigInfo _ id sig_tyvars sig_theta sig_tau _ _ src_loc)
788       = tcAddSrcLoc src_loc                                     $
789         tcAddErrCtxtM (sigCtxt (sig_msg id) sig_tyvars sig_theta sig_tau)       $
790         checkSigTyVars sig_tyvars (idFreeTyVars id)
791
792
793         -- CHECK THAT ALL THE SIGNATURE CONTEXTS ARE UNIFIABLE
794         -- The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
795         -- must all have the same context (or none).
796         --
797         -- We unify them because, with polymorphic recursion, their types
798         -- might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
799         -- ToDo: amplify
800     check_one_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
801        = tcAddSrcLoc src_loc    $
802          tcAddErrCtxt (sigContextsCtxt id1 id) $
803          checkTc (length this_sig_dict_tys == n_sig1_dict_tys)
804                                 sigContextsErr          `thenTc_`
805          unifyTauTyLists sig1_dict_tys this_sig_dict_tys
806       where
807          this_sig_dict_tys = mk_dict_tys theta
808
809         -- CHECK THAT FOR A GROUP INVOLVING Main.main, all 
810         -- the signature contexts are empty (what a bore)
811     check_main_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
812         = tcAddSrcLoc src_loc   $
813           checkTc (null theta) (mainContextsErr id)
814
815     mk_dict_tys theta = map mkPredTy theta
816
817     sig_msg id = ptext SLIT("When checking the type signature for") <+> quotes (ppr id)
818
819         -- Search for Main.main in the binder_names, return corresponding mono_id
820     find_main NotTopLevel binder_names mono_ids = Nothing
821     find_main TopLevel    binder_names mono_ids = go binder_names mono_ids
822     go [] [] = Nothing
823     go (n:ns) (m:ms) | n `hasKey` mainKey = Just m
824                      | otherwise          = go ns ms
825 \end{code}
826
827
828 %************************************************************************
829 %*                                                                      *
830 \subsection{SPECIALIZE pragmas}
831 %*                                                                      *
832 %************************************************************************
833
834 @tcSpecSigs@ munches up the specialisation "signatures" that arise through *user*
835 pragmas.  It is convenient for them to appear in the @[RenamedSig]@
836 part of a binding because then the same machinery can be used for
837 moving them into place as is done for type signatures.
838
839 They look like this:
840
841 \begin{verbatim}
842         f :: Ord a => [a] -> b -> b
843         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b #-}
844 \end{verbatim}
845
846 For this we generate:
847 \begin{verbatim}
848         f* = /\ b -> let d1 = ...
849                      in f Int b d1
850 \end{verbatim}
851
852 where f* is a SpecPragmaId.  The **sole** purpose of SpecPragmaIds is to
853 retain a right-hand-side that the simplifier will otherwise discard as
854 dead code... the simplifier has a flag that tells it not to discard
855 SpecPragmaId bindings.
856
857 In this case the f* retains a call-instance of the overloaded
858 function, f, (including appropriate dictionaries) so that the
859 specialiser will subsequently discover that there's a call of @f@ at
860 Int, and will create a specialisation for @f@.  After that, the
861 binding for @f*@ can be discarded.
862
863 We used to have a form
864         {-# SPECIALISE f :: <type> = g #-}
865 which promised that g implemented f at <type>, but we do that with 
866 a RULE now:
867         {-# SPECIALISE (f::<type) = g #-}
868
869 \begin{code}
870 tcSpecSigs :: [RenamedSig] -> TcM (TcMonoBinds, LIE)
871 tcSpecSigs (SpecSig name poly_ty src_loc : sigs)
872   =     -- SPECIALISE f :: forall b. theta => tau  =  g
873     tcAddSrcLoc src_loc                         $
874     tcAddErrCtxt (valSpecSigCtxt name poly_ty)  $
875
876         -- Get and instantiate its alleged specialised type
877     tcHsSigType poly_ty                         `thenTc` \ sig_ty ->
878
879         -- Check that f has a more general type, and build a RHS for
880         -- the spec-pragma-id at the same time
881     tcExpr (HsVar name) sig_ty                  `thenTc` \ (spec_expr, spec_lie) ->
882
883         -- Squeeze out any Methods (see comments with tcSimplifyToDicts)
884     tcSimplifyToDicts spec_lie                  `thenTc` \ (spec_lie1, spec_binds) ->
885
886         -- Just specialise "f" by building a SpecPragmaId binding
887         -- It is the thing that makes sure we don't prematurely 
888         -- dead-code-eliminate the binding we are really interested in.
889     newSpecPragmaId name sig_ty         `thenNF_Tc` \ spec_id ->
890
891         -- Do the rest and combine
892     tcSpecSigs sigs                     `thenTc` \ (binds_rest, lie_rest) ->
893     returnTc (binds_rest `andMonoBinds` VarMonoBind spec_id (mkHsLet spec_binds spec_expr),
894               lie_rest   `plusLIE`      spec_lie1)
895
896 tcSpecSigs (other_sig : sigs) = tcSpecSigs sigs
897 tcSpecSigs []                 = returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE)
898 \end{code}
899
900
901 %************************************************************************
902 %*                                                                      *
903 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
904 %*                                                                      *
905 %************************************************************************
906
907
908 \begin{code}
909 patMonoBindsCtxt bind
910   = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (ppr bind)
911
912 -----------------------------------------------
913 valSpecSigCtxt v ty
914   = sep [ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"),
915          nest 4 (ppr v <+> dcolon <+> ppr ty)]
916
917 -----------------------------------------------
918 unboxedPatBindErr id
919   = ptext SLIT("variable in a lazy pattern binding has unboxed type: ")
920          <+> quotes (ppr id)
921
922 -----------------------------------------------
923 bindSigsCtxt ids
924   = ptext SLIT("When checking the type signature(s) for") <+> pprQuotedList ids
925
926 -----------------------------------------------
927 sigContextsErr
928   = ptext SLIT("Mismatched contexts")
929
930 sigContextsCtxt s1 s2
931   = hang (hsep [ptext SLIT("When matching the contexts of the signatures for"), 
932                 quotes (ppr s1), ptext SLIT("and"), quotes (ppr s2)])
933          4 (ptext SLIT("(the signature contexts in a mutually recursive group should all be identical)"))
934
935 mainContextsErr id
936   | id `hasKey` mainKey = ptext SLIT("Main.main cannot be overloaded")
937   | otherwise
938   = quotes (ppr id) <+> ptext SLIT("cannot be overloaded") <> char ',' <> -- sigh; workaround for cpp's inability to deal
939     ptext SLIT("because it is mutually recursive with Main.main")         -- with commas inside SLIT strings.
940
941 mainTyCheckCtxt
942   = hsep [ptext SLIT("When checking that"), quotes (ptext SLIT("main")),
943           ptext SLIT("has the required type")]
944
945 -----------------------------------------------
946 unliftedBindErr flavour mbind
947   = hang (text flavour <+> ptext SLIT("bindings for unlifted types aren't allowed"))
948          4 (ppr mbind)
949
950 existentialExplode mbinds
951   = hang (vcat [text "My brain just exploded.",
952                 text "I can't handle pattern bindings for existentially-quantified constructors.",
953                 text "In the binding group"])
954         4 (ppr mbinds)
955 \end{code}