[project @ 1999-11-30 16:10:07 by lewie]
[ghc-hetmet.git] / ghc / compiler / typecheck / TcBinds.lhs
1 %
2 % (c) The GRASP/AQUA Project, Glasgow University, 1992-1998
3 %
4 \section[TcBinds]{TcBinds}
5
6 \begin{code}
7 module TcBinds ( tcBindsAndThen, tcTopBindsAndThen,
8                  tcSpecSigs, tcBindWithSigs ) where
9
10 #include "HsVersions.h"
11
12 import {-# SOURCE #-} TcMatches ( tcGRHSs, tcMatchesFun )
13 import {-# SOURCE #-} TcExpr  ( tcExpr )
14
15 import HsSyn            ( HsExpr(..), HsBinds(..), MonoBinds(..), Sig(..), InPat(..), StmtCtxt(..),
16                           collectMonoBinders, andMonoBindList, andMonoBinds
17                         )
18 import RnHsSyn          ( RenamedHsBinds, RenamedSig, RenamedMonoBinds )
19 import TcHsSyn          ( TcHsBinds, TcMonoBinds, TcId, zonkId, mkHsLet )
20
21 import TcMonad
22 import Inst             ( Inst, LIE, emptyLIE, mkLIE, plusLIE, plusLIEs, InstOrigin(..),
23                           newDicts, tyVarsOfInst, instToId,
24                         )
25 import TcEnv            ( tcExtendLocalValEnv,
26                           newSpecPragmaId, newLocalId,
27                           tcLookupTyCon, 
28                           tcGetGlobalTyVars, tcExtendGlobalTyVars
29                         )
30 import TcSimplify       ( tcSimplify, tcSimplifyAndCheck, tcSimplifyToDicts )
31 import TcMonoType       ( tcHsType, checkSigTyVars,
32                           TcSigInfo(..), tcTySig, maybeSig, sigCtxt
33                         )
34 import TcPat            ( tcPat )
35 import TcSimplify       ( bindInstsOfLocalFuns )
36 import TcType           ( TcType, TcThetaType,
37                           TcTyVar,
38                           newTyVarTy, newTyVar, newTyVarTy_OpenKind, tcInstTcType,
39                           zonkTcType, zonkTcTypes, zonkTcThetaType, zonkTcTyVarToTyVar
40                         )
41 import TcUnify          ( unifyTauTy, unifyTauTyLists )
42
43 import PrelInfo         ( main_NAME, ioTyCon_NAME )
44
45 import Id               ( Id, mkVanillaId, setInlinePragma )
46 import Var              ( idType, idName )
47 import IdInfo           ( IdInfo, vanillaIdInfo, setInlinePragInfo, InlinePragInfo(..) )
48 import Name             ( Name, getName, getOccName, getSrcLoc )
49 import NameSet
50 import Type             ( mkTyVarTy, tyVarsOfTypes, mkTyConApp,
51                           splitSigmaTy, mkForAllTys, mkFunTys, getTyVar, 
52                           mkDictTy, splitRhoTy, mkForAllTy, isUnLiftedType, 
53                           isUnboxedType, unboxedTypeKind, boxedTypeKind
54                         )
55 import Var              ( TyVar, tyVarKind )
56 import VarSet
57 import Bag
58 import Util             ( isIn )
59 import Maybes           ( maybeToBool )
60 import BasicTypes       ( TopLevelFlag(..), RecFlag(..), isNotTopLevel )
61 import FiniteMap        ( listToFM, lookupFM )
62 import SrcLoc           ( SrcLoc )
63 import Outputable
64 \end{code}
65
66
67 %************************************************************************
68 %*                                                                      *
69 \subsection{Type-checking bindings}
70 %*                                                                      *
71 %************************************************************************
72
73 @tcBindsAndThen@ typechecks a @HsBinds@.  The "and then" part is because
74 it needs to know something about the {\em usage} of the things bound,
75 so that it can create specialisations of them.  So @tcBindsAndThen@
76 takes a function which, given an extended environment, E, typechecks
77 the scope of the bindings returning a typechecked thing and (most
78 important) an LIE.  It is this LIE which is then used as the basis for
79 specialising the things bound.
80
81 @tcBindsAndThen@ also takes a "combiner" which glues together the
82 bindings and the "thing" to make a new "thing".
83
84 The real work is done by @tcBindWithSigsAndThen@.
85
86 Recursive and non-recursive binds are handled in essentially the same
87 way: because of uniques there are no scoping issues left.  The only
88 difference is that non-recursive bindings can bind primitive values.
89
90 Even for non-recursive binding groups we add typings for each binder
91 to the LVE for the following reason.  When each individual binding is
92 checked the type of its LHS is unified with that of its RHS; and
93 type-checking the LHS of course requires that the binder is in scope.
94
95 At the top-level the LIE is sure to contain nothing but constant
96 dictionaries, which we resolve at the module level.
97
98 \begin{code}
99 tcTopBindsAndThen, tcBindsAndThen
100         :: (RecFlag -> TcMonoBinds -> thing -> thing)           -- Combinator
101         -> RenamedHsBinds
102         -> TcM s (thing, LIE)
103         -> TcM s (thing, LIE)
104
105 tcTopBindsAndThen = tc_binds_and_then TopLevel
106 tcBindsAndThen    = tc_binds_and_then NotTopLevel
107
108 tc_binds_and_then top_lvl combiner EmptyBinds do_next
109   = do_next
110 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind EmptyMonoBinds sigs is_rec) do_next
111   = do_next
112
113 tc_binds_and_then top_lvl combiner (ThenBinds b1 b2) do_next
114   = tc_binds_and_then top_lvl combiner b1       $
115     tc_binds_and_then top_lvl combiner b2       $
116     do_next
117
118 tc_binds_and_then top_lvl combiner (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
119   =     -- TYPECHECK THE SIGNATURES
120       mapTc tcTySig [sig | sig@(Sig name _ _) <- sigs]  `thenTc` \ tc_ty_sigs ->
121   
122       tcBindWithSigs top_lvl bind tc_ty_sigs
123                      sigs is_rec                        `thenTc` \ (poly_binds, poly_lie, poly_ids) ->
124   
125           -- Extend the environment to bind the new polymorphic Ids
126       tcExtendLocalValEnv [(idName poly_id, poly_id) | poly_id <- poly_ids] $
127   
128           -- Build bindings and IdInfos corresponding to user pragmas
129       tcSpecSigs sigs           `thenTc` \ (prag_binds, prag_lie) ->
130
131         -- Now do whatever happens next, in the augmented envt
132       do_next                   `thenTc` \ (thing, thing_lie) ->
133
134         -- Create specialisations of functions bound here
135         -- We want to keep non-recursive things non-recursive
136         -- so that we desugar unboxed bindings correctly
137       case (top_lvl, is_rec) of
138
139                 -- For the top level don't bother will all this bindInstsOfLocalFuns stuff
140                 -- All the top level things are rec'd together anyway, so it's fine to
141                 -- leave them to the tcSimplifyTop, and quite a bit faster too
142         (TopLevel, _)
143                 -> returnTc (combiner Recursive (poly_binds `andMonoBinds` prag_binds) thing,
144                              thing_lie `plusLIE` prag_lie `plusLIE` poly_lie)
145
146         (NotTopLevel, NonRecursive) 
147                 -> bindInstsOfLocalFuns 
148                                 (thing_lie `plusLIE` prag_lie)
149                                 poly_ids                        `thenTc` \ (thing_lie', lie_binds) ->
150
151                    returnTc (
152                         combiner NonRecursive poly_binds $
153                         combiner NonRecursive prag_binds $
154                         combiner Recursive lie_binds  $
155                                 -- NB: the binds returned by tcSimplify and bindInstsOfLocalFuns
156                                 -- aren't guaranteed in dependency order (though we could change
157                                 -- that); hence the Recursive marker.
158                         thing,
159
160                         thing_lie' `plusLIE` poly_lie
161                    )
162
163         (NotTopLevel, Recursive)
164                 -> bindInstsOfLocalFuns 
165                                 (thing_lie `plusLIE` poly_lie `plusLIE` prag_lie) 
166                                 poly_ids                        `thenTc` \ (final_lie, lie_binds) ->
167
168                    returnTc (
169                         combiner Recursive (
170                                 poly_binds `andMonoBinds`
171                                 lie_binds  `andMonoBinds`
172                                 prag_binds) thing,
173                         final_lie
174                    )
175 \end{code}
176
177 An aside.  The original version of @tcBindsAndThen@ which lacks a
178 combiner function, appears below.  Though it is perfectly well
179 behaved, it cannot be typed by Haskell, because the recursive call is
180 at a different type to the definition itself.  There aren't too many
181 examples of this, which is why I thought it worth preserving! [SLPJ]
182
183 \begin{pseudocode}
184 % tcBindsAndThen
185 %       :: RenamedHsBinds
186 %       -> TcM s (thing, LIE, thing_ty))
187 %       -> TcM s ((TcHsBinds, thing), LIE, thing_ty)
188
189 % tcBindsAndThen EmptyBinds do_next
190 %   = do_next           `thenTc` \ (thing, lie, thing_ty) ->
191 %     returnTc ((EmptyBinds, thing), lie, thing_ty)
192
193 % tcBindsAndThen (ThenBinds binds1 binds2) do_next
194 %   = tcBindsAndThen binds1 (tcBindsAndThen binds2 do_next)
195 %       `thenTc` \ ((binds1', (binds2', thing')), lie1, thing_ty) ->
196
197 %     returnTc ((binds1' `ThenBinds` binds2', thing'), lie1, thing_ty)
198
199 % tcBindsAndThen (MonoBind bind sigs is_rec) do_next
200 %   = tcBindAndThen bind sigs do_next
201 \end{pseudocode}
202
203
204 %************************************************************************
205 %*                                                                      *
206 \subsection{tcBindWithSigs}
207 %*                                                                      *
208 %************************************************************************
209
210 @tcBindWithSigs@ deals with a single binding group.  It does generalisation,
211 so all the clever stuff is in here.
212
213 * binder_names and mbind must define the same set of Names
214
215 * The Names in tc_ty_sigs must be a subset of binder_names
216
217 * The Ids in tc_ty_sigs don't necessarily have to have the same name
218   as the Name in the tc_ty_sig
219
220 \begin{code}
221 tcBindWithSigs  
222         :: TopLevelFlag
223         -> RenamedMonoBinds
224         -> [TcSigInfo]
225         -> [RenamedSig]         -- Used solely to get INLINE, NOINLINE sigs
226         -> RecFlag
227         -> TcM s (TcMonoBinds, LIE, [TcId])
228
229 tcBindWithSigs top_lvl mbind tc_ty_sigs inline_sigs is_rec
230   = recoverTc (
231         -- If typechecking the binds fails, then return with each
232         -- signature-less binder given type (forall a.a), to minimise subsequent
233         -- error messages
234         newTyVar boxedTypeKind          `thenNF_Tc` \ alpha_tv ->
235         let
236           forall_a_a    = mkForAllTy alpha_tv (mkTyVarTy alpha_tv)
237           binder_names  = map fst (bagToList (collectMonoBinders mbind))
238           poly_ids      = map mk_dummy binder_names
239           mk_dummy name = case maybeSig tc_ty_sigs name of
240                             Just (TySigInfo _ poly_id _ _ _ _ _ _) -> poly_id   -- Signature
241                             Nothing -> mkVanillaId name forall_a_a              -- No signature
242         in
243         returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE, poly_ids)
244     ) $
245
246         -- TYPECHECK THE BINDINGS
247     tcMonoBinds mbind tc_ty_sigs is_rec         `thenTc` \ (mbind', lie_req, binder_names, mono_ids) ->
248
249         -- CHECK THAT THE SIGNATURES MATCH
250         -- (must do this before getTyVarsToGen)
251     checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids tc_ty_sigs      `thenTc` \ maybe_sig_theta ->   
252
253         -- COMPUTE VARIABLES OVER WHICH TO QUANTIFY, namely tyvars_to_gen
254         -- The tyvars_not_to_gen are free in the environment, and hence
255         -- candidates for generalisation, but sometimes the monomorphism
256         -- restriction means we can't generalise them nevertheless
257     let
258         mono_id_tys = map idType mono_ids
259     in
260     getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie_req  `thenNF_Tc` \ (tyvars_not_to_gen, tyvars_to_gen) ->
261
262         -- Finally, zonk the generalised type variables to real TyVars
263         -- This commits any unbound kind variables to boxed kind
264         -- I'm a little worried that such a kind variable might be
265         -- free in the environment, but I don't think it's possible for
266         -- this to happen when the type variable is not free in the envt
267         -- (which it isn't).            SLPJ Nov 98
268     mapTc zonkTcTyVarToTyVar (varSetElems tyvars_to_gen)        `thenTc` \ real_tyvars_to_gen_list ->
269     let
270         real_tyvars_to_gen = mkVarSet real_tyvars_to_gen_list
271                 -- It's important that the final list 
272                 -- (real_tyvars_to_gen and real_tyvars_to_gen_list) is fully
273                 -- zonked, *including boxity*, because they'll be included in the forall types of
274                 -- the polymorphic Ids, and instances of these Ids will be generated from them.
275                 -- 
276                 -- Also NB that tcSimplify takes zonked tyvars as its arg, hence we pass
277                 -- real_tyvars_to_gen
278     in
279
280         -- SIMPLIFY THE LIE
281     tcExtendGlobalTyVars tyvars_not_to_gen (
282         if null real_tyvars_to_gen_list then
283                 -- No polymorphism, so no need to simplify context
284             returnTc (lie_req, EmptyMonoBinds, [])
285         else
286         case maybe_sig_theta of
287           Nothing ->
288                 -- No signatures, so just simplify the lie
289                 -- NB: no signatures => no polymorphic recursion, so no
290                 -- need to use lie_avail (which will be empty anyway)
291             tcSimplify (text "tcBinds1" <+> ppr binder_names)
292                        top_lvl real_tyvars_to_gen lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, lie_bound) ->
293             returnTc (lie_free, dict_binds, map instToId (bagToList lie_bound))
294
295           Just (sig_theta, lie_avail) ->
296                 -- There are signatures, and their context is sig_theta
297                 -- Furthermore, lie_avail is an LIE containing the 'method insts'
298                 -- for the things bound here
299
300             zonkTcThetaType sig_theta                   `thenNF_Tc` \ sig_theta' ->
301             newDicts SignatureOrigin sig_theta'         `thenNF_Tc` \ (dicts_sig, dict_ids) ->
302                 -- It's important that sig_theta is zonked, because
303                 -- dict_id is later used to form the type of the polymorphic thing,
304                 -- and forall-types must be zonked so far as their bound variables
305                 -- are concerned
306
307             let
308                 -- The "givens" is the stuff available.  We get that from
309                 -- the context of the type signature, BUT ALSO the lie_avail
310                 -- so that polymorphic recursion works right (see comments at end of fn)
311                 givens = dicts_sig `plusLIE` lie_avail
312             in
313
314                 -- Check that the needed dicts can be expressed in
315                 -- terms of the signature ones
316             tcAddErrCtxt  (bindSigsCtxt tysig_names) $
317             tcSimplifyAndCheck
318                 (ptext SLIT("type signature for") <+> pprQuotedList binder_names)
319                 real_tyvars_to_gen givens lie_req       `thenTc` \ (lie_free, dict_binds) ->
320
321             returnTc (lie_free, dict_binds, dict_ids)
322
323     )                                           `thenTc` \ (lie_free, dict_binds, dicts_bound) ->
324
325         -- GET THE FINAL MONO_ID_TYS
326     zonkTcTypes mono_id_tys                     `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_types ->
327
328
329         -- CHECK FOR BOGUS UNPOINTED BINDINGS
330     (if any isUnLiftedType zonked_mono_id_types then
331                 -- Unlifted bindings must be non-recursive,
332                 -- not top level, and non-polymorphic
333         checkTc (isNotTopLevel top_lvl)
334                 (unliftedBindErr "Top-level" mbind)             `thenTc_`
335         checkTc (case is_rec of {Recursive -> False; NonRecursive -> True})
336                 (unliftedBindErr "Recursive" mbind)             `thenTc_`
337         checkTc (null real_tyvars_to_gen_list)
338                 (unliftedBindErr "Polymorphic" mbind)
339      else
340         returnTc ()
341     )                                                   `thenTc_`
342
343     ASSERT( not (any ((== unboxedTypeKind) . tyVarKind) real_tyvars_to_gen_list) )
344                 -- The instCantBeGeneralised stuff in tcSimplify should have
345                 -- already raised an error if we're trying to generalise an 
346                 -- unboxed tyvar (NB: unboxed tyvars are always introduced 
347                 -- along with a class constraint) and it's better done there 
348                 -- because we have more precise origin information.
349                 -- That's why we just use an ASSERT here.
350
351
352          -- BUILD THE POLYMORPHIC RESULT IDs
353     mapNF_Tc zonkId mono_ids            `thenNF_Tc` \ zonked_mono_ids ->
354     let
355         exports  = zipWith mk_export binder_names zonked_mono_ids
356         dict_tys = map idType dicts_bound
357
358         inlines    = mkNameSet [name | InlineSig name _ loc <- inline_sigs]
359         no_inlines = listToFM ([(name, IMustNotBeINLINEd False phase) | NoInlineSig name phase loc <- inline_sigs] ++
360                                [(name, IMustNotBeINLINEd True  phase) | InlineSig   name phase loc <- inline_sigs, maybeToBool phase])
361                 -- "INLINE n foo" means inline foo, but not until at least phase n
362                 -- "NOINLINE n foo" means don't inline foo until at least phase n, and even 
363                 --                  then only if it is small enough etc.
364                 -- "NOINLINE foo" means don't inline foo ever, which we signal with a (IMustNotBeINLINEd Nothing)
365                 -- See comments in CoreUnfold.blackListed for the Authorised Version
366
367         mk_export binder_name zonked_mono_id
368           = (tyvars, 
369              attachNoInlinePrag no_inlines poly_id,
370              zonked_mono_id)
371           where
372             (tyvars, poly_id) = 
373                 case maybeSig tc_ty_sigs binder_name of
374                   Just (TySigInfo _ sig_poly_id sig_tyvars _ _ _ _ _) -> 
375                         (sig_tyvars, sig_poly_id)
376                   Nothing -> (real_tyvars_to_gen_list, new_poly_id)
377
378             new_poly_id = mkVanillaId binder_name poly_ty
379             poly_ty = mkForAllTys real_tyvars_to_gen_list 
380                         $ mkFunTys dict_tys 
381                         $ idType (zonked_mono_id)
382                 -- It's important to build a fully-zonked poly_ty, because
383                 -- we'll slurp out its free type variables when extending the
384                 -- local environment (tcExtendLocalValEnv); if it's not zonked
385                 -- it appears to have free tyvars that aren't actually free 
386                 -- at all.
387         
388         pat_binders :: [Name]
389         pat_binders = map fst $ bagToList $ collectMonoBinders $ 
390                       (justPatBindings mbind EmptyMonoBinds)
391     in
392         -- CHECK FOR UNBOXED BINDERS IN PATTERN BINDINGS
393     mapTc (\id -> checkTc (not (idName id `elem` pat_binders
394                                 && isUnboxedType (idType id)))
395                           (unboxedPatBindErr id)) zonked_mono_ids
396                                 `thenTc_`
397
398          -- BUILD RESULTS
399     returnTc (
400          AbsBinds real_tyvars_to_gen_list
401                   dicts_bound
402                   exports
403                   inlines
404                   (dict_binds `andMonoBinds` mbind'),
405          lie_free,
406          [poly_id | (_, poly_id, _) <- exports]
407     )
408   where
409     tysig_names     = [name | (TySigInfo name _ _ _ _ _ _ _) <- tc_ty_sigs]
410     is_unrestricted = isUnRestrictedGroup tysig_names mbind
411
412 justPatBindings bind@(PatMonoBind _ _ _) binds = bind `andMonoBinds` binds
413 justPatBindings (AndMonoBinds b1 b2) binds = 
414         justPatBindings b1 (justPatBindings b2 binds) 
415 justPatBindings other_bind binds = binds
416
417 attachNoInlinePrag no_inlines bndr
418   = case lookupFM no_inlines (idName bndr) of
419         Just prag -> bndr `setInlinePragma` prag
420         Nothing   -> bndr
421 \end{code}
422
423 Polymorphic recursion
424 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
425 The game plan for polymorphic recursion in the code above is 
426
427         * Bind any variable for which we have a type signature
428           to an Id with a polymorphic type.  Then when type-checking 
429           the RHSs we'll make a full polymorphic call.
430
431 This fine, but if you aren't a bit careful you end up with a horrendous
432 amount of partial application and (worse) a huge space leak. For example:
433
434         f :: Eq a => [a] -> [a]
435         f xs = ...f...
436
437 If we don't take care, after typechecking we get
438
439         f = /\a -> \d::Eq a -> let f' = f a d
440                                in
441                                \ys:[a] -> ...f'...
442
443 Notice the the stupid construction of (f a d), which is of course
444 identical to the function we're executing.  In this case, the
445 polymorphic recursion isn't being used (but that's a very common case).
446 We'd prefer
447
448         f = /\a -> \d::Eq a -> letrec
449                                  fm = \ys:[a] -> ...fm...
450                                in
451                                fm
452
453 This can lead to a massive space leak, from the following top-level defn
454 (post-typechecking)
455
456         ff :: [Int] -> [Int]
457         ff = f Int dEqInt
458
459 Now (f dEqInt) evaluates to a lambda that has f' as a free variable; but
460 f' is another thunk which evaluates to the same thing... and you end
461 up with a chain of identical values all hung onto by the CAF ff.
462
463         ff = f Int dEqInt
464
465            = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
466
467            = let f' = let f' = f Int dEqInt in \ys. ...f'...
468                       in \ys. ...f'...
469
470 Etc.
471 Solution: when typechecking the RHSs we always have in hand the
472 *monomorphic* Ids for each binding.  So we just need to make sure that
473 if (Method f a d) shows up in the constraints emerging from (...f...)
474 we just use the monomorphic Id.  We achieve this by adding monomorphic Ids
475 to the "givens" when simplifying constraints.  That's what the "lies_avail"
476 is doing.
477
478
479 %************************************************************************
480 %*                                                                      *
481 \subsection{getTyVarsToGen}
482 %*                                                                      *
483 %************************************************************************
484
485 @getTyVarsToGen@ decides what type variables to generalise over.
486
487 For a "restricted group" -- see the monomorphism restriction
488 for a definition -- we bind no dictionaries, and
489 remove from tyvars_to_gen any constrained type variables
490
491 *Don't* simplify dicts at this point, because we aren't going
492 to generalise over these dicts.  By the time we do simplify them
493 we may well know more.  For example (this actually came up)
494         f :: Array Int Int
495         f x = array ... xs where xs = [1,2,3,4,5]
496 We don't want to generate lots of (fromInt Int 1), (fromInt Int 2)
497 stuff.  If we simplify only at the f-binding (not the xs-binding)
498 we'll know that the literals are all Ints, and we can just produce
499 Int literals!
500
501 Find all the type variables involved in overloading, the
502 "constrained_tyvars".  These are the ones we *aren't* going to
503 generalise.  We must be careful about doing this:
504
505  (a) If we fail to generalise a tyvar which is not actually
506         constrained, then it will never, ever get bound, and lands
507         up printed out in interface files!  Notorious example:
508                 instance Eq a => Eq (Foo a b) where ..
509         Here, b is not constrained, even though it looks as if it is.
510         Another, more common, example is when there's a Method inst in
511         the LIE, whose type might very well involve non-overloaded
512         type variables.
513
514  (b) On the other hand, we mustn't generalise tyvars which are constrained,
515         because we are going to pass on out the unmodified LIE, with those
516         tyvars in it.  They won't be in scope if we've generalised them.
517
518 So we are careful, and do a complete simplification just to find the
519 constrained tyvars. We don't use any of the results, except to
520 find which tyvars are constrained.
521
522 \begin{code}
523 getTyVarsToGen is_unrestricted mono_id_tys lie
524   = tcGetGlobalTyVars                   `thenNF_Tc` \ free_tyvars ->
525     zonkTcTypes mono_id_tys             `thenNF_Tc` \ zonked_mono_id_tys ->
526     let
527         tyvars_to_gen = tyVarsOfTypes zonked_mono_id_tys `minusVarSet` free_tyvars
528     in
529     if is_unrestricted
530     then
531         returnNF_Tc (emptyVarSet, tyvars_to_gen)
532     else
533         -- This recover and discard-errs is to avoid duplicate error
534         -- messages; this, after all, is an "extra" call to tcSimplify
535         recoverNF_Tc (returnNF_Tc (emptyVarSet, tyvars_to_gen))         $
536         discardErrsTc                                                   $
537
538         tcSimplify (text "getTVG") NotTopLevel tyvars_to_gen lie    `thenTc` \ (_, _, constrained_dicts) ->
539         let
540           -- ASSERT: dicts_sig is already zonked!
541             constrained_tyvars    = foldrBag (unionVarSet . tyVarsOfInst) emptyVarSet constrained_dicts
542             reduced_tyvars_to_gen = tyvars_to_gen `minusVarSet` constrained_tyvars
543         in
544         returnTc (constrained_tyvars, reduced_tyvars_to_gen)
545 \end{code}
546
547
548 \begin{code}
549 isUnRestrictedGroup :: [Name]           -- Signatures given for these
550                     -> RenamedMonoBinds
551                     -> Bool
552
553 is_elem v vs = isIn "isUnResMono" v vs
554
555 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind (VarPatIn v) _ _) = v `is_elem` sigs
556 isUnRestrictedGroup sigs (PatMonoBind other        _ _) = False
557 isUnRestrictedGroup sigs (VarMonoBind v _)              = v `is_elem` sigs
558 isUnRestrictedGroup sigs (FunMonoBind _ _ _ _)          = True
559 isUnRestrictedGroup sigs (AndMonoBinds mb1 mb2)         = isUnRestrictedGroup sigs mb1 &&
560                                                           isUnRestrictedGroup sigs mb2
561 isUnRestrictedGroup sigs EmptyMonoBinds                 = True
562 \end{code}
563
564
565 %************************************************************************
566 %*                                                                      *
567 \subsection{tcMonoBind}
568 %*                                                                      *
569 %************************************************************************
570
571 @tcMonoBinds@ deals with a single @MonoBind@.  
572 The signatures have been dealt with already.
573
574 \begin{code}
575 tcMonoBinds :: RenamedMonoBinds 
576             -> [TcSigInfo]
577             -> RecFlag
578             -> TcM s (TcMonoBinds, 
579                       LIE,              -- LIE required
580                       [Name],           -- Bound names
581                       [TcId])   -- Corresponding monomorphic bound things
582
583 tcMonoBinds mbinds tc_ty_sigs is_rec
584   = tc_mb_pats mbinds           `thenTc` \ (complete_it, lie_req_pat, tvs, ids, lie_avail) ->
585     let
586         tv_list           = bagToList tvs
587         id_list           = bagToList ids
588         (names, mono_ids) = unzip id_list
589
590                 -- This last defn is the key one:
591                 -- extend the val envt with bindings for the 
592                 -- things bound in this group, overriding the monomorphic
593                 -- ids with the polymorphic ones from the pattern
594         extra_val_env = case is_rec of
595                           Recursive    -> map mk_bind id_list
596                           NonRecursive -> []
597     in
598         -- Don't know how to deal with pattern-bound existentials yet
599     checkTc (isEmptyBag tvs && isEmptyBag lie_avail) 
600             (existentialExplode mbinds)                 `thenTc_` 
601
602         -- *Before* checking the RHSs, but *after* checking *all* the patterns,
603         -- extend the envt with bindings for all the bound ids;
604         --   and *then* override with the polymorphic Ids from the signatures
605         -- That is the whole point of the "complete_it" stuff.
606         --
607         -- There's a further wrinkle: we have to delay extending the environment
608         -- until after we've dealt with any pattern-bound signature type variables
609         -- Consider  f (x::a) = ...f...
610         -- We're going to check that a isn't unified with anything in the envt, 
611         -- so f itself had better not be!  So we pass the envt binding f into
612         -- complete_it, which extends the actual envt in TcMatches.tcMatch, after
613         -- dealing with the signature tyvars
614
615     complete_it extra_val_env                           `thenTc` \ (mbinds', lie_req_rhss) ->
616
617     returnTc (mbinds', lie_req_pat `plusLIE` lie_req_rhss, names, mono_ids)
618   where
619
620         -- This function is used when dealing with a LHS binder; we make a monomorphic
621         -- version of the Id.  We check for type signatures
622     tc_pat_bndr name pat_ty
623         = case maybeSig tc_ty_sigs name of
624             Nothing
625                 -> newLocalId (getOccName name) pat_ty (getSrcLoc name)
626
627             Just (TySigInfo _ _ _ _ _ mono_id _ _)
628                 -> tcAddSrcLoc (getSrcLoc name)                         $
629                    unifyTauTy (idType mono_id) pat_ty   `thenTc_`
630                    returnTc mono_id
631
632     mk_bind (name, mono_id) = case maybeSig tc_ty_sigs name of
633                                 Nothing                                   -> (name, mono_id)
634                                 Just (TySigInfo name poly_id _ _ _ _ _ _) -> (name, poly_id)
635
636     tc_mb_pats EmptyMonoBinds
637       = returnTc (\ xve -> returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE), emptyLIE, emptyBag, emptyBag, emptyLIE)
638
639     tc_mb_pats (AndMonoBinds mb1 mb2)
640       = tc_mb_pats mb1          `thenTc` \ (complete_it1, lie_req1, tvs1, ids1, lie_avail1) ->
641         tc_mb_pats mb2          `thenTc` \ (complete_it2, lie_req2, tvs2, ids2, lie_avail2) ->
642         let
643            complete_it xve = complete_it1 xve   `thenTc` \ (mb1', lie1) ->
644                              complete_it2 xve   `thenTc` \ (mb2', lie2) ->
645                              returnTc (AndMonoBinds mb1' mb2', lie1 `plusLIE` lie2)
646         in
647         returnTc (complete_it,
648                   lie_req1 `plusLIE` lie_req2,
649                   tvs1 `unionBags` tvs2,
650                   ids1 `unionBags` ids2,
651                   lie_avail1 `plusLIE` lie_avail2)
652
653     tc_mb_pats (FunMonoBind name inf matches locn)
654       = newTyVarTy boxedTypeKind        `thenNF_Tc` \ bndr_ty ->
655         tc_pat_bndr name bndr_ty        `thenTc` \ bndr_id ->
656         let
657            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
658                              tcMatchesFun xve name bndr_ty  matches     `thenTc` \ (matches', lie) ->
659                              returnTc (FunMonoBind bndr_id inf matches' locn, lie)
660         in
661         returnTc (complete_it, emptyLIE, emptyBag, unitBag (name, bndr_id), emptyLIE)
662
663     tc_mb_pats bind@(PatMonoBind pat grhss locn)
664       = tcAddSrcLoc locn                $
665
666                 -- Figure out the appropriate kind for the pattern,
667                 -- and generate a suitable type variable 
668         (case is_rec of
669              Recursive    -> newTyVarTy boxedTypeKind   -- Recursive, so no unboxed types
670              NonRecursive -> newTyVarTy_OpenKind        -- Non-recursive, so we permit unboxed types
671         )                                       `thenNF_Tc` \ pat_ty ->
672
673                 --      Now typecheck the pattern
674                 -- We don't support binding fresh type variables in the
675                 -- pattern of a pattern binding.  For example, this is illegal:
676                 --      (x::a, y::b) = e
677                 -- whereas this is ok
678                 --      (x::Int, y::Bool) = e
679                 --
680                 -- We don't check explicitly for this problem.  Instead, we simply
681                 -- type check the pattern with tcPat.  If the pattern mentions any
682                 -- fresh tyvars we simply get an out-of-scope type variable error
683         tcPat tc_pat_bndr pat pat_ty            `thenTc` \ (pat', lie_req, tvs, ids, lie_avail) ->
684         let
685            complete_it xve = tcAddSrcLoc locn                           $
686                              tcAddErrCtxt (patMonoBindsCtxt bind)       $
687                              tcExtendLocalValEnv xve                    $
688                              tcGRHSs grhss pat_ty PatBindRhs            `thenTc` \ (grhss', lie) ->
689                              returnTc (PatMonoBind pat' grhss' locn, lie)
690         in
691         returnTc (complete_it, lie_req, tvs, ids, lie_avail)
692 \end{code}
693
694 %************************************************************************
695 %*                                                                      *
696 \subsection{Signatures}
697 %*                                                                      *
698 %************************************************************************
699
700 @checkSigMatch@ does the next step in checking signature matching.
701 The tau-type part has already been unified.  What we do here is to
702 check that this unification has not over-constrained the (polymorphic)
703 type variables of the original signature type.
704
705 The error message here is somewhat unsatisfactory, but it'll do for
706 now (ToDo).
707
708 \begin{code}
709 checkSigMatch top_lvl binder_names mono_ids sigs
710   | main_bound_here
711   =     -- First unify the main_id with IO t, for any old t
712     tcSetErrCtxt mainTyCheckCtxt (
713         tcLookupTyCon ioTyCon_NAME              `thenTc`    \ ioTyCon ->
714         newTyVarTy boxedTypeKind                `thenNF_Tc` \ t_tv ->
715         unifyTauTy ((mkTyConApp ioTyCon [t_tv]))
716                    (idType main_mono_id)
717     )                                           `thenTc_`
718
719         -- Now check the signatures
720         -- Must do this after the unification with IO t, 
721         -- in case of a silly signature like
722         --      main :: forall a. a
723         -- The unification to IO t will bind the type variable 'a',
724         -- which is just waht check_one_sig looks for
725     mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
726     mapTc check_main_ctxt sigs                  `thenTc_` 
727
728             returnTc (Just ([], emptyLIE))
729
730   | not (null sigs)
731   = mapTc check_one_sig sigs                    `thenTc_`
732     mapTc check_one_ctxt all_sigs_but_first     `thenTc_`
733     returnTc (Just (theta1, sig_lie))
734
735   | otherwise
736   = returnTc Nothing            -- No constraints from type sigs
737
738   where
739     (TySigInfo _ id1 _ theta1 _ _ _ _ : all_sigs_but_first) = sigs
740
741     sig1_dict_tys       = mk_dict_tys theta1
742     n_sig1_dict_tys     = length sig1_dict_tys
743     sig_lie             = mkLIE [inst | TySigInfo _ _ _ _ _ _ inst _ <- sigs]
744
745     maybe_main        = find_main top_lvl binder_names mono_ids
746     main_bound_here   = maybeToBool maybe_main
747     Just main_mono_id = maybe_main
748                       
749         -- CHECK THAT THE SIGNATURE TYVARS AND TAU_TYPES ARE OK
750         -- Doesn't affect substitution
751     check_one_sig (TySigInfo _ id sig_tyvars _ sig_tau _ _ src_loc)
752       = tcAddSrcLoc src_loc                                     $
753         tcAddErrCtxtM (sigCtxt (sig_msg id) (idType id))        $
754         checkSigTyVars sig_tyvars
755
756
757         -- CHECK THAT ALL THE SIGNATURE CONTEXTS ARE UNIFIABLE
758         -- The type signatures on a mutually-recursive group of definitions
759         -- must all have the same context (or none).
760         --
761         -- We unify them because, with polymorphic recursion, their types
762         -- might not otherwise be related.  This is a rather subtle issue.
763         -- ToDo: amplify
764     check_one_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
765        = tcAddSrcLoc src_loc    $
766          tcAddErrCtxt (sigContextsCtxt id1 id) $
767          checkTc (length this_sig_dict_tys == n_sig1_dict_tys)
768                                 sigContextsErr          `thenTc_`
769          unifyTauTyLists sig1_dict_tys this_sig_dict_tys
770       where
771          this_sig_dict_tys = mk_dict_tys theta
772
773         -- CHECK THAT FOR A GROUP INVOLVING Main.main, all 
774         -- the signature contexts are empty (what a bore)
775     check_main_ctxt sig@(TySigInfo _ id _ theta _ _ _ src_loc)
776         = tcAddSrcLoc src_loc   $
777           checkTc (null theta) (mainContextsErr id)
778
779     mk_dict_tys theta = [mkDictTy c ts | (c,ts) <- theta]
780
781     sig_msg id tidy_ty = sep [ptext SLIT("When checking the type signature"),
782                               nest 4 (ppr id <+> dcolon <+> ppr tidy_ty)]
783
784         -- Search for Main.main in the binder_names, return corresponding mono_id
785     find_main NotTopLevel binder_names mono_ids = Nothing
786     find_main TopLevel    binder_names mono_ids = go binder_names mono_ids
787     go [] [] = Nothing
788     go (n:ns) (m:ms) | n == main_NAME = Just m
789                      | otherwise      = go ns ms
790 \end{code}
791
792
793 %************************************************************************
794 %*                                                                      *
795 \subsection{SPECIALIZE pragmas}
796 %*                                                                      *
797 %************************************************************************
798
799 @tcSpecSigs@ munches up the specialisation "signatures" that arise through *user*
800 pragmas.  It is convenient for them to appear in the @[RenamedSig]@
801 part of a binding because then the same machinery can be used for
802 moving them into place as is done for type signatures.
803
804 They look like this:
805
806 \begin{verbatim}
807         f :: Ord a => [a] -> b -> b
808         {-# SPECIALIZE f :: [Int] -> b -> b #-}
809 \end{verbatim}
810
811 For this we generate:
812 \begin{verbatim}
813         f* = /\ b -> let d1 = ...
814                      in f Int b d1
815 \end{verbatim}
816
817 where f* is a SpecPragmaId.  The **sole** purpose of SpecPragmaIds is to
818 retain a right-hand-side that the simplifier will otherwise discard as
819 dead code... the simplifier has a flag that tells it not to discard
820 SpecPragmaId bindings.
821
822 In this case the f* retains a call-instance of the overloaded
823 function, f, (including appropriate dictionaries) so that the
824 specialiser will subsequently discover that there's a call of @f@ at
825 Int, and will create a specialisation for @f@.  After that, the
826 binding for @f*@ can be discarded.
827
828 We used to have a form
829         {-# SPECIALISE f :: <type> = g #-}
830 which promised that g implemented f at <type>, but we do that with 
831 a RULE now:
832         {-# SPECIALISE (f::<type) = g #-}
833
834 \begin{code}
835 tcSpecSigs :: [RenamedSig] -> TcM s (TcMonoBinds, LIE)
836 tcSpecSigs (SpecSig name poly_ty src_loc : sigs)
837   =     -- SPECIALISE f :: forall b. theta => tau  =  g
838     tcAddSrcLoc src_loc                         $
839     tcAddErrCtxt (valSpecSigCtxt name poly_ty)  $
840
841         -- Get and instantiate its alleged specialised type
842     tcHsType poly_ty                            `thenTc` \ sig_ty ->
843
844         -- Check that f has a more general type, and build a RHS for
845         -- the spec-pragma-id at the same time
846     tcExpr (HsVar name) sig_ty                  `thenTc` \ (spec_expr, spec_lie) ->
847
848         -- Squeeze out any Methods (see comments with tcSimplifyToDicts)
849     tcSimplifyToDicts spec_lie                  `thenTc` \ (spec_lie1, spec_binds) ->
850
851         -- Just specialise "f" by building a SpecPragmaId binding
852         -- It is the thing that makes sure we don't prematurely 
853         -- dead-code-eliminate the binding we are really interested in.
854     newSpecPragmaId name sig_ty         `thenNF_Tc` \ spec_id ->
855
856         -- Do the rest and combine
857     tcSpecSigs sigs                     `thenTc` \ (binds_rest, lie_rest) ->
858     returnTc (binds_rest `andMonoBinds` VarMonoBind spec_id (mkHsLet spec_binds spec_expr),
859               lie_rest   `plusLIE`      spec_lie1)
860
861 tcSpecSigs (other_sig : sigs) = tcSpecSigs sigs
862 tcSpecSigs []                 = returnTc (EmptyMonoBinds, emptyLIE)
863 \end{code}
864
865
866 %************************************************************************
867 %*                                                                      *
868 \subsection[TcBinds-errors]{Error contexts and messages}
869 %*                                                                      *
870 %************************************************************************
871
872
873 \begin{code}
874 patMonoBindsCtxt bind
875   = hang (ptext SLIT("In a pattern binding:")) 4 (ppr bind)
876
877 -----------------------------------------------
878 valSpecSigCtxt v ty
879   = sep [ptext SLIT("In a SPECIALIZE pragma for a value:"),
880          nest 4 (ppr v <+> dcolon <+> ppr ty)]
881
882 -----------------------------------------------
883 notAsPolyAsSigErr sig_tau mono_tyvars
884   = hang (ptext SLIT("A type signature is more polymorphic than the inferred type"))
885         4  (vcat [text "Can't for-all the type variable(s)" <+> 
886                   pprQuotedList mono_tyvars,
887                   text "in the type" <+> quotes (ppr sig_tau)
888            ])
889
890 -----------------------------------------------
891 badMatchErr sig_ty inferred_ty
892   = hang (ptext SLIT("Type signature doesn't match inferred type"))
893          4 (vcat [hang (ptext SLIT("Signature:")) 4 (ppr sig_ty),
894                       hang (ptext SLIT("Inferred :")) 4 (ppr inferred_ty)
895            ])
896
897 -----------------------------------------------
898 unboxedPatBindErr id
899   = ptext SLIT("variable in a lazy pattern binding has unboxed type: ")
900          <+> quotes (ppr id)
901
902 -----------------------------------------------
903 bindSigsCtxt ids
904   = ptext SLIT("When checking the type signature(s) for") <+> pprQuotedList ids
905
906 -----------------------------------------------
907 sigContextsErr
908   = ptext SLIT("Mismatched contexts")
909
910 sigContextsCtxt s1 s2
911   = hang (hsep [ptext SLIT("When matching the contexts of the signatures for"), 
912                 quotes (ppr s1), ptext SLIT("and"), quotes (ppr s2)])
913          4 (ptext SLIT("(the signature contexts in a mutually recursive group should all be identical)"))
914
915 mainContextsErr id
916   | getName id == main_NAME = ptext SLIT("Main.main cannot be overloaded")
917   | otherwise
918   = quotes (ppr id) <+> ptext SLIT("cannot be overloaded") <> char ',' <> -- sigh; workaround for cpp's inability to deal
919     ptext SLIT("because it is mutually recursive with Main.main")         -- with commas inside SLIT strings.
920
921 mainTyCheckCtxt
922   = hsep [ptext SLIT("When checking that"), quotes (ppr main_NAME), 
923           ptext SLIT("has the required type")]
924
925 -----------------------------------------------
926 unliftedBindErr flavour mbind
927   = hang (text flavour <+> ptext SLIT("bindings for unlifted types aren't allowed"))
928          4 (ppr mbind)
929
930 existentialExplode mbinds
931   = hang (vcat [text "My brain just exploded.",
932                 text "I can't handle pattern bindings for existentially-quantified constructors.",
933                 text "In the binding group"])
934         4 (ppr mbinds)
935 \end{code}